Quelltext von Seite Schalldruck ansehen
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Der '''Schalldruck''', Formelzeichen ''p'', ist in der [[Tontechnik]] und in der [[Akustik]] die wichtigste lineare [[Schallfeldgröße]]. == Definition == Als Schalldruck werden die Druckschwankungen eines kompressiblen Schallübertragungsmediums (üblicherweise Luft), die bei der Ausbreitung von [[Schall]] auftreten, bezeichnet. Diese Druckschwankungen werden vom [[Trommelfell]] als [[Sensor]] in Bewegungen zur Hörempfindung umgesetzt. Wenn es sich um hörbaren Schall handelt, können diese Bewegungen dann durch das [[Innenohr]] (Gehör-Hirn-System) wahrgenommen werden.<br> Der Schalldruck ''p'' ist also der Wechseldruck (eine Wechselgröße), der dem statischen [[Druck]] (Luftdruck) des umgebenden Mediums überlagert ist. Der Schalldruck ist in der Regel um viele Größenordnungen kleiner als der statische Luftdruck.<br> Da Druck mit keiner Richtungsangabe verknüpft werden kann, handelt es sich um eine [[Skalar|skalare]] Größe. Der Schalldruck in Abhängigkeit von den Koordinaten im dreidimensionalen Raum ist aus mathematischer Sicht somit ein Skalarfeld. :''p'' = ''F'' / ''A'' Beispiele: *[[Hörschwelle]]: 0,00002 Pa = 20 µPa = 2 · 10<sup>-5</sup> Pa<br> *[[Schmerzschwelle]]: ca. 150 Pa<br> *"normal laut" empfundener Klang oder Geräusch: etwa 0,1 Pa Die SI-Einheit des Schalldrucks, ebenso wie des Drucks, ist das Pascal mit dem Einheitenzeichen Pa. Ein Pascal entspricht einem Druck von einem Newton pro Quadratmeter: :1 Pa = 1 N / m² = 1 kg / m · s<sup>2</sup> Der Schalldruck wird meistens als Pegelgröße (siehe [[Schalldruckpegel]]) in [[dB]] angegeben. Weiterhin ist die Angabe als [[Effektivwert]] üblich. Handelt es sich beim Schall um einen [[Ton]], also eine harmonische Schwingung (oft auch als "[[Sinus]]-Schwingung" bezeichnet) mit nur einer [[Frequenz]] ''f'', so ergibt sich: :''p''(''t'') = p sin 2 ''π f t'' = ''p'' sin (''ω t'') wobei ''p'' die [[Schalldruckamplitude]] und ''ω'' die [[Kreisfrequenz]] ''ω'' = 2 · ''π'' · ''f'' ist. Der Schalldruck ''p'' nimmt im [[Direktfeld]] ([[Freifeld]]) und im [[Raumschall]]feld ([[Diffusfeld]]) umgekehrt proportional zur Entfernung ''r'' von einer punktförmigen Schallquelle nach dem 1/''r''-Gesetz ([[Abstandsgesetz]]) ab: :''p'' ≈ 1 / ''r'' (proportional) :''p''<sub>1</sub> / ''p''<sub>2</sub> = ''r''<sub>2</sub> / ''r''<sub>1</sub> :''p''<sub>1</sub> = (''p''<sub>2</sub> · ''r''<sub>2</sub>) · 1 / ''r''<sub>1</sub> Die quadratischen [[Schallenergiegröße]]n, wie z.B. die [[Schallintensität]] nehmen jedoch mit 1/''r''<sup>2</sup> über der Entfernung ab. Wie man hier erkennen kann, ist zur Beurteilung einer Schallquelle neben der Angabe des gemessenen Schalldrucks unbedingt die Angabe des Abstands des Mikrofons von der Schallquelle notwendig. Im Hallraum erfolgt diese Schalldruck-Abnahme über der Entfernung weniger stark, weil sie von den überlagernden Reflexionen beeinflusst wird. Diejenige Entfernung von der Schallquelle, bei der eine Gleichheit von [[Direktschall]] D zu [[Raumschall]] R herrscht, also das Verhältnis D/R = 1 ist, wird [[Hallradius]] ''r''<sub>H</sub> genannt. == Zusammenhang mit anderen akustischen Größen == Der Schalldruck ''p'' ist mit den akustischen Größen [[Impedanz]] ''Z'', [[Schallleistung]] ''P''<sub>ak</sub>, [[Schallschnelle]] ''v'' und [[Schallintensität]] ''I'' folgendermaßen verknüpft: : ''p'' = ''Z'' · ''v'' = ''I'' / ''v'' = √(''I'' · ''Z'') = P<sub>ak</sub> / ''v'' · ''A'' = √P<sub>ak</sub> · ''Z'' / ''A'' = ''ξ'' · ''Z'' · ''ω'' = ''a'' · ''Z'' / ''ω'' = c · √''ρ'' · ''E'' Hierbei ist:<br> {|border="1" cellpadding="0" cellspacing="0" ! Symbol !! Einheiten !! Bedeutung |- ! ''p'' | [[Pascal|Pa]] || Schalldruck |- ! ''f'' | [[Hertz|Hz]] || [[Frequenz]] |- ! ''ξ'' | m || [[Schallauslenkung]], Schallausschlag |- ! ''c'' | m/s || [[Schallgeschwindigkeit]] |- ! ''v'' | m/s || [[Schallschnelle]] |- ! ''ω'' | 1/s || Kreisfrequenz |- ! ''ρ'' | kg/m<sup>3</sup> || Luftdichte (Dichte des Mediums) |- ! ''Z = c · ρ'' | N·s/m<sup>3</sup> || [[Schallkennimpedanz]] |- ! ''a'' | m/s<sup>2</sup> || [[Schallbeschleunigung]] |- ! ''I'' | [[Watt|W]]/m<sup>2</sup> || [[Schallintensität]] |- ! ''E'' | W·s/m<sup>3</sup> || [[Schallenergiedichte]] |- ! ''P''<sub>ak</sub> | W || [[Schallleistung]] |- ! ''A'' | m<sup>2</sup>|| Durchschallte Fläche |} == Literatur == *Veit, Ivar: ''Technische Akustik'', Vogel-Verlag, Würzburg, 2005, ISBN 3-834-33013-2 == Weblinks == *[http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallpegel.htm Umrechnung: Schalldruck in Schalldruckpegel] *[http://www.sengpielaudio.com/Rechner-ak-ohm.htm Das Ohmsche Gesetz der Akustik - Umrechnung] *[http://www.sengpielaudio.com/Rechner-druck.htm Umrechnung von Druckeinheiten] *[http://www.sengpielaudio.com/ZusammenhangDerAkustischenGroessen.pdf Zusammenhang der akustischen Größen] *[http://www.sengpielaudio.com/VergleichendeDarstellungVonSchallf.pdf Vergleichende Darstellung von Schallfeldgrößen] *[http://www.sengpielaudio.com/SchalldruckpegelUndQuadrat.pdf Der Schalldruck und das seltsame reziproke Quadrat-Gesetz] *[http://www.uni-essen.de/ibpm/BauPhy/Schall/Buch/22.00-22.10.htm#2207 Grundlagen und Schalltechnische Begriffe - Schalldruck] [[Kategorie:Elektroakustik]]
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