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erste Version: 1/2017
letzte vollständige Überarbeitung: 10/2019
letzte Bearbeitung: 10/2019

VB201.

Musik, Physik und Evolution

Inhalt

VB201.1 Kersti: Fächerübergreifendes Lernen und seine Bedeutung
VB201.2 Kersti: Resonanzfrequenzen und Obertöne
VB201.2.1 Kersti: Die Schwingung der Guitarrensaite - eine transversale Schwingung (VB20121.2.1 Kersti: Illustrierte Version)
VB201.2.2 Kersti: Blasinstrumente: Longitudinale Schwingungen in der Musik
VB201.2.3 Kersti: Chladnische Klangfiguren und was man daraus über Musikinstrumente lernen kann (VB20121.2.3 Kersti: Illustrierte Version)
VB201.3 Kersti: Text
VB201. Kersti: Text
VB201. Kersti: Quellen

 
Inhalt

2.3 Chladnische Klangfiguren und was man daraus über Musikinstrumente lernen kann

2.3.1 Chladnische Klangfiguren

Während eine Saite oder ein stabförmiger Körper Punkte hat, an denen er in ruhe bleibt, die Schwingungsknoten und Strecken, an denen er schwingt, hat eine Platte, eine Membran und jeder andere flächige Körper Linien an denen er in Ruhe bleibt und flächige Bereiche, in denen er schwingt.

Autor: Ernst Florens Friedrich Chladni zeigte das als erster. Er streute Sand auf eine in der Mitte eingespannte Metallplatte. Dann regte er diese mit einem Geigenbogen zur Schwingung an. Da die Platte schwingt, bleibt der Sand ständig in Bewegung, bis er an eine der Knotenlinien gelangt. Dort bleibt der Sand dann liegen, weil sich die Platte an der Knotenlinie nicht bewegt. Wenn man an bestimmten Stellen leicht den Finger an die Platt hält, kann man dort künstlich einen Schwingungsknoten erzeugen.

Bildquelle: 13.

Links: Mit dem Geigenbogen wird die Platte zum Schwingen angeregt.
Hinten: Mir zwei Fingern, wird am Rand der Platte ein Schwingungsknoten erzeugt, der sich fast halbkreisförmig über die Platte ausbreitet (gestrichelter Bereich).

Bildquelle: 14.

Photo einer Chladnischen Klangfigur. An den Schwingungsknotenlinien bleibt der Sand liegen.

Bildquelle: 15.

Je nachdem, wo die Platte angestrichen und wo festgehalten wird, lassen sich sehr unterschiedliche Chladnische Klangfiguren erzeugen. Mit diesen Klangfiguren sind auch unterschiedliche Tonhöhen verbunden.

 
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2.3.2 Resonanzfrequenzen der Trommel

Für die Trommel gibt es ebenfalls solche Klangfiguren, die zu Frequenzen gehören, die in einem nicht ganzzahligen Verhältnis stehen.
Bildquelle: 18.

Resonanzfrequenzen der Trommel. Chladnische Klangfiguren auf am Rand eingespannten runden Membranen mit den Frequenzverhältnissen der Partialtöne

Vier Schwingungsmoden der Trommel sind unten noch einmal als Animationen des Schwingungsverhaltens dargestellt.
Frequenz: 1,0 Bildquelle: 19.

Frequenz: 1,59 Bildquelle: 20.

Frequenz: 2.3 Bildquelle: 21.

Frequenz: 2,92 Bildquelle: 22.

 
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2.3.3 Geigenbau

Bildquelle: 16.

Chladnische Klangfigur auf dem Boden einer Guitarre

Auch die Resonanzkörper von Saiteninstrumenten haben Reaonanzfrewuenzen die sich durch Chladnischen Klangfiguren sichtbar machen lassen.
Bildquelle: 17.

Die Verschiedenen Chladnischen Klangfiguren die sich auf dem Boden einer Guitarre bilden können und ihre Frequenzen.

Während die Oberschwingungen einer Guitarrensaite ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung sind, ergeben sich bei einem Guitarrenboden krumme Werte. Deshalb empfindet man den Ton der Guitarrensaite als Ton, den Klang der beim Klopfen auf das Holz der Guitarre entsteht aber als Geräusch.

Geigenbauer klopfen den unfertigen Resonanzkörper ihrer Geigen üblicherweise ab, um deren Klang zu prüfen. Durch entfernen kleiner Holzspäne optimieren sie ihn so, daß er die passenden Resonanzfrequenzen hat, um alle Töne der Geigensaite optimal zu verstärken. Carleen Haley Hutchins hat Klangfiguren, die sie auf dem Boden und Deckel einer Geige erzeugte verwendet, um den Klang ihrer Geigen zu optimieren. Dabei stellte sie fest, daß die tiefste Resonanzfrequenz von Deckel und Boden sich um einen Halbton unterscheiden sollte, um einen guten Klang zu ergeben.4. S.88ff

 
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2.4 Fortsetzung: Klangfarbe

VB201.2.4 Kersti: Klangfarbe
Die Quellen befinden sich am Hauptartikel und müssen bei Weiterverwendung des Textes wegen der Bildrechte ebenfalls in der weiterverwendeten Variante vorhanden sein.
VB201. Kersti: Quellen

Ein Text von Kersti Nebelsiek, Alte Wilhelmshäuser Str. 5, 34376 Immenhausen - Holzhausen, Tel.: 05673/1615, https://www.kersti.de/, Kersti_@gmx.de
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