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<!DOCTYPE html>

<title>Körperschall</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Körperschall</span></h1>

</header>

</div>

<p><b>Körperschall</b> ist <a href="Schall" title="Schall">Schall</a>, der sich in einem <a href="Festk%C3%B6rper" title="Festkörper">Festkörper</a> ausbreitet. Das umfasst so unterschiedliche Phänomene wie Erschütterungen und <a href="Erdbeben" title="Erdbeben">Erdbeben</a>, die Übertragung von <a href="Schwingung" title="Schwingung">Schwingungen</a> in Gebäuden, Fahrzeugen, Maschinen usw. oder auch die zur <a href="Werkstoffpr%C3%BCfung" title="Werkstoffprüfung">Werkstoffprüfung</a> eingesetzten <a href="Ultraschallpr%C3%BCfung" title="Ultraschallprüfung">Ultraschallwellen</a>.

</p><p>Im <a href="Bauwesen" title="Bauwesen">Bauwesen</a> ist die Reduktion des durch <a href="Fu%C3%9Fboden" title="Fußboden">Fußboden</a> und Decke in das darunterliegende Geschoss dringenden <a href="Trittschall" title="Trittschall">Trittschalls</a> durch Maßnahmen zum <a href="Trittschallschutz" class="mw-redirect" title="Trittschallschutz">Trittschallschutz</a> von Bedeutung.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Physikalische_Grundlagen">Physikalische Grundlagen</h2></div>

<p>Ein <a href="Festk%C3%B6rper" title="Festkörper">Festkörper</a> kann neben <a href="Spannung_(Mechanik)" class="mw-redirect" title="Spannung (Mechanik)">Normalspannungen</a> auch <a href="Spannung_(Mechanik)" class="mw-redirect" title="Spannung (Mechanik)">Schubspannungen</a> aufnehmen. Deshalb können sich in Festkörpern zwei verschiedene Arten Körperschallwellen ausbreiten, die sich unabhängig voneinander ausbreiten:

</p>

<ul><li><a href="Longitudinalwelle" title="Longitudinalwelle">Longitudinalwellen</a> und</li>

<li><a href="Transversalwelle" title="Transversalwelle">Transversalwellen</a>.</li></ul>

<p>Die <a href="Schallgeschwindigkeit" title="Schallgeschwindigkeit">Schallgeschwindigkeit</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle c}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle c}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/86a67b81c2de995bd608d5b2df50cd8cd7d92455.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.007ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle c}" loading="lazy"></span> wird beeinflusst durch verschiedene Eigenschaften des Festkörpers. Dazu gehören vor allem:

</p>

<ul><li>die <a href="Dichte" title="Dichte">Dichte</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \rho }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \rho }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1f7d439671d1289b6a816e6af7a304be40608d64.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:1.202ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \rho }" loading="lazy"></span></li>

<li>die <a href="Schallkennimpedanz" title="Schallkennimpedanz">Schallhärte</a></li>

<li>die <a href="Querkontraktionszahl" class="mw-redirect" title="Querkontraktionszahl">Querkontraktionszahl</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \nu }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \nu }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/c15bbbb971240cf328aba572178f091684585468.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.232ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle \nu }" loading="lazy"></span></li>

<li>den <a href="Elastizit%C3%A4tsmodul" title="Elastizitätsmodul">Elastizitätsmodul</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle E}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle E}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4232c9de2ee3eec0a9c0a19b15ab92daa6223f9b.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.776ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle E}" loading="lazy"></span> (Longitudinalwellen) und den <a href="Schubmodul" title="Schubmodul">Schubmodul</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle G={\frac {E}{2\cdot (1+\nu )}}}">

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle G={\frac {E}{2\cdot (1+\nu )}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/29da90d43bb0cb7b2668c33ba22646045812960a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.671ex; width:15.647ex; height:6.009ex;" alt="{\displaystyle G={\frac {E}{2\cdot (1+\nu )}}}" loading="lazy"></span><sup id="cite_ref-Demtröder_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-Demtröder-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> (Transversalwellen):</li></ul>

<msub>

<mtext>Festkörper, longitudinal</mtext>

</mrow>

</msub>

<msqrt>

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

<mrow>

<msup>

</mrow>

</msup>

</mrow>

</mfrac>

</msqrt>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle c_{\text{Festkörper, longitudinal}}={\sqrt {\frac {E\,(1-\nu )}{\rho \,(1-\nu -2\nu ^{2})}}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/5cea31cbddb7b806eb398cbf83f43d475f2dea63.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -3.171ex; width:39.968ex; height:7.509ex;" alt="{\displaystyle c_{\text{Festkörper, longitudinal}}={\sqrt {\frac {E\,(1-\nu )}{\rho \,(1-\nu -2\nu ^{2})}}}}" loading="lazy"></span></dd>

<msub>

<mtext>Festkörper, transversal</mtext>

</mrow>

</msub>

<msqrt>

<mfrac>

<mrow>

</mrow>

</mfrac>

</msqrt>

</mrow>

<msqrt>

<mfrac>

</mfrac>

</msqrt>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle c_{\text{Festkörper, transversal}}={\sqrt {\frac {E}{2\,\rho \,(1+\nu )}}}={\sqrt {\frac {G}{\rho }}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/0562f9868af30b78d05997aaab5f80ae7d317fed.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -3.338ex; width:42.535ex; height:7.676ex;" alt="{\displaystyle c_{\text{Festkörper, transversal}}={\sqrt {\frac {E}{2\,\rho \,(1+\nu )}}}={\sqrt {\frac {G}{\rho }}}}" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Für technische Anwendungen ist die Schallausbreitung in dünnen Bauteilen, wie <a href="Platte_(Technische_Mechanik)" title="Platte (Technische Mechanik)">Platten</a> und <a href="Balkentheorie" title="Balkentheorie">Balken</a>, von Interesse. Diese Bauteile sind begrenzte Festkörper mit schubspannungsfreier Oberfläche. Dadurch kommt es zur Kopplung von Longitudinal- und Transversalwellen, wodurch weitere Arten von Körperschallwellen entstehen.

</p><p>Die bedeutendste Wellenart sind die <a href="Biegewelle" title="Biegewelle">Biegewellen</a>, bei denen <a href="Biegung_(Mechanik)" title="Biegung (Mechanik)">Biege</a>-<a href="Verformung" title="Verformung">Verformungen</a> auftreten. Die Schallgeschwindigkeit dieser Wellen ist deutlich geringer als die der Longitudinal- und Transversalwellen und sie ist <a href="Frequenz" title="Frequenz">frequenz</a>abhängig (<a href="Dispersion_(Physik)" title="Dispersion (Physik)">Dispersion</a>). Andererseits transportieren Biegewellen meistens deutlich mehr <a href="Schallenergie" title="Schallenergie">Schallenergie</a> als Longitudinal- bzw. Transversalwellen, außerdem sind sie die wesentliche Ursache für die Abstrahlung von <a href="Luftschall" title="Luftschall">Luftschall</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Wahrnehmung_durch_den_Menschen">Wahrnehmung durch den Menschen</h2></div>

<p>Körperschall kann durch den Menschen vor allem bei tiefen Frequenzen <a href="Haptische_Wahrnehmung" title="Haptische Wahrnehmung">taktil</a> wahrgenommen werden. <a href="Auditive_Wahrnehmung" title="Auditive Wahrnehmung">Hörbar</a> ist nur der durch den schwingenden Festkörper abgestrahlte Luftschall.

</p><p>Eine Ausnahme bildet in den <a href="Sch%C3%A4del" title="Schädel">Schädelknochen</a> übertragener Körperschall, der direkt vom <a href="Innenohr" title="Innenohr">Innenohr</a> wahrgenommen werden kann (<a href="Knochenleitung" title="Knochenleitung">Knochenleitung</a>). Dieser Mechanismus ist nicht auf die Funktionsfähigkeit des <a href="Mittelohr" title="Mittelohr">Mittelohres</a> angewiesen. Das wird bei <a href="Knochenleitungsh%C3%B6rger%C3%A4t" title="Knochenleitungshörgerät">Knochenleitungshörgeräten</a> und für die <a href="Diagnose" title="Diagnose">Diagnose</a> bei <a href="Schallleitungsst%C3%B6rung" class="mw-redirect" title="Schallleitungsstörung">Schallleitungsstörungen</a> eingesetzt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Messung">Messung</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Tonabnehmer">Tonabnehmer</h3></div>

<p><a href="Kontaktmikrofon" class="mw-redirect" title="Kontaktmikrofon">Kontaktmikrofone</a>, Körperschallmikrofone oder <a href="Tonabnehmer#Tonabnehmer_bei_Musikinstrumenten" title="Tonabnehmer">Tonabnehmer</a> für <a href="Musikinstrument" title="Musikinstrument">Musikinstrumente</a> sind Beschleunigungssensoren, welche meist den <a href="Piezoeffekt" class="mw-redirect" title="Piezoeffekt">piezoelektrischen Effekt</a> verwenden, um die Beschleunigung in elektrische Signale zu wandeln. Die Sensoren arbeiten meist in dem Frequenzbereich, der für den Menschen wahrnehmbar ist, und werden auf die Oberfläche des Instruments montiert. Damit wird der Körperschall eines Instrumentes dort aufgenommen, wo eine Beschleunigung der Oberfläche stattfindet. Das mit einem Kontaktmikrofon aufgenommene Signal eines Instrumentes kann dem Signal eines Mikrofons, welches den Luftschall aufnimmt, sehr ähnlich sein. Dafür muss es auf dem Instrument in einem geeigneten Bereich platziert werden. Unter bestimmten Bedingungen sind solche Geräte geeignet, um Körperschall zu messen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Technische_Anwendungen">Technische Anwendungen</h3></div>

<p>Die Aufnahme und Analyse von Körperschall spielt in der Technik eine große Rolle. So können die akustischen Eigenschaften von Kraftfahrzeugen oder auch der technische Zustand (Verschleiß der Lager, kritische Zustände bei der spanabhebenden Bearbeitung) von Maschinen und Generatoren kontrolliert werden. Weiterhin können mit entsprechenden Messungen Rissentstehung und Materialversagen registriert werden. Ein Beispiel hierzu sind Einbruchsensoren an Fensterscheiben. Die dabei verwendeten <a href="Tonabnehmer" title="Tonabnehmer">Tonabnehmer</a> arbeiten wie bei den <a href="Musikinstrument" title="Musikinstrument">Musikinstrumenten</a> auf der Basis des piezoelektrischen Effektes (<a href="Piezoeffekt" class="mw-redirect" title="Piezoeffekt">Piezoeffekt</a>). Die Auswertung der gewonnenen elektrischen Signale umfasst das Auffinden charakteristischer Frequenzanteile und Schallamplituden.

</p><p><a href="K%C3%B6rperschallmelder" title="Körperschallmelder">Körperschallmelder</a> werden eingesetzt, um Manipulationen an Objekten zu detektieren. Meist sind sie Bestandteil einer <a href="Einbruchmeldeanlage" title="Einbruchmeldeanlage">Einbruchmeldeanlage</a>.

</p><p><a href="Seismometer" class="mw-redirect" title="Seismometer">Seismometer</a> registrieren prinzipiell ebenfalls Körperschall, jedoch mit größeren Wellenlängen. Anhand natürlicher oder künstlicher <a href="Seismik" title="Seismik">seismischer</a> Ereignisse ist man in der Lage, Ort und Art der Ereignisse zu bestimmen sowie auch Untersuchungen des Erdinneren vorzunehmen. Aufgrund unterschiedlicher Ausbreitungsgeschwindigkeit der Longitudinal- und Transversalwellen sowie deren Reflexion und Beugung an Schichtstrukturen gibt es eine Vielzahl von <a href="Messdaten" class="mw-disambig" title="Messdaten">Messdaten</a>, die ausgewertet werden können.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://portal.dnb.de/opac.htm?method=simpleSearch&query=4130717-3">Literatur von und über Körperschall</a> im Katalog der <a href="Deutsche_Nationalbibliothek" title="Deutsche Nationalbibliothek">Deutschen Nationalbibliothek</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-Demtröder-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Demtröder_1-0">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Wolfgang_Demtr%C3%B6der" title="Wolfgang Demtröder">W. Demtröder</a>: <i>Experimentalphysik 1</i>. 7. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 2015, ISBN 978-3-662-46415-1.</span>

</li>

</ol>

<div>

Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/4130717-3">4130717-3</a></span> </div>

</div></div></div><div><div class="zim-footer">

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