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Chladnische KlangfigurenChladnische Klangfiguren

Präsentation von Jan H. Hedder

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PräsentationsablaufPräsentationsablauf

Zur Person Chladni und Geschichte der Klangfiguren

Entstehung der KlangfigurenExperimentelle Darstellung

(Versuchsaufbau, -durchführung, -auswertung, und –erklärung)

Präsentation einiger Figuren

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Chladni und die Geschichte der Chladni und die Geschichte der KlangfigurenKlangfiguren

Ernst Florenz Friedrich ChladniErnst Florenz Friedrich Chladni - 1756 in Wittenberg geboren - zunächst Jura- Studium, später Studium der Naturwissenschaften - forschte in der experimentellen Erprobung der Theorie der Saiten- und Stabschwingungen - Erfinder von neuen Musikinstrumenten (Euphon, Claviczylinder) - bei Reise mit seinen Instrumenten machte er Bekanntschaft mit Goethe - Chladni rief den Beruf des Toningenieur hervor - hielt Vorlesungen über Theorie des Klanges - einzig anerkannter Fachmann für Akustik in Konzertsälen (Berliner Singakademie) - - beschäftigte sich bis zu seinem Tod 1827 in Breslau noch mit weiteren physikalischen Problemen (stellte Hypothese über den kosmischen Ursprung der Meteorsteine auf) - schrieb wissenschaftliche Bücher über seine Entdeckungen

KlangfigurenKlangfiguren - sind ein Beispiel für Plattenschwingungen - wichtig für die Untersuchung von Bodenschwingungen des Geigenkörpers und der Hochfrequenztechnik (Untersuchung von Quarzschwingungen) - reizvolles mathematischesm Problem, für dessen Lösung bereits Napoleon einen Preis von 3000Francs ausgesetzt hat

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Versuchsaufbau

Versuch zur Erzeugung von Versuch zur Erzeugung von KlangfigurenKlangfiguren

Oszillograph

Oszilloskop

- Platte in Stativ einspannen und gleichmäßig mit feinem Sand bestreuen - unter der Platte wird ein Lautsprecher platziert - Lautsprecher mit Frequenzgenerator (Sinusgenerator) verbinden- Frequenzgenerator mit Oszilloskop zum Ablesen der genauen Frequenzen verbinden

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VersuchsdurchführungVersuchsdurchführung

Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 5 kHz Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 5 kHz absuchenabsuchen

Wichtig:Wichtig: Frequenzen so langsam wie möglich Frequenzen so langsam wie möglich verändern!verändern!

• Wenn sich der Sand bei einer bestimmten Wenn sich der Sand bei einer bestimmten Frequenz bewegt, einige Sekunden warten, bis Frequenz bewegt, einige Sekunden warten, bis sich die Figur ausgeprägt hatsich die Figur ausgeprägt hat

• Eventuell anschließend mit Hilfe des Eventuell anschließend mit Hilfe des Oszillographen die Frequenz bestimmenOszillographen die Frequenz bestimmen

• Nach abgesuchten Frequenzbereich die Platte Nach abgesuchten Frequenzbereich die Platte auswechselnauswechseln

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AuswertungAuswertung

Einstellen der Frequenz erwies sich als schwierig (FrequenzenEinstellen der Frequenz erwies sich als schwierig (Frequenzen

lassen sich nur in Schritten und nicht kontinuierlich verstellen)lassen sich nur in Schritten und nicht kontinuierlich verstellen)

durch ungleichmäßige Sandverteilung bilden sich die Figuren durch ungleichmäßige Sandverteilung bilden sich die Figuren

nicht perfekt aus nicht perfekt aus

• Frequenzen konnten aufgrund der Fehlereinflüsse nur Frequenzen konnten aufgrund der Fehlereinflüsse nur

ungenau bestimmt werden (Ablesefehler, Güte des O. etc.)ungenau bestimmt werden (Ablesefehler, Güte des O. etc.)

Dennoch bin ich mit den Versuchsergebnissen Dennoch bin ich mit den Versuchsergebnissen

äußerst zufrieden!äußerst zufrieden!

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VersuchsergebnisseVersuchsergebnisse

Abb.1 Figur bei ca. 500Hz Abb.2 Figur bei ca. 520Hz

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BilderBilder

Abb.4 Figur bei ca. 830HzAbb.3 Figur bei ca. 480Hz

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Abb.5 Figur bei ca. 570Hz Abb.6 Figur bei ca. 200Hz

BilderBilder

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Abb.7 Figur bei ca. 1200Hz Abb.8 Figur bei ca. 1000Hz

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Entstehung der KlangfigurenEntstehung der Klangfiguren Signal des Lautsprechers erregt die Platte zum Schwingen es bilden sich bei bestimmten Frequenzen stehende Wellen sobald die Frequenz einer Eigenschwingung erreicht ist, wird

die Schallwelle am Plattenende oder an der Aufhängung reflektiert

auf den Schwingungsbäuchen bewegt sich der Sand be-sonders stark (hohe Amplitude) und auf Schwingungs-knoten (Amplitude etwa 0) bleibt er liegen, Sand bewegt sich also von den Bäuchen zu den Knoten

es bilden sich keine Knotenpunkte, sondern Knotenlinien, da die Platte zweidimensional ist

an der Aufhängung zwangsläufig Knotenlinien bei jeder Frequenz bildet sich ein anderes charakteris-tisches

Bild (abhängig von der Erregerfrequenz, der Form der Platte sowie den Aufhängungspunkten)

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Noch Fragen?Noch Fragen?

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EndeEnde