Membrangeschwindigkeit

[holli]

An die Technikfreaks und studierten (studierenden) Akustiker im Forum
(und an alle die es interessiert... )

möchte ich einmal eine 'blöde' Frage stellen...

Wie schnell bewegt sich eine Lautsprechermembran?

Die Schallgeschwindigkeit beträgt ja rund 340 m/s, was ja rund 1200km/h entspricht.

Bewegt sich die Membran eben mit dieser Geschwindigkeit?

Doofe Frage, oder?

Denn man ist ja versucht zu sagen, JA KLAR, muss ja so sein!

Aaaaaber,
die Membran schwingt ja. Produziert ein komplexes Wellenbild mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden. D.h. dass die Membran beschleunigt werden muss, und zwar sehr radikal! Also die Beschleunigungen, die die Membran erfährt, müssen enorm sein... und irgendwie kann ich mir nicht vorstellen, dass das mit so hohen Geschwindigkeiten funktioniert.

Ich würd mich freuen, wenn mir da jemand auf die Sprünge helfen könnte!!!


Beste Grüße,

Jan.

ps. ja, es ist Samstag, und man sollte gar nicht am Rechner sitzen, aber ich sollte eigentlich arbeiten... muss zwischendurch aber mal was anderes denken... ihr versteht...

[Kikl]

Ich bin zwar kein ausgewiesener Akustiker. Ich meine aber, dass die Membrangeschwindigkeit mit der Schallschnelle zusammenhängt und nicht mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls. Aus Wikipedia stammt die Definition der Schallschnelle:

Die Schallschnelle, Formelzeichen, gibt an, mit welcher Wechselgeschwindigkeit die Luftteilchen (bzw. Partikel des Schallübertragungsmediums) um ihre Ruhelage schwingen; also die Momentangeschwindigkeit eines schwingenden Teilchens. Die zugehörige logarithmische Größe ist der Schallschnellepegel.

Die Schallgeschwindigkeit ist ja im Wesentlichen konstant c = 343 m/s (1234,8 km/h) egal wie schnell sich die Lautsprechermembran bewegt. Deshalb hast Du glaube ich recht. Die Schallgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit der Lautsprechermembran sind zweierlei.

Allerdings kann ich Dir nicht sagen, welche Werte realistisch für die Geschwindigkeit der Lautsprechermembran sind.

Gruß

Kikl

[holli]

'n Abend kiki!

da wird das Thema doch spannender als gedacht...
Werde mal versuchen den Wikipedia-Artikel in Ansätzen zu verstehen...

Bin gespannt was wir hier noch lernen.

Schöne Grüße,

Jan.

[Raico]

Nach meinem hoffentlich gesunden Menschenverstand ist die Membrangeschwindigkeit schlicht einen Funktion von Frequenz und Lautstärke und hat absolut nichts mit der Schallgeschwindigkeit zu tun.

Da sich mit der Lautstärke der Hub, sprich die Wegstrecke der Membran erhöht, muss die Membran bei gleichbleibender Frequenz in derselben Zeit einen immer weiteren Weg zurücklegen. Sie muss also schneller werden.

Nehmen wir einen Ton von beispielsweise 50 Hertz. Wird dieser Ton leise wiedergegeben, heißt dass, die Membran bewegt sich 50 mal pro Sekunde nur Bruchteile von Millimetern hin und her.

Im Bereich der höchsten Lautstärke können das bei Nubert-Subs aber auch mal 4 cm pro Hub sein.

Letzteres macht nach Adam Riese 50 x 4 cm also 2 Meter pro Sekunde. Ergibt pro Stunde also 2 (Meter) x 3600 (Sekunden) gleich 7,2 Stundenkilometer. Da kann man locker nebenher joggen.

50 Hertz leise gehört bedeuten aber z.b. nur einen Hub von sagen wir 1 mm. Das macht nach derselben Rechnung
5 (cm) mal 3600 gleich 180 Meter pro Stunde.

Beim Leisehören wäre wahrscheinlich sogar eine Schnecke schneller als eine Lautsprechermembran.

Ich hoffe, ich habe das richtig gerechnet.

[holli]

Guten Morgen Raico!

Die Idee, die Membrangeschwindikeit über die Wellenlänge und Amplitude zu errechnen scheint total plausibel. Hätte ich auch selber drauf kommen können... bin ich aber nicht... Also, vielen Dank für Deine Antwort!

Aaaber...
so ganz versteh ich es aber noch nicht.

Wie entwickelt sich dann die Schallausbreitung direkt hinter der Membran?
(Das ist jetzt wahrscheinlich wirklich Physik für Anfänger, aber egal...)

Also, ich habe eine Welle, die schwingt mit 50Hz. Für die 'Produktion' der Welle muss sich die Membran eines Lautsprechers, bei großer Amplitude, wie Du ja errechnet hast, mit 7,2km/h bewegen und dennoch breitet sich die Welle mit einer Geschwindikeit von rund 1200km/h im Raum aus... hmmm...

OK, eine Welle ist eine Energieform. Diese wird über eine Medium transportiert (also z.B. 'Luft') und von dieser gedämpft usw.

Wie kann ich mir das 'Auseinanderlaufen' von Wellengeschwindigkeit (Membrangeschwindigkeit) und Schallausbreitung vorstellen?
(Ich hätte früher in Physik wirklich besser aufpassen sollen... geb ich ja zu... )

Beste Grüße und einen schönen Sonntag!

Jan.

[Raico]

Hi Jan!

Ich denke, man kann sich das so vorstellen:

Die oben beschriebenen Membranbewegungen prägen der angrenzenden Luft Druckveränderungen auf, die dann mit Schallgeschwindigkeit innerhalb des Mediums Luft weiter wandern.

In unserem Beispiel kommen ja auch nicht Luftbewegungen von 1200 km/Stunde am Ohr an, sondern nur besagte 7,2 km/h. Doch wie schnell dieses Paket von sich ändernden Luftbewegungen bei uns ankommt, hängt eben von der Schallgeschindigkeit ab.

[holli]

Hi Raico!

Das klingt gut! Kann ich mir vorstellen! Eigentlich einfach...

Klasse!

Wieder ein wenig verstanden...

Genieß den Sonntag mit ein bisschen schöner Musik von Deiner großartigen Anlage!
(Oder auch einfach in der Sonne )

Grüße,

Jan

[AndiZ]

Das Stichwort lautet Longitudinalwellen. Schau mal ob Du dazu was bei Wikipedia oder sonstwo findest.

Gruß
Andreas

[nicolas]

Wie entwickelt sich dann die Schallausbreitung dirkekt hinter der Membran?
(Das ist jetzt wahrscheinlich wirklich Physik für Anfänger, aber egal...)

Also, ich habe eine Welle, die schwingt mit 50Hz. Für die 'Produktion' der Welle muss sich die Membran eines Lautsprechers, bei großer Amplitude, wie Du ja errechnet hast, mit 7,2km/h bewegen und dennoch breitet sich die Welle mit einer Geschwindikeit von rund 1200km/h im Raum aus... hmmm...

die vorstellung wird einfacher, wenn man sich klarmacht, dass nur die druckschwankung sich mit schallgeschwindigkeit ausbreitet, und nicht die luftmoleküle an sich sich. die bewegen sich im zweifel mit membrangeschwindigkeit hin und her, wenn sie von dieser "angeschubst" werden. zumindest dürfte das direkt vor der membran der fall sein, wo die luft ja nicht ausweichen kann.

[AndiZ]

Also, ich habe eine Welle, die schwingt mit 50Hz. Für die 'Produktion' der Welle muss sich die Membran eines Lautsprechers, bei großer Amplitude, wie Du ja errechnet hast, mit 7,2km/h bewegen und dennoch breitet sich die Welle mit einer Geschwindikeit von rund 1200km/h im Raum aus... hmmm...

Die Schallgeschwindigkeit sagt nur aus, wie schnell das Signal von der Quelle (Lautsprecher) zum Empfänger (Ohr) gelangt. Sie ist nicht abhängig von der Frequenz, nur vom Übertragungsmedium (hier Luft).

Übrigens ist der Luftschall, im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit seeeehr langsam. Bei einem Gewitter entstehen Blitz und Donner zur gleichen Zeit. Man kann den Blitz quasi sofort sehen, den Donner aber erst - je nach Entfernung - viele Sekunden später hören. Aufgrund der Laufzeitdifferenz kann man überschlägig die Entfernung des Gewitters errechnen. Da die Schallausbreitungsgeschwindigkeit ca. 330 m/s beträgt, ist das Gewitter pro 3 Sekunden Laufzeit ca. 1 km entfernt.

Je näher man sich am Blitz befindet, desto früher hört man den Donner. Sollte man sich - unglücklichrweise - zu nah am Blitz befunden haben, wird man den Donner gar nicht mehr hören. Daher wohl auch das Sprichwort: Er hat den Schlag nicht mehr gehört

Andi