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Bemerkungen ber die Fortpflanzung des Schalles.

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11.
B E 31 E R K c' N Cr P S
die Fortp/-laa;utig des Schalles;
:her
von
H As s E. s F n A T Z ,
Prof. der I'11:;fik an der Ecole polytecliiiique in Paris.
')
A l l e Pliyfiker leiten das EntCtchen tles Schnlles von
clc:i Scliwingungen der kleiiil'ten T l i c i l c l t ~ nd c r K k r per her. I n tlielen Schwingungen kiirtiien zweierlei Verfchietlenlieiten Statt finclen : erJ2Pns in Hinficht der Gefchwindiglteit ; u n d ;weice/~sin der Weit e jecler Schwingung. Die erftern beftimmen dig
Hijhe cles T o n e s , die letztern cleflen Stiirke odcr
Intenlitat.
Der Scliall gelangt vermittellt cler Theilchcn
tutn Ohre,
welche den Zwifchenraum zwifcht:I-1
tlem fchallenden
Korper und dern Gehijrorgan a u s -
Wen.
D i e Bewesung tles fchsllenden 1Ctirpoi.s
clriickt 'den Theilchen cles 3Iertiums einen Anftofs
e i n , clen fie eins detn andern bis ziim O h r e niit ein e r gr ii fs c r n ocl er mind e r n Ge fc h w i n d i 51; e i t 11: i ttheilen. Bei diefer Fortpflanruny kann die Schwing ~ i n gzwei Arten von VerSnclerungen erlei.len : i r i
d e r Gefchwiritligkeit un:l in dcr IntenlitSt. In dicCtlr
Abhandiung werde icli blofs einiger Verfilche er*)
Anna!er de Chimi:, t .
53, p. 64 f.
d. H.
wbhheii, dib 6ch auf die Gefchwindigkeit des Schalles
bezi eh en.
Schon lange befchaftigen fich die Phyfiker mit
d e r Beftimmung d e r Gefchwindigkeit des Schalles.
I n d e r Rleinung, die Luft fey das vorziiglichfte Fortpflanzungsrnittel des Schalles, habea fie aber bis jetzt
bur clie Gefchwintligkeit deffelben i n der Luft zu
beftirnnien gefucht, unrl das zwar auf zwei verfcliiedenen Wegen, durch die Erfahrung und durch
die Theorie.
Auf heiden Wegen find fie zu folgenden wichtigen Refultaten gelangt : ErJens, clie Gefchwin;
digkeit des Schalles , in einem gleichartigen Medio,
ili gleichfiirinig , die Entfernung v o m fchallenderi
Kijrper und die IntenGtiit deffelben fey auch noch
fo gtofs; aweitens, die Dichtiglteit des Medium$
bei gleichern Drucke ift eins d e r Elernente der Ge;
{&windigkeit rfes Sciialles. Man liat narnlich durch
die T h e o r i e g e f u d e n , clafs die Gefchwindigkeit des
Schalles-'die niimliche ift, wie die, welche ein Kiir;
p e r erlangen wiirdc, der von cler halben Hijhe einer Atmofphiire herab fiele, welche durchaus d i n e
gleiche Dichtjgkeit rnit tler Luft an dem Orte hatte;
wo d e r Schall fortgepflanzt wird. Und die Erfahr u n g hat gelehrt, dals , bei tibrigens gleichen Umitanden , clie GeIc1iwir:rliglceit des Sclialles bei verfchietlenern Harometerl'taniie doch diefelbe ift, und
dafs fie folglich a u f d e n Hiihen der Berge uncl a d
d e r Meeresflhche gleich ift. D a die Dichtiglceit d e r
Luft dem Drucke, welchen fie leidet, proportiodal
t
439
3
ift, fo ift auch in d e r T h a t die QueckGlberhijhe ini
Barometer , dividirt durch die Dichtiglteit , welctlk
durch diefen Druck bewirkt wird, eine conftante
GrGfse; und da die Hohe cler Atmolphire, wenn
fie durchaus einerlei Dichtigkeit hattc, der ganzen
Scliwere der Luft , dividirt (lurch die Dichtigkeit,
glelch feyn wlirtle, fo kann die Hohe des Barorneterftandes in der ‘Gefchwindigkeit der Schallfortpflanzung durch die L u f t nichts verandern.
B 1a n c o n i verfichert , ( Cornmentar. Bonon. ,
Vol. 2 , pag. 365,) dafs die Gelchwindigkeit des
Schalles im Winter kleiner fey als irn Sommer ,weil,
zu Folge ieiner Verfuclie, cler Schall im Winter
4 Secunden mebr erforderte, urn einen Raum VOIL
16 italia’nifcheh Meilen zu durchlaufen. I3 e r h a rn
behauptet zwar, die Gefchwindigkeit des Schalles
bleibe immer diefelbe, es moge fehr warm oder
l e h t halt feyn: betrachtet man aber feeine ejgnen
Verfuche nailer, fo Gnrl fie B l a n c o n i’s ILIeinung
giinltig ; clenn er fantl die grofste Gefchwindigkeit
des Schalles a m Sten Apiil u m 1 U h r Du‘achmittags,
n$mlich von I I I halben Secuocleu iuf 3 englifche
Meilen , und die kleinrte Gefchwindigkeit am 12ten
Februar urn 6 U h r Abends, namlich von 122 Secunclen a u f der namlichen Entfernung. Da die von
iler Altademie der Wiffenfchaften im Jahre 1737
itnt er n o m rn en e n Ver Fu c 11 e u b er rli e G e fch wi n dig k ei t
cles Schalles in Temperaturen angeftellt wurden, did
nur urn 2 oder 3 G r a d e von einander verfc’nieded
waren, fo ysre es vielleicht guta wenn man i i ~
t
$40
1
nacli Clem Vorfchhge des I-Ierrn L a p 1 . 1 e~ LLI
einer Zeit wiederLoIiire, w o die Temperatur V O J ~
cler darnahligen I'ehr verfcliieden wiire. & die El-fahruog gelehrt hat, rids die Gcfc1iwindigl;eit des
Ss11;lllesh i heiterm und triibeni Wetter ciie nHmIiclie bleibr, fo .hiin niir die Verinderung tier Ternperatur Eitillufs &raid haben.
Sey cs indefs mit diefen Refultaten wie es wo!le,
fo fnJ bis jetzt Idols ilber die Gefcliwindigkeit und
fiber die Fortpflanzung tlcsSchalles i n der Luft, Verfuche aiigeftellt worden. -*) Es war claher iotereffant, zu beftituineri, niit welclier Gefchwint[igkeit
fich der %ha11 durch aiidere 1Ci)rper fortpflanze, bc- '
fonclers durcli f d c h e , welche eine von der Lufc
verfchicdene Dichtigkeit hallen. IIerr L a p l a c e ,
dem melirere Zyeige der Phyfik ilire Vervollkommnung verdanken, ermunterte niich , \'or ungefihr
8 Monaten, Ober ctibfeit Gegenftand Verftiche anzuftellen, insbefondere fiber die Fortpflanzung des
Sdialles durch fefte IGjrpcr.
Ich wertle in diefcr
, Abharicllung IiechenfchaR von deli Verfuchen gem
ben, welche ich zu Folge diefer Aufforderung an-.
geftellt habe.
Sie \vurtlen in den Steinbrikhen unter Paris unternommen. In einem der langen unterirdifchen
FelfengSnge (Streckeri) liefs ich niit eineiii Ham- '
nier
") Das- heiCst, in Frankreich ; in Deutfchland befitzep
wir fchon mehrere l k h e r jehiirige Verruche.
4 H. ,
c
441
I
nier an eine Steinrnaffe fchlagen , und entfernte
mich nach und nach von dem Punkte, wo der Schlag
g d c h a h , u m , wenn es moglich ware, den durch
die Steine fortgepflanzten Schall von Clem durch
die Luft fortgepflanzten zu unterfclieiden. Als
ich das O h r an das JCalklteingebirge hielt, worein
die Strecke getrieben i f t , unterfchied ich, bei einer
kleinen Entfernung, zwei cleutlich verfchiedene
T ~ n e ,deren einer durch das Gcftein, der andere
durch clie Luft zum Ohre fortgepflanzt wurde. Beide wurden in dern hIaafse fchwicher, als man Gch
von dem Pumkte, woher fie kamen, entfernte; der
durch die Steine fortgepflanzte Schall wurde indefs
irnmer vie1 eher gekhwacht, als der, den mau durch
die Liift hijrte. I n eirier Strecke, die unter der Strafse de la Harpe getrieben ift, hijrte der durch die
Steine fortgepflanzte Schall, bei einer Entfernung
von 134 Furs, auf, gehort zu werden; und in einer
Strecke unter der Strafse Saint - Jacques bei einer
Entfernung von 140 Furs. D e n durch die Luft
fortgepflanzten Schall horte man 400 bis-440 Furs
weit. Aber irnmer horte ich den Schall vie1 eher,
wenn er durch die Steine, als wenn er durch die
Luft in das O h r kam.
H e r r B e r t h o l l e t , dem Herr L a p l a c e diefe Refultate rnittheilte; wiinfchte fich mit aller Gewifsheit zu tlberzeugen, o b der Schlag eines Hammers durch eine 140 Furs dicke Steinmaffe horbar
ley, und eri'uchte zu dem Ende, auf meine EinlaAM^. d.Phy&
B.21, St.4.
J.
1805.
%.12.
Ff
c
442
3
dung, Hcrrn G a y - L u l f a c , iiicinenVerfuchen beizawohnen. Ich wierlerhohlte nun mit diefern jungen Cheiniker clen Verfuch a n mehrern getrennt
ftehenden Kalkftejnmaffen, uncl er ifberzeugte Gch,
claf.. der Schall I,50 Furs weit durch das Geftein
.fortge*fla n zt w erde n k iin n e.
Schon Iiinglt hatte man bti den Arbeiten in d e n
.Bergwerken bemerkt, ctds clas Getofe Gch fehr weit
durch die Fdfen verhreite; in mehrern Fallen
&&nt die Riclitung des Getijles, welches inan dur&
das Geftteim h o r t , die Richtung zu beftimmen, i n
welch= gefprengt rind die Strecke f o r t g e t r i e k n
werden mufs; .aber man hatte Gch nicht darum bekomrnert, ob die Gef'chwinclipkeit rles Schalles rlurch
Geftein., von der durch die Luft verfchicden Fey,
BIeine Verftiche in elen S t e i n b r ~ c h e nunter Paris
haben inich aberzeugt, daG diefer Untttfchied betrgchtlich fey. Liiuft die Strecke gerade genug,
dafs man h i e Bewegung cles Hammers beitn Schlage
fehen l a o n , fa zeiyt fich kein wa'hrnehrnharer
Uhterfchietl zwirchen rler Zeit, wenn die Bewegung.g&hen und der ScLIag durch clas Geftein gehijrt wiNi. .
Die Entfernung, i n welcher d e r Schlag' d e s
Hammers gehijrt wirtl , ift bedeutend verlchieden
nach d e r Natur des Gefteins und nach den Ablaf~ng e n ocler Ritten, die f c h in der Mafie befintlen. I&
lie& ziemlich ftark gegen eine frei ftehencle Mauet
Schlagen, die aus den gewijhnkchea Steineo da
Stefnbrcche init Mortel aufgemauert war.
De r
Schlag wurde durch fie n u r 30 Furs weit fortgepflanzt; dagegen durch ein ain Ufer der Seine aus
Ouaderlteinen
erbautes Parapet, 46 Fufs weit.
Diere beiden Verfuche waren j r n Freien am Tage
angeftellt , folglich unter weniger giinftigen Umftiiiclen fiir die Fortpflanzung des Schalles , als
die i n den Steinbruchen; aber der Unterfchied,
zwifchen 30 u n d 46 Furs, unter gleichen Bedingungen bei folchen Maffen, die n u r clurch die Dimenlion cier Steioe, woraus fie beftanden, von einander verkhieden waren, ift fehr betrachtlich.
Aufgernuntert durch den guten Erfolg rneiner
Verfuche in den Steinbrdchen , und aufgefordert
von Herrn L a p 1a c e , woilte ich iie n u n an andern
Korpern wiederhohlen.
Neben d e r Heerftrafse, welche vom Platze do
la Concorde nach Chaillot fiihrt, hat man kings det
Seine am Hafen d e r ' Steine von S a i n t - L e u , deF
Feuerrndchine von Gros - Caillou gegen ilber, eine
Barriere gemacht, die 210 Furs lang ift, und ans
31 B d k e n befteht, welche ciurch 4 Pfahle getrennt
find. Schlage mit dem Hammer gegen das eine End e cler Barriere, wurden am andern Ende vollkonr
men deutlich gehiirt, ungeachtet man Ge durch die
Luft nur 120 Fufs wpit harte. Bei einer Entfern u n g , w o der durch das H o l a uncl der clurch die
L u f t fortgepflanzte Schall, beide noch gehart wcwden, kam,der erfte lange vor dem rweiten ins Ohr;
Ff
Q
I 444 1
und wenn das Ohr Gch a n dem andernEnde der Barr i e r e in der griifsten EntFernung b e f a d , wurde
der Schall durch das Holz mit einer hlchen Gefchwindigkeit fortgepflanzt , ddfs es fchwer war,
einen Unterfchied .xwifchen den Augenblicken,
mad den Schl’ag fah und da man ihn hiirte, gew a h r zu werclen.
Da ich mich nun Dbcrzeugt hatte, dafs die Fortpflanzung des Schalles clurch Steine und Holz weit
fchneller als durch die Luft gefchieht, u h dais die
Zeit , welche bei einem fo unbetriichtlichen Raume,
wie der bei meinen Verruchen war, darauf hingeht,
nicht beinerkbar ift, fo wirnfchte ich noch zu erfahreii, ob wohl Metalle den Schall auf eine ShnEche Art fortpflanzen.
Mehrere VerTuche, die ich an Eifenftangen anftellte, welche i n Steinmaffen befeftigt find , wie
die, welche die Steioe der Parapets verbinclen , gaben nur ungewiffe Refultate. Auf einer der blauern
des b a r t e n s tles Corps Ibgislatv fteht ein 34 Fufs
langes eifernes Gitter. Wurrle an das eine Encle
d e r obern Stangen gefchlagen, fo hdrte man am andern Ende zwei deutlich verfchfedene Schlige, den,
d e r fich durch die Stangen, uncl d e n , d e r fich durch
die Luft fortgepflanzt hatte; u n d immer hdrte man
jenen fraher als diefen. D e n namlicheti Verfuch
wiederhohlte ich feitdem an eifernen Stangen von
verfchiedener Lanpe; itnrner gab er mir daffelbe
Refultat, und bei den geringen Entfernungen in die-
fen Verfuchen war es unrnijp;lich, eine Zwikhenzeit zwifchen dern Sehen und dem -Horen dgs
Schlags wahrzunehmen.
Bei der Wiederbohlung meiner Verfuche in den
Steinbrnchen mit Herrn G a y L u f f a c glaubte
diefer junge Chemiker zwei durch die Luft fortgspflanzte Tbne zu unterfcheiden; einen tiefen und
einen hohen, dcreo einer nach dem andern in dar
Ohr kiirne, und zwar fo, dafs der tiefero T o n eiue
grbfsere Gefchwindigkeit zu haben fcheine. *)
-
Diefes Refultat ftimmt zwar mit der gewijhnlichen Theorie von der Fortpflanzung des Schalles,
&)
m r e diefe Wahrnehmung vtillig gegriindet, und
dafs nicht etwa ein
Mitttinen des Hammers den zweiten feinern Toa
r e r a n l a k t hahe; fo fcheint cs, wiirden wir bier
Gin neugs Argument dafiir hahen, dafs $e atmolpharifche Luft eine blofs mechanifche Mengung
aus Sauerfioffgas und Stickgas fey, und aus zwei
fir Iicb befiehenden Atmofpbiiren , SauerAoffgar
und Siidkges nach D a 1 t o n * s Vorfiellungsart befiehe; alfo eine Widerlegung eins d e r Argument e , welcbe G o u g h Sriteho4 gegen D a l t o n ’ s
Hypothefe. vorbringt. Allein nach dierer Hypothere hiitte d e r tiefere T o n , als d e r durch das fpecifiIch fchwerere SauerRoffgas fortgepflanzte d e r
longfamere, und weit f c h w i c h e r , ( e t w a n u r ein
Viertel ro Rark ) als d e r durch das Stickgas fortgepRanzte fevn ml;llen; und wenigftens das Bin0
war nicht dar Fall.
d . ti,
wilre es zugleich ausgemscht,
,
nach welcher die tiefen upJ hohen T o n e cinerlei
Oefchwindigkeit haben follen, nicht iiberein. Da
aber doch fchon mehrere PhyGker, narnentlich
M a i r a n , diefes angenommen hatten, lo verclientc
es gewiEs, genauer unterfucht zu werden. Z u dem
Ende fpannte 'ich neben einander eine MefGngfaite
und eine Darrnfaite, fo dafs jene eiiien hijherfi,
diefe einen tiefern T o n angab, uiid fchlug nun boide Saiten zugleich mit Clem Holze eincs Uleiftifts.
I n einer langen Strecke in den Steinbriichen glaub.
ten wir wahrzunehrnen, dafs (lie bciclen 'fane,
die anfangs verrnifcht waren, fich trennten, und
in einem Abftande von 400 Furs dilnkte es uns, dafs
wir einen aach dein andern, und zwar den tiefen
T o n eher als den hohen, bijrten.
D a ich indefs hei den Verfuchen iiber die Schallfortpflanzung i n den Steinbrachen mehrinahls Gelegenheit gehabt batte, zu bemerken, dafs ein
Schallsin grafsern Entfernungen iifters wiederhohlt
wprde, fey es diirch die Reflexion der Schallltrahlen acfer durch die Schwingungen tler Wande, lo
dafs man zwei verfchiedene Tijne hiiren und'deutlich unterfcheiden konnte, deren einer nach Clem
andern zurn Olire gelangte; fo befchlok ich, den
V d u c h im Freien zii wiederhohlen.
Ich wahlte c l a m zwei gliiferne Glocken, deren
cine die Octave der Quinte der andern angab, deren Scbwiogungen all0 in dem Verhaltuiffe von I :3
fttandea. Ein Hammer war fo angebracbt, dak er
a n Ijcritle,C;lacken genau zugleich fclilug, und bei.
d ~ ~ . I Jeinl'elhen
I
,4ugenblicl<e zum' T O w n brachte.
M i t tlieleln Apparate ging ich nuC tlas Fehl, und
fuchte mich zu iiberzeugeri, oh die beiden TGne
zugleich ocler nach einantler g e h a r t wtirdezt. Mehr e r e Verfuche, an verfchiedenen Orteii angdteflt,
lielsen mich iange in tier hleiirung, die GeCchwindiglteit d e r heiden T i j n e fey verfchieden; da ich
aber wahrnahm, daCs fie unter einigen Urnftanden
zu gleicher Z e i t gehijrt wtirden, fo brachte mich
dies a u F die Beinerkung, d.aCs, fo oft ich bei den
T ~ n e neinen U n t e r k h i e d i n der Zeit au bernerken
geslauh hatte, diefer Unterkitied blofs durch eine
Wiederhohlung cles Schaltes veranlafst worden war,
und dais ijfters unbeclenteiicle G e g e n k i n d e , wie
Biiulns 1:iitl Z i u i i e , LI. f. w., hinreichten, dielk
Cdietlerhahlung hervor zu brinsen,
IcL wiedrrholilte Aaher aufs ncue m e i n e V d u c h e , mitten.a;iI'
grijrsern u n c l ltleinern E h c n e n , wie die von Mlontrouge, Grenelle, S a i n t - D o n i s , u. f. w.; i i q c l jed e s Rlahl, wcnn ich vori allen Gegenftlnden, die
cine CTie:lerliohlung h e r r o r bringen konnten , ent-
feriit w u , hijrte man beiide T i j n e zu gleicher Zeit.
1)a ich d e n Schall cler beiden Glocken 700 Schritt
oder ~ C OMktres, [ ~ 7 . 5 0Fuls,] weit unterfchei-
ro rcicht diefrr Verl'uch hin,' clarziit h u o , h f s die ErFaIiriiiiS mit cler T h e o r i e tlarin
iiberein t'timmt, dals (lie tiefen u n d hohcn Tijne
rlcn I r o n n t e ,
oinerlei Gelchwiniligkci t Iiaben.
Aus den Beobachtungen, welche ich in diefeer
Abhandlung mitgetheilt habe, folgt : er&ens, cl&
die Gefchwindigkeit des Schalles verfchieden ilt
nach Verlchiedenheit des Mediums, welches ihh
fortpflanzt ; zweitens , dars diefe Gelchwindigkeit
weit grijlser ift, wenn der Schall durch fefte u n d
fehr dichte Korper , als wenn e r durch luftformige
und weqiger dichte Mittel fortgepflanzt wird; und
drittens, tlals tiefe und hohe Tijne gleiche Gefchyindigkeit haben; ein Refultat, au€ das man
durch die Theorie gefuhrt wortlen war.
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