Frequenzen, Schalldruck und Lautstärken
Die Geräusche, die als Schallwellen auf den Menschen einwirken, können sehr unterschiedlich sein. Im Gegensatz zu einem Ton bzw. zum Klang sind Geräusche ohne erkennbare Tonhöhe und ohne Klangfarbe. Geräusche werden von nichtperiodischen Schwingungen erzeugt.
Mit Hilfe von Tönen (z. B. einem Sinuston) lassen sich die Eigenschaften von Schallwellen einfacher beschreiben.
Die Schallwellen werden hauptsächlich mit den beiden (physikalischen) Eigenschaften charakterisiert:
1. Frequenz: die Häufigkeit der Wellentäler und Wellenhöhen
2. Amplitude: die Ausprägung der Wellentäler und Wellenhöhen
Mit Frequenz (f) bezeichnet man eine Anzahl (n) von Wellentälern und Wellenhöhen in einer bestimmten Zeitperiode (T).
Die Maßeinheit für die Frequenz wird in Hertz angegeben, mit dem Einheitenzeichen Hz.
Ein Hertz wird als "Eins dividiert durch Sekunde" definiert: 1 Hz = 1/s
Je höher die Frequenz - also die Häufigkeit, mit der eine Schallwelle in der Sekunde schwingt - desto höher klingt der Ton.
Schalldruck (p), Amplitude = Ausprägung der Schwingung.
Je größer die Schwingungsamplitude - also der Schalldruck, der von einer Schallwelle ausgeübt wird - desto lauter der Ton. Der Schalldruck (p) wird als (Wechsel-)Kraft F dividiert durch die Fläche A bestimmt.
Die Maßeinheit des Schalldrucks ist das "Pascal" mit dem Einheitenzeichen Pa. Ein Pascal entspricht einem Druck von einem Newton pro Quadratmeter. 1 Pa=1N/m²
Die Lautstärke:
Für die Beurteilung und Messung der Lautstärke einer Schallquelle wird der Schalldruckpegel (kurz: Schallpegel) verwendet. Er gibt das Verhältnis des Schalldrucks (Amplitude) eines Geräusches im Vergleich zu einem Bezugspegel von 0 dB wieder.
Der Bezugspegel 0 dB, also der Basis-Schalldruck (p0), wurde mit Hilfe wissenschaftlicher Versuche festgelegt und beträgt 20 Mikropascal (µPa) = 2/100.000 Pascal (Zwei Hunderttausendstel Pascal).
In Bezug auf den menschlichen Hörsinn entspricht dieser Basis-Schalldruck der so genannten Hörschwelle (0 dB = Hörschwelle). Das heißt: Geräusche, deren Schalldruck 20 µPa unterschreiten, werden vom menschlichen Gehör nicht wahrgenommen.
Die Maßeinheit für die Lautstärke ist das Dezibel (dB).
Die maximale Lautstärke einer Schallwelle kann 194 dB nicht überschreiten, da dann der Schalldruck den Atmosphärendruck erreicht.
Das menschliche Gehör empfindet gleich laute Töne unterschiedlicher Frequenzen als unterschiedlich laut.
Beispiel: Wird einer Person ein Ton von 1000 Hz vorgespielt, empfindet sie die Lautstärke dieses Tons wesentlich lauter als die Lautstärke eines tatsächlich gleich lauten Tons mit einer Frequenz von z. B. 50 Hz. Das Gleiche gilt für hohe Frequenzen, etwa von 15.000 Hz.
Der Arbeitslärm wird daher in Dezibel (A) angegeben, abgekürzt dB(A).
Der Spitzenpegel wird in Dezibel (C) gemessen, abgekürzt dB(C).