Akustische Phänomene - Didaktik der Physik

Akustische Phänomene
Leopold Mathelitsch
Universität Graz
Ivo Verovnik
Ministry of Education, Ljubljana
Erlangen, 23. 2. 2011
Physikalische Grundlagen
Technik
Musikinstrumente
Stimme
Natur
Natu
Ton, Klang, Geräusch
Fourierreihe
Jean Baptiste Joseph Fourier
(1786 – 1830)

1
f (t )  a0   (a n cos( n    t ) bn sin( n    t ))
2
n 1
Offene und geschlossene Enden
L  n
n
2
c
fn  n 
2L
L  (2n  1) 
n
4
c
f n  (2n  1) 
4L
Klang - Saxofon
A l
Analyse
Synthese
Synthese
+ Geräusch
+ Geräusch
Schwebungen
Doppler Effekt
Doppler Illusion
Doppler Effekt
Doppler-Effekt
r (t )  (v t )²  a ²
v ²t
vr 
(v t )²  a ²
f0
f0
fb 

v² t

1 r 1
c
c (v t )²  a ²
f 0 v²
 df b 

 
ca
 dt  t 0
Reflexionen
Flaches Gebäude
Zaun
Reflexion
Reflexion am Zaun
Reflexion am Zaun
Interferenz
n
sin  
2d
a
cos  
r
ct
r
2
sin ²   cos ²   1
f n (t ) 
nc
4a ²
2d 1 
c² t ²
Vergleich Experiment - Theorie
Automotor
Automotor
Automotor
„Technisches“
Technisches“ Geräusch
Telefon
W
Wasser
- Musik
M ik
Donner
o e
Donner
W
Wassertropfen
t f
W
Wassertropfen
f
Nachtigall
g – Lerche ?
JULIET: Wilt thou be gone? It is not yet near day:
It was the nightingale, and not the lark,
That pierced the fearful hollow in thine ear;
Nightly she sings on yond pomegranate tree:
Believe me, love, it was the nightingale.
ROMEO: It was the lark, the herald of the morn,
No nightingale:
g
g
look, love, what envious streaks
Do lace the severing clouds in yonder east:
Nachtigall –
Lerche ?
Syrinx
Der
e Musiker
us e
Papagei
Frosch
Leptopelis
Bufo
Hyperolius
Hyla
Phrynohyas
Dendrobates
Hyalinobatrachium
Hylodes
Allophryne
F
Frosch
h - physikalisch
h ik li h
Huftiere
Bruellaffen
Aff - Mensch
Affe
M
h
S hl k
Schlucken
Ki d - Affe
Kind
Aff
Affe
Sprachfähig
keit
Homo erectus
400 000 – 500.000
400.000
500 000 Jahre
Homo sapiens
35.000-45.000 Jahre
Wer konnte
W
k
t
sprechen ?
Cro-Magnon-Mensch
Cro
Magnon Mensch
20.000-30.000 Jahre
Maria Gloriosa
Dom zu Erfurt
Masse: 13 Tonnen
Durchmesser 2,5 m
Nachhallzeit: 5 Minuten
Spektrum einer Glocke
Glockenschwingungen
H. Fleischer, Univ. d. BW, München
Teiltöne einer Glocke
Suboktav
Prim
„Hum
Hum“
S hl
Schlagton
Terz
Quint
Oktave
N i l
Nominale
Q
Quint
Frauenhofer-Institut
h f
i für
f
Betriebsfestigkeit, Darmstadt
Oktav
Frauenhofer-Institut für
Betriebsfestigkeit, Darmstadt
Schwebungen einer Glocke
Eigenmoden eines Glases
Flöte
Flöte
J
James
Galway
G l
Flötenalphabet
Blockflöte
Q
Querflöte
Q
Querflöte
Sarah
Chang
Pablo de Sarasate
op. 43
Stradivari
Geige
g im Laserlicht
P. Müller, Spektrum d Wiss. Feb. 2000, 85
Schwingungsmoden einer Geige
(Martin Schleske)
Mode 1, 276 Hz
Mode 8, 889 Hz
Mode 5, 680 Hz
Mode 10. 1490 Hz
Geigenvergleich
g
g
Guarneri 1749
Dechène, um 1850
Fabriksgeige
Aus: J. Kummer, MNU 45/6, 330
Geigenvergleich
g
g
10 altitalienische Geigen
10 Meisterviolinen
M i
i li
10 Fabriksgeige
Aus: J. Kummer, MNU 45/6, 330
Stradivari - Schleske
Stradivari - Schleske
Stradivari
Schleske
Violinenoktett
Carleen Hutchins
Musik visuell
Alte Musik
Moderne Musik
Aphex Twin
Windowlickers
Techno Sound