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3. Technische Daten
Abmessungen:
Masse:
4. Versuchsbeispiele
1. Saitentöne
•
Die mäßig gespannte Saite des Monochords mit
dem Finger kräftig anzupfen.
•
Dann durch Rechtsdrehen des Wirbels die
Saitenspannung erhöhen und abermals anzup-
fen.
Man vernimmt zuerst einen tiefen, anschließend
einen höheren Ton.
Erklärung: Schwingende Saiten erzeugen durch
abwechselnde Verdichtung und Verdünnung der
umgebenden Luft akustische Töne. Je höher die
Saitenspannung, desto schneller die Schwingung
und desto höher der Ton.
2. Der reine akustische Ton
•
Die Stimmgabel (440 Hz) kräftig mit dem An-
schlaghammer des Metallophons anschlagen.
Man vernimmt einen reinen akustischen Ton ganz
bestimmter, unveränderlicher Tonhöhe, der lang-
sam ausklingt.
Erklärung: Die Stimmgabel besteht aus einem
U-förmig gebogenen Stahlstück, das im Scheitel-
punkt (Bogen) in einen Stiel übergeht. Da die
Stimmgabel nur in einer Schwingungsform zu
schwingen vermag (gegenläufige Bewegung der
Zinken von innen nach außen und umgekehrt)
erzeugt sie einen reinen Ton unveränderlicher
Höhe. Wegen der unveränderlichen Tonhöhe ver-
wendet man die Stimmgabel zum Stimmen der
Musikinstrumente.
3. Schwingende Luftsäulen
•
Das Glasrohr
für geschlossene Luftsäule mittels
Tischklemme, Kunststoffklotz und Halteklam-
mer am Arbeitstisch befestigen.
•
Den Abstimmschieber in das Glasrohr einfüh-
ren.
•
Die Stimmgabel (440 Hz) kräftig mit dem An-
schlaghammer des Metallophons anschlagen.
Durch mehr oder weniger starkes Ausziehen
des Abstimmschiebers die Länge der "geschlos-
senen Luftsäule" verändern.
Nur in einer Stellung des Abstimmschiebers kommt
die Luftsäule in starke Mitschwingung (Resonanz),
in allen anderen Stellungen bleibt sie stumm. Die
Resonanz ist durch eine Überhöhung der Lautstär-
ke wahrnehmbar.
ca. 530 x 375 x 155 mm
ca. 4,5 kg
Erklärung: Geschlossene Luftsäulen kommen in
Mitschwingung, wenn ihre Länge einem Viertel der
3
erregenden. Wellenlänge entspricht. Die Stimmga-
bel schwingt mit 440 Schwingungen in der Sekun-
de. Nach der Beziehung
Wellenläng =
e
34000
⋅
cm
440
⋅
Schwing
beträgt die Wellenlänge des erzeugten Tons 77,2
cm. Eine Viertelwellenlänge ist also 19,3 cm.
Der Abstand des Kolbens von der Rohröffnung
beträgt im Resonanzfall 19,3 cm.
4. Die offene Luftsäule
•
Den Versuch mit dem Glasrohr für offene Luft-
säule durchführen.
Die offene Luftsäule von genau der doppelten Län-
ge der geschlossenen kommt bei Vorhalten der
Stimmgabel in Mitschwingung, was durch eine
Überhöhung der Lautstärke wahrnehmbar ist.
Erklärung: Offene Luftsäulen kommen in Mit-
schwingung, wenn ihre Länge einer halben Wellen-
länge oder einem Vielfachen einer halben Wellen-
länge entspricht. An den Enden der offenen Luft-
säule bilden sich Schwingungsbäuche, in der Mitte
ein Schwingungsknoten.
5. Die Lippenpfeife
•
Die Lippenpfeife anblasen und durch Auszie-
hen des Stempels die Pfeifenlänge verändern.
Man vernimmt je nach Pfeifenlänge einen mehr
oder weniger tiefen Ton charakteristischer Klang-
farbe.
Erklärung: Beim Einblasen eines gleichmäßigen
Luftstromes in die Mündung der Pfeife kommt die
in der Pfeifenröhre eingeschlossene Luft dadurch in
Schwingung, dass sich an der Lippe (Schneide) in
regelmäßiger Folge Luftwirbel ablösen. Der sich
ergebende Ton hängt von der Länge der Luftsäule
ab. Bei der geschlossenen Pfeife entspricht die
Pfeifenlänge (gemessen von der Schneidenkante bis
zum Boden) im Grundton einer Viertelwellenlänge.
An der Schneide bildet ich ein Bauch und am Bo-
den ein Knoten.
6. Schwingende Stäbe
•
Einige Stäbe des Metallophons mit dem beige-
gebenen Anschlaghammer anschlagen.
Beim Anschlagen der Metallstäbe entstehen wohl-
klingende Töne ganz charakteristischer Klangfarbe.
Je kürzer der Stab, desto höher der Ton.
Erklärung: Elastische Stäbe werden zu schwin-
gungsfähigen Systemen, wenn sie an den Punkten
ihrer Schwingungsknoten aufliegen (etwa 22% der
Gesamtlänge von den Enden entfernt).
3
Fortplanzu
ngsgeschwi
Frequenz
/
s
=
77
,
2
⋅
cm
/
s
ndigkeit
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