Was hören Sie unter Wasser?

Key Concepts
Physik
Sound
Wellen
Biologie

Einleitung
Haben Sie sich jemals hörte Geräusche unter Wasser haben? Schall bewegt sich anders im Wasser als in der Luft. Um mehr zu erfahren, versuchen Sie, Ihre eigenen Unterwassergeräusche zu machen—und genau zuzuhören.

Hintergrund
Sound ist eine Welle, die durch Vibrationen erzeugt wird. Diese Schwingungen erzeugen Bereiche von mehr und weniger dicht gepackten Partikeln. Schall braucht also ein Medium, um sich zu bewegen, wie Luft, Wasser—oder sogar Feststoffe.,

Schallwellen wandern in dichteren Substanzen schneller, da benachbarte Teilchen leichter aufeinander stoßen. Nehmen Sie zum Beispiel Wasser. In einer Flasche Wasser befinden sich etwa 800-mal mehr Partikel als in derselben mit Luft gefüllten Flasche. So bewegen sich Schallwellen im Wasser viel schneller als in der Luft. In Süßwasser bei Raumtemperatur beispielsweise bewegt sich der Schall etwa 4,3 Mal schneller als in Luft bei gleicher Temperatur.

Schall durch die Luft reisen wird bald weniger laut, wie Sie weiter von der Quelle zu bekommen., Dies liegt daran, dass die Energie der Wellen auf dem Weg schnell verloren geht. Schall hält seine Energie länger, wenn er durch Wasser reist, weil die Partikel die Schallwellen besser tragen können. Im Ozean zum Beispiel kann das Geräusch eines Buckelwals Tausende von Meilen zurücklegen!

Unterwasserschallwellen, die uns schneller erreichen und ihre Intensität länger halten, scheinen uns dazu zu bringen, diese Geräusche als lauter wahrzunehmen, wenn wir auch unter Wasser sind. Das menschliche Ohr hat sich jedoch entwickelt, um Geräusche in der Luft zu hören, und ist beim Eintauchen in Wasser nicht so nützlich., Unser Kopf selbst ist voll von Geweben, die Wasser enthalten und Schallwellen übertragen können, wenn wir unter Wasser sind. In diesem Fall umgehen die Vibrationen das Trommelfell, den Teil des Ohrs, der sich entwickelt hat, um Schallwellen in der Luft aufzunehmen.

Schall interagiert auch mit Grenzen zwischen zwei verschiedenen Medien, wie der Wasseroberfläche. Diese Grenze zwischen Wasser und Luft reflektiert beispielsweise fast alle Geräusche zurück ins Wasser. Wie werden all diese Dynamiken beeinflussen, wie wir Unterwassergeräusche wahrnehmen? Probieren Sie die Aktivität aus, um es herauszufinden!,/li>

Vorbereitung

• Füllen Sie die Badewanne mit lauwarmem Wasser—oder gehen Sie zum Pool—und bringen Sie Ihren Helfer und andere Materialien mit.,

• Bitten Sie Ihren Helfer, auf ein Edelstahlgerät gegen ein anderes zu klicken. Hören. Wie würden Sie den Klang beschreiben?
• In einem Moment klickt Ihr Helfer ein Utensil gegen das andere unter Wasser. Glaubst du, du wirst den gleichen Ton hören?
• Bitten Sie Ihren Helfer, ein Utensil gegen das andere unter Wasser zu klicken. Hören. Scheint der Ton lauter oder weicher zu sein? Ist das, was Sie hören, auch anders?
• Tauchen Sie ein Ohr ins Wasser. Bitten Sie Ihren Helfer, ein Utensil gegen das andere unter Wasser zu klicken. Hören., Wie würden Sie diesen Klang beschreiben?
• Bitten Sie Ihren Helfer, kurz nach dem Eintauchen des Kopfes ein Utensil gegen das andere unter Wasser zu klicken. Atmen Sie tief ein, schließen Sie die Augen und tauchen Sie Ihren Kopf vollständig oder so weit ein, wie Sie sich wohl fühlen. Hören Sie zu, während Sie unter Wasser den Atem anhalten (kommen Sie bei Bedarf auf Luft!). Scheint der Ton lauter oder weicher zu sein? Scheint es auf andere Weise anders zu sein?
• Wiederholen Sie diese Sequenz, aber lassen Sie Ihren Helfer stattdessen zwei Plastikutensilien gegeneinander schlagen.,
• Wiederholen Sie die Sequenz erneut, aber diesmal hören Sie, wie ein kleiner Ball ins Wasser fällt. Ändert sich das Geräusch eines Balles, der ins Wasser fällt, wenn Sie über oder unter Wasser hören? Ändert sich Ihre Wahrnehmung dieses Klangs? Warum sollte das passieren?
• Rollen wechseln. Lassen Sie Ihren Helfer zuhören, während Sie die Geräusche machen.
• Besprechen Sie die gesammelten Ergebnisse. Erscheinen Muster? Können Sie etwas darüber schließen, wie Menschen Geräusche wahrnehmen, wenn sie in Wasser getaucht sind?,
• Extra: Test mit mehr Arten von Sounds: weiche sowie laute Sounds, high-sowie low-pitched Sounds. Können Sie mehr Muster finden?
• Extra: Um zu untersuchen, was die Schallwelle beim Eintauchen aufnimmt, schließen Sie Ihre Ohren mit den Fingern oder verwenden Sie beim Eintauchen des Kopfes Ohrhörer. Wie verändert sich der Klang, wenn Sie Ihren Gehörgang unter Wasser schließen? Passiert dasselbe, wenn Sie Ihren Gehörgang schließen, wenn Sie sich über Wasser befinden? Wenn nicht, warum wäre das anders?
• Extra: Geh ins Schwimmbad und lausche dem Geräusch von jemandem, der ins Wasser springt., Vergleichen Sie Ihre Wahrnehmung des Geräusches, wenn Sie unter Wasser sind, wenn sich Ihr Kopf über dem Wasser befindet. Wie verändert sich Ihre Wahrnehmung? Schließe deine Augen. Können Sie sagen, wo die Person beim Eintauchen ins Wasser gesprungen ist? Kannst du sagen, wann du deinen Kopf über dem Wasser hast?
• Extra: Erforschen Sie Meeresgeräusche und wie Geräusche, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden, Wassertiere beeinflussen.

Beobachtungen und Ergebnisse
War der Klang weicher, als er unter Wasser erzeugt wurde und Sie über dem Wasser zuhörten? Klang es gedämpft, als du nur dein Ohr getaucht hast?, War es voller, als du deinen Kopf versenkt hattest?

Schall bewegt sich im Wasser schneller als Luft, da Wasserpartikel dichter eingepackt sind. Somit wird die Energie, die die Schallwellen tragen, schneller transportiert. Dies sollte den Klang lauter erscheinen lassen. Sie haben es wahrscheinlich als weicher empfunden, wenn Sie nicht untergetaucht waren, da die Wasseroberfläche für den von Ihnen erzeugten Klang fast wie ein Spiegel ist. Das Geräusch wird höchstwahrscheinlich fast vollständig zurück ins Wasser reflektiert, sobald es die Oberfläche erreicht hat.

Wenn Sie nur Ihr Ohr getaucht haben, erschien der Klang wahrscheinlich immer noch gedämpft., Dies geschieht, weil das menschliche Ohr keinen Ton im Wasser aufnehmen kann—schließlich kann es keinen Ton in der Luft aufnehmen.

Wenn Sie Ihren Kopf eingetaucht haben, klang der Klang wahrscheinlich voller. Das liegt daran, dass unser Kopf viel Wasser enthält, wodurch das Gewebe Unterwassergeräusche aufnehmen kann—ohne sich auf das Trommelfell zu verlassen. Es erklärt auch, warum das Schließen Ihres Gehörgangs fast keinen Unterschied in dem Ton macht, den Sie aufnehmen, während Sie unter Wasser sind.

Wenn Sie versucht haben zu erkennen, woher der Ton beim Eintauchen kam, hatten Sie es wahrscheinlich schwer., Unser Gehirn verwendet den Unterschied in der Lautstärke und dem Timing des von jedem Ohr erkannten Tons als Hinweis darauf, woher der Ton kam. Weil der Ton schneller unter Wasser wandert und weil Sie den Ton mit Ihrem gesamten Kopf aufnehmen, wenn Sie unter Wasser sind, verliert Ihr Gehirn die Hinweise, die Ihnen normalerweise helfen, festzustellen, woher der Ton kommt.

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