Kleines Lexikon

Im Zusammenhang mit dem Nachtflugverbot werden viele Begriffe benutzt, die man zwar irgendwie kennt, aber doch nicht ganz genau erklären kann. Damit Sie es genauer wissen, erklären wir hier einge davon:

[Außenohr] [Basilarmembran] [Cochlea] [Pegeladdition] [Frequenz] [Schalldruck] [Lärm] [Schall] [Dezibel] [Hörschwelle] [Körperschall] [Infraschall] [Ultraschall] [Pegelsubtraktion] [Mittelohr] [Vibration] [dB(A)]

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[Blätterrascheln] [Brummen eines Kühlschranks] [Diskussion] [MD11] [Staubsauger] [Gewehrschuss] [Wecker] [Kettensäge] [Kreissäge] [tropfender  Wasserhahn] [Flüstern]

Was ist Schall?

Jede Druckveränderung (in Luft, Wasser oder festen Stoffen) ist im streng physikalischen Sinn Schall.
Schall ist ein physikalisches Ereignis, das von einer Schallquelle ausgeht und zu einem Empfänger wandert im sogenannten Schallfeld. Schall kann sich in allen Medien (Ausbreitungsmedium) fortpflanzen, egal ob es sich um:

Verschiedene Schallgeschwindigkeiten

Bei der Fortpflanzung des Schalles in einem Medium wird Energie transportiert (keine Masse). Wenn z.B. die Gasmoleküle der Luft durch eine Druckänderung in Schwingung versetzt werden, breitet sich der Schall idealerweise in Form von sich ausdehnenden Kugeloberflächen aus.

"Verdichtungen" und "Verdünnungen" beschreiben dann den Zustand des Luftschallfeldes.

Die Anzahl der Druckveränderungen pro Sekunde nennt man die Frequenz des Schalles und wird in der physikalischen Einheit 1/s (Hertz) gemessen.
Eine diskrete Frequenz erzeugt einen reinen Sinuston. Geräusche bestehen aus einer Vielzahl von Sinustönen.

Was ist Lärm?

Lärm ist Schall, der stört.
Lärm ist unerwünschter Schall, ein störendes Geräusch. Aus dieser knappen Definition ist ersichtlich, dass nicht nur der Schall selbst von Bedeutung ist, sondern auch die Einstellung des Hörers. Sehr laute Musik kann im Konzertsaal oder in der Diskothek beglücken und stimulieren - schließlich ist man ja in der Regel deshalb dorthin gegangen -, und sie kann, wenn sie unerwünschterweise vom Nachbarn herüberkommt, stören, aufreizen und zu gerichtlichen Auseinandersetzungen führen.
Wie gut schläft es sich im Ferienhaus am Meeresstrand, neben dem rauschenden Bach oder bei dem auf das Dach prasselnden Dauerregen, und wie nervenaufreibend ist das - an den Schallpegeln gemessen - viel geringere und in seinem Schallcharakter sehr ähnliche an- und abschwellende Dauergeräusch einer nahen Autobahn!

Diese Beobachtungen besagen, dass bei jeglicher Beurteilung, etwa bei der Ableitung von Grenz- und Richtwerten, die physikalisch messbaren Schallpegel nur eines neben manchen anderen Kriterien sind, oft nicht einmal das wichtigste. Der Informationsgehalt des Schalles, die jeweilige Situation (Nachdenken, Unterhaltung, Schlaf), allgemeine Lärmempfindlichkeit, gesundheitliches Befinden, Einstellung zur Lärmquelle oder auch das Gefühl, einer Lärmquelle ausgeliefert zu sein, sind von großer Bedeutung.

Schall = Lärm?
Also wird klar: Nicht jedes Schallereignis ist gleich Lärm. Das einzelne Individuum, aus der aktuellen Lebenssituation heraus (Informationsgehalt), entscheidet, was Lärm ist.

... reine Sinusschwingungen
... harmonische Tongemische
... statistisch unregelmäßige Schwingungen, Stöße und Impulse

Die akustischen Informationen können prinzipiell zwei verschiedene Wirkungen haben, nämlich:

Die erqotrope Wirkung; bedeutet die Erregung des Sympathikus (gr. Nervenstrang) mittels stark impulshaltigen Schalls hoher Lautstärke. Dabei werden Urängste des Menschen (auch des Tieres) angesprochen: die durch Donner, durch überlautes "Fauchen" eines Feindes oder lautes Pfeifen tief verwurzelt sind.

Die trophotrope Wirkung; bedeutet die Beruhigung durch wenig impulshaltigen Schall geringer Lautstärke. Dabei werden Urerfahrungen, wie die Geräusche eines fließenden Baches und das Rauschen des Blätterwaldes suggeriert. Auch alte Musikformen nutzen den beruhigenden Effekt (Schlaflieder).

Der Mensch ist immer noch "ein Fluchttier"
Der Mensch ist seit Anbeginn seiner Entwicklung ein Fluchttier und ein Jäger. Wir Menschen hatten und haben Feinde, vor denen wir flüchten wollen: das Raubtier in früheren Zeiten, der unliebsame Chef, aber auch andere missliebige Zeitgenossen lösen in uns den "Fluchtreflex" aus. Unser zivilisiertes Benehmen verbietet es aber zu fliehen, trotzdem reagiert bei Lärm unser vegetatives Nervensystem mit:


Alle Reaktionen deuten auf eine bevorstehende Flucht hin! Eine Situation, die andere Bedürfnisse, wie Konzentration, Kommunikation oder Schlaf und vieles andere mehr unterdrückt oder verdrängt. Wie wichtig das Fluchtverhalten ist zeigt die Tatsache, dass unser Gehör nie schläft! Selbst im tiefsten Koma hört ein Mensch.

Lärm ist eine Belastung, die Überleben sichern kann, aber, wenn sie zur Dauerbelastung wird, Leben zerstört.

Wie hören wir?

Das menschliche Ohr besteht im wesentlichen aus drei Teilbereichen:

Das Außenohr sammelt und konzentriert die Luftschallwellen. Diese regen das Trommelfell zu Schwingungen an. Im Mittelohr wird die Trommelfellbewegung auf die 3 Gehörknöchelchen mechanisch übertragen. Die 3 Knochen Hammer, Amboss und Steigbügel verstärken die Trommelfellschwingungen um das ca. 20-fache und übertragen sie über das ovale Fenster in der Gehöhrschnecke (Cochlea) auf die Basilarmembran. Dort setzt er sich als eine Art "Wanderwelle" fort. Haarzellen werden von der Wanderwelle angeregt und geben über elektrische Impulse die genauen Schallinhalte an den Gehörnerv weiter.

Luftschall
Unser Hörsinn ist in der Lage, Frequenzen von 1,5 Hz bis annähernd 40.000 Hz zu hören, besser vorsichtig zu empfinden. Typische Angaben in der Literatur sind 16 Hz bis 16.000 Hz (20.000 Hz), das ist der Luftschallbereich, in dem wir Tonhöhen sehr differenziert unterscheiden können. Das menschlich Ohr ist nicht bei allen Frequenzen gleich empfindlich. Bei 2 kHz — 5 kHz ist es am empfindlichsten; zu sehr hohen und zu sehr niedrigen Frequenzen hin nimmt die Empfindlichkeit stark ab.

Infraschall (1,5Hz — 20Hz)
Durch die Luft übertragener Schall unter 20 Hz wird als Infraschall bezeichnet. Der Name Infraschall kann aus dem Verschmelzen einer Impulsfolge zu einem kontinuierlichen Klang oberhalb einer Frequenz von 16 — 20 Hz abgeleitet werden.
Es gibt dazu eine deutliche parallele im visuellen Bereich; eine Bildfolge oberhalb 16-20 Hz verschmilzt zu einer kontinuierlichen Bewegung.
Die Ohrempfindlichkeit nimmt mit sinkender Frequenz stark ab und ist bei 1,5 Hz ungefähr 130 dB geringer als bei 1kHz.

Ultraschall (20.000 Hz — 40.000 Hz)
Die übliche A- Bewertung bezieht sich auf den Hauptbereich des hörbaren Schallszwischen Infra- und Ultraschall. Es gibt aber auch Personen welche im Ultraschallbereich noch hören. Allerdings wird man hier nicht mehr von einem hören im üblichen Sinne sprechen, sondern mehr vom fühlen eines Tones, wobei die Knochenleitung eine maßgebende Funktion übernimmt. In diesem Bereich sind die Lautstärken auch nicht mehr so fein zu differenzieren; man hört einen Ton oder man hört ihn nicht.

Körperschall, Körperschwingungen (Vibration)
Ein Körper schwingt, wenn er sich relativ zu seiner Bezuglage hin und her bewegt. Die Anzahl der Bewegungen pro Zeiteinheit wird Frequenz genannt und in 1/s (Hertz) gemessen. Körperschall hat Frequenzen größer als 15Hz, Körperschwingungen haben Schwingfrequenzen von kleiner als 15Hz, werden also nicht mehr gehört sonder gespürt.
Im Gegensatz zu Luftschwingungen werden beim Körperschall und bei Körperschwingungen Kristallstrukturen, Fasern, "Körner" und ähnliche Strukturen von Feststoffen zum Schwingen angeregt. Diese Schwingungen unterliegen einer hohen Körperschalldämpfung, weil Schallenergieverluste in festen Medien normalerweise erheblich hoch sind. Diese inneren Verluste entstehen durch thermische, magnetische oder atomare Umordnung der Moleküle und verbraucht Energie.
Schallharte und schallweiche Baustoffe sind so miteinander anzuwenden, dass die Ausbreitung durch Reflexionen an elastischen Schichten verhindert wird.

Lärmmessung

In Annäherung an die menschliche Lautstärkewahrnehmung wird zur Beschreibung von Schallimmissionen ein logarithmisches Maß der Schallintensität verwendet, das aus dem erzeugten Schalldruck berechnet und als Schalldruckpegel bezeichnet wird. Die Einheit ist das Dezibel (db).

Beim Vergleich von zwei Geräuschen ist ein Pegelunterschied von 1 db gerade wahrnehmbar, von 3 db (entsprechend der Verdoppelung eines Schalldruckpegels) deutlich zu erkennen. Verdoppelt sich der Verkehr auf einer Straße, dann führt das zu einer Erhöhung von 3 db; geht nachts an einer Straße der Autoverkehr auf ein Zehntel zurück, dann vermindern sich die messbaren Pegel um 10 db.

Dabei wird eine Verminderung oder Erhöhung der Schalldruckpegel um 10 db in der Regel als Halbierung bzw. Verdoppelung der Lautstärke empfunden.
Bei gleichem Schalldruckpegel werden sehr tiefe und sehr hohe Töne leiser wahrgenommen als Töne mit Frequenzen um 2000 Hertz. Dementsprechend werden nach einer allgemein akzeptierten Konvention Frequenzbewertungskurven eingeführt, die Intensitäten je nach der Hertz-Zahl unterschiedlich gewichten. Für die Messungen werden dafür konzipierte Filter benutzt. So gemessene Pegel werden mit db(A) bezeichnet.

Da man es nicht mit reinen Tönen, sondern mit Geräuschen sehr unterschiedlicher Qualität zu tun hat, was Dauer, Pegelverlauf, Klangcharakter usw. betrifft, ist die physikalische Messung von Lärm recht kompliziert. Eine Dezibel-Angabe allein beschreibt eine Lärmquelle nur unzureichend. In der Regel werden zur Beurteilung unter Berücksichtigung der Frequenzen, die ja bei gleicher Lautstärke in verschiedenem Ausmaße stören, alle Geräuschanteile in Dauer, Häufigkeit und Intensität erfasst. Zum Teil werden auch die Maximalpegel mit beurteilt. In die Beurteilung fließen manchmal auffällige Geräuschmerkmale, Zeit und Ort mit ein. Diese unvollständige Aufzählung zeigt, wie schwer es ist, allgemeingültige Standards zu entwickeln. Die Europäische Union hat 1999 Vorschläge für europäische Lärmkenngrößen vorgelegt, die darauf abzielen, die Lärmweinwirkungen getrennt für Tages-, Abend- und Nachtstunden zu erfassen. Dabei soll die Belastung außen an den Wohngebäuden gemessen werden. In die Kenngrößen für die Gesamtbelastung sollen die Einwirkungen während der Abendstunden mit einem Zuschlag von 5 db und in der Nacht von 10 db bewertet werden.

Messgeräte

Der Luftschallpegel wird mit sogenannten Schalldruckpegelmessgeräte gemessen. Es wird dabei ein Pegel, also eine Verhältniszahl ermittelt.
Nach DIN 45633 für Präzisionsschallpegelmesser umfasst so ein Gerät den Frequenzbereich von 20 Hz — 20.000 Hz, also den Hörschallbereich.

Die Messung kann nach Bewertungskurve A oder C (linear)erfolgen

z.B.  L = 45,8 dB(A)        das heißt:
>>> es liegt ein Schalldruck vor, der 1x 10 hoch 2,29 = 195 x lauter ist , als die Hörschwelle
>>> dB steht als Kennzeichnung für das Pegelmaß
>>> Das A in der Klammer gibt an, dass die Schallpegelmessung mit der A-Filterkurve bewertet ist — diese Kurve simuliert das menschliche Hörverhalten

dB als Maß der bezogenen Schallpegel

Wir können Schallereignisse durch ihre Frequenzzusammensetzung beschreiben, aber auch mit dem Schalldruck, also der Höhe des Luftdruckwechsels, den ein Schallereignis erzeugt.
Das leiseste Geräusch, welches ein gesundes menschliches Ohr gerade noch wahrnehmen kann, beträgt 20 µPa und wird als Hörschwelle bezeichnet.
Das ist ungefähr der 5 milliardste Teil des normale Luftdrucks. Dabei bewegt sich das Trommelfell um weniger als den Durchmesser eines Wasserstoffatoms.
Das Ohr verarbeitet Schalldrücke, die bis zum Millionenfachen der Hörschwelle liegen. Beim praktischen Umgang mit Schalldrücken müssten wir also in Zahlen in den Millionenbereich hinein arbeiten. Wegen der besseren Übersichtlichkeit benutzt man deshalb das Dezibel(dB), ein logarithmisches Zahlenmaß. Das Dezibel ist keine absolute Maßeinheit, sondern ein Pegel: ein Verhältnis der gemessenen Größe zu einem Bezugspunkt (20µPa).

L = 20 x log (p / po)

L: Schalldruckpegel; p: gemessener Schalldruck; po = 20µPa Bezugsschalldruck (Hörschwelle)

Das bedeutet: 0 dB entspricht 20 µPa. Weiter bedeutet das: Jedes Mal, wenn der Schalldruck in µPa mit 10 multipliziert wird, werden zum Schallpegel 20 dB addiert.


Pegel sind logarithmische Maße und können nicht linear addiert oder subtrahiert werden.

Pegeladdition:

Bei mehr als 2 Pegeln werden immer 2 Pegel miteinander auf diese Art und Weise addiert, bis alle addiert sind.

Pegelsubtraktion:

Wenn der Pegel einer Maschine pN nicht direkt gemessen werden kann, wird der Gesamtpegel (p) gemessen, die Maschine abgeschaltet und der Störpegel (pst) (Hintergrundgeräusch) gemessen.

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Quellen:

>>> Lärmfibel- Selbsthilfe bei Lärmbeschwerden Hrsgb. Gesellschaft für Lärmbekämpfung e.V.
>>> Was Sie schon immer über Lärmschutz wissen wollten — Verlag W. Kohlhammer
>>> Unterlagen von Weiterbildungsseminaren der Baubiologie