Windspiele

Hallo zusammen,

ich hätte mal ein paaar fragen bezüglich windspiele :

angenommen ich nehme ein alurohr, 20mm durchmesser und 1mm wandstärke, wie lange muß man das rohr absägen, damit die luftsäule innen mit kammerton a (440hz) schwingt ? (formel ?? -: ich hab das schon nachgerechnet, aber aufgrund der weiteren fragen bin ich mir nicht mehr sicher, alles berücksichtigt zu haben …)

warum hat das rohr immer noch die gleiche länge aber der ton klingt tiefer / höher, wenn ich den durchmesser verdopple / halbiere ?

warum ist es eigentlich egal, wo man das rohr anschlägt ? der klang verändert sich ja nicht ?!

in welchem maß spielt die wandstärke des verwendeten materials eine rolle ? rein rechnerisch müßte das keinen einfluß auf den ton haben, aber praktisch verändert sich der klang, je dicker die außenwand ist.

hat jemand eine idee oder erklärung ?

Ralph

Hallo Ralph, Hallo Stefan.
Ich habe Eure E-Mail, bzw. Re gelesen und versuche Euch ein paar diesbezügliche Infos zu geben. Da diese Antwort etwas länger wird, und der Gebührenzähler im Hintergrund läuft, bitte ich meine Tippfehler zu übersehen.
Ich hatte gesagt ich habe Literaturempfehlungen für schwingende Luftsäulen, aber ich habe auch was gefunden über Körperschwinger.
Zunächst die Bücher:

  1. Karl Bormann, „Orgel- und Spieluhrenbau“ im Sanssouci-Verlag Zürich, 1968. ISBN 3-7254-0049-1 Buch anschauen. Das Buch enthält die Wiedergabe der Werkstattaufzeichnungen von Orgelbauer Ignaz Bruder (1780-1845) aus Waldkirch im Originaltext. Für Handwerker unschätzbare Fundgrube.
  2. Hans Klotz, „Das Buch von der Orgel“ im Bärenreiterverlag Kassel, 1965. ISBN 3-7618-0080-0 Buch anschauen. Enthält gut verständliche Angaben über Bestimmung von Tonhöhe und Klangfarbe von Orgelpfeifen.
  3. Joseph Goebel, „Theorie und Praxis des Orgelpfeifenklangs, Intonieren und Stimmen“ im Verlag ‚Das Musikinstrument‘ Frankfurt Main, 1975. ISBN 3-9201-1236-9 Buch anschauen. Enthält ausführliche Tabellen über Maße, Mensuren, Tonhöhe und Klangfarbe von Orgelpfeifen.
  4. Wolfgang Adelung, „Einführung in den Orgelbau“ im Breitkopf und Härtel Verlag Leipzig, 1979. ISBN 3-7651-0088-9 Buch anschauen. Enthält die detailliertesten Angaben (auch Formeln) über die Dimensionierung von Pfeifen.

Ich versuche erst garnicht Euch die Methode ‚Berechnen (Computer, Genauigkeit 12 Stellen ), Absägen, Entgraten, paßt!‘ auszureden, macht Eure Erfahrungen selbst.
Soweit also die schwingenden Luftsäulen.

Jetzt ein paar Literaturstellen für Körperschwinger.

  1. Heinrich Netz, „Formeln und Sätze der Physik“ im Hauser Verlag München 1991. ISBN 3-4461-5799-9 Buch anschauen.
    Kapitel 24, S. 116 ff. „Mechanische Schwingungen“. Das ist eine Zusammenstellung der wichtigsten Grundformeln ohne weitere, tiefergehende Erklärung.
  2. Hermann Franke, „Lexikon der Physik“ in Franckh’sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart, 1969. Bestell Nr. 2574G.
    Band 3, S-Z, Stichwort ‚Schwingungen‘ auf S. 1496. Spalte 2. Hier werden die o.a. Formeln abgeleitet und theoretisch behandelt.
  3. „Handwörterbuch der Naturwissenschaften“
    Band VIII ‚Quatärformation bis Sekretion‘ im Gustav Fischer Verlag Jena, 1913. (Keine ISBN :wink:)
    *Kapitel ‚Schall‘, S.852 ff.
    Abschnitt 6. Tonquellen,a) Feste Körper 1)Transverslschwingungen gamma) Stäbe.
    Abs. 6.a)2) Longitudinalschwingungen von Stäben.
    Abs. 6.b)Gase alpha) Luftpfeifen.

*Kapitel ‚Schwingende Bewegung‘, S.1013 ff.

*Kapitel ‚Schwingende Systeme‘, S.1030.
Abschnitt IV Schwingungen mit unendlich vielen Freiheitsgraden 3. Weitere mechanische Schwingungen b) Stäbe und Pfeifen.

*Kapitel ‚Schwingungen‘ S.1050.
Abschnitt A. I. Mechanische Systeme 1),2),3),4a) bis 4e), sowie 5b) Schwingungen von Luftsäulen.

*Kapitel ‚Schwingungserregung‘ S.1145 ff.
Absschnitt I Abklingende Schwingungen, 1. Mechanische Systeme.

Die Darstellungen im zuletzt aufgeführten Nachschlagewerk sind die ausführlichsten und vor allen Dingen neben der theoretischen Abhandlung, sehr allgemeinverständlich und breit erklärt. Das Werk hat ca. 12000 Seiten in 10 Bänden. Man müßte es wahrscheinlich in einer Großen Bibliothek einsehen können.

Zum Abschluß noch ein Wort zu den Körperschwingern. Auch hier halte ich das o.a. Verfahren Rechnen etc. für undurchführbar. Allein wenn ihr nur mit Aluminium arbeitet streuen die relevanten Materialkonstanten so sehr daß ein Fehler von mehreren Prozent zu erwarten ist. Bei einem E-Modul von ca. 60 - 73 GPa und einer Dichte von 26,3 - 26,5 kN/m3 für Al, die beide in der Formel unter der Wurzel stehen, kann der Fehler +/- 5% betragen. Dann kommt hinzu, daß man die für eine Charge Material die tatsächlich vorhandenen, genauen Konstanten als Endabnehmer nicht bekommt. Aber ihr werdet sehen! Viel Vergnügen.

Mit freundlichen Grüßen,
Alexander Berresheim.

Hallo Ralph.
Ich glaube Du schmeißt hier etwas durcheinander. Einmal sprichst Du von der schwingenden Luftsäule, und das andere mal vom Anschlagen des Rohres. Im ersten Fall berechnet sich die Tönhöhe nach der Länge des Rohres und ob es einseitig geschlossen ist. Der Durchmesser des Rohres bestimmt dann hauptsächlich nur die Klangfarbe.
Beim Anschlagen des Rohres handelt es sich aber um Körperschwingungen der Rohrmasse. Hier spielen Materialkonstanten, Masse, Masseverteilung, Steifigkeit ua. eine Rolle.
In beiden Fällen liefern Berechnungen nur mehr oder weniger angenäherte Ergebnisse. Schwingende Luftsäulen in Rohren kann man nach den Formeln der Orgelbautechnik berechnen. Aber auch die momentaren Luftwerte spielen eine Rolle. Im zweiten Fall gibt es die Formeln aus der Schwingungsmechanik. Ich würde aber empfehlen die Tonhöhe empirisch zu ermitteln.
Wenn Du die Luftsäulen weiter verfolgen willst, kann ich Dir ein paar gute Handbücher für Orgelbaupraxis nennen.
MfG. Alexander Berresheim

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Wenn Du die Luftsäulen weiter verfolgen
willst, kann ich Dir ein paar gute
Handbücher für Orgelbaupraxis nennen.

Hallo Alexander

den Thread hab ich auch gelesen und mich interessiert die Thematik auch. Also bitte her mit den Literaturhinweisen zur Orgelbaupraxis.
Steht da auch eine Erklärung drin für das was ich mal gehört habe: Bei zwölf aufeinanderfolgenden Pfeifen eines Registers verdoppelt sich die Länge. Klar, das ist eine Oktave. Der Durchmesser verdoppelt sich erst nach sechzehn Pfeifen. Warum denn das nun?

Schon mal Danke für die Buchtitel

MfG
Stefan