Dominosteinwettrennen - Ein Experiment zur Schallgeschwindigkeit

Schall hat eine bestimmte Geschwindigkeit. Vielen wird das zum ersten Mal richtig klar, wenn sie darüber nachdenken, warum Blitz und Donner eines Gewitters nicht gleichzeitig beim Zuschauer ankommen. Die Schallgeschwindigkeit lässt sich messen. Für Luft ergibt sich dabei ein Wert von ca. 340 Meter pro Sekunde. Überraschend ist nun, dass die Schallgeschwindigkeit im Wasser deutlich höher liegt, nämlich bei 1484 Meter pro Sekunde und damit mehr als viermal so hoch. Wie ist das zu erklären? Um diese Frage beantworten zu können, muss man das Folgende wissen: Schallwellen breiten sich aus, indem die Teilchen der Welle ihren Impuls* an benachbarte Teilchen weitergeben. Diese spezielle Form der Impulsweitergabe ergibt eine sogenannte Longitudinalwelle. Liegen die Teilchen eng beieinander, werden die Stöße natürlich sehr viel schneller weitergereicht als bei einem größeren Abstand, denn mit steigernder Teilchenzahl pro Strecke sinkt die Gesamtstrecke der zu überbrückenden Zwischenräume. Das würde erklären, dass Stoffe mit hoher Dichte – wie zum Beispiel Wasser – einen Impuls schneller weiterleiten als Stoffe mit niedriger Dichte – wie zum Beispiel Luft. Wenn unsere Vermutung richtig ist, sollte der Impuls auch in einer Reihe eng stehender Dominosteine schneller weitergeleitet werden als in einer Reihe mit großen Abständen zwischen den Steinen. Auch dort ist der Gesamtzwischenraum in der Reihe mit den eng stehenden Dominosteinen kleiner als in der Reihe mit den weit auseinander stehenden Steinen. Das haben wir überprüft und per Video aufgezeichnet.

*Der Impuls ist eine grundlegende physikalische Größe. Die Größe beschreibt den Bewegungszustand eines Objekts oder Teilchens. Umgangssprachlich bezeichnen wir dies meist mit dem Begriff „Schwung“. Der Impuls oder „Schwung“ ist umso größer, je schneller das Objekt sich bewegt und je schwerer es ist.