Experimentelle Untersuchung akustischer Resonanzen in eindimensionalen Wellenträgern mit Smartphone und Tablet-PC

Abstract

In der Lehre ermöglichen Smartphones/Tablet-PCs aus messtechnischer Sicht durch interne Sensoren und durch die Verfügbarkeit geeigneter Anwendungsprogramme (Apps) vielfältige Messungen ausreichender Messgenauigkeit. Eine große Anzahl sensor- bzw. computerbasierter Messungen sind mittlerweile unter geringem Materialaufwand mit diesen mobilen Endgeräten durchführbar. Speziell in der Akustik erlauben Mikrofon, Lautsprecher und adäquate Apps Schallwellen zwischen 20 Hz und 24 kHz auszusenden, zu detektieren und akustische Größen in Echtzeit grafisch darzustellen und anschließend auszuwerten.

Aus physikdidaktischer Sicht sind Smartphones/Tablet-PCs intuitiv handhabbare und für den Lernenden jederzeit verfügbare Experimentiermittel mit hohem motivationalem Potenzial. Insbesondere erweitern diese mobilen Messlabore für Lernende die Möglichkeiten zum eigenständigen Experimentieren.

Am Beispiel akustischer Resonanzen in eindimensionalen endlichen Luftsäulen und Metallstäben werden Experimente für die Schul- und Hochschullehre vorgestellt, die mit Smartphones/Tablet-PCs und auf Verwendbarkeit geprüften Apps durchführbar sind. Darüber hinaus wird die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit in Luft qualitativ und quantitativ untersucht sowie in Edelstahl bestimmt. Abschließend werden die Experimente unter physikdidaktischen Gesichtspunkten eingeordnet und diskutiert.