Fotoimpressionen aus dem Spezialworkshop «Wellen, die durch Granit gehen»
In diesem Spezialworkshop wird einiges geboten und der Kontakt mit echten Forschenden ermöglicht. Doch zunächst steigen wir sachte ein und lernen erst einmal, wie Schallwellen funktionieren. Wie bei der Startbahn 29 üblich, tun wir dies mit viel selber ausprobieren und selber erfahren.
Grundlagenwissen zu Wellen
Zunächst entwickeln wir ein Gefühl dafür, was eine Schallwelle ist und wie sie sich fortbewegt. Einfach demonstrieren lässt sich dies mit der Slinky-Spirale.
Um die Geschwindigkeit von Schallwellen in der Luft zu messen, stellen wir zwei Mikrofone auf, die 130 cm voneinander entfernt sind. Mit zwei Holzstöcken erzeugen wir den Ton. Das Ozilloskop misst den Ton, wenn er das erste Mikrofon errreicht (gelbe Kurve) und wenn er das zweite Mikrofon erreicht (rote Kurve). Daraus lässt sich die Zeitdifferenz bestimmen und damit die Schallgeschwindigkeit berechnen.
Ob der Schall draussen und über grosse Distanz dieselbe Geschwindigkeit hat? Wir probieren es aus und stellen uns in 175 Metern Entfernung auf. Die erste Gruppe gibt ein Zeichen, auf der anderen Seite wird die Starterklappe zusammengeschlagen. Mit der Stoppuhr wird nun gemessen, wie lange es dauert, bis der Ton beim Ohr ankommt.
Das geht ziemlich schnell, wie wir feststellen.
Nun werfen wir einen niederschwelligen Blick in die Welt der Wellenphysik: Warum ertönt eine vorbeirasende Sirene zuerst hoch, dann tief? Mit dem Bau eines Dopplerpropellers lässt sich der Dopplereffekt spielend leicht im Experimentierlabor erzeugen und beobachten.
Was geschieht eigentlich, wenn sich der Schall zweier unterschiedlicher Schallquellen überlagern? Mit unserem Buzzer-Experiment ist dies leicht rauszufinden.
Besuch im «WaveLab» der ETH
Wir haben die Schallwellen nun ausgiebig untersucht und wissen nun einiges über den Schall. Nun sind wir bereit für einen Besuch im «WaveLab» der ETH Zürich. Die Forscherinnen und Forscher des «WaveLab», genauer des «Centre for Immersive Wave Experimentation», welches sich auch im Innovationspark befindet, sind Erdwissenschaftler. Sie erforschen Wellen, um bessere Aussagen über Erdbebenwellen zu machen.
Dirk-Jan van Manen begrüsst uns persönlich und zeigt uns, wie «Antischall» oder «Noisecancelling» funktioniert. Aus einem Lautsprecher kommt ein Ton. Das Gerät erzeugt über einen zweiten Lautsprecher den "Gegenton" - und plötzlich wird es ganz still.
Aber wozu braucht es noch Forschung? Noise-Cancelling-Kopfhörer gibts ja schon.
Bei Kopfhörern ist es einfach, Gegenschall zu erzeugen. Aber wie löscht man Schall in einem ganzen Raum aus?
Im grossen Becken des WaveLab befinden sich 800 Mikrofone, die den Schall aufnehmen. Im hinteren Raum werden die Informationen über 500 Supercomputer verarbeitet und der nötige Gegenschall für jeden Punkt im Raum erzeugt.
An der nächsten Station schicken wir Schallwellen durch einen grossen Granitblock. Die feine Erschütterung, die er erzeugt, lässt sich tatsächlich mit dem Laser auf der anderen Seite messen. Dalauf lässt sich die Laufzeit durch den Granitblock und schliesslich die Schallgeschwindigkeit bestimmen: 3500m/s!
Beim dritten Experiment steht eine Gruppe Legomännchen im Fokus. Schaffen es die beiden kleinen Lautsprecher, ein Legomännchen nur mit Schallwellen umzuwerfen? Wir probieren es aus.
