Lothar Cremer

Abstrahlung von Körperschall

Die Behandlung von Korperschallproblemen ware ohne eine ausfuhrliche Untersuchung der Schallabstrahlung unvollstandig; denn bei sehr vielen Fragen der Praxis interessiert nicht so sehr, wie gros die Schwingungen eines Korpers sind, wie sie ubertragen werden und wie sie verteilt sind, sondern wie laut das Gerausch ist, das in die Umgebung abgestrahlt wird. Die Antwort auf diese Frage ist jedoch nur moglich, wenn man neben den Schwingungsamplituden als Funktion der Frequenz und der ortlichen Verteilung auch den Ubertragungsmechanismus von den Schwingungen auf die Schalldrucke im umgebenden Medium kennt. Bei der Abstrahlung in ein relativ dichtes Medium wie z.B. Wasser spielt dabei auch noch die Belastung des schwingenden Korpers durch das umgebende Medium eine nicht zu unterschatzende Rolle. Man mus also relativ viele Details — von der Art wie sie in den fruheren Kapiteln behandelt wurden — kennen, um die Abstrahlung von Korperschall bestimmen zu konnen.

Schall und Strömung

Zwischen Schall und Stromung gibt es vielfaltige Zusammenhange und gegenseitige Beeinflussungen. Phanomene dieser Art sind allbekannt seit Urzeiten.

Structure-Borne Sound

Although sound waves in structures cannot be heard directly, and only be felt at low frequencies, they play an important role in noise control, because many sound signals are generated or transmitted in structures before they are radiated into the surrounding medium. In several respects sound waves in structures and sound waves in gases or liquids are similar, there are, however, also fundamental differences, which are due to the fact that solids have a certain shear stiffness, wheras gases or liquids show practically none. As a consequence acoustic energy can be transported not only by the normal compressional waves but also by shear waves and many combinations of compressional (sometimes loosely called longitudinal) and shear waves . For noise control purposes bending waves (which are a special combination of compressional and shear waves) are of primary importance; for some special cases (quasi-) longitudinal waves and torsional waves also have to be considered.

Die Entstehung der Schallwellen

Bei allen bisherigen Betrachtungen interessierte uns nur der Zeitverlauf einer Feldgrose an bestimmtem Ort, der Druck vor der Membrane eines Mikrofones, ihre Schnelle beim Sender, Strome und Spannungen im Wandler oder auch gespeicherte Magnetisierungen.

Dämmung von Körperschall

Nachdem wir im letzten Kapitel die wichtigsten Anregungsfalle von Schallwellen in Baukonstruktionen kennengelernt haben, gehen wir nun dazu uber, ihr weiteres Schicksal zu verfolgen. In jedem Falle treffen die Wellen bald auf Stellen, wo sich entweder das Material oder die Bauart der Platte bzw. des Stabes andert oder gar beides. Jede solche Unstetigkeit aber fuhrt zu einer Reflexion. Dadurch aber wird die uber sie hinwegtretende Energie kleiner als die aufgefallene. Die Unstetigkeit bildet somit einen gewissen Damm. Die Kenntnis solcher Dammwirkungen, und zwar sowohl solcher, die jede Baukonstruktion von vornherein auf weist, als auch solcher, die man evtl. zu diesem Zweck eigens einfuhrt, bildet vielleicht den praktisch wichtigsten Teil der Lehre von den Schallwellen in Baukonstruktionen, dem wir uns nun in diesem Kapitel zuwenden.

Definition, Messung und meßbare Erzeugung von Körperschall

Eine sehr grose Anzahl der Schallereignisse, die unser Ohr erreichen — sei es der Klang einer Geige, das Quietschen einer Bremse, oder eine lautstarke Unterhaltung in der nachbarlichen Wohnung — werden durch schwingende Festkorper erzeugt oder fortgeleitet. Man bezeichnet das Gebiet der Physik, das sich mit der Erzeugung, Ubertragung und Abstrahlung von — meist sehr kleinen — zeitlich wechselnden Bewegungen und Kraften in festen Korpern beschaftigt als „Korperschall“1. Dabei druckt die Bezeichnung „Schall“ bereits aus, das das Hauptaugenmerk bei den horbaren Frequenzen — also etwa im Bereich von 16 Hz bis 16000 Hz — liegt. Schwingungen und Wellen bei tieferen Frequenzen, fallen meist in das Gebiet der mechanischen Schwingungen oder der Erdbebenwellen, wahrend sich bei hoheren Frequenzen das weite Feld des Ultraschalls anschliest. Die angegebenen Frequenzen sind jedoch durchaus nicht als starre Grenzen anzusehen; so ist es beispielsweise ohne weiteres moglich, das auch Korperschallschwingungen mit 50 oder 100 Hz nicht anders als mechanische Schwingungen mit endlich vielen Freiheitsgraden zu behandeln sind, oder das die Mesmethoden, mit denen die Korperschalleigenschaften von Materialien im horbaren Bereich bestimmt werden auch im Ultraschallgebiet angewandt werden.

Übersicht über die verschiedenen Wellenarten

Auch im festen Material gibt es, wie in flussigen und gasformigen Medien, reine Longitudinalwellen, also solche, bei denen Schwingungsund Ausbreitungs-Richtung zusammenfallen. Man kann sich dieselben dadurch veranschaulichen, das man die Bewegungen von im ungestorten Medium aquidistanten zur Ausbreitungsrichtung senkrechten Materialebenen betrachtet.