Frage zu Resonatoren

Wissenschaft Physik
#1

Hallo, ich hab mir für ein GFS Thema „Schwinguen in der Musik“ ausgesucht. Ich bin sehr interessiert und habe soweit auch schon eine gute Ausarbeitung abgegeben. Als antwort hat der Lehrer aber hier nochmals nachgefragt, bzw ich solle genauer darauf eingehen. Auf dieser Seite 15 wird von Resonatoren gesprochen http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/schwar… 

Dazu habe ich drei Fragen. 

  1. warum sorgen sie für eine gerichtete Klangabstrahlung ? 
  2. Warum beeinflusst der Resonator die Resonanzfrequenz der Klangplatte?
  3. Warum schwindet der Klang bei vorhanden sein eines Resonators schneller als bei nicht vorhanden sein. ?  ( vielleicht bremst die Entgegenkommende Luft die Platte da eine Phasenverschiebung vorhanden ist ?) 

Ich hoffe es gibt jemanden der das Erklären kann, denn ich habe nach längerem Suchen nichts gefunden. 

grüße Daniel

#2

Hallo Daniel,

Dazu habe ich drei Fragen. 

  1. warum sorgen sie für eine gerichtete Klangabstrahlung ? 

Überlege dir mal, wie die Luftsäule, bei Resonanz, in einem Rohr schwingt.
Gibt es da vielleicht eine bestimmte Richtung?

  1. Warum beeinflusst der Resonator die Resonanzfrequenz der
    Klangplatte?

Klangplatte - Resonator ist keine Einbahnstrasse!

Die Klangplatte regt den Resonator an, aber der angeregte Resonator wirkt dann auch auf die Klangplatte.

Wenn du ein Instrument hast, welches den Ton über Seiten erzeugt (Gitarre, Klavier, Geige usw.) schrei das mal kurz und heftig an. So kann man Seiten auch zum schwingen bringen.

  1. Warum schwindet der Klang bei vorhanden sein eines
    Resonators schneller als bei nicht vorhanden sein. ?  (
    vielleicht bremst die Entgegenkommende Luft die Platte da eine
    Phasenverschiebung vorhanden ist ?) 

Da kommt der Energieerhaltungssatz zum tragen.

Wenn du den Klangkörper anschlägst, überträgst du Energie auf den Klangkörper. Der Klangkörper gibt dann einen Teil dieser Energie, in Form von Schwingungen, an die Luft weiter. Die restliche Energie geht in Form von Wärme verloren, weil der Klangkörper, im Takt der Schwingung, dauernd verbogen wird.

Mit Resonanzkörper wird ein Teil der abgegebenen Energie des Klangkörpers abgezweigt um die Luftsäule in Schwingung zu versetzen. Ein Teil dieser Energie wird wiederum in Wärme umgewandelt und geht so für den Klang verloren.

Das System aus Klangkörper und Resonator hat also einfach grössere Verluste, als ohne Resonator.

MfG Peter(TOO)

#3

Hallo Daniel,
Das ist ein sehr interessantes Thema. Um deine Fragen zu beatnworten muss man aber relativ tief in die Physik einsteigen. Was ist denn ein GFS-Thema? Bzw. wie viel Kenntnis über die Physik von Schwingungen und Wellen wird von dir erwartet? Um deine Fragen pphysikalisch in mathematisch korrekt zu beatnworten, gehen wahrscheinlich die Kenntnisse deutlich über die Physik der Oberstufe hinaus.

Ich müsste mich sleber erstmal in die Thematik einarbeiten, um es dir genau zu erklären. Aber ein paar Ideeen hätte ich schon, mit denen du vielleicht etwas anfangen kannst. Ich versuche es mal ohne viel Mathematik zu erklären.

  1. Gerichtte Klangabrstahlung:
    Eine gerichtete Klangabstrahlung kommt normaler Weise dadurch zustande, dass sich die Wellen (die ja normaler Weise kugelförmig in alle Richtungen laufen) über einen Umweg (Ein sogenanntes Laufzeitglied) wieder an einem bestimmten Punkt „zusammengeführt“ werden und sich da durch Intereferenz auslöschen. Das würde bei so einem Resonator also fogender Maßen funktionieren:
    Die Welle, die auf geradem Weg von der Klangplatte in das Rohr läuft, bringt das Rohr zum Schwingen. Diese Schwingung überträgt sich ohne phasenverschiebung auf das Rohr. Betrachtet man also das Rohr in der Mitte (einige cm unterhalb der Rohröffnung, wo die Welle hineingelaufen ist) dann schwingt das Rohr dort in (annähernd) der gleichen Phase wie an der Rohröffnung. Die Welle, die aber an dem Rohr vorbei läuft, schwingt an dieser Stelle (einige cm unterhalb der Rohröffnung) mit einem anderen Phasenwinkel. An der Stelle an der die Phasenverschiebung 180° entspricht, löscht sich die Welle aus. Um das genau nachzuvollziehen, mal die mal ein paar rechtwinklige Dreiecke auf. Einmal läuft die Welle schräg von der Klangplatte weg und einmal läuft sie gerade nach unten und dann im rechten Winkel davon weiter (weil das Rohr ja auch wieder eine Welle aussendet). Du wirst feststellen, dass sich die Welle überall auslöscht, außer direkt in der Rohrrichtung. Genau so funktioniert zum Beispiel ein Richtrohrmikrofon. Vielleicht findest du etwas über das Prinzip, wenn du nach Richtrohrmikrofon oder nach Line-Array suchst. Ein line Array strahlt nämlich ebenfalls sehr gerichtet ab.

  2. Resonator beeinflusst Klangfrequenz der Platte:
    Beim Eingang in das Rohr wird ein Teil des Schalls reflektiert (auch an einem offenen Ende findet Reflexion statt) Der reflektierte Schall trifft wieder auf die Platte und regt sie (ist ja klar) auch zum Schwingen an. Besonders die Frequenz, deren Wellenlänge gerade besonders gut zwischen die Platte und das Rohr passt, überträgt ihre Energie auf die Platte. Andere Frequenzen regen doie Platte weniger (oder auch gar nicht) an. Ob das jetzt die Wellenlänge ist, die genau ein zwei mal oder vier mal zwischen Rohr und Platte passt, weiß ich gerade auch nicht genau. Auf jeden Fall wird die Platte vorrangig mit einer bestimmten Frequenz angeregt. Und das hat natürlich wieder einfluss auf die Schwingung der Platte und deshalb auch auf den Klang der Platte.

  3. Klang schwindet schneller durch Resonator:
    Man kann niemals irgendetwas in Schwingung versetzen, ohne dafür Kraft aufzuwenden und Energie umzuwandeln. Wenn du keinen Resonator hast, breitet sich die Welle ungehindert im Raum aus. Durch den Resonator änderst du aber etwas an der Welle (das ist ja der Sinn des ganzen) und dafür brauchst du auch wieder Energie. Du setzt ja den Resonator in Schwingung. Und diese Energie steht dann nicht mehr als akustische Energie zur Verfügung und der Klang verschwindet schneller.

Ich hoffe ich konnte dir damit etwas weiter helfen.

Gruß,
Lucas

#4

Vielen vielen Dank du hast mir dadurch sehr geholfen. :smile:

#5

Hallo GI7T,

Hallo, ich hab mir für ein GFS Thema „Schwinguen in der Musik“

sollst du die Schwingungen einer bestimmten Musik beschreiben?
Die vom Xylophon oder die von der Glocke?

Lehrer aber hier nochmals nachgefragt, bzw ich solle genauer
darauf eingehen. Auf dieser Seite 15 wird von Resonatoren

Worauf sollst du denn genauer eingehen? Was hast du zu diesem Punkt bereits „ungenau“ beschrieben?

Gruß

Tankred