Mainz 2012 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 11: Neue Konzepte 4 (Akustik)

DD 11.2: Vortrag

Dienstag, 20. März 2012, 11:20–11:40, P 10

Akustische Messtechnik im Physikunterricht — •Daniel Aichinger — Didaktik der Physik, Westböhmische Universität in Pilsen — Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Sprache, Musik oder Umweltgeräusche beinhalten verschiedene, mit der Zeit variierende Frequenzanteile. Ist eine quantitative Erfassung dieser komplexen Schallereignisse mit einfachen technischen Mitteln in der Schule möglich und wo liegen dabei die größten Schwierigkeiten?

Die wichtigste Komponente eines Aufnahme-/Messsystems in der Akustik stellt der eigentliche elektro-mechanische Wandler dar. Mikrophone für akustische Messungen unterscheiden sich in ihrer Konstruktion und Parametern wie Richtcharakteristik, Aussteuerungslinearität und im Frequenzgang daher von Mikrophonen für Musikaufnahmen.

Der Beitrag stellt akustische Sensoren mit Elektret-Kondensator-Mikrophonkapseln vor und konzentriert sich hierbei auf den Eigenbau, Optimierung und Kalibration von preiswerten Schalldrucksensoren für Demonstrations- und Schülerexperimente. Elektret-Kondensator-Mikrophonkapseln wurden neben ihrer beinahe ideal omnidirektionalen Richtcharakteristik hauptsächlich deswegen gewählt, weil sie keine Polarisationsspannung benötigen und so ohne zusätzliche Komponenten an interne PC-Soundkarten oder Smartphones angeschlossen werden können. Das ermöglicht eine Datenerfassung und Auswertung mit benutzerfreundlichen Audioprogrammen und zahlreichen Audio-Apps.

Als Anwendungsbeispiel der Schallsensoren wird im Vortrag eine Orientierungsmessung von absoluten Schalldruckpegeln und die Spektralanalyse mit Absolutpegeln der spektralen Energiedichte vorgeführt.