Schalldruck

Der Schalldruck (Druck) ist in der Akustik die wichtigste Schallfeldgröße.

Die Druckschwankungen eines kompressiblen Mediums (natürlich üblicherweise Luft), die bei der Ausbreitung von Schall auftreten, nennt man Schalldruck. Diese Schalldruckschwankungen können vom Trommelfell als Sensor in Bewegungen umgesetzt werden. Wenn es sich um hörbaren Schall handelt, können diese Bewegungen dann durch das Innenohr wahrgenommen werden.

Der Schalldruck p (pressure) ist also der Verdichtungswechseldruck, der dem Druck des umgebenden Mediums (Luft) überlagert ist. Häufig findet man das Klein-p des Schalldrucks (pressure) mit dem Groß-P der Schallleistung (power) verwechselt.

$p={\frac {F}{A}}$,

also Kraft F (force) durch Fläche A (area).

Die SI-Einheit des Drucks ist das Pascal mit dem Einheitenzeichen Pa. Ein Pascal entspricht einem Druck von einem Newton pro Quadratmeter:

$1\ Pa=1\ {\frac {N}{m^{2}}}={\frac {1\ kg}{m\cdot s^{2}}}$

Der Schalldruck nimmt im Freifeld mit dem Abstand von der Schallquelle mit 1 / r ab.

Für Zahlenwertangaben des Schalldrucks wird der Effektivwert angegeben. Als Messgröße für den Druck wird in der Akustik üblicherweise der Schalldruckpegel L_p in dB verwendet.

Handelt es sich beim Schall um einen Ton, also eine Sinus-Schwingung mit nur einer Frequenz $f$, so ergibt sich:

$p(t)={\bar {p}}\sin(2\pi ft)$,

wobei ${\bar {p}}$ die Schalldruckamplitude ist.

Sind mehrere Frequenzen gemischt (Töne) und stehen die Frequenzen in einem festen Verhältnis miteinander, so spricht man von einem Klang, ändert sich das Verhältnis der Frequenzen ständig, so spricht man von einem Geräusch.

Die sozusagen komplementäre Größe zum Schalldruck ist die (wechselnde) Geschwindigkeit, mit der sich die Luft-Moleküle um ihre Ruhelage hin- und herbewegen. Diese wird als Schallschnelle bezeichnet. Weiter gehört zu den Schallgrößen die Schallkennimpedanz Z des Mediums in N·s/m³.

Nicht zu verwechseln ist die Schallfeldgröße Schalldruck p [Pa = N/m²] mit der Schallenergiegröße Schallintensität I [Watt/m²]. Von der Intensität eines Drucks zu sprechen ist Unsinn. Das kommt aus der Umgangssprache bei der man "Stärke", "Größe", "Amplitude" oder "Pegel" unrichtig mit "Intensität" bezeichnet, was in der Akustik aber eine Schallenergiegröße ist.

Der Schalldruck p in m/s ist:

$p=Z\cdot v={\frac {J}{v}}={\sqrt {J\cdot Z}}$

Schallkennimpedanz Z in N·s/m³
Schallschnelle v in m/s
Schallintensität J in W/m²

Weblinks

• Umrechnung: Schalldruck in Schalldruckpegel
• Das Ohmsche Gesetz der Akustik - Umrechnung
• Umrechnung von Druckeinheiten
• Zusammenhang der Schallfeldgrößen
• Vergleichende Darstellung von Schallfeldgrößen