Höhe und Stärke eines Tones

In einem anderen Kapitel haben wir uns mit der Entstehung von Schwingungen befasst. Dabei haben wir erkannt, dass eine Schwingung durch Amplitude und Frequenz beschrieben wird. Daher sollte ein Ton, der im Wesentlichen nichts anderes ist als eine Schwingung, genauso charakterisiert werden (also durch Amplitude und Frequenz).

Dazu machen wir einen Versuch mit einer Geige: wir zupfen eine Geigensaite einmal schwach und einmal stark. In beiden Versuchen hören wir den gleichen Ton, aber mit unterschiedlicher Lautstärke. Zupfen wir die Geigensaite leicht, so ist der Ton leise. Zupfen wir stark, so ist der Ton lauter.

Daraus leiten wir ab:  je größer die Amplitude einer Schwingung ist, umso größer ist die Lautstärke des Tones. Die Tonhöhe ist dabei unabhängig von dem Amplitude (wir haben in dem Versuch jeweils den gleichen Ton gehört, nur mit unterschiedlicher Lautstärke)

Physikalisch lsst sich dies dadurch erklären, dass bei stärkerem Zupfen der Gegensaite die Schwingung „größer“ ist, d.h. die Amplitude dieser Schwingung ist größer.

Nun führen wir das nächste Experiment durch: wir verändern die Spannung der Geigesaiten und zupfen an der Saite (dieses Mal mit gleicher Stärke).

Dabei beobachten wir, dass je größer die Spannung einer Saite ist, umso höher ist der Ton. Wenn wir uns Geigen betrachten, fällt auf, dass die Seiten unterschiedlich dick sind. Auch hier lassen sich unterschiedliche Versuche durchführen. Als Ergebnis lässt sich festhalten, dass je dicker eine Saite ist, desto tiefer ist der Ton und kürzer eine Saite ist, desto höher ist Ton.Mit Hilfe dieser Versuche haben wir geklärt, welchen Einfluß die Amplude einer Schwingung auf die Tönhöhe hat. Nun untersuchen wir noch den Einfluß der Freuqenz der Schwingung. Dazu betrachten wir uns unterschiedliche Geigensaiten.

Als Ergebnis fällt uns auf, dass die Frequenz umgekehrt proportional ist zu der Länge der schwingenden Saite. Dabei gilt: Je höher die Frequenz der schwingenden Saite ist, desto höher ist der Ton, der erzeugt wird.

Nun haben wir den Einfluss von Amplitude und Frequenz auf die Tonhöhe und die Tonstärke „ermittel“. Die Frequenz einer Schwingung bestimmt immer die Höhes eines Tones. Eine Änderung der Amplitude führt zu einer Änderung der Tonstärke