Hallo,
Bei Saiteninstrumenten ist es so, daß hellere Klänge von dünneren Saiten gespielt werden. Ab einer bestimmten Dicke wird diese nicht mehr einfach durch dickere Drähte erhöht, sondern die Saite wird mit einem dünnen Draht umwickelt (z.B bei der Gitarre zu beobachten).
Kann mir jemand erklären, was das für einen physikalischen Hintergrund hat?
Gruß
J.
Hallo J.,
ich würde mir den Effekt so erklären, dass durch den Draht die Masse der Saite erhöht und sich damit die Frequenz einer bestimmten Saitenlänge verringert, da alle mechanischen Schwingungssysteme ihre Eigenfrequenz mit steigender Masse verringern. Allerdings habe ich zur Zeit kein Physikbuch zur Hand um Dir die Formel für eine schwingende Saite herauszusuchen.
Anka
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Hi Anka,
ich würde mir den Effekt so erklären, dass durch den Draht die
Masse der Saite erhöht und sich damit die Frequenz einer
bestimmten Saitenlänge verringert, da alle mechanischen
Schwingungssysteme ihre Eigenfrequenz mit steigender Masse
verringern.
Das ist im wesentlichen das, was ich nachvollziehen kann. Allerdings werden dadurch zwei Dinge nicht erklärt:
Gruß
J.
Hallo!
Ich stimme Anka voll und ganz zu. Wahrscheinlich ist die umwickelte Saite um einiges flexibler, als das die Saite mit der gleichen Masse und Länge wäre. Somit kann sie leichter zu Schwingungen angeregt werden.
Mit anderen Worten: Die nicht umwickelte Saite müsste mit jeder Schwingung mehr Verformungsenergie aufwenden, was zu einer größeren Dämpfung führt. Die Amplitude der Schwingung würde schnell sehr stark abnehmen, was aber bei Instrumenten nicht erwünscht ist.
Vielleicht ist das ja eine Erklärung?!
Gruß Ede
Allerdings werden dadurch zwei Dinge nicht erklärt:
- der gleiche Effekt ließe sich mit weniger Aufwand durch
eine dickere Saite erreichen, und
Eben nicht, je dicker eine Saite ist, desto steifer ist sie auch, sie ist schlechter zu spielen und nicht klangrein, denn je steifer sie ist, desto mehr weichen theoretisch mögliche und tatsächliche Schwingung voneinander ab.
Gruß
Rainer
offensichtlich wenig talent
ochsen wollen treten
oktober warm tagsüber
Hallo!
Ich stimme Anka voll und ganz zu. Wahrscheinlich ist die
umwickelte Saite um einiges flexibler, als das die Saite mit
der gleichen Masse und Länge wäre.
Sie ist flexibler.
Somit kann sie leichter zu
Schwingungen angeregt werden.
Hier fangen die Einschränkungen an: Im Extremfall ist eine ganz dicke Saite eine Röhrenglocke. Auch die Metallenen Klangstäbe die das Ding-Dong alle halbe Stunde in manchen Uhren verursachen sind solche extrem dicken „Saiten“. Auch die lassen sich leicht zum Schwingen anregen.
Mit anderen Worten: Die nicht umwickelte Saite müsste mit
jeder Schwingung mehr Verformungsenergie aufwenden,
Da diese Verformung aber nicht bleibend ist, sondern elastisch, kann die Energie zurückgewonnen werden und wieder in Bewegungsenergie verwandelt werden: Die Energie pendelt zwischen den unterschiedlichen Energieformen, also die Saite schwingt.
was zu
einer größeren Dämpfung führt.
Das nun eben nicht. Ich halte es vielmehr für möglich, das die Drahtumwicklung beim Schwingen auf dem Saitenkern etwas reibt und Energie somit unwiederbringlich als Wärme verloren geht.
Die Amplitude der Schwingung
würde schnell sehr stark abnehmen, was aber bei Instrumenten
nicht erwünscht ist.Vielleicht ist das ja eine Erklärung?!
Noch eine weitere Erklärung. Bei einer ideal elastischen Saite sind die Obertöne ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz. Mit der mehr oder weniger vorhandenen Steifigkeit der Saiten verschieben sich allerdings die Obertöne etwas, so dass die Frequenzverhältnisse nicht mehr exakt ganzzahlig sind. Das verändert den Klang der Saite.
Gruß Ede
Gruß Stefan
Hallo,
Bei Saiteninstrumenten ist es so, daß hellere Klänge von
dünneren Saiten gespielt werden. Ab einer bestimmten Dicke
wird diese nicht mehr einfach durch dickere Drähte erhöht,
sondern die Saite wird mit einem dünnen Draht umwickelt (z.B
bei der Gitarre zu beobachten).Kann mir jemand erklären, was das für einen physikalischen
Hintergrund hat?
Hallo José,
mir fallen da im Wesentliche 3 Effekte ein:
Die umwickelte Saite hat wegen ihrer inneren Reibung ein höhere Dämpfung bei höheren Frequenzen und wird daher dumpfer klingen. Es werden also nicht so viele Oberschwingungen zum Klingen kommen. Ob dieser Effekt erwünscht ist, weiss ich aber nicht. Sicher macht es aber den typischen Klang eines Instrumentes aus.
Eine mehrere mm Dicke Klaviersaite ist einfach mechanisch nicht mehr zu handhaben. Wie willst Du so ein Instrument noch stimmen, wenn Du dabei einen mehrere mm dicken „Stab“ aus gehärtetem Stahl, den Du selbst mit einer Zange nur mühsam verbiegen könntest, auf einen dünnen Wirbel aufwickeln mußt ?
Um die Schwingfrequenz bei so dicken massiven Saiten wesentlich beeinflussen zu können, brauchst Du eine sehr hohe Zugkraft. Das würde kein Instrument verkraften. Insbesondere der Rahmen eines Klaviers, auf dem sich ja sehr viele dicke Saiten befinden, würde unter der Last der Saitenzüge zusammenbrechen.
Jörg