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Klang reproduziert in Form von Schallwellen. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, die Schallgeschwindigkeit, hängt vom Medium ab, in dem sich die Schallwelle ausbreitet und von Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und Bewegungszustand des Mediums, beispielsweise bei Gegenwind.

Eine Schallwelle zeichnet sich unter anderem durch ihre Schwingungszahl oder Frequenz. Je höher die Frequenz, desto mehr Wellen pro Zeit- und Längeneinheit, desto höher der wahrgenommene Ton. Für den Menschen hörbare Frequenzen liegen zwischen 20 und 20.000 Hz. Höhere Frequenzen (d. h. kürzere Wellen) bis 800 MHz heißen Ultraschallschwingungen. Noch höhere Frequenzen werden Hyperschallschwingung erwähnt.

Schallwellen können sich unter großem Druck ansammeln, sich um ein Hindernis biegen, an einer festen Wand reflektiert und beim Übergang in ein anderes Medium abgelenkt werden.

Langwelliger Schall (tiefe Töne) breitet sich am weitesten aus, da kleine Gegenstände die Grundstruktur der Wellen nicht beeinflussen. Aus diesem Grund ist zum Beispiel die Nebelhorn eines Schiffes einen so tiefen Ton: es muss so weit wie möglich tragen. Der Nachteil von tiefen Tönen ist jedoch, dass sie aufgrund einer ebenen Oberfläche weniger gut sind reflektiert dann hohe Töne mit ihren kurzen Wellen; Letztere prallen schneller ab. Auf diesen Effekt sind Sonar-Umfragen basierend. Wenn die kurzen Schallwellen von einem Objekt abprallen, ist ein hoher „Ping“-Ton zu hören. Die Frequenz davon fällt in den Bereich der Ultraschalltöne.

Schallwellen bewegen die Luft oder das Medium, durch das sich der Schall ausbreitet. Ein hervorstechendes Beispiel dafür war die Wirkung der Riesentrommel bei einem Londoner Instrumentenbauer. Es erzeugte so lange Schallwellen von weniger als 20 Hz, die für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbar waren. Aber wenn die Trommel geschlagen wurde, hörte man nur einen leisen, trockenen Schlag vom Kontakt der Schlagkugel mit der Trommel, aber die Kleidung der Umstehenden war flatternd zu sehen.

Es gibt Tiere wie Elefanten, die diese unhörbaren Klänge nutzen, um über große Entfernungen miteinander zu kommunizieren.

Formeln

Das einfachste Beispiel für eine Schallwelle ist eine kontinuierliche Show einer Frequenz (ein reiner Ton, ein Ton ohne Obertöne) mit einem Flugzeug Wellenfront. In einem kleinen Bereich im Verhältnis zur Entfernung von der Schallquelle gilt dies auch näherungsweise bei einer Punktquelle.

Das Schalldruck ist dann:

${displaystyle P=Asin left(2pi flft(t-{frac {x}{c}}ight)ight)}$

Darin steht:

• ${displaystyle t}$ die Zeit
• ${Anzeigestil x}$ die Position in Wiedergaberichtung
• ${displaystyle f}$ das Frequenz
• ${Anzeigestil c}$ das Schallgeschwindigkeit
• ${Anzeigestil A}$ die Amplitude des Druckwelle

Die gleiche Näherung gilt ohne Phasendifferenz für die Partikelgeschwindigkeit der schallbedingten Luftbewegung in Abhängigkeit von Ort und Zeit. Ist der Druck an einer Stelle größer als an der anderen, bewirkt dies einen Luftstrom, und wenn an einer bestimmten Stelle mehr Luft ein- als ausströmt, wird der Druck dort größer.

EIN Effektivwert (RMS) des Schalldrucks von 20 μPa ist genau 0 dBspl, und ein RMS-Schalldruck von 200 Pa ist genau 140 dBspl; dB(Dezibel) ist ein allgemeiner Begriff, der verschiedene Referenzwerte verwenden kann; spl steht für Schalldruckpegel; Anstelle von dBspl wird auch dB(SPL) geschrieben. Bei 1000 Hz ist dies auch genau 0 und 140 dB(A), bei 100 Hz sind dies 19,1 weniger in dB(A) (siehe Gewichtungstabelle), also -19,1 und 120,9 dB(A).

Das Verhältnis der Amplitude des Schalldrucks und der Amplitude der Strömungsgeschwindigkeit wird als Kennlinie bezeichnet akustische Impedanz Z des Mediums. Dies ist gleich dem Produkt von Dichte und Schallgeschwindigkeit, die beide unter anderem von der Temperatur abhängen. Für Luft beträgt Z etwa 400 kg s unter normalen Bedingungen⁻¹ich⁻² = 400 N·s·m⁻³ = 400 Pa/(m/s). Bei einem RMS-Schalldruck von 20 µPa beträgt die RMS-Geschwindigkeit also ca. 50 nm/s, bei einem RMS-Schalldruck von 200 Pa ca. 50 cm/s.

Das SchallintensitätJ ist das Produkt beider RMS-Werte, in den Beispielen ca. 1 pW/m² und 100 W/m².