Physik verstehen 2, Schülerbuch

74 3  Arbeitsheft-Seite 44–45 Tonhöhe und Frequenz 1. Wie kannst du hohe und tiefe Töne erzeugen? Betrachte die Saiten einer Gitarre beim Schwingen. Bei tiefen Tönen schwingen die Saiten viel deutlicher als bei hohen Tönen (Abb.74.1). Linealophon (Abb.74.2)  E1 Halte ein Kunststofflineal am Tisch fest, sodass der längere Teil über die Tischkante ragt. Bringe das Lineal zum Schwingen. Verkürzt du den schwingenden Teil des Lineals, wird der Ton höher. Die Tonhöhe hängt davon ab, wie schnell ein Körper schwingt. Bei tiefen Tönen werden langsame , bei hohen Tönen schnelle Schwingungen erzeugt. Dies entsteht zB durch Verkürzung des schwingenden Körpers (Abb.74.3). Unter Spannung (Abb.74.4)  E1, E4 Befestige eine dicke Gitarrensaite zB mit zwei Ösen auf einer Holzschachtel. Hänge daran 10 N Gewicht und schlage die Saite an. Tausche dann die dicke gegen eine dünne Saite. Spanne die Saite mit mehr Gewicht (zB 20N). Wie verhalten sich die Tonhöhen der Saiten? Wird die Spannung eines schwingenden Körpers verändert – zB beim Stimmen einer Gitarre – ändert sich auch die Tonhöhe. Unter stärkerer Spannung schwingt der Körper schneller. Der Ton ist höher. Hat ein schwingender Körper eine größere Masse , schwingt er langsamer und ergibt einen tieferen Ton. Deshalb sind die tiefen Saiten eines Klaviers dick, die hohen aber dünn. 2. Was bedeutet Frequenz? Die meisten Musikinstrumente sind nach dem Kammerton a' mit der Frequenz von 440 Hertz gestimmt. Das bedeutet, dass der Klangkörper mit dem Ton a' 440-mal in einer Sekunde hin- und herschwingt. Die Maßeinheit der Frequenz f ist nach dem deutschen Physiker Heinrich Hertz (1857–1894) benannt: 1 Hertz (Hz) = 1 Schwingung pro Sekunde Hohe Töne haben eine hohe, tiefe Töne eine niedrige Frequenz. 74.1 Die Saiten einer Gitarre schwingen unterschiedlich bei hohen und tiefen Tönen. hohe Saite tiefe Saite V1 schwingendes Lineal 74.2 Linealophon 74.3 Bei einer Spieldose erzeugen die kürzeren Zungen höhere Töne. V2 dicke Gitarrensaite Holzschachtel Öse 10 N Öse dünne Gitarrensaite 10 N 20 N 74.4 Unter Spannung Langsam schwingende Schallquellen erzeugen tiefe Töne . Schnell schwingende Schallquellen erzeugen hohe Töne . Die Tonhöhe ist abhängig von der Länge, der Masse und der Spannung des schwingenden Körpers. M 74.5 Bei drei Schwingungen pro Sekunde beträgt die Frequenz 3 Hertz. 74.6 Das Stimmgerät zeigt den Kammerton a' (440 Hertz) an. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv