Ich bin ein 13-jähriger Mittelschüler (also bitte haben Sie Geduld mit mir) und spiele seit 6 Jahren gerne Horn. Kürzlich hat uns unser Naturwissenschaftslehrer eine Aufgabe gestellt, bei der wir uns ein Experiment ausdenken, Versuche machen, Tabellen und Grafiken erstellen usw. Ich beschloss, mein Horn (da ich es so liebe) in meinem Experiment zu verwenden.

Um ein erfolgreiches Experiment durchführen zu können, muss man sich jedoch über die Versuchsperson(en) informieren. Ich habe nah und fern im Internet gesurft, in Enzyklopädien gesucht und bin immer noch nicht in der Lage, die benötigten Informationen zu finden. Kann mir jemand helfen? Ich benötige grundsätzlich detaillierte Antworten auf die folgenden Fragen:

• Wie verhalten sich Schallwellen, wenn eine Note scharf oder flach ist?
• Wie verhalten sich Schallwellen, wenn eine Note von scharf zu flach wechselt oder umgekehrt?
• Wie verhalten sich Schallwellen in Räumen unterschiedlicher Lautstärke (zB Konzertsaal und Übungsraum)?

ES IST FALSCH, FALSCH, FALSCH!!!

Der einzig gute Ratschlag ist, in einem Buch über Akustik nachzuschlagen. Die Schallgeschwindigkeit hängt NICHT von der Tonhöhe oder Amplitude des Schalls ab. Für unsere Zwecke ist es konstant.

Gestern habe ich unsere junge Freundin Zyta mit einigen Informationen und Vorschlägen kontaktiert und werde das hier auf der Liste nicht wiederholen. Ich schlug Zyta vor, Arthur Benades Buch "Horns, Strings and Harmony" zu finden und zu lesen. Ich empfehle sehr, dass M Coco dasselbe tut. Es ist ein ausgezeichnetes Buch

Für unsere jüngeren Listener hier einige grundlegende Fakten:

1. Schall sind Druckwellen, die sich durch die Luft bewegen.
2. Eine höhere Tonhöhe (schärfer) entspricht einer höheren Frequenz/kürzeren Wellenlänge (Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde und Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Druckspitzen oder -tälern).
3. Niedrigere Tonhöhe (flacher) entspricht niedrigerer Frequenz/längerer Wellenlänge.
4. Frequenz mal Wellenlänge (F * L) = Schallgeschwindigkeit, ungefähr 1087 Fuß/Sek.
5. Lauter entspricht einem größeren Druckunterschied zwischen Minima und Maxima.

Ich zitiere hier zwei Auszüge aus der Nachricht von M Coco:

Besagter Laie ist falsch informiert.

M Coco, es tut mir leid, wenn ich Ihre Gefühle verletzt habe, aber diese ungeheuerlichen Fehlinformationen mussten korrigiert werden. Fragen, die Sie haben, beantworte ich gerne. Darüber hinaus gibt es andere auf der Hornliste, die qualifizierter sind als ich, um die Physik der Akustik zu erklären.

---------------- Fasman, Mark J. Brass Bibliographie: Quellen zu Geschichte, Literatur, Pädagogik, Aufführung und Akustik von Blechblasinstrumenten ML128.W5 F3 1990 ----- -------------- Backus, John Die akustischen Grundlagen der Musik ML3805.B245 A3 1977 ---------------------- Benade , Arthur H. Grundlagen der musikalischen Akustik ML3805 .B328 Hörner, Streicher und Harmonielehre ML3805 .B33 --------------------------

Heutzutage verfügt Ihre Bibliothek wahrscheinlich über eine Art computergestützten Zettelkatalog, den Sie durchsuchen können. Ich habe zum Beispiel gerade in meiner Bibliothek nach 'Architectural Acoustics' gesucht und 48 Treffer erhalten.

Schall ist keine Transversalwelle und auch keine Lateralwelle.
Schall ist eine mechanische Longitudinalwelle.
Was bedeutet das?

Hier ist ein loses Zitat aus einem einführenden Physikbuch, das helfen könnte: Stellen Sie sich einen Kolben an einem Ende einer langen Röhre vor, die mit Luft gefüllt ist. Schieben wir den Kolben nach vorne, werden die Luftschichten davor komprimiert. Diese Schichten wiederum komprimieren die Schichten weiter entlang des Rohres, und eine Kompressionswelle breitet sich das Rohr nach unten aus. Wenn wir den Kolben schnell zurückziehen, dehnen sich die Luftschichten davor aus und ein Verdünnungsimpuls wandert von Schicht zu Schicht durch das Rohr. Wenn der Kolben hin und her schwingt, wandert ein kontinuierlicher Zug von Kompressionen und Verdünnungen entlang des Rohres. Dies ist ein Longitudinalwellenzug - Ton. Die Partikel des Mediums (Luft) bewegen sich entlang der Schallausbreitungsrichtung, also in Längsrichtung, hin und her.

Machen wir noch ein kleines Gedankenexperiment. Angenommen, es gibt eine Schallquelle, die ein Konzert A (440 Hz) erzeugt. Frieren Sie nun die Zeit ein und messen Sie den Luftdruck entlang einer Linie zwischen der Schallquelle und einem Zuhörer. Wenn Sie an einem Punkt beginnen, an dem der Druck am höchsten ist, werden Sie feststellen, dass der Druck abnimmt, bis er etwa 15 Zoll vom Hochdruckpunkt entfernt am niedrigsten ist, wenn Sie sich von diesem Punkt aus entweder vorwärts oder rückwärts bewegen. Von dort aus wird der Druck wieder ansteigen, bis er einen Höhepunkt knapp unter 30 Zoll (die Wellenlänge von 440 Hz vom ursprünglichen Ausgangspunkt) erreicht.

Was ist also eine Transversalwelle?
Stellen Sie sich eine vibrierende Geigensaite vor. In diesem Fall wandern die Teilchen des Mediums (Abschnitte des Strings) quer zur Wellenausbreitungsrichtung (also entlang der Länge des Strings) von einer Seite zur anderen, also in Querrichtung. Die Wellen, die Sie auf der Saite sehen, sind Transversalwellen. Wenn die Saite schwingt, drückt sie wie der oben erwähnte Kolben auf die umgebende Luft und erzeugt die longitudinalen Druckwellen des Schalls.

Sie können mit einem Slinky beide Arten von Wellen machen.
Schütteln Sie ein Ende von einer Seite zur anderen und Sie werden sehen, wie sich transversale Wellen den Slinky hinunter bewegen. Drücken und ziehen Sie ein Ende hin und her, und Sie werden sehen, wie sich Längswellen daran entlang bewegen.

Wenn es noch Verwirrung gibt, könnte vielleicht ein bekannter Physiklehrer auf der Liste die Dinge klarer formulieren als ich, der nie Akustik unterrichtet hat. Für Fragen stehe ich jedoch jederzeit gerne zur Verfügung.

Wie sieht es nun mit dem Temperatureinfluss aus?

Wenn es ein kalter Raum ist, muss ich immer meinen Stimmzug reinschieben - oder? (Oder bin ich unbegabt und suche dringend einen ehrlichen Lehrer?)? Ist kühlere Luft dichter und die Wellen liegen näher beieinander?

Ja. Kühlere Luft ist dichter, sodass sich der Schall langsamer ausbreitet, sodass die einer bestimmten Frequenz entsprechende Wellenlänge kürzer ist.

Bei jedem Temperaturabfall von 1 Grad C verringert sich die Schallgeschwindigkeit in der Luft um etwa 2 ft/Sekunde. Angenommen, Ihr Horn ist 12.48 ft lang, entsprechend der Frequenz (1090 ft/sec) / (12.48 ft) = 87.31 Hz (F). Kühlen Sie nun die Luft in der Hupe um 10 °C ab. Die Schallgeschwindigkeit ist jetzt 20 ft/sec geringer oder 1070 ft/sec. Nehmen wir an, die Länge des Horns ändert sich nicht (ist also wahr?). Die neue Frequenz beträgt 1070/12.48 = 85.7 Hz. Du bist total platt!

Wie viel müssen Sie mit Ihrem Stimmzug kompensieren? Sie möchten die Frequenz wieder auf 87.31 Hz bringen. Die Wellenlänge von 87.31 Hz in der kühleren Luft beträgt (1070 ft/sec) / (87.3 Hz) = 12.26 ft. Das Horn muss also um 12.48 ft - 12.26 ft = 2.6 Zoll gekürzt werden. Die Folie muss in 1.3" hineingehen. Das ist viel!

Lassen Sie uns nun die Annahme testen. Wie stark ändert sich die Länge des Horns? Der Wärmeausdehnungskoeffizient für Messing beträgt etwa 1.9 x 10^-5. Das heißt, für jeden Temperaturabfall von 1 Grad C verkürzt sich das Horn um etwa 19 Teile pro Million. Wenn wir das Instrument also um 10 °C abkühlen, schrumpft es um 190 ppm oder um 12.48 Fuß * 190/1000000 = 0.03 Zoll. Weit weniger als der Einfluss der Lufttemperatur (und in die andere Richtung).

Übrigens, wenn Sie die obigen Zahlen überprüfen, werden Sie hier und da Rundungsfehler finden, die die grundlegenden Ergebnisse nicht beeinflussen. Jemand anderes (Chris?) kann erklären, wie der Klang tatsächlich in einem Horn schwingt.

Die Moral ist - glauben Sie nicht alles, was Sie lesen.
Eine zweite ist - alles, was Sie schreiben, Korrektur lesen.

Während unseres anfänglichen Aufwärmens ändern wir auch die Temperatur des Horns selbst, sodass der Zug, wenn wir bereit sind, auf andere zu stimmen, wahrscheinlich nicht annähernd so weit gehen muss, wie es während des Instruments der Fall wäre war tot kalt.

Danke für die Zahlen und die Umrechnung auf Folienlänge. Ich fand es sehr interessant. Ich glaube nicht, dass das Runden ein Problem sein wird, da fünf von vier Leuten sowieso Probleme mit Brüchen haben.

Später