Forschungsarbeiten zur Kanalisierung und Absorption von Schwingungen
Autor:Prof. Dr. rer. nat. habil. Jürgen Göken, Fachbereich Seefahrt und Maritime Wissenschaften
Physikalisch gesehen werden mit Schall mechanische Schwingungen in einem elastischen Medium bezeichnet. Schall wird über ein Trägermedium verbreitet. Wird der Schall über Festkörper übertragen, spricht man von Körperschall, der auch Erschütterungen oder Vibrationen beinhalten kann. In Luft sind Schallwellen Druck- und Dichteschwankungen. Die Stärke des Schalls lässt sich als Schalldruckpegel messen und wird in der Einheit Dezibel (dB) angegeben. Der Hörbereich des menschlichen Gehörs liegt ungefähr im Frequenzbereich zwischen 16 - 16000 Hz. Unterhalb von 16 Hz spricht man von Infraschall, oberhalb von 16000 Hz von Ultraschall.
Schall ist allgegenwärtig und somit Bestandteil unseres sozialen Lebens. Während wir „Schall“ beispielsweise physikalisch zur Kommunikation benötigen, wird der Begriff „Lärm“ als Geräuschempfindung eingestuft. Als Lärm empfundene Geräusche können ein psychosozialer Stressfaktor sein und das subjektive Wohlempfinden beeinträchtigen und damit auch die Lebensqualität maßgeblich einschränken. Bei der Einstufung von Geräuschen als „Lärm“ spielen u.a. das Alter oder das Geschlecht eines Menschen eine wichtige Rolle.
Im Alltag hat man sich oftmals an Lärm gewöhnt, was ein gesundheitliches Gefahrenpotenzial in sich birgt. Neben Lärmbelästigung, Schlafstörungen und Beeinträchtigungen in der kognitiven Entwicklung kann eine andauernde langjährige Geräuschbelastung unter anderem Herz-Kreislauf-Erkrankungen zur Folge haben[1]. Ist die Konzentrationsfähigkeit eines Menschen durch Lärm gemindert, können Fehler bei Arbeitsabläufen auftreten. Somit beinhaltet Lärm auch ökonomische Auswirkungen.
Wesentliche Kriterien für die Lärmbeurteilung am Arbeitsplatz sind somit Ausmaß, Art und Dauer der lokalen Lärmeinwirkung. Die Folgen von Lärm sind in Abb. 1 „Lärmwirkungsmodell[2]; nach Babisch et al.[3], angepasst nach Münzel et al.[4].“ zusammengefasst.
Da mechanische Schwingungen Luftschall erzeugen können, sind insbesondere Maschinen, Industrieanlagen, (Haushalts-)Geräte oder auch Fahrbahnunebenheiten auf ihre Eigenschaft, Lärm zu emittieren, zu untersuchen. Als besondere Bereiche gelten hierbei das Transportwesen, Hallen sowie Büroräume.
Ziel der eigenen Forschungsaktivitäten ist es, den Verursacher von Schwingungen zu finden, Schwingungen zu kanalisieren und in einem klar definierten Tonbereich zu intensivieren oder zu absorbieren. Wie der Vergleich von Abb. 2, a) mit Abb. 2, b) zeigt, führen bereits geringfügige Änderungen der äußeren mechanischen Belastung zu einer signifikanten Änderung der Schallverteilung und damit des Klangereignisses. Es eröffnet zugleich die Möglichkeit, einen Klang gezielt zu verändern.
[1] Wothge, J., Niemann, H.: Gesundheitliche Auswirkungen von Umgebungslärm im urbanen Raum. Bundesgesundheitsbl. 63, 987-996 (2020).
[2] Hahad, O., Kröller-Schön, S., Daiber, A., Münzel, T.: The cardiovascular effects of noise. Dtsch. Arztebl. Int. 116 (14), 245-250 (2019).
[3] Babisch, W.: Stress hormones in the research on cardiovascular effects of noise. Noise Health 5, 1-11 (2003).
[4] Münzel, T., Gori, T., Babisch, W., Basner, M.: Cardiovascular effects of environmental noise exposure. Eur. Heart J. 35, 829-836 (2014).
