Über dieses Experiment
Jeder Klang beginnt damit, dass etwas schwingt. Zupfe eine Saite, schlage auf eine Trommel oder schnippe ein Lineal über die Tischkante und höre genau hin. Verändere dann das Instrument: Mach die Saite kürzer, straffer oder dünner, die Trommel kleiner oder das Lineal kürzer, und höre, wie die Tonhöhe steigt. Schlage kräftiger zu: Der Klang wird lauter, aber die Tonhöhe bleibt gleich. Beobachte, wie die Teilchen in der Luft die Schwingung bis zu deinem Ohr weitergeben.
Lernziele
- Erklären, dass Klänge durch schwingende Gegenstände entstehen
- Beschreiben, wie sich Schall durch die Luft bis zum Ohr ausbreitet
- Herausfinden, wie Länge, Spannung und Dicke die Tonhöhe eines Klangs verändern
- Den Unterschied zwischen Tonhöhe (hoch oder tief) und Lautstärke (laut oder leise) erkennen
Anleitung
- 1Wähle „Saite“ und drücke auf „Zupfen“. Beobachte die Saite und höre hin. Was bewegt sich?
- 2Mach die Saite erst kürzer und dann länger. Zupfe sie jedes Mal. Wann ist der Ton höher?
- 3Spanne die Saite stärker und mach sie dann dünner. Welche Veränderungen lassen die Tonhöhe steigen?
- 4Wähle „Trommel“. Vergleiche eine kleine mit einer großen Trommel und ein straff gespanntes Fell mit einem lockeren.
- 5Wähle „Lineal“. Beginne mit einem langen Stück, das über die Kante hinausragt, und mache es Schritt für Schritt kürzer. Was passiert mit dem Klang?
- 6Ändere die Anschlagstärke und spiele noch einmal. Ändert sich die Tonhöhe oder nur die Lautstärke? Sieh dir zur Kontrolle die Schallwelle an.
Das Modell
Annahmen
- Die Saite besteht aus Stahl, wie eine Gitarrensaite, und ist an beiden Enden befestigt. Das Trommelfell ist rundherum am Rand eingespannt, und das Lineal besteht aus Stahl und ist an einem Ende eingespannt.
- Der Klang, den du hörst, entsteht durch die Schwingungsfrequenzen der einzelnen Gegenstände. Deshalb klingen Saite, Trommel und Lineal unterschiedlich, selbst wenn sie denselben Ton erzeugen.
- Das Bild und die Bewegung der Luft sind 40-mal verlangsamt. Der Klang, den du hörst, und die Zahlen entsprechen der tatsächlichen Geschwindigkeit.
- Ein sehr langes Lineal schwingt weniger als 20-mal pro Sekunde. Du kannst sehen, wie es hin und her wackelt, aber der Ton ist zu tief, als dass Menschen ihn gut hören könnten.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Warum hat eine Gitarre Saiten mit unterschiedlicher Dicke?
- Q2Wie spielt ein Gitarrist auf derselben Saite einen höheren Ton?
- Q3Warum klingt eine große Trommel tiefer als eine kleine?
- Q4Wenn du im Weltraum schreist, kann dich jemand hören? Warum nicht?
- Q5Lege deine Hand an den Hals und summe. Was kannst du fühlen?
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Tonhöhe und Lautstärke?
Die Tonhöhe gibt an, wie hoch oder tief ein Ton ist. Sie hängt davon ab, wie oft etwas pro Sekunde schwingt. Die Lautstärke hängt davon ab, wie groß die Schwingungen sind. Wenn man eine Saite kräftig zupft, entstehen größere Schwingungen und der Ton wird lauter, aber die Tonhöhe bleibt gleich.
Wie gelangt der Schall zu meinem Ohr?
Der schwingende Gegenstand drückt gegen die Luft neben ihm. Diese Luftteilchen stoßen die nächsten an, und die Verdichtung breitet sich als Schallwelle durch die Luft aus, bis sie dein Ohr erreicht und auch dein Trommelfell zum Schwingen bringt.
Warum klingen die Saite, die Trommel und das Lineal unterschiedlich?
Jedes Objekt schwingt gleichzeitig auf verschiedene Arten und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die Mischung dieser zusätzlichen Schwingungen, Obertöne genannt, ist bei jedem Objekt anders. Deshalb klingen eine Gitarre und eine Trommel nie gleich.