Untersuche, überlege, forsche: Grundfrequenzen in der Musik 63.1 E2 Überlege, wie du bei einer Gitarrensaite die Grundfrequenz ändern kannst. Nimm eine Gitarre und probiere! 63.2 W4 Wenn du aktiv Musik betreibst, ist es für dich sicher interessant, die Eigenschaften deines Instruments genauer zu erforschen. Informiere dich über dessen Aufbau, Tonerzeugung und Verstärkung und wie du Töne verändern kannst. Fasse dein Wissen auf ein bis zwei Seiten als Kurzinformation zusammen. Will man die Klangfarbe verändern, so muss man die Ausbildung der Obertöne beeinflussen. Die Obertöne sind es, die den Klangcharakter eines Instrumentes festlegen. Daher klingt der Kammerton A bei einer Violine anders als bei einem Klavier, obwohl die Tonhöhe in beiden Fällen genau 440 Hz beträgt. Mit elektronischen Instrumenten kann man harmonische Eigenschwingungen in fast jeder beliebigen Mischung herstellen. Dennoch ist der Ton etwa einer Stradivarigeige unverkennbar und lässt sich in seiner Eigenart nicht künstlich erzeugen. Ein Grund dafür ist der spezielle Resonanzkörper der Geige. Wie die Geige besitzt jedes Saiteninstrument einen Resonanzkörper, der mit den Saiten mitschwingt und deren Töne verstärkt. Resonanzkörper schwingen auf vielfältige Weisen, die vom Bau des Instruments abhängen. Das Prinzip des Resonanzkörpers lässt sich mit einem Experiment veranschaulichen. Dabei wird nicht die Luft in einem Hohlraum zum Schwingen angeregt, sondern eine einfache Platte aus Metall oder Glas. Experiment: Chladnische Klangfiguren 63.1 E2 Du brauchst: Eine Glas- oder Metallplatte, die du in der Mitte fest einspannst. Korkmehl, einen kleinen Lautsprecher, einen Tongenerator. Bestreue die Platte mit Korkmehl und rege sie zum Schwingen an, indem du den Lautsprecher dicht unter die Platte hältst. Du kannst die Platte auch mit einem Geigenbogen zum Schwingen bringen. Stelle zuerst eine Vermutung auf, was mit dem Korkmehl passieren wird, und beschreibe anschließend deine Beobachtungen. Ähnlich wie bei der Kundt’schen Röhre bilden sich stehende Wellen, sobald die Platte mit einer ihrer Eigenfrequenzen angeregt wird. Bei bestimmten Frequenzen erkennst du Schwingungsbäuche und Knotenlinien. Schwebung Experiment: Akustische Schwebung 63.2 E3 Du brauchst: Zwei Tonerreger mit geringfügig unterschiedlicher Frequenz z. B. zwei gleiche Stimmgabeln, wovon eine durch Aufsetzen eines Massestückes etwas verstimmt wird. Oder: 1 Tongenerator und 1 Stimmgabel etc., Computer mit entsprechender Software Höre gleichzeitig beide Tonquellen und überprüfe, was du hörst. Analysiere die Schwingungen mit Hilfe der Software. Beschreibe, was du hörst bzw. beobachtest. Schwebung tritt ein, wenn die Frequenzen der beiden Tonquellen sich nur wenig unterscheiden. Du hörst dann einen einzigen Ton, der periodisch lauter und leiser wird. Am Oszilloskop erkennst du, dass sich die Amplitude des Tons periodisch ändert. Die Schwebung hat vor allem Bedeutung beim Stimmen von Musikinstrumenten. Akustische Schwebungen werden als unangenehm empfunden, wenn mehrere Instrumente denselben Ton spielen sollten, sie sich jedoch geringfügig in der Frequenz (Tonhöhe) unterscheiden. Zu Beginn eines Konzerts stimmen daher die Musiker eines Orchesters ihre Instrumente auf den Kammerton a 1, 440 Hz). Bei Saiteninstrumenten müssen danach die anderen Saiten für die richtigen Frequenzverhältnisse zusätzlich gestimmt werden. 63.1 Mit der Audio Autokorrelation der App PhyPhox kannst du die Note und die Frequenz z. B. einer Gitarrensaite bestimmen. 63.2 Klangfiguren bei einer Geige sind charakteristisch für die Frequenz, mit der der Resonanzkörper zum Schwingen angeregt wurde. 63.3 Versuchsaufbau zu den „Chladni’schen Klangfiguren“: Angeregt durch einen Lautsprecher unter der quadratischen Platte entstehen stehende Wellen. Die Schwingungsknoten werden mit Grieß sichtbar gemacht. 63.4 Mit Tongenerator und Stimmgabel lässt sich eine Schwebung erzeugen, die mit der PhyPhox-App sichtbar gemacht werden kann. 63 Wellen 2 Mechanische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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