11.01.20151 Chladnische Klangfiguren Chladnische Klangfiguren Präsentation von Jan H. Hedder.
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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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BilderBilder
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