Physik des Lärms

Lärmende Vuvuzelas!

Juni 2010 – WM in Südafrika und Lärm auf allen Kanälen. Vuvuzelas sind etwa 60 cm lange Plastiktrompeten, die spätestens seit dieser WM jedem ein Begriff sein werden.

Vuvuzelas – Fluch oder Segen?
Vielen Fußballfans geht der eintönige Lärm der Vuvuzelas gehörig auf die Nerven, anderseits lassen sich dem "Instrument" mit etwas Geschick und Übung durchaus harmonische Klänge entlocken.

Vuvuzela

Vuvuzelas bilden ein geradezu idealtypischen Kontext für naturwissenschaftliche Untersuchungen: Wie laut sind sie? Können sie das menschliche Gehör schädigen? Welche anderen Lärmquellen erreichen vergleichbare Lautstärken? Liegt die Lärmbelastung vielleicht an der Tonhöhe? Unter welchen Bedingungen lärmen Vuvuzelas? Unter welchen Bedingungen kann man harmonische Klangfolgen erzeugen?

Kontexte erzeugen naturwissenschaftliche Problemstellungen aus dem Alltag, dem Lebensumfeld der Schülerinnen und Schüler, aber auch aus der Wissenschaft. Diese Problemstellungen führen dann zu Fragestellungen, die mit den erkenntnistheoretischen Methoden der Naturwissenschaften geklärt werden können. Die Untersuchungen im Bereich der Akustik haben den großen Vorteil, dass sie "hands-on", genauer "hands-and-ears-on"-Physik ermöglichen. Die Schülerinnen und Schüler können mit Händen und Ohren experimentieren und in weiten Teilen eigenständig und damit nachhaltig zu Erkenntnissen gelangen.

Das von uns entwickelte Lärmlabor ermöglicht diese Untersuchungen, es ist offen für andere Lärmquellen, auch für die brasilianischen Trommeln der nächsten WM! Die Schallquellen, ob Nachtigall oder Vuvuzela lassen sich mit dem Programm "Audacity", einer freien Open-Source-Software zur Aufnahme und Bearbeitung von Tönen, elegant aufnehmen, abspielen und analysieren. Notwendig sind ein Rechner, ein kleines Mikrofon und das freeware-Programm Audacity.

Audacity

Der Screenshot zeigt eine auf einer Vuvuzela gespielte Tonfolge mit variabler Lautstärke. Mit der Frequenzanalyse lässt sich dann auch die veränderte Tonhöhe nachweisen.

Das Lärmlabor ermöglicht in 7 Stationen über unterschiedliche Zugänge zum Lärm die Untersuchung verschiedenartiger Lärm-Phänomene, von der Trillerpfeife bis hin zu Resonanzeffekten bei klingenden Wassergläsern.

Die Seite "Lärmlabor" liefert nähere Beschreibungen der Stationenarbeit.

Zur Information: Die Lautstärke (genauer: der Schalldruckpegel) einer Vuvuzela kann in direkter Ohrnähe bis zu 140 Dezibel erreichen, vergleichbar einem Düsenjet in 30 m Entfernung (140 Dezibel), einem Konzert von Depeche Mode (Abstand 20 m zu den Boxen, 105 Dezibel)  oder einer Kettensäge in einem Meter Entfernung (110 Dezibel).

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CD und Skript (in Farbe) zur Unterrichtseinheit können über "Kontakte" zum Selbstkostenpreis von 15 € bestellt werden.