Zeitschrift für den Physikalischen und Chemischen Unterricht, 1938 H 1

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ZEITSCHRIFT

FÜR DEN PHYSIKALISCHEN UND CHEMISCHEN UNTERRICHT

51. J A H R G A N G 1938 H E F T 1

Zum Beginn (1er zweiten Jahrhunderthälfte.

Von II . MaUhcc in Berlin.

A ls Fb ie d b ic h Po s k e v o r 50 J a h re n d ie auch heute n o ch n a ch ih m b e n a n n te Z e its c h rift in s L e b e n r ie f, n ä h e rte sich d ie P h y s ik dem „b e h a g lic h e n Z u sta n d d e r S ä ttig u n g “ , den Ma x Pl a n c k in seinem V o rtra g e „V o m R e la tiv e n zu m A b s o lu te n “ g e s c h ild e rt h a t. D ie Chem ie sta n d als p h y s ik a lis c h e C hem ie in e n g ste r V e rb in d u n g m it d e r P h y s ik , z e ig te a b e r no ch k a u m das B estreben, sich in ih r aufzulösen.

D ie dem S c h u lu n te rric h te z u g ru n d e lie g e n d e n L e h rp lä n e e n th ie lte n f ü r a lle A rte n h ö h e re r S chulen d ie F ä c h e r P h y s ik u n d Chem ie e in s c h lie ß lic h M in e ra lo g ie . A ls „ G ru n d b u c h f ü r d ie p h y s ik a lis c h e V o rw e is u n g s -P ra x is “ v e rfü g te d e r L e h re r ü b e r d ie P h y s i k a l i s c h e n D e m o n s t r a t i o n e n v o n Ad o l e F. We i n h o l d; di e T e c h n i k d e r E x p e r i m e n t a l c h e m i e v o n R. Ab e n d t w a r a n e rk a n n te s H ilfs m itte l fü r d ie zeitgem äß e G e s ta ltu n g des U n te rric h ts in Chem ie. Es m a g d a h in g e s te llt b le ib e n , ob aus d e r u r s p rü n g lic h e n A n la g e d e r W e rk e v o n We in h o l d u n d Ab e n d t zu schließ en sei, daß d ie s ch e in ba re N e ig u n g d e r W is s e n s c h a ft z u a llm ä h lic h e r E rs ta r ru n g sich auch a u l d ie S to ffb e h a n d lu n g in d e r S chule auszudehnen d ro h te . D ie F a c h le h re rs c h a ft be stre b te sich je d e n fa lls , d ie L e h rw e is e zu m ö g lic h s te r V o llk o m m e n h e it zu e n tw ic k e ln . U n te r V e rz ic h t a u f bloße N a c h a h m u n g des H o c h s c h u lu n te rric h ts s o llte n e x p e rim e n te lle H ilfs m itte l u n d E in ric h tu n g e n e n tsp re ch e n d d e r besonderen A u fg a b e d e r S chule g e s ta lte t w e rd e n - d u rc h genaue B e s c h re ib u n g v o r b ild lic h e r V e rs u c h s a n o rd n u n g e n w o llte m a n dem L e h re r zu D a rb ie tu n g e n v e rh e lfe n , d ie g e e ig n e t w ä re n , dem S ch ü le r einen tie fe re n E in b lic k in d ie besondere A r t d e r p h y s ik a lis c h e n u n d chem ischen F o rs c h u n g zu v e rs c h a ffe n u n d ih n zu w irk lic h e m V e rs tä n d n is d e r E rg e b n is s e u n d A n w e n d u n g e n d ie s e r F o rs c h u n g zu fü h re n . D u rc h d ie H e ra u s g a b e d e r PosKEschen Z e its c h rift w u rd e n a ch a lle n Seiten G e le g e n h e it z u r B e tä tig u n g in d e r a n g e d e u te te n R ic h tu n g geschaffen.

D ie W is s e n s c h a ft e rw ie s sich so w e n ig als abgeschlossen, daß sie sich v ie lm e h r s tü rm is c h w e ite r e n tw ic k e lte u n d zu g ru n d le g e n d neuen E rk e n n tn is s e n u n d A n s c h a u u n g e n g e la n g te . V o n den m it d e r Z e its c h rift g le ic h a ltrig e n e le k tro m a g n e tis c h e n W e lle n i s A m S ch lu ß h e fte des 50. J a h rg a n g s d ie Rede gewesen. Q u a n te n h yp o th e se u n d R e la tiv itä ts th e o rie s in d B e is p ie le f ü r die e in sch n e id e n d e n U m g e s ta ltu n g e n , d ie b e w ir k t haben, daß z w a r d ie um fassenden T h e o rie n d e r k la ssisch e n P h y s ik (NEWTONsche M e c h a n ik , MaxwellsT h e o rie des E le k tro m a g n e tis m u s u n d d e r O p tik , T h e rm o d y n a m ik ) als solche bestehen u n d w ic h tig b lie b e n , ih re G ü ltig k e its b e re ic h e a b e r w e itg e h e n d e in g e s c h rä n k t w u rd e n Ü b e ra ll da, w o es sich u m V o rg ä n g e in a to m a re n B e re ich en h a n d e lt, m ußten neue T h e o rie n geschaffen w e rd e n , die in w e s e n tlic h e n T e ile n a u f g ru n d s ä tz lic h anderen A n sch a u u n g e n b e ru h te n a ls d ie k la ssisch e P h y s ik .

I n den v o n Po s k e selbst b e a rb e ite te n 38 J a h rg ä n g e n d e r Z e its c h rift s p ie g e lt sich d ie E rw e ite ru n g u n d d ie V e rtie fu n g d e r W is s e n s c h a ft so d e u tlic h w id e r, daß d ie A b s ic h t, d ie „L e s e r a u f ein e n m ö g lic h s t hohen S ta n d p u n k t zu heben u n d a u f deren w is s e n s c h a ftlic h e W e ite rb ild u n g h in z u w ir k e n “ , als e rre ic h t b e ze ichn e t w e rd e n d a rf. Ohne Z w e ife l is t es dem B e g rü n d e r d u rc h a u s g e lu ng e n , d e r „F ö rd e r u n g des U n te rric h ts in d e r P h y s ik u n d C hem ie u n d den B e d ü rfn is s e n d e r L e h re r in diesen U n te rric h ts g e g e n s tä n d e n “ so zu dienen, w ie es d ie F o rts c h ritte d e r W is s e n s c h a ft v e rla n g te n . M it v o lle r B e re c h tig u n g k o n n te Po s k e zu B e g in n eines je d e n neuen J a h rz e h n ts se in e r Z e its c h rift

U . 51.

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2 H . Ma t t h e e: ZümBe g in n d e r z w e it e n Ja h r h u n d e r t h ä l f t e, ZeiE in u n ^ it a L lä

G e le itw o rte m it a u f den W e g geben, in denen e r fe s ts te llte , daß d e r e in g e h a lte n e K u rs im g a n ze n A n e rk e n n u n g g e fu n d e n habe.

E n d e 1925 k a m d ie Z e its c h rift in d ie H ä n d e des je tz ig e n H e ra u sg e b e rs. D e r W u n sch , Po s k e n a c h z u e ife rn , w a r s e lb s tv e rs tä n d lic h . A ls u n s c h ä tz b a re r V o r te il f ü r d ie W e ite r fü h ru n g e rw ie s es sich, daß fü r den A u fb a u des g anzen W e rk e s v o m erste n T a g an ein k la r d u rc h d a c h te r P la n bestanden h a tte u n d le ite n d g e b lie b e n w a r. D a ra n m u ß te fe s tg e h a lte n w e rd e n , ohne F o rte n tw ic k lu n g auszuschließ en. W ie Po s k e ü b e r d ie B e a rb e itu n g d e r Z e its c h rift dachte, h a t e r im v e rtra u te n G espräche so m anches M a l g e ä u ß e rt. V ie lle ic h t is t die W ie d e rg a b e e in z e ln e r G ru n d s ä tz e w e r t v o ll: Es g e n ü g e k e in e s w egs, daß d e r B e a rb e ite r a b w a rte , b is ih m B e iträ g e a u f den S c h re ib tis c h fla tte r te n ; s c h a rf u m g re n z te Z ie le lie ß e n sich n u r d a n n d e r V e r w ir k lic h u n g n ä h e r b rin g e n , w e n n e r geeignete A u fs ä tz e p la n m ä ß ig z u r ric h tig e n Z e it h e r a n h o l e . F in g e rs p itz e n g e fü h l sei n o tw e n d ig , u m ü b e r das B e d ü rfn is des A u g e n b lic k e s zu u rte ile n , u n d eine m ö g lic h s t w e itg e he n d e P e rs o n e n k e n n tn is , u m im m e r fü r d ie B e h a n d lu n g eines b e s tim m te n T h e m a s den g e e ign e tste n V e rfa s s e r zu g e w in n e n . A n d e r H ö h e n la g e fe s th a lte n u n d dem L e s e r a uch A n s tre n g u n g e n z u m u te n ! N u r d ie Sache selbst habe d e r V e rfa s s e r zu v e rfo lg e n , n ic h t suam g lo rio la m . W ir d n o ch d e r K a t eines a ltb e w ä h rte n F re u n d e s d e r Z e its c h rift u n d ih re s B e g rü n d e rs h in z u g e fü g t, daß es g e b oten sei, auch a llg e m e in b e k a n n te V e rfa s s e r z u r M ita r b e it zu bew egen, so s in d w ic h tig e P u n k te h e ra u s g e s te llt, d ie f ü r d ie F o rts e tz u n g d e r A r b e it Po skes d ie R ic h tu n g gew ie se n haben.

Z u m 5 0 jä h rig e n Bestehen h a t d ie Z e its c h rift v ie le G lü c k w ü n s c h e e rh a lte n . D as s ch e in t dem H e ra u s g e b e r f ü r d ie E in s te llu n g g e g e n ü b e r d e r Z e its c h rift b e d e u tu n g s v o ll zu sein. In ein e m d e r S ch re ib e n h e iß t es: „ D ie Z e its c h rift fü r den p h y s ik a lis c h e n u n d chem ischen U n te rr ic h t habe ic h stets besonders g e sch ä tzt w egen ih re s e rfo lg re ic h e n B estrebens, d ie L e h re rs c h a ft ü b e r d ie E rg e b n is s e d e r h o c h s c h u lm ä ß ig e n F o rs c h u n g a u f dem la u fe n d e n zu e rh a lte n u n d d a m it d e r J u g e n d den W e g zu w e ite re n F o rts c h ritte n zu bahnen. D ies is t ih r im v e rg a n g e n e n h a lb e n J a h rh u n d e rt g e lu n g e n , w o d ie n a tu r w is s e n s c h a ftlic h e F o rs c h u n g sich in te ch n isch e n u n d m e d iz in is c h e n A n w e n d u n g e n aus

g e w ir k t h a t, d ie uns tie fg re ife n d e U m g e s ta ltu n g e n d e r L e b e n s b e d in g u n g e n b e s c h e rt haben. M öge Ih r e r Z e its c h rift in Z u k u n ft ebenso e rfo lg re ic h e A r b e it v e rg ö n n t s e in .“

W ä h re n d d ie Z e its c h rift in den verflo sse n e n 50 J a h re n d ie P h y s ik u n d d ie C hem ie a u f ih re n w is s e n s c h a ftlic h e n W e g e n b e g l e i t e t hat, is t sie in d e r S c h u lp h y s ik u n d in d e r S chulchem ie b e m ü h t gew esen, d a rü b e r h in a u s auch l e i t e n d u n d W e g e w eisend e in z u g re ife n . W ie e rfo lg re ic h diese B e m ü h u n g e n w a re n , z e ig t sehr k la r d ie T a tsa ch e , daß z a h lre ic h e A n w e is u n g e n d e r L e h rp lä n e v o n 1892 u n d 1901, d e r M e ra n e r V o rs c h lä g e v o n 1905, d e r R ic h tlin ie n v o n 1924 u n d e in e r R eihe V o rs c h rifte n a u ß e rp re u ß is c h e r U n te rric h ts v e rw a ltu n g e n so g a r in d e r A u s d ru c k s w e is e sehr n ahe m it den F assu n g e n ü b e re in s tim m e n , zu denen e ingehende E rö rte ru n g e n d e r z u g ru n d e lie g e n d e n F ra g e n in d e r Z e its c h rift g e fü h rt haben. W e ite r d a r f d a ra u f h in g e w ie s e n w e rd e n , daß m it d e r besseren in n e re n G e s ta ltu n g des U n te rric h ts in P h y s ik u n d Chem ie auch das A nsehen d ie se r F ä c h e r sich gehoben u n d ih r B ild u n g s w e rt s tä n d ig w achsende A n e rk e n n u n g g e fu n d e n h a t, e in E rfo lg , an dem d ie A r b e it d e r Z e its c h rift ih re n A n te il h a t.

S c h lie ß lic h h a t d ie Z e its c h rift v e rs u c h t, ü b e r d ie b e id e n e n g e re n F a c h g e b ie te h in a u s d ie B e zie h u n g e n zu b e n a c h b a rte n W isse n sch a fte n z u p fle g e n . B e v o rz u g te P lä tz e e rh ie lte n d ie g e s c h ic h tlic h e E n tw ic k lu n g d e r e x a k te n N a tu rw is s e n s c h a fte n u n d ih re e rk e n n tn is th e o re tisch e n G ru n d la g e n . D ie g e s c h ic h tlic h e B e tra c h tu n g b r in g t uns die g ro ß e n F o rs c h e r m e n s c h lic h n ä h e r. W e il sie uns diese fü h re n d e n P e rs ö n lic h k e ite n a b e r auch als an ih re Z e it g e b u n d e n z e ig t, w e rd e n d a d u rc h m a n ch e ih r e r G e d a n ke n g ä n g e tie fe r u n d v o lle r v e rs tä n d lic h . E rk e n n tn is th e o re tis c h e F ra g e n s p ie le n in d e r m o d e rn e n P h y s ik a llg e m e in eine w ic h tig e R o lle , besonders im Z u sa m m e n h ä n g e m it d e r R e la tiv itä ts th e o rie u n d d e r Q u a n te n m e ch a n ik.

D ie in den a b g e la u fe n e n J a h rz e h n te n a u fg e w o rfe n e n u n d te ilw e is e schon in t ie f g rü n d ig e B e a rb e itu n g genom m enen g ro ß e n n a tu rw is s e n s c h a ftlic h e n P ro b le m e w e rd e n

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und chemischen Unterricht.

1938. H eft 1. E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä r m m in d e r u n g. 3

no ch a u f la n g e Z e it h in a u s S to ff z u r F o rs c h u n g bieten. W ie ra sch d ie E n tw ic k lu n g o ft v o rw ä rts geht, z e ig t neben m anchem a n d e re n das ü b e rra g e n d e L e b e n s w e rk des u n lä n g s t v e rs to rb e n e n L o r d Ru t h e r f o b d. N a c h d e m e r 1903 d ie H y p o th e se des A to m z e rfa lls a u fg e s te llt u n d 1911 das n a ch ih m b e n a n n te A to m m o d e ll ge sch a ffe n h a tte , fü h rte e r 1919 d ie erste k ü n s tlic h e E le m e n tu m w a n d lu n g d u rc h . U n d heute is t diese „m o d e rn e A lc h e m ie “ m it ih re n A to m u m w a n d lu n g e n , d e r E rz e u g u n g k ü n s tlic h e r R a d io a k tiv itä t, d e r E n td e c k u n g des N e u tro n s u n d a n d e re n E rg e b n is s e n als „ K e r n p h y s ik “ schon e in be

sonderes, e x p e rim e n te ll w ie th e o re tis c h w ic h tig e s u n d sehr u m fa n g re ic h e s F o rs c h u n g s fe ld g e w o rd e n . A lle F o rts c h ritte a u f den v e rs c h ie d e n e n G e b ie te n w ir d d ie Z e its c h rift au ch in Z u k u n ft v e r fo lg e n ; sie w ir d n ic h t n u r d ie neuen E rw e ite ru n g e n unseres T a t

sachenw issens d a rs te lle n , so n d e rn auch d ie d a ra u s zu zie h e nd e n th e o re tis c h e n F o lg e ru n g e n u n d ih re E in o rd n u n g in das p h y s ik a lis c h e W e ltb ild .

Im A u fg a b e n k re is e des S c h u lu n te rric h ts w in k e n g le ic h fa lls bedeutsam e Z ie le . D ie im G ange b e fin d lic h e U m g e s ta ltu n g des E rz ie h u ng sw e se n s lä ß t neue u n d zeitgem äß e F ra g e n ü b e r den B e trie b d e r n a tu rw is s e n s c h a ftlic h e n F ä c h e r im U n te r r ic h t e rw a rte n , d e re n a b w ä g e n d e E rö rte ru n g u n d B e le u c h tu n g d u rc h d ie Z e its c h rift d e r L e h re rs c h a ft ebenso w e rtv o lle H ilfe w ir d b ie te n k ö n n e n , w ie es d u rc h d ie e n tsp re ch e n d e n A n re g u n g e n b e i d e n frü h e re n G e le genheiten geschehen is t. D e n n so w ic h tig u n d u n e n tb e h rlic h es f ü r den L e h re r is t, m it d e r w is s e n s c h a ftlic h e n W e ite re n tw ic k lu n g seines Faches d a u e rn d in e n g e r F ü h lu n g zu b le ib e n , so n o tw e n d ig is t es z u g le ic h f ü r ih n , d a rü b e r K la r h e it zu haben, w ie e r d ie ih m in d e r S chule g e s te llte n b esonderen A u fg a b e n a m besten u n d z w e c k m ä ß ig s te n zu lösen v e rm a g . U n d w ie sich in den a lte n B ä n d e n d e r Z e its c h rift m an ch e g ru n d le g e n d e n m e th o d isch e n E rö rte ru n g e n u n d m a n ch e k la s s is c h g e w o rd e n e n V e rs u c h s a n o rd n u n g e n fin d e n , so s o ll diese Q u e lle d e r A n re g u n g f ü r den L e h re r auch in Z u k u n ft re ic h lic h flie ß e n . D e r so la n g e b e w ä h rte G ru n d s a tz d e r Z e its c h rift fü r den physikalischen u n d chem ischen U n te r r ic h t: „P fle g e d e r W a h r h a ftig k e it g e g e n ü b e r dem W ir k lic h e n u n d Pflege des S innes f ü r strenges w is s e n sch a ftlich e s D e n k e n “ s o ll d a b e i R ic h ts c h n u r b le ib e n auch im z w e ite n h a lb e n J a h rh u n d e rt.

Schallmessung; Lärm m inderung

Von E. Lübcke in Berlin-Siemensstadt.

I . S c h a l l m e s s u n g .

I n d e r S c h a llw e lle u n d d a m it auch im S c h a llfe ld e h a b e n w ir z w e i B e s tim m u n g s - o-rößen, d ie in d e r E le k t r iz it ä t d e r S p a n n u n g U u n d dem S tro m I entsprechen, n ä m  lic h d e n D ru c k P u n d d ie S ch n e lle o d e r G e s c h w in d ig k e it V d e r M a te rie te ilc h e n . D e r D ru c k w ir d gemessen in fj,b a r, e tw a 10“ ''“ A tm o d e r 1 m g /c m 2 entsp re ch e n d , d ie S ch n e lle in cm /sec. A n a lo g zu dem e le k tris c h e n W id e rs ta n d k ö n n e n w ir d a n n auch n o ch ein e n a ku stisch e n W id e rs ta n d d e fin ie re n , d e r je tz t als S c h e in w id e rs ta n d f ü r die F lä c h e n e in h e it a k u s tis c h aufzufassen is t. Es sei d a ra n e rin n e rt, daß d ie se r W id e rs ta n d f ü r eine ebene W e lle in L u f t Z a = Q - c = 42 a k Q is t. W ä h re n d w ir in d e r E le k tr iz itä t d ie b e id e n B e s tim m u n g s g rö ß e n : S tro m in A m p e re u n d S p a n n u n g in V o lt, bequem u n d ge n a u messen k ö n n e n , k ö n n e n w ir dies in d e r A k u s tik bequem n u r b e im D ru c k , u n d z w a r m it M ik ro p h o n e n , v o n denen ic h als H a u p t V e rtre te r das K o n d e n s a to r- u n d das B ä n d c h e n m ik ro p h o n n e n n e n m öchte. W ä h re n d d ie D ru c k m e s s u n g e rs t m it d e r m o d e rn e n E le k tro a k u s tik d e n hoh e n G ra d v o n G e n a u ig k e it u n d B e q u e m lic h k e it e r

re ic h t h a t, g ib t uns d ie k la ssisch e A k u s tik in d e r Ra y l e i g h-Scheibe e in M itte l in d ie H a n d , d ie S c h a lls c h n e lle zu b e s tim m e n u n d g le ic h z e itig absolute a ku stisch e M essungen d u rc h z u fü h re n , so daß d ie RAYLEiGH-Scheibe auch no ch heute im m e r b e n u tz t w ir d , u m d ie a b so lute E m p fin d lic h k e it v o n M ik ro p h o n e n , insb e son d e re im fre ie n S c h a llfe ld e , 1

1 Vortrag aus dem Gebiete der Akustik im Wissenschaftlichen Kolloquium der Siemenswerke am 10. März 1937.

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E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä r m m in d e r u n g. Zeitschrift für den physikalischen

’ Emnndfunfzigster Jahrgang.

fe s tz u s te lle n . D ie Ray l e i g h-Scheibe be ste h t aus e in e r d ü n n e n u n d le ic h te n Scheibe, d ie u n te r 45° gegen d ie a u ffa lle n d e S c h a llw e lle g e n e ig t le ic h t d re h b a r a u fg e h ä n g t is t. In fo lg e h y d ro d y n a m is c h e r K r ä fte w ir d diese Scheibe aus ih r e r R u helage s e n k re c h t z u r R ic h tu n g d e r e in fa lle n d e n W e lle n g e d re h t u m den W in k e l oc, w o b e i d ie se r p ro p o rtio n a l is t d e r 3. P otenz des R a d iu s r d e r Scheibe u n d dem Q u a d ra t d e r S c h a ll

schnelle V :

a = G ■ r 3 ■ V s in 2 ■&,

w o # d e r W in k e l z w is c h e n Scheibenebene u n d e in fa lle n d e r S c h a llw e lle ist. D a b e i is t d ie V o ra u s s e tz u n g , daß d ie A bm e ssu n g e n d e r Scheibe k le in gegen d ie gemessene W e lle n lä n g e s in d . Es e rg ib t sich d a ra u s, daß m it zu n e h m e n d e r F re q u e n z d ie M essung im m e r s c h w ie rig e r d u rc h z u fü h re n is t.

D ie a k u s tis c h e n W id e rs tä n d e k ö n n e n z. ß . m it b esonderen B rü c k e n s c h a ltu n g e n b e s tim m t w e rd e n , a u f d ie h ie r n ic h t e in g e g a n g e n w e rd e n so ll.

M i k r o p h o n e . F ig . 1 z e ig t g anz schem atisch d ie S c h a ltu n g u n d den A u fb a u des K o n d e n s a to rm ik ro p h o n s u n d eines B ä n d c h e n m ik ro p h o n s , die b e id e als sog. D ru c k e m p fä n g e r a rb e ite n . D as K o n d e n s a to rm ik ro p h o n besteht aus e in e r sehr le ic h te n , m e is t d u rc h S pan

n u n g s e h rh o c h a b g e s tim m te n M e m b ra n , d e r in A b s tä n d e n v o n H u n d e rts te l-m m d ie G e g e n e le k tro d e g e g e n ü b e rste h t ( l ) 1. D a m it d ie z w is c h e n M e m b ra n u n d G e g e n e le k tro d e eingeschlossene L u f t k e in e z u s ä tz lic h e n R ü c k s te llk rä fte lie fe re u n d d a d u rc h d ie E m p fin d lic h k e it herabsetze, is t d ie G e g e n e le ktro d e m it H o h lrä u m e n o d e r L ö c h e rn v e r sehen, w ie schem atisch ang e d e u te t.

D ie K a p a z itä ts ä n d e ru n g e n b e im B ew egen d e r M e m b ra n ru fe n an dem h o c h o h m ig e n W id e rs ta n d M Q S p a n n u n g s s c h w a n k u n g e n h e rv o r, d ie a u f das G itte r e in e r V e rs tä r k e r

rö h re e in w irk e n . D ie E m p fin d lic h k e it e des K o n d e n s a to rm ik ro p h o n s b e re ch n e t sich aus d e r a n g e le g te n G le ic h s p a n n u n g E 0, d e r R u h e k a p a z itä t C0 des M ik ro p h o n s , d e r K a p a z itä t C , d e r n o tw e n d ig e n S c h a ltu n g u n d d e r d u rc h d ie E in h e it des S c h a lld ru c k s b e w irk te n K a p a z itä ts ä n d e ru n g A G zu

Kondensator-Mikrophon Bändchen-Mikrophon F ig . l . G ru n d sä tzlich e r A u fb a u u n d S ch a ltu n g v o n

K o n d e n sa to r- u n d B än d ch e n m ikro p h o n .

e — E 0 A 0 G o + C s

W ir haben h ie r ein e n h o ch o h m ig e n A u s g a n g .

Das B ä n d c h e n m ik ro p h o n b e steht aus e in e m le ic h te n A lu m in iu m b ä n d c h e n , das le ic h t b e w e g lic h zw isch e n den b e id e n P o le n eines k r ä ftig e n M a g n e te n a u sg espannt ist.

D a m it dieses le ic h t b e w e g lic h e G e b ild e als D ru c k e m p fä n g e r a rb e ite , is t es, w ie sch e m a tisch a ngedeutet, a u f d e r R ü c k s e ite m it einem S c h a lls c h u tz ve rse h e n w o rd e n . D ie E m p fin d lic h k e it e des B ä n d c h e n -M ik ro p h o n s e rg ib t sich aus d e r In d u k tio n B im L u fts p a lt des M a g neten, d e r L ä n g e l im L u fts p a lt u n d d e r v o n d e r E in h e it des S c h a ll

d ru c k e s h e rv o rg e ru fe n e n B e w e g u n g s g e s c h w in d ig k e it v des B än d ch e n s zu e = B - l ■ v.

D e r g e rin g e in n e re W id e rs ta n d des B ändchens v e rla n g t im a llg e m e in e n z u r A n passung an das G itte r e in e r V e rs tä rk e rrö h re e in H e ra u ftra n s fo rm ie re n d e r b e i d e r B e w e g u n g des B ändchens im M a g n e tfe ld in d u z ie rte n S p a n n u n g . Es sei b e m e rk t, daß m a n fü r besondere A n w e n d u n g s z w e c k e (g e ric h te te n E m p fa n g ) beid e M ik ro p h o n -

Die eingeklammerten Zahlen bedeuten die Kümmern in den Schrifttumangaben am Schluß.

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1938. H eft 1. E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; LiÄr m m in d e r u n g. 5

ty p e n a uch als D ru c k g ra d ie n te n h a t. M an e rh ä lt d a n n v o n e in e r

B ei diesen h o c h w e rtig e n M ik ro p h o n ty p e n w ir d stets eine U n a b h ä n g ig k e it des V e rh ä ltn is s e s : S c h a lld ru c k zu M ik ro p h o n -E M K , v o n d e r F re q u e n z g e fo rd e rt. W ir setzen als A n tr ie b s k r a ft e in e n v o n d e r F re q u e n z u n a b h ä n g ig e n S c h a ll

d ru c k P v o ra u s . U m b e im K o n d e n  s a to rm ik ro p h o n als k a p a z itiv e m D ru c k e m p fä n g e r eine k o n s ta n te A u sg a n g ssp a n n u n g z u e rh a lte n , m uß d ie M e m b ra n s c h n e lle V m it co an ste ig e n . D ie s w ir d d a d u rc h e r

re ic h t, daß m a n eine M e m b ra n n im m t , d e re n E ig e n s c h w in g u n g o b e rh a lb des a u fzu n e h m e n d e n F r e quenzbereiches lie g t. D e r m e c h a n i

sche W id e rs ta n d Z eines d e ra rtig e n System s f ä l l t m it 1 /a).

B e im B ä n d c h e n m ik ro p h o n als e le k tro d y n a m is c h e m D ru c k e m p - la n g e r lie g e n d ie V e rh ä ltn is s e a nders. H ie r m uß fü r eine g le ic h b le ib e n d e E m p fin d lic h k e it eine v o n d e r F re q u e n z u n a b h ä n g ig e B ä n d chenschnelle V gen o m m en w e rd e n . U m das zu e rz ie le n , m uß d e r m e chanische S c h e in w id e rs ta n d auch fre q u e n z u n a b h ä n g ig sein. Das e r re ic h t m an d u rc h e in s ta rk re ib u n g s gehem m tes S ch w in g u n g s s y s te m , w ie es das le ic h te B ä n d ch e n in L u f t d a rs te llt (3).

R i c h t w i r k u n g u n d F r e q u e n z g a n g v o n M i k r o p h o n e n . W e n n w ir m it d e ra rtig e n M ik ro p h o n e n Messungen im S c h a ll

fe ld e d u rc h fü h re n w o lle n , müssen w ir auch w issen, w ie d ie e in ze ln e n m e ch a n isch e n A b m e ssu n g e n den F re q u e n z g a n g u n d d ie R ic h t w ir k u n g des M ik ro p h o n s beeinflussen (F ig . 2.). Z u n ä ch st hab e n w ir b e im M ik ro p h o n eine Z un a h m e des S c h a ll

d ru c k e s b is zu m F a k to r 2 m it d e r

- o d e r S c h a lls c h n e lle n - E m p fä n g e r a u s g e b ild e t K u g e l s ta r k a b w e ich e n d e R ic h tc h a ra k te ris tik e n .

Hem Membrandurchmesser

10000Hz F ig . 2. Ü bertrag ung sm aß , Frequenzgang u n d H ic h tw irk u n g vo n

M ikro p h o n e n .

L a u ts tä rk e L = 10 lg 4 - = 20 lg -p-

<Jq ^ ro^

Schallstärke J = V2-QC‘ - ^ = - j 2 ' ,0 ~7 w/ cm 2 F ig . 3. S c h a lld ru c k u n d Geräuschmesser, A u fb a u u n d

Frequenzgänge.

F ig . 4. U niversal-G eräuschm esser.

U r U C K e S Ü I S Z .U .I1 1 i ' a i v i u i ^

F re q u e n z a n s te ig e n d d a d u rc h , daß d ie A b m e ssu n g e n des E m p fä n g e rs im V e rg le ic h z u r W e lle n lä n g e m it s te ig e n d e r F re q u e n z im m e r g rö ß e r w e rd e n u n d d a m it s c h lie ß lic h a m E m p fä n g e r v o llk o m m e n e R e fle x io n u n d s o m it V e rd o p p lu n g des D ru c k e s a u f die M e m b ra n p g e g e n ü b e r dem im fre ie n S c h a llfe ld e v o rh a n d e n e n S c h a lld ru c k p0 e in se tzt.

J e k le in e r d ie ä uß eren A b m e ssu n g e n des M ik ro p h o n s s in d , desto s p ä te r se tzt diese S te ig e ru n g ein. L ie g e n v o r d e r M e m b ra n n o ch L u fträ u m e , d a n n k a n n ein s o lch e i

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6 _{E . L}_{ü b c k e}_{: S}c h a l l m e s s u n g; Lä r m m in d e r u n g. Zeitschrift für den physikalischen ______________________________ ’________________ Einundfünfzigster Jahrgang.

L u ftra u m als P fe ife w ir k e n u n d d a m it e rh e b lic h e D ru c k s te ig e ru n g e n m it zu n e h m e n d e r F re q u e n z b lin g e n , d ie den F a k to r 5 u n d m e h r e rre ic h e n k ö n n e n . M a n le g t desh a lb d ie M e m b ra n m ö g lic h s t in eine E bene m it den H a lte ru n g e n , v e r k le in e r t den D u rc h m e s s e r u n d g ib t d e r M ik ro p h o n k a p s e l, am besten g le ic h m it dem V e rs tä rk e rro h r, eine F o rm , d e re n v e r z e rre n d e r E in flu ß a u f das S c h a llfe ld sich le ic h t b e rechnen lä ß t, z. B. eine K u g e l. F ig . 2 z e ig t w e ite r im G ru n d s ä tz lic h e n den V e rla u f des sog. Ü b e rtra g u n g s m a ß e s , d. h. des V e r h ä lt

nisses m V g e lie fe rte r S p a n n u n g zu ^ tb a r a u ffa lle n d e n S c h a lld ru c k e s . E b e n w u rd e schon a u f den v e rz e rre n d e n E in flu ß d e r M ik ro p h o n k a p s e l a u f das S c h a llfe ld h in g e w ie s e n ; dies m a c h t sich n a tü r lic h auch in d e r R ic h t w ir k u n g b e m e rk b a r. M it s te ig e n d e r F re q u e n z w e rd e n

d ie s e itw ä rts u n d rü c k w ä rts a u f

fa lle n d e n S c h a llw e lle n im m e r w e n ig e r w irk s a m . I n F ig . 2 is t f ü r 4 cm M ik ro p h o n d u rc h m e s s e r d e r F re q u e n z g a n g d e r R ic h t

w ir k u n g in P o la rk o o rd in a te n a n gegeben.

B e im B ä n d c h e n m ik ro p h o n s in d d e r M a g n e t u n d das d u rc h ein G itte r g eschützte B ändchen d ie k e n n z e ic h n e n d e n B e sta n d te ile . B e i d e m K o n d e n s a to rm ik ro p h o n in s e in e r neuen A u s fü h ru n g is t d ie erste V e rs tä rk e rrö h re u n m itte l

b a r m it d e r M ik ro p h o n k a p s e l z u sam m e n g eb a u t. D ie neue A u s fü h ru n g is t w egen ih r e r k le in e n A b m e ssu n g e n w e s e n tlic h h ö h e r fre q u e n t b ra u c h b a r. W ä h re n d es b is h e r S c h w ie rig k e ite n m a ch te , 10 000 H z zu e rre ic h e n o d e r zu ü b e rs c h re ite n , k o m m t m a n h ie r b is in d ie G egend v o n 2 0 0 0 0 H z.

F ig . 5. Zusam m enhang zwischen L a u ts tä rk e u n d L a u th e its e m p fin d u n g .

S c h a l l d r u c k u n d G e r ä u s c h m e s s e r . W e n n w ir d ie S c h a lls tä rk e b e stim m e n w o lle n , b e n u tze n w ir den sog. S c h a lld ru c k m e s s e r. D ie S c h a lls tä rk e J w ir d in W a tt/c m 2 ohne w e ite re s aus dem abgelesenen S c h a lld ru c k P b e s tim m t, da J = — is t (c = S c h a ll- g e s c h w in d ig k e it). D en A u fb a u des S c h a lld ru c k m e s s e rs z e ig t F ig . 3. D as M ik ro p h o n Qc is t ü b e r ein e n V e rs tä rk e r m it e in e m T ro c k e n g le ic h ric h te r u n d D re h s p u lin s tru m e n t v e r b u n d e n , so daß m a n d e n a u ffa lle n d e n S c h a lld ru c k d ir e k t in /jb a r ablesen k a n n (4).

D as M e ß g e rä t u m fa ß t n a tü r lic h n ic h t diesen g a n ze n B e re ic h , so n d e rn m uß in S tufen u m g e s c h a lte t w e rd e n . I n F ig . 3 is t n och d a rg e s te llt, daß b e i den e in z e ln e n S tufen stets derselbe F re q u e n z g a n g e rh a lte n w ir d , d e r zw isch e n 50 u n d 10 000 H z h o riz o n ta l v e rlä u ft.

B e im G eräuschm esser haben w ir auch M ik ro p h o n , V e rs tä r k e r u n d A n z e ig e g e rä t n e b st G le ic h ric h te r. H ie r w e rd e n je d o c h d u rc h e in eingebautes Sieb d ie F re q u e n z g ä n g e des V e rs tä rk e rs je n a ch d e r S tufe d e r e rfo rd e rlic h e n V e rs tä rk u n g v e rsch ie d e n e in g e s te llt. M a n h a t d u rc h Ü b e re in k o m m e n fe s tg e le g t, daß d ie F re q u e n z b e w e rtu n g e n tsp re ch e n d den v o n Kin g s b t tr y b z w . Fl e t c h e r u n d Mu n s o n a u fg e n o m m e n e n K u rv e n g le ic h e r L a u ts tä rk e v e rs c h ie d e n e r F re q u e n z e n v o rg e n o m m e n w e rd e n so ll. I n F ig . 3 re ch ts s in d d ie 3 K u rv e n e in g e tra g e n , w e lch e f ü r e in e n G eräuschm esser seitens des D eutschen A k u s tis c h e n Ausschusses (6) als w e n ig s te n s e rfo rd e rlic h angesehen w e rd e n . F ü r L a u t

s tä rk e n u n te r 40 p h o n w ir d d ie u n te re , f ü r solche z w is c h e n 40 u n d 60 d ie m ittle re , u n d f ü r g rö ß e re L a u ts tä rk e n als 60 p h o n d ie obere K u rv e f ü r F re q u e n z b e w e rtu n g z u g ru n d e g e le g t. U m w e ite re E ig e n s c h a fte n des O hres n a c h z u b ild e n , is t n och v o r gesch rie b e n , daß die E in s te llz e it des A n z e ig e g e rä te s 0,2 sec b e trä g t, d a v . Be k e s y

fe s tg e s te llt h a t, daß diese Z e it z u r E rre ic h u n g des g rö ß te n L a u ts tä rk e n e in d ru c k e s

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E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä b m m in d e k u n g. 7

1938. H eft 1.

e r fo r d e r lic h is t. F ig . 4 z e ig t das Ä u ß e re des U n iv e rs a lg e rä u s c h m e s s e rs , w ie e r vo n d e r F ir m a Siem ens & H a ls k e A . G., B e rlin -S ie m e n s s ta d t, h e rg e s te llt w ird .

H a n d e lt es sich u m die B e u rte ilu n g v e rs c h ie d e n e r L a u ts tä rk e n , so g ib t F ig . 5 e in e n A n h a lt d a fü r, w ie d ie L a u ts tä rk e u n d d ie L a u te m p fin d u n g v e rg lic h e n w e rd e n .

v o m M ik ro p h o n k o m m e n d e S p a n n u n g w ir d e in e m P o te n tio m e te r z u g e fu h it das lo g a m is c h is t u n d b e lie b ig e F re q u e n z g ä n g e e n th a lte n k a n n . D ie v o n dem P o te n tio m e te r a b g e nom m ene S p a n n u n g d ie n t n a ch V e rs tä rk u n g z u r E rre g u n g eines e le k tro m a g n e tis c h e n M it

neh m e rs e, d u rc h den je tz t d e r S c h re ib s tift u n d g le ic h z e itig d ie A b n a h m e zu n g e / vo m P o te n tio m e te r v e rsch o b e n w ir d , w o b e i d ie S te llu n g des E in g a n g s p o te n tio m e te rs e m M a ß im d ie G röße d e r E in g a n g s s p a n n u n g u n d d a m it d e r L a u ts tä rk e is t. i ig . 7 z e ig t le au s ar ' eines G le ic h s tro m m o to rs beim i n - n n d A u s la n t. M a n sieht, daß h ie r b e im Ü bergang v o n d e r R e ib u n g d e r R uhe z u r R e ib u n g d e r B e w e g u n g d ie B ü rs te zu b e so n d e is sta r S c h w in g u n g e n a n g e re g t w ir d , die w ir als B ü rs te n g e rä u s c h e m pfinden.

S c h a l l e i s t u n g . U m den W irk u n g s g ra d vo n L a u ts p re c h e rn u n d d i e y on M aschinen ausgehenden S tö ru n g e n q u a n tita tiv fe s ts te lle n zu k ö n n e n m üssen w ir le S b e stim m e n . D as k ö n n te e in m a l geschehen (F ig . 8) d u rc h d ie p u n k tw e is e A b m e s s u n g des S c h a llfe ld e s u n d In te g ra tio n ü b e r eine K u g e l u m d ie S chaüque ^ d ^ B e s tim m u n g d e r S c h a lls tä rk e in ein e m H a llra u m , n e in e m „ s ta tio n ä re r Z u sta n d d e r E n e rg ie d ic h te d a d u rc h ein, daß d ie W a n d

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8 E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä r m m in d e r u n g. Zeitschrift für den physikalischen Einundfünfzigster Jahrgang.

a u ffa lle n d e n E n e rg ie v e rs c h lu c k t. Je g rö ß e r die O b e rflä ch e F u n d je g rö ß e r d ie sog.

S c h a lls c h lu c k z a h l a ist, desto m e h r E n e rg ie g e h t an den W ä n d e n v e rlo re n . D ie S c h a ll-

F ig . 8. F ig . 9.

F ig . 8. Messung der S challeistu ng a) d u rc h S ch a llfe ld , b) im H a llra u m .

F lg . 9. A bna hm e der L a u ts tä rk e m it der E n tfe rn u n g a) in einem g e däm p ften R a u m , I ; b) in einem R a u m m it m ittle re r A b s o rp tio n , I I ; c) in einem H a llra u m , I I I .

A u s s c lia lte n d e r S c h a llq u e lle v o rh a n d e n e E n e rg ie im R a u m a u f ih re n m illio n te n T e il 106 • E

a b g e k lu n g e n ist. W i r haben h ie r e in e n A b fa ll d e r S c h a lle n e rg ie u m " d. h. um i o i g 106

103. p „ ^{E n}

60 db o d e r u m 20 lg : 60 db.

D iese G röße T F o rm e l

A = Z v . F

is t n ach d e r

0,16 ^V

T - F zu b e stim m e n , w o V das V o lu m e n in m 3 u n d F d ie F lä c h e in m 2 d a r  s te lle n . W ie m an sieht, b e s tim m t sich d ie L e is tu n g in e in fa c h e r W eise aus dem V o lu m e n , 4 e r N a c h h a llz e it u n d e in e r S c h a lld ru c k - messung.

S c h a l l f e l d . W e n n m a n ein S c h a llfe ld a u fn e h m e n w ill, m uß m a n n a tü r lic h d a fü r sorgen, daß es d u rc h R e fle x io n e n o d e r B e u g u n g e n n ic h t g e s tö rt u n d n ic h t v e r z e r r t w ird . Im F re ie n u n d b e i fe h le n den R e fle x io n e n n im m t d ie L a u t

s tä rk e m it V e rd o p p lu n g d e r E n tfe r n u n g u m 6 p h o n ab. I m H a llra u m is t das n a tü r lic h n ic h t d e r F a ll, w e il h ie r schon n a ch k ü rz e r e r E n tfe r n u n g v o n d e r S c h a llq u e lle d ie v o n den W ä n d e n re fle k tie rte E n e rg ie g rö ß e r w ir d als d ie des d ire k te n S challes. I n F ig . 9 s ie h t m a n den V e r la u f in e in e m n o rm a le n R aum , e in e m 1 la ll ra u m u n d in e in e m g e d ä m p fte n R a u m (8). Es is t zu e rk e n n e n , daß in einem g e d ä m p fte n R aum e das S c h a llfe ld sich am g le ic h m ä ß ig s te n a u s b ild e t. D eshalb s in d g e d ä m p fte Räum e, sog. S c h lu c k rä u m e , fü r

F ig . 10. S ta rk g e d ä m p fte r R a u m (S ch lu ckra u m ) z u r P rü fu n g v o n kle in e re n M aschinen.

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E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä k h m in d e r u n g. 9

1938. H eft 1.

festes Frequenzgem isch A n o rd n u n g v ie le r fe s te r F ilte r

Filter

a ku stisch e M essungen n o tw e n d ig . F ü r k le in e re S c h a ll

q u e lle n w ir d m a n zu dem A u fb a u d e r W a n d a b s o rp tio n g re ife n , d e r d e r beste is t. M a n n im m t da zu eine W a tte - u n d S c h la c k e n w o lle -V e rk le id u n g v o n fa s t i / 2 m S tä rk e . F ü r M essungen an k le in e re n E le k tr o m o to re n w e rd e n D ecke, W ä n d e u n d F u ß b o d e n des R aum es d ic k m it W a tte a u s g e k le id e t (F ig . 10). H a t m a n g rö ß e re M aschinen, b e i denen m a n auch m it e in e r g rö ß e re n M enge g e fö rd e rte r L u f t zu re ch n e n hat, so m uß m a n zu e in e r V e r k le id u n g g re ife n , d ie d u rc h L u ftb e w e g u n g n ic h t so le ic h t b e s c h ä d ig t w e rd e n k a n n , w ie z. B. in ein e m P rü fra u m im D y n a m o w e rk d e r S ie m e n s -S c h u c k e rtw e rk e A .G . (F ig . 11).

F r e q u e n z v e r t e i l u n g . B e i d e r V o rfü h ru n g - g le ic h la u te r G eräusche v e rs c h ie d e n e r F re q u e n z z u sam m ensetzung e m p fin d e t m a n , w ie b e ie its h e iv o i- gehoben, den E in flu ß e in z e ln e r, a u s g e p rä g te r F re q u e n z a n te ile u n a n g e n e h m . W e n n w ir also d ie S c h a ll

m essungen d a zu b e n u tze n w o lle n , auch U n te rla g e n fü r eine S c h a llm in d e ru n g zu schaffen, d a n n m üssen w ir n ic h t n u r d ie L a u ts tä rk e , so n d e rn auch n och d ie F re q u e n z v e rte ilu n g b e stim m e n . B ei G eräuschen ä h n lic h e r F re q u e n zzu sa m m e n se tzu n g g e n ü g t m e is t eine L a u ts tä rk e m e s s u n g auch z u r B e u rte ilu n g d e r d u rc h das G eräusch ausgelösten S tö ru n g . D ie V e rfa h re n , d ie f ü r d ie B e s tim m u n g d e r F re q u e n z V e rte ilu n g a n g e w e n d e t w e rd e n , ric h te n sich e in m a l n ach d e r A r t des S challes, d a n n na ch dem z e itlic h e n V e rla u fe d e r e in z e ln e n F re q u e n z a n te ile u n d e n d lic h n ach den A n fo rd e ru n g e n , w e lch e an d ie G e n a u ig k e it h in s ic h tlic h

d e r F re q u e n z fe s tle g u n g g e s te llt w e rd e n . Das V e r - . , , fa h re n d e r h a rm o n is c h e n A n a ly s e n ach e in e r o s z illo g ra p h is c h e n A u fz e ic h n u n g des S c h a lld ru c k e s w ir d w e g e n des g ro ß e n Z e ita u fw a n d e s

fe ste s Frequenzgem isch A n o rd n u n g eines bew eglichen F ilte rs

Suchten

M

_xFilter

d

unteres oberes Seitenband

bew egliches Frequenzgem isch (S uchtonm ethode) fe s te s tie flie g e n d e s F ilte r

1

^{— Filter}

bew eqiiches Frequenzgem isch (S uchtonm ethode) fe s te s h o ch lie g e n d e s F ilte r F ig . 12. Ü b e rs ic h t üb er die V e rfa h re n der

F re q u e n z a n a ly s e .

k a u m n och b e n u tz t. Z u r

(10)

10 h . Ld b c k e: Sc h a l l m e s s u n g-: Lä r m m in d e r u n g. Zeitschrift für den physikalischen

7 Emundfunfzigster Jahrgang.

Z e ite rs p a rn is u n d w e g e n d e r M ö g lic h k e it, auch d ie n ic h t h a rm o n is c h e n A n te ile g u t e r

ke n n e n zu k ö n n e n , w e rd e n e le k tris c h e V e rfa h re n b e v o rz u g t. D ie E in s c h w in g z e it eines F ilte r s is t u m g e k e h rt p ro p o rtio n a l d e r B a n d b re ite dieses F ilte r s . W ir d also ein F ilt e r v o n d e r B re ite e in e r O k ta v e v e rw e n d e t, so is t e in v e rh ä ltn is m ä ß ig sehr schnelles E in s c h w in g e n des F ilte r s zu e rw a rte n , a n d e re rs e its is t es auch g e h ö rm ä ß ig g ü n s tig , d ie F re q u e n z a n te ile n ach O k ta v e n zu b e w e rte n (9). Es s te llt also ein F ilt e r von e in e r

3 2 0 0 -6 WO

1600-3200

800-1600

W O -8 0 0

2 0 0 - WO,

100-200

5 0 -1 0 0 i

<

>..

100 Hz

F ig . 13. F re q u e n zku rve des Siebkettensatzes.

1600-3200 800-1600

W O - 8 0 0

2 0 0 - W O

100-200

5 0 -1 0 0

d ire k t

100Hz

1 [..

i 1 4 1

»

*:!Ua

[

ajv VVW W VW VW V\AA^M M A^/W

F ig . 14. W iedergabe eine r ge d ä m p fte n S inusschw ingung m itte ls O ktavsieb.

O k ta v e n b re ite eine fü r eine A n a ly s e g ü n s tig e u n d d a fü r g rö ß tz u lä s s ig e B a n d b re ite d a r. D ie V e rfa h re n d e r S c h a lla n a ly s e s in d aus F ig . 12 e rs ic h tlic h . A ls o berste K u rv e is t e in e schem atische V e rte ilu n g des S c h a lls p e k tru m s a u fg e tra g e n . I n d e r D a rs te llu n g d a ru n te r s in d d ie e in ze ln e n Siebe angegeben, d ie m a n e n tw e d e r k o n tin u ie r lic h ü b e r den F re q u e n z b e re ic h h in w e g s c h ie b e n k a n n (im e in fa c h s te n F a lle w ü rd e das e in Reso

n a n z k re is sein) o d e r w e lch e m a n stu fe n w e ise n a c h e in a n d e r o d e r auch g le ic h z e itig ein s ch a lte t. D ie M ö g lic h k e ite n fü r eine A n a ly s e m itte ls des sog. O k ta v s ie b e s w e rd e n noch b e h a n d e lt. B e i d e r S u ch to n in e th o d e (d ie b e id e n u n te re n D a rs te llu n g e n d e r F ig . 12) ü b e rla g e rt m a n dem S c h a lls p e k tru m eine s te tig v e rä n d e rlic h e F re q u e n z , den Suchton.

M a n e rh ä lt d a m it eine F re q u e n z tra n s fo rm a tio n d u rc h B ild u n g v o n D iffe re n z tö n e n (auch v o n S u m m ationstönen). M a n s ch ie b t je tz t diese D iffe re n z tö n e ü b e r e in F ilt e r h in w e g . H ie rz u k a n n m a n e in m a l e in tie flie g e n d e s F ilt e r b e n utzen, a b e r auch e in h ochliegendes.

(11)

SchaMruck

und. chemischen Unterricht. g XjÜBCKE: SCHALLMESSUNG; LäRMMINDEBUNG. 11

1938. H eit 1. ' _______________________ _

D ie V o r- u n d N a c h te ile b e id e r S u c h to n v e rfa h re n w e rd e n n och e rö rte rt. V o rlä u fig sei d a ra u f h in g ew ie se n , daß d ie hoch- b z w . tie flie g e n d e n F ilte r sich s e h r schm al h a lte n la s s e n ; a u f diese W e ise is t _________^

es m ö g lic h , d ie höchste F re q u e n z - 3Z00-sm ' mmmmmm—... - g e n a u ig k e it h e ra u szu h o le n .

U m b e i den S ie b k e tte n z u ble ib e n , s in d d ie A n w e n d u n g e n des S ieb

k e tte n s a tz e s , in sb e son d e re fü r die A n a ly s e n v o n K lä n g e n , u n d ih re A u s g le ic h s v o rg ä n g e h e rv o rz u h e b e n (10).

F ig . 13 z e ig t die F re q u e n z k u rv e des S iebkettensatzes. M an h a t an den E in g a n g d e r sieben h ie r p a ra lle l ge

s ch a lte te n K e tte n ein e n m it d e r Z e it v e rä n d e rlic h e n T o n g e le g t u n d sieht n u n g a n z d e u tlic h , w ie n a c h e in a n d e r d ie e in ze ln e n Siebe ansprechen. M an e rk e n n t a b e r a u c h , w ie die E in s c h w in g z e ite n b e i d e n S ieben fü r

höhere F re q u e n z e n w e s e n tlic h k ü r z e r s in d als b e i den S ieben f ü r d ie tie fe re n F r e quenzen. G ib t m a n je tz t eine g e d ä m p fte S c h w in g u n g a u f diese S ie b k e tte n , so

800-1600 mmmm«!,

400-800

2 00-400

100-200

d ire k t

muz / \ A A A .

F ig . 15. Spannungsstoß a u f O kta ysie b.

s ie h t m a n ans F ig , 14, d a ß sich d ie e in z e ln e n K e tte n auch im m e r e ^ t e in s « h w in g .n m üssen u n d d e r S c h w in g u n g s e in s a tz w ie d e r b e i tie fe n F r^uenzen s p a te r j r t o l g t a ls b e i hohen F re q u e n z e n . A m a u sg e p rä g te ste n t r i t t d ie s m lu g . '

e in fa c h ein e n S pannungsstoß a u t den K e tte n s a tz gegeben h a t ' ■ „ w ie sä m tlic h e K e tte n d u rc h d e n a p e rio d is c h e n Stoß a n g e r fd‘

d ie F re q u e n z Ist, in u m so h ö h e re m M a ß . g le ic h z e itig m it d e r E , e r f o l g a A nsn re ch e n a b e r auch desto s c h n e lle r is t das A n s p re c h e n w ie d e i a b g e K lu gern M an v e rs te h t daß eine A n a ly s e des S c h a lla b la u fe s in n e rh a lb e in e r O k ta v e n och w ie d e r zu T u s s a ie n ü b e r fe in e re U n te rs c h ie d e im S c h a lla u fb a u fü h r t. U rs p rü n g lic h

(12)

12 E. Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g: Lä e m m in d e r ü n g. Zeitschrift für den physikalischen ____________________________ ’_________________ Emundfunizigster Jahrgang.

Filter Gleichrichter D mit Fi Speicherkondensator C

P-WVWWVr-i

^ ^M i ¿ tie fA n o /-2 4 0 V

F ig . 17. A rb e itw e ise der T o n fre que nzspe ktrom eter.

w a i das G e rä t n u r d a zu vo rgesehen, so genannte G ro b a n a ly s e n d u rc h z u fü h re n . H ie r w u rd e e in fa c h d ie in n e rh a lb e in e r O k ta v e w irk s a m e S c h a ll- o d e r L a u ts tä rk e

gem essen. F ig . 16 g ib t d e ra rtig e A n a ly s e n k u rv e n n a ch Th il o u n d St e u d e l (9) w ie d e r f ü r e in M o to rra d im la n g sa m e n L a u f (K u rv e 6) u n d b e i h ö h e re r D re h z a h l (K u rv e 7), f ü r eine g ro ß e T ro m m e l (K u rv e 8) u n d fü r das G eräusch a u s s trö m e n d e r P re ß lu ft (K u rv e 9). Ü b e r d ie so ge w o nn e n e n A n a ly s e n k u rv e n sin d no ch g e s tric h e lt d ie K u rv e n g le ic h e r L a u ts tä rk e g e ze ich n et. A u s ih n e n lä ß t sich ohne w e ite re s entnehm en, w e lc h e r F r e q u e n z a n te il f ü r das O h r am la u te s te n in E rs c h e in u n g t r it t . Z u e rs t sie h t m a n , daß m it h ö h e re r D re h z a h l des M o to rs auch das G eräusch des M o to rra d e s zu h ö h e re n F re q u e n z e n a n s te ig t;

b e i d e r g ro ß e n T ro m m e l e rgeben sich die F re q u e n z e n u m 100 H z h e ru m als b e h e rrsche n d , w ä h re n d f ü r d ie a usström ende P re ß lu ft 4000 b is 5000 H z den g rö ß te n A n te il lie fe rn .

T o n f r e q u e n z s p e k t r o m e t e r . Is t m a n an d e m z e itlic h e n V e rla u fe d e r A u s g le ic h s v o rg ä n g e n ic h t h a u p t

s ä c h lic h in te re s s ie rt, s o n d e rn k o m m t es v ie lm e h r b e i s c h n e ll v e rä n d e rlic h e n

F ig. 18. Das T o nfre g u e n zsp e ktro m e te r v o n Siemens & H alske.

V o rg ä n g e n a u f d ie F e s ts te llu n g an, w e lch e F re q u e n z b e re ic h e ü b e rh a u p t am la u ts tä rk s te n v e rtre te n s in d , d a n n k a n n m a n m it V o rte il das T o n fre q u e n z s p e k tro m e te r nach

(13)

1938. H eft 1. E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä r m m in d e r u n g. 13

Fb e y s t e d t (11) benu tze n . Es besteht, w ie F ig . 17 ze ig t, aus e in e r g roß en Z a h l p a ra lle l g e s c h a lte te r F ilt e r F n v o n je Vs O k ta v e D u rc h la ß b re ite . D ie W e ch se lströ m e d e r b e tre ffe n d e n F re q u e n z d u rch se tze n also e in F ilt e r u n d la d e n ü b e r ein e n k le in e n

G le ic h ric h te r D , ein e n K o n d e n s a te n C , a u t eine d e r S t in t e des F re q u e n e a n te ile s e n t sprechende S p a n n u n g a u t. M it einem u m la u fe n d e n S c h a lte r w ir d je tz t

Spannung: a b g e ta ste t u n d d azu b e n u tz t, u m einen e n tsp re ch e n d la n g e n S tric h a u f dem S c h irm einer B ^ t m s c h e n R ö h re h e rv o rz u ru fe n . D a g le ic h z e itig m it de“

S c h a lte r f ü r d ie A b ta s tu n g d e r F ilte rs p a n n u n g e n auch d ie N u »S te llu n g _ de I

dem S c h irm d e r BßAUNSchen R ö h re ve rsch o b e n w ir d , so e rh a lt m a n h e r fu g m o m e n ta n e in S c h a lls p e k tru m , d e n n d ie K o n d e n s a to re n w e rd e n 2 ü m a l m

a b g e ta ste t. B e is p ie le v o n K la n g a n a ly s e n m it dem S p e k tro m e te r w e rd e n w e ite r u n te n

(14)

14 E. Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g ; Lä r m m in d e r u n g. Zeitschrift;für den physikalischen

_______________ __________ 7 Emundfunfzigster Jahrgang.

gegeben. D as T o n fre q u e n z s p e k tro m e te r lä ß t sich n ic h t n u r fü r d e n u rs p rü n g lic h geb a u te n B e re ic h v o n 50 bis 5000 H z benutzen, so n d e rn m a n k a n n den F re q u e n z b e re ic h auch a u f 1 8 0 0 0 H z erhöhen, u n d so g a r bis w e it in den U ltra s c h a ll b ereich b is 100 k H z

A n a ly s e n d u rc h fü h re n . D u rc h A u fn a h m e des L e u c h t

s c h irm b ild e s m it e in e m F ilm g e r ä t lä ß t sich je tz t auch d ie z e itlic h e Ä n d e ru n g d e r S c h a lls p e k tre n s c h n e ll v e rä n d e rlic h e r V o rg ä n g e v e rfo lg e n . Es w e rd e n 20 m a l in d e r S e kunde neue B ild e r a u f den S c h irm g e w o rfe n , w o b e i d ie L ä n g e d e r e in z e ln e n S tü cke in n e rh a lb d e r 1/ 3-O k ta v e d och u n g e fä h r dem h ie r h e rrs c h e n d e n S c h a lld ru c k e n t

sprechen. D u rc h P a ra lle ls c h a ltu n g v ie le r F ilt e r h a t m a n in d e m T o n fre q u e n z s p e k tro m e te r e in sehr s c h n e ll a rb e ite n d e s A n a ly s ie rg e rä t g e sch a ffe n , b e i 6 d e r A n a ly s ie rs c h ä rfe w o h l das beste, das es z u r

| Z e it g ib t (F ig . 18).

I S u c h t o n v e r f a h r e n . D as T o n fre q u e n z s p e k -

® tro m e te r h a t den e in z ig e n N a c h te il, daß es d ie

® F re q u e n z la g e eines e in z e ln e n Tones m it e in e r

” U n s ic h e rh e it v o n V3 O k ta v e a n g ib t. F ü r v ie le

| Z w e cke , in s b e son d e re f ü r solche d e r G eräusch-

| m in d e ru n g , is t es n ö tig , d ie F re q u e n z la g e g e n a u e r

§, z u k e n n e n . H ie rz u fü h r t das u rs p rü n g lic h v o n

§ De s c o u d r e s angegebene S u c h to n v e rfa h re n . W i r fj nehm en d a b e i eine T ra n s p o n ie ru n g d e r F re q u e n z 3, d u rc h D iffe re n z - o d e r S u m m a tio n s to n b ild u n g w ie g b e im S u p e rh e te ro d y n - o d e r Ü b e rla g e ru n g s e m p fa n g I des R u n d fu n k s v o r (12) u n d k ö n n e n n u n diese 8 tra n s p o n ie rte F re q u e n z ü b e r e in F ilte r s ch icke n ,

| das e n tw e d e r in d e r N ähe d e r F re q u e n z N u ll lie g t

§ o d e ra m o b e re n E n d e d e s a u fzu n e h m e n d e n F re q u e n z -

■§ bereiches. D as le tz te re V e rfa h re n b ie te t d ie m eisten

» V o rte ile . D iese tre te n s o fo rt h e rv o r, w e n n w ir

§ w ie d e r d ie E in s c h w in g z e it des F ilte r s b e tra c h te n , g D e r S uchton m uß so la n g s a m g e ä n d e rt w e rd e n ,

daß das F ilt e r b e im Ü b e rs tre ic h e n seines F r e q u enzbereiches stets v o ll e in s c h w in g e n k a n n . Is t d ie G e s c h w in d ig k e it d e r F re q u e n z ä n d e ru n g des S uchtones g le ic h G, u n d F d ie F ilte r b re ite , so soll n a c h B e tra c h tu n g e n v o n Sa l ih g e r (13) f ü r e in zu N u ll sy m m e tris c h e s F ilte r , w ie es eine D ro s s e lk e tte is t, d ie Z e it ru n d 6 0 m a l so g ro ß als F /G sein, d. h. m a n k a n n n u r la n g s a m d ie S u c h to n fre q u e n z v e rä n d e rn . E in w e ite re r N a c h te il d e r tie f a b g e s tim m te n K e tte is t d e r, daß m a n f ü r d ie Ü b e re in s tim m u n g des Suchtones m it dem T e ilto n den D if fe re n z to n N u ll e rh ä lt, u n d d a m it auch d ie A m p litu d e N u ll. Es ergeben sich A u ssch lä g e zu je d e r Seite des T e ilto n e s . D as 's ie h t m a n an F ig . 19, w o d e r D u rc h la ß b e re ic h d e r D ro s s e lk e tte f ü r dasselbe G eräusch a u f v e r schiedene W e rte e in g e s te llt is t. V o r a lle m is t b e i tie fe n F re q u e n z e n das E in s in k e n des A usschlages b e im A u ftre te n des T e ilto n e s zu e rk e n n e n . F e rn e r e rg ib t sich auch aus d e r F ig . 1 9 : je b re ite r d e r D u rc h la ß b e re ic h is t, desto w e n ig e r c h a ra k te ris tis c h w ir d das S p e k tru m , u m so w e n ig e r k a n n m a n aus ih m e ntnehm en. D ie E in s c h w in g -

(15)

1938. H e it 1.

E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä r m m in d e r u n g. 15

db 80

060

| 00 20 0

ein-u.austretender Schall -(schwebende

Bauweise) - f t Stein

280 kg/m 2

100 800

- Frequenz 3000 Hz

„6 0

5 * Sperrholz lO kgim 2

'2 x Sperrholz

O kg/m 2 . c \ / e V x v M l

V o rg ä n g e v e rla u fe n n a tu rg e m ä ß s ch n e lle r, w e n n m a n e in F ilt e r auch v o n sch m a l ei Brefte an den oberen F re q u e n z b e re ic h v e rle g t. H ie r is t m d e r P ra x is d ie A n a ly g e s c h w in d ig k e it e tw a 30 m a l so g ro ß w ie b e i e in e m zu N u ll s y m m e tris c h e n F ilte r . D ie S u ch to n a n a lyse lie f e r t uns

d ie genaueste F re q u e n z v e rte ilu n g . F ig . 20 s te llt z . B . d ie S u ch to n a n a ly s e eines M a schinengeräusches d a r, b e i dem e in B a n d filte r a u f 2 0 H z B re ite a m o b e re n E n d e des A n a ly s ie rb e re ic h e s b e i 5000 H z la g . D ie tie fe n u n d z e itlic h h in - u n d h e rs c h w a n k e n d e n F re q u e n z e n des L ü fte rs tre te n d e u tlic h in E rs c h e i

n u n g , ebenso auch d ie N u te n fre q u e n z e n des L ä u fe rs (2 200 H z) u n d des S tä n d e rs (2 550 H z), be i denen d e r L u fts tr o m zw isch e n L ä u fe r u n d S tä n d e r d e r M a sch in e n nach A r t e in e r S irene z e rs c h n itte n w ir d .

100

db 80

060

| 00 20 0

800 3000Hz -Frequenz M ehrfach-W ände

» % 1 Stein

io 100

- Gewicht

Stein

% Vz

1

k g /m 2 180 280 OSO

db

39-00 01-07 09-57 lOOOkglm2

D=20/g Ps - so lg Pe - 10igAe/F Einfach-W ände

F ig . 21. S cha lld ä m m u n g v o n W änden.

I I . L ä r m m i n d e r u u g .

D ie M a ß n a h m e n , das G eräusch u n d seine Z u sa m m e n se tzu n g so zu v e rm in d e rn u n d zu v e rä n d e rn , daß d ie G eräusche w e d e r d ie O h re n n och d ie N e rv e n d e r ih n e n ausgesetzten M enschen a u f d ie D a u e r s c h ä d ige n , is t

eine u m so w ic h tig e re F ra g e , je s tä rk e r d ie T e c h n ik

Schallschluckzahl

a

SM 5 53 4 ka 3 3 a ...

Z Za

OM t' Op

■ / 0

J

Schema des Aufbaus

20 4Ć? 60 80db

Körperschall in den Wänden

F ig . 22. V e rla u t v o n L u fts c h a ll u n d K ö rp e rs c h a ll in einem V e rw a ltu n g s g e b ä u d e .

100 1000

f

m itschw ingende Bekleidungen 10000Hz

cc

0.8 -

0,6

0,0 0,2

Schlackenwolle Schlackenbeton Baustoffplatten Ziegelstein (roh) Teppich

0 n o 1000

poröse Stoffe

10000Hz

Fig. 23. S ch a llm in d e ru n g in B ä u m e n d u rc h S challschlu ckung.

in das L e b e n des e in z e ln e n e in g re ift. A m z w e c k m ä ß ig s te n is t es n a tü r lic h G e

räu sch e e rs t g a r n ic h t entstehen zu la sse n ; d a n n b ra u c h t m a n sie n ic h t d u rc h besondere M aß n a h m e n zu v e rn ic h te n o d e r d u rc h besondere V o rk e h ru n g e n die Menschen v o r ih n e n zu schützen. L e id e r k a n n m a n dieses V e rfa h re n n ic h t a llg e m e in a n w e n d en . Ic h w il l im fo lg e n d e n w e n ig s te n s in g ro ß e n Z ü g e n angeben w ie m an d ie L ä rm b e k ä m p fu n g in den B a u w e rk e n , b e i F a h rz e u g e n u n d b e i den - <

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B a u w e r k e . D ie S c h a lld ä m m u n g D v o n W ä n d e n (F ig . 21) w ir d gem essen als das lo g a rith m is c h e V e rh ä ltn is d e r S c h a llin te n s itä te n zu b e id e n Seiten d e r W a n d , u n d a u ß e rd e m n o ch k o r r ig ie r t a u f d ie F lä c h e n e in h e it d e r T re n n w ä n d e u n d d ie G roße d e r

(16)

16 E . Lü b c k e: Sc h a l l m e s s u n g; Lä r m m in d e e u n g. Zeitschrift für den physikalischen

___________ ’ Emundfunfzigster Jahrgang.

A b s o rp tio n im E m p fa n g s ra u m . D e iin itio n s g e m ä ß e n ts p ric h t A = 1 d e r A b s o rp tio n v o n 1 Q u a d ra tm e te r o ffe n e n F e n ste rs. W ir sehen aus den D a rs te llu n g e n d e r F ig . 21, daß d ie S c h a lld ä m p fu n g m it dem G e w ic h t, u n d z w a r le id e r n u r m it dem L o g a rith m u s des Ge

w ic h ts d e r T re n n w a n d , a n s te ig t, au ß e rd e m m it d e r F re q u e n z . D ie W a a g e re c h te e n ts p ric h t dem S c h a lld u rc h g a n g v o n L o n g itu d in a lw e lle n . F ü r d ie b e i B a u te n am m e iste n b e n u tzte n

W a n d s tä rk e n s in d d ie Z a h le n d e r gemessenen D ä m m u n g e n u n d die G röß en d e r G e w ich te je Q u a d ra t

m e te r zu s a m m e n g e s te llt (14). W i ll m a n n och s tä rk e re D ä m m u n g e n haben, d a n n m uß m a n zu V e r fa h re n ü b e rg e h e n , w ie sie in R u n d fu n k h ä u s e rn m e h rfa c h b e n u tz t sind, n ä m lic h d ie in n e re n R a u m b e g re n zu ngen schw ebend in n e rh a lb d e r e ig e n tlic h e n T re n n w ä n d e , D e c k e n u n d F u ß b ö d e n e in b a u e n (lö ). D iese in n e re n W ä n d e bestehen z. B. aus S tre c k m e ta ll, w elches u n te r E in s c h a ltu n g v o n F e d e rn u n d K ö rp e rs c h a lld ä m m s to ffe n an den tra g e n d e n W ä n d e n b e fe s tig t u n d a u f d e r A u ß e n se ite v e rp u tz t is t. D a m it in dem L u ftr a u m h in te r d e r S tre c k m e ta llw a n d k e in e R esonanzen a u ftre te n kö n n e n , w ir d m an h ie r noch z u s ä tz lic h poröse A b s o rp tio n s s to ffe ein b au e n (16). A u c h m it M e h rfa c h w ä n d e n k a n n m a n eine höhere D ä m m u n g e rz ie le n . M an k a n n m it ö fa c h e m S p e rr

h o lz , d. h. 10 k g /m a, b e i den F re q u e n z e n o b e rh a lb 600 H z d ie selbe D ä m m u n g e rz ie le n , w ie m it e in e r h a lb s te in s ta rk e n M a u e r v o n 280 k g /m 2. I n F ig . 21 is t nach E. Me y e r d u rc h V e rw e n d u n g v o n v e rh ä ltn is m ä ß ig le ic h te n P la tte n diese G re n z fre q u e n z /¡„.noch in den B e re ic h d e r h ö rb a re n T ö n e h in e in g e le g t (1 7 ); in d e r P ra x is w ir d m a n sch w e re re W ä n d e b e n u tze n u n d d ie G re n z fre q u e n z n a ch tie fe re n F re q u e n z e n h in v e rle g e n , so daß m a n f ü r den g a n ze n B e re ic h d e r in F ra g e k o m m e n d e n T e iltö n e die hohe S c h a lld ä m m u n g e rh ä lt. A ls ein B e is p ie l, w ie sich d ie S c h a lla u s b re itu n g in e in e m V e rw a ltu n g s g e b ä u d e v o llz ie h t, sei d ie fo lg e n d e Z u s a m m e n s te llu n g b e sch rie b e n (F ig . 22). Im 6. F lu r ste h t eine M aschine, die L u ft - u n d K ö rp e rs c h a ll a b g ib t. In den d a ru n te rlie g e n d e n S to c k w e rk e n is t d e r K ö r p e r - u n d L u fts c h a ll gemessen w o rd e n . Es z e ig t s ic h , daß d e r L u f t sc h a ll w e n ig e r s ta r k a b fä llt, als e r a b fa lle n m üß te, w e n n es sich u m eine re in e L u f t s c h a llq u e lle h a n d e lte , w ie g e s tric h e lt a n g e d e u te t. D e r A b fa ll v o m 5. z u m 4. F lu r z. B.

is t w e s e n tlic h s tä rk e r als in den a n d e re n S to c k w e rk e n . H ie r fe h le n s tä rk e re B e g re n z u n g s w ä n d e f ü r das Z im m e r 4 als S c h a lle ite r. In te re s s a n t is t auch, daß f ü r das Z im m e r 3 a die L a u ts tä rk e g e rin g e r is t als f ü r das d a ru n te rlie g e n d e Z im m e r 2 a. M a n 'e rs ie h t h ie ra u s, daß d e r S c h a ll d ie M ö g lic h k e it g e h a b t hat, a u f a n d e re n g u t le ite n d e n W e g e n des S ta h ls k e le ttb a u e s zu dem Z im m e r 2 a zu g e la n g e n ; auß e rd e m is t das Z im m e r 3 a d u rc h E in b rin g e n eines s c h a lla b s o rb ie re n d e n T e p p ic h s s ta r k s c h a lls c h lu c k e n d g e w o rd e n . Es is t noch d ie A b n a h m e des K ö rp e rs c h a lle s in den W ä n d e n a u fg e tra g e n u n d a uß erdem g e s tric h e lt a n g e d e u te t, w ie g e rin g e r h ä tte sein müssen, w e n n m a n s ta tt eines S ta h l-

F ig . 25. G eräusch bildun g be i Scbienenfahrzeugen.

_ wirksame Loch fläche

** wirkliche Lochfläche

Dämmung verschwindet bei Schlitzen von imm Breite

F ig . 24. S challdu rchg ang d u rc h L u fts p a lte .