Beobachtungen:
Blechblasinstrument - Teil 6
Materialsammlung zu Physik und Technik
der Musikinstrumente und anderen Schallquellen
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Start
A Übersicht
A0 Schall überall
A1 Ergebnisse, Tenorhorn, Frequenzen
A2 Tonhöhen und Klänge
0. Frequenzanalyse als Werkzeug
0.0 Akustische Rohre
0.0.1 Stehende Wellen auf einem Gummiseil - analog zu stehenden Wellen im Rohr
0.0.2 Schwingende Saite
0.0.3 Zahnrad
0.0.4 Akustische Rohre für Musikunterricht
0.0.5 Akustische Rohre für Physik-Anfängerpraktikum, Xylophon
0.0.6 Klarinette
0.0.6a Blockflöte
0.0.6b Querflöte
0.0.7 Stimmung, Dämpfung, Einschwingen
0.0.8 Einschwingvorgang beim Akustischen Rohr
0.1 Zugposaune auf das Mundstück geklatscht
0.2 Zugposaune geblasen, tiefster Ton
1. weitere Instrumente
1.1 Tenorhorn, Anregung mit Klatschen
1.2 Trompete mit Plastikschlauch, Anregung mit Klatschen
2. Form und Frequenzspektrum der Harmonischen
2.1 Tenorhorn geblasen
2.1a Messung vom 17.3.2020
2.1b Wiederholung am 18.03.2020
2.2 Trompete mit Plastikschlauch geblasen
2.3. Tenorhorn, Frequenzdurchlauf (Sweep)
3. Sonstige Blechblasinstrumente
4. Löcher, Klappen und Ventile
4.1 Gutes oder schlechtes Zusammenspiel von Schwingungserzeuger und Resonator
4.2 Helmholtz-Resonatoren
4.3 Frequenz und Wellenlänge bei vier Oktaven, wohltemperierte Stimmung
4.4 Verkürzung des Akustischen Resonators
4.5 Holzblasinstrumente, Aufbau, Mechanik
4.5a Blockflöte
4.5b Querflöte
4.5c Oboe
4.5d Klarinette
4.5e Saxophon
4.5d Fagott
4.6 Verlängerung des akustischen Resonators
5. Historische Meßgeräte zur Akustik
6. zwei- und dreidimesionale Klangerzeuger
6.1 Membranen
6.2 Glocken
6.3 Klangstab
7. Menschliche Stimme
7.1 Obertongesang
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6. zwei- und dreidimensionale Klangerzeuger
6.1 Membranen
stehende-welle.htm
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| Abb. 06-01-01: Klangfiguren (Chladni) (D. Ulmann, S. 22 ) |
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| Abb. 06-01-02: Vorbereitung für den Versuch mit einer Messingplatte, Sand und Lautsprecher. (FB) |
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| Abb. 06-01-03: Wenn der Lautsprecher tönt, entstehen bei unterschiedlichen Frequenzen diese Figuren (FB) |
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| Abb. 06-01-03a: Nach einem Schlag auf die Messingplatte, Mikrofonsignal (FB) |
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| Abb. 06-01-03b: Fequenzanalyse des Mikrofonsignals. Es gibt sehr viele ausgeprägte Resonanzfrequenzen, die unabhängig voneinander sind. (d.h. es sind keine Obertöne einer einzigen Grundschwingung) (FB) |
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| Abb. 06-01-04: Plastikeimer, Boden abgeschnitten und mit Plastik (Schwimmzubehör) bespannt (FB) |
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| Abb. 06-01-05: Auf der Vorderseite ist die Membrane mit einem Raster beschrieben, dahinter steckt ein Lautsprecher in einer Holzbox. (FB) |
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| Abb. 06-01-06: Membrane mit Linienmuster versehen. Die unbewegten Teile bleiben auf dem Foto scharf, die unbewegten sind verschwommen. (FB) |
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| Abb. 06-01-07: Kuchenform (Springform) vor der Lautsprecher-Box, Über die Form sind die Reste eines Schwimmflügels gespannt. Ein Scheinwerferbündel trifft auf die Membran, das Licht wird von ihr unterschiedliche reflektiert. Bei geeigneten Winkeln kann die Kamera die Bewegung festhalten. (FB) |
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| Abb. 06-01-08: Membrane ( Schwimmhilfen ) bei unterschiedlichen Frequenzen angeregt. Farben sind invertiert gelb --> blau (FB) |
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| Abb. 06-01-09 Membranen in der Musik. Kesselpauke, oben liegt feines Pulver (Sand) Durch leichtes Klopfen auf die Membran verteilt sich das Pulver in Mustern. (FB) |
Wasseroberfläche als Membran
Die Oberflächenspannung sorgt dafür, daß das Wasser eine "Haut" hat.
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| Abb. 06-01-10: Wellenwanne, der Tupfer regt das Wasser transversal (rechts-links) an. (FB) |
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| Abb. 06-01-11: Anregung mit höherer Frequenz (FB) |
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| Abb. 06-01-12: noch schneller (FB) |
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| Abb. 06-01-14: Schnappschuss aus Video bei 25 s dscn8456.MOV (FB) |
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| Abb. 06-01-13: Schnappschuss aus Video bei 31 s Frequenz des Tupfers 34 Hz ? dscn8456.MOV |
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| Abb. 06-01-15: Frequenzbestimmung zu vorherigem Foto: Tonspur des Videos, Geräusche vom Antriebsmotor, Getriebe, Tupfer ... Auswertung bei 31 s untere Frequenz 34 Hz. dscn8456-konv-wav-3.wav (FB) |
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| Abb. 06-01-16: Analyse der Tonspur vom Video bei 31,15 s, Hamonische, untere Frequenz: 34 Hz Frequenz des Tupfers? dscn8456-konv-wav-3.wav (FB) |
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| Abb. 06-01-17: Auf der Wasseroberfläche zwischen der Bordwand eines Schiffes (oben) und der Kaimauer bildet sich dieses Muster aus. Die Schwingungen der Schiffsmaschine übertragen sich auf die Bordwand. Zweidimensionale Struktur (FB) |
6.2 Glocken
glocken.htm
Auch bei Glocken gibt es viele Frequenzen zu hören.
Die Töne sind aber im Vergleich zum akustischen Rohr vom Prinzip her nicht miteinander verwandt.
Das liegt an der dreidimensionalen Struktur. Die Glocke hat keinen konstanten Querschnitt. Unten beim Schlagring ist die Materialstärke sehr dick und im Oberteil sehr viel dünner.
Es gibt Schwingungen, die sich in der Achsenrichtung ausbreiten. Mit ihnen gekoppelt sind auch Schwingungen entlang des Umfanges. Beide Formen wechselwirken miteinander.
Wenn es tatsächlich ganzzahlige Vielfache von einer Grundfrequenz gibt, dann ist es eher Zufall.
Es sei denn, daß der Glockengießer entsprechende Erfahrungen hat, und diese Zufälle" durch eine spezielle Form der "Rippe" reproduzierbar vorgeben kann.
Bei der Glocke spricht man Partialtönen.
Heute gibt es tatsächlich aufgrund der ausgeklügelten Bauform bei vielen Glocken Oktaven, Terzen und Quinten.
Sollte jedoch die Gußform beim Gießen sich ein wenig verändert haben, kann es trotz bester Planung vorkommen, daß ein Patialton aus der Reihe tanzt. Auch mag die Stimmung von der Vorgabe abweichen.
Dann wird es schwierig, denn etwas Abschleifen bringt möglicherweise das Tongefüge noch mehr durcheinander.
Ein Beispiel für einen hervorragenden Guß ist die Gloriosa im Erfurter Dom.
Gerhard Wou von Kampen hat 1497 auf dem Platz vor dem Dom gegossen.
Aus heutiger Sicht ist es eine großartige Leistung. Damals gab es noch keine Computer, mit denen man die Form hätte berechnen können.
Es fällt schwer sich vorzustellen, wie man so viel Erfahrung beim Glockengießen innerhalb eines Lebens erlangen konnte und zielgenau dann solche Ergebnisse zu erreichen.
Jeder Fehlversuch hätte viel Zeit und Material gekostet.
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Abb. 06-02-01:aus glocken.htm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Abb. 06-02-02:aus glocken.htm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Abb.06-02-03: aus glocken.htmFoto: Original date/time: 2010:04:11 14:44:20 (FB) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Abb. 06-02-04:aus glocken.htm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Die Glocke hat ein reichhaltiges Spektrum an Teiltönen und entspricht sehr gut unseren Klangvorstellungen. Die "Oktaven" liegen mit -2455, -1192 und 1201 Cent sehr nahe an den idealen Werten von 2400 und 1200 Cent (24 bzw. 12 Halbtöne). Damit ist sie mit ihren fast 12 Tonnen eine exzellentes Beispiel der Glockengießerkunst für die Zeit. "Wie ihre Inschrift verrät, goss der Glockengießer Gerhard Wou von Kampen die Gloriosa im Juli 1497. Seine Technik und sein Können sind bis heute unerreicht." www.bistum-erfurt.de/front_content.php?idcat=1857 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.2a Klangschalen
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| Abb. 02-05: Klangschale Durch Anreiben mit feuchten Händen über die Bronzegriffe gerät die Schale in Schwingung Slip-Stick Wie bei einer gestrichenen Saite. oberton-saite.htm#kapitel-02 (FB) |
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Abb. 02-05: Wasserwellen machen die Schwingung sichtbar. 116 Hzstehende-welle.htm(FB) |
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| Abb. 02-05a: 116 Hz und Vielfache klangschale.wav (FB) |
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| Abb. 02-06: Klangschale, wird mit weichem Klöppel angeschlagen ( Holz mit Lederbezug) (FB) |
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| Abb. 02-07: Eisenblech, Wasser macht die Schwingungen sichtbar (FB) |
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| Abb. 02-08: ovaler Porzellanteller (FB) |
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| Abb. 02-09: ovaler Porzellanteller, bei ca. 400 Hz (unten) gibt es zwei benachbarte Frequenzen oval-porzellan.wav (FB) |
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| Abb. 02-10: ovaler Porzellanteller oval-porzellan.wav (FB) |
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| Abb. 02-10: ovaler Porzellanteller , Analyse über die gesamte Zeit oval-porzellan.wav (FB) |
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| Abb. 02-11: ovaler Porzellanteller bei 4,7 s oval-porzellan.wav (FB) |
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| Abb. 02-12: ovaler Porzellanteller bei 4,7 s oval-porzellan.wav (FB) |
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| Abb. 02-13: ovaler Porzellanteller, Schwebungen (durch ovale Struktur?) 17,6 s oval-porzellan.wav (FB) |
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| Abb. 02-14: ovaler Porzellanteller, Schwebungen (durch ovale Struktur?) 17,6 s oval-porzellan.wav (FB |
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| Abb. 02-15: ovaler Porzellanteller, Schwebungen (durch ovale Struktur?) 17,6 s 365 Hz (schwach) 399 Hz stark 795 Hz (Faktor 2) oval-porzellan.wav (FB |
6.3 Klangstab
in der Mitte mit der Hand gehalten und am Ende mit einem spitzen Gegenstand (Schere) angestoßen.
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| Abb. 06-03-01: Stab aus Buchsbaum mit rechteckigem Querschnitt, 27 mm x 23 mm, Länge 270 mm breite Seite oben (FB) |
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| Abb. 06-03-02: Stab aus Buchsbaum, breite Seite hinten (FB) |
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| Abb. 06-03-03: 15 s und 22 s niedrige Frequenz, von 16 bis 21 hohe Frequenz (FB) |
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| Abb. 06-03-04: Schläge auf schmalere Fläche, breite Seite hinten (FB) |
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| Abb. 06-03-05: Schläge auf die schmalere Fläche, höhere Frequenzen 1088 Hz und 2735 Hz (FB) |
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| Abb. 06-03-06: Schläge auf die breitere Fläche (FB) |
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| Abb. 06-03-07: Schläge auf breitere Fläche, niedrigere Frequenzen 980 Hz und 4650 Hz (FB) |
7. Menschliche Stimme
7.1 Obertongesang
Analyse von https://www.youtube.com/watch?v=NJSTPxb8ns8
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| Abb. 07-01: Spektrum etwa ab 140:00 von https://www.youtube.com/watch?v=NJSTPxb8ns8 Im letzten Block von 18 s bis 20 s erklingen die Obertöne der Reihe nach, jeweils im Wechsel kommt noch der vorherige dazu: zwei Stufen rauf, eine runter, zwei Stufen rauf..... n, n+1, n, n+1, n+2, n+1, n+2, n+3 usw. Die beiden unteren Harmonischen 1 und 2 sind die ganze Zeit mit dabei und klingen durch (Bordun). 20200413_myProject_164856.wav (FB) |
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| Abb. 07-02: der untersuchte Block, Mikrofonsignal (FB) 20200413_myProject_164856.wav |
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| Abb. 07-03: Frequenzananlys über den ganzen Bereich (FB) 20200413_myProject_164856.wav |
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| Abb. 07-04: Frequenzananlys über den ganzen Bereich, Ausschnitt (FB) 20200413_myProject_164856.wav |
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| Abb. 07-05: Obertöne in dem ganzen Bereich, der Grundton hat 164 Hz (FB) oberton-gesang-2020-04-13.xlsx |
Literatur: b-literatur.htm
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www.biosensor-physik.de | (c) 17.03.2020 - 13.04.2020 F.Balck |
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