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Chladnische Klangfiguren. Präsentation von Jan H. Hedder. Präsentationsablauf. Zur Person Chladni und Geschichte der Klangfiguren Entstehung der Klangfiguren Experimentelle Darstellung (Versuchsaufbau, -durchführung, -auswertung, und –erklärung) Präsentation einiger Figuren.
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Chladnische Klangfiguren Präsentation von Jan H. Hedder
Präsentationsablauf • Zur Person Chladni und Geschichte der Klangfiguren • Entstehung der Klangfiguren • Experimentelle Darstellung (Versuchsaufbau, -durchführung, -auswertung, und –erklärung) • Präsentation einiger Figuren
Chladni und die Geschichte der Klangfiguren Ernst 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 Klangfiguren - 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
Versuchsaufbau Versuch zur Erzeugung von Klangfiguren 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
Versuchsdurchführung • Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 5 kHz absuchen Wichtig: Frequenzen so langsam wie möglich verändern! • Wenn sich der Sand bei einer bestimmten Frequenz bewegt, einige Sekunden warten, bis sich die Figur ausgeprägt hat • Eventuell anschließend mit Hilfe des Oszillographen die Frequenz bestimmen • Nach abgesuchten Frequenzbereich die Platte auswechseln
Auswertung • Einstellen der Frequenz erwies sich als schwierig (Frequenzen lassen sich nur in Schritten und nicht kontinuierlich verstellen) • durch ungleichmäßige Sandverteilung bilden sich die Figuren nicht perfekt aus • Frequenzen konnten aufgrund der Fehlereinflüsse nur ungenau bestimmt werden (Ablesefehler, Güte des O. etc.) Dennoch bin ich mit den Versuchsergebnissen äußerst zufrieden!
Versuchsergebnisse Abb.1 Figur bei ca. 500Hz Abb.2 Figur bei ca. 520Hz
Bilder Abb.3 Figur bei ca. 480Hz Abb.4 Figur bei ca. 830Hz
Bilder Abb.5 Figur bei ca. 570Hz Abb.6 Figur bei ca. 200Hz
Bilder Abb.7 Figur bei ca. 1200Hz Abb.8 Figur bei ca. 1000Hz
Entstehung 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)
