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Mechanische Wellen benötigen zur Ausbreitung ein elastisches Medium. Die Geschwindigkeit c_s = (K/) hängt von der Steifigkeit und Dichte des Mediums ab: in Luft (K = 1,4×10 Pa, = 1,2 kg/m³) c_s 340 m/s; in Wasser (K = 2,2 GPa, = 1000 kg/m³) c_s 1480 m/s. Dieser Faktor-4-Unterschied hat tiefgreifende Konsequenzen für das aquatische und das aquatische Hörsystem. terrestrisch.

Die akustische Impedanz Z_a = ·c_s ist der Schlüsselfaktor bei der Reflexion/Transmission an Grenzflächen: Der Transmissionskoeffizient T_ac = 4ZZ/(Z+Z)² sinkt dramatisch, wenn Z >> Z oder umgekehrt. An der Wasser-Luft-Grenzfläche ist Z_Wasser/Z_Luft 3570, also T_ac 0,001 nur 0,1 % der Schallenergie passieren zwischen beiden Medien. Das Ohr von Landsäugetieren verfügt über den Hammer-Amboss-Steigbügel als Impedanztransformator, um diesen Verlust auszugleichen.

Der hörbare Bereich variiert stark zwischen den Arten: Menschen 20 Hz 20 kHz, Hunde bis 65 kHz, Fledermäuse 1200 kHz, Wale 10 Hz 30 kHz. Die Obergrenze f_max c_s/(2·d_cell) hängt mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Haarzellen zusammen; die untere Grenze der Größe des Hörapparates (Länge der Cochlea oder Membran).

Der Doppler-Effekt f_obs = f_src · c_s/(c_s ± v_src) ermöglicht es uns, die relative Geschwindigkeit einer Quelle abzuschätzen. Fledermäuse senden Impulse aus und analysieren die Doppler-Verschiebung des Echos, um die Beutegeschwindigkeit zu messen: Eine Motte mit 5 m/s erzeugt eine Verschiebung von f/f v/c_s 1,5 %, erkennbar dank der ultrafeinen spektralen Auflösung ihrer spezialisierten Cochlea.

Der interaurale Zeitunterschied ITD = d·sin()/c_s ist der Hauptschlüssel zur horizontalen Schalllokalisierung. Mit d 0,18 m und = 90° beträgt ITD_max 530 s beim Menschen. Das auditorische System erkennt Unterschiede von nur 10 s ( 1°), was eine Anpassung neuronaler Signale mit einer Genauigkeit von Zehntelmikrosekunden im oberen Olivenkern erfordert.

>Modell

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Beschreibung

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