Hey Leute, ich habe mal eine Frage an euch. Ich denke dass jeder den Versuch kennt, in dem man Helium einatmet und auf einmal die Stimme hoch klingt. Ich habe jetzt zwei Fragen an euch. Nehmen wir mal an, ich hätte einen Raum, der mit Helium gefüllt ist. In diesem Raum ist ein Lautsprecher. Jetzt lege ich an den Lautsprecher 440 Hz an. Ist der Ton, den man hört, höher als bei normaler Luft? Und die zweite Frage wäre, nehmen wir einfach mal an, ich hätte einen Raum, der unten mit Luft voll ist und oben mit Helium oder Wasserstoff (höhere Schallgeschwindigkeit). Jetzt wird unten ein Ton erzeugt. Wird sich der Ton genauso nach oben ausbreiten oder würde sich (aufgrund der höheren Schallgeschwindigkeit) der Ton sich ändern?
>ich habe mal eine Frage an euch. Ich denke dass jeder den Versuch kennt, >in dem man Helium einatmet und auf einmal die Stimme hoch klingt. Ja. >Ich habe jetzt zwei Fragen an euch. Nehmen wir mal an, ich hätte einen >Raum, der mit Helium gefüllt ist. In diesem Raum ist ein Lautsprecher. >Jetzt lege ich an den Lautsprecher 440 Hz an. Ist der Ton, den man hört, >höher als bei normaler Luft? Nein. >Und die zweite Frage wäre, nehmen wir einfach mal an, ich hätte einen >Raum, der unten mit Luft voll ist und oben mit Helium oder Wasserstoff >(höhere Schallgeschwindigkeit). Jetzt wird unten ein Ton erzeugt. Wird >sich der Ton genauso nach oben ausbreiten oder würde sich (aufgrund der Mehr oder weniger ja. Es wird zwar eine "Schallbrechnung" geben (wie Lichtbrechung), wenn der Schall schräg durch die Grenzschicht geht, aber die Frequenz ändert sich wie die Lichtfarbe nicht. >höheren Schallgeschwindigkeit) der Ton sich ändern? Nein.
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Höhere Schallgeschwindigkeit -> Höhere Resonanzfrequenz (im Rachenraum) -> Höhere Stimmlage. Gilt also auch für Räume. Räume haben aber Wände und erst durch dies kommt es zur Resonanz. Es kommt also durchaus zur Tonänderung aber eben nicht alleine durch ein anderes Medium. Sondern erst im zusammenspiele mit Reflektionen und Interferenzen.
Teo D. schrieb: > Höhere Schallgeschwindigkeit -> Höhere Resonanzfrequenz (im Rachenraum) > -> Höhere Stimmlage. > Ok > Gilt also auch für Räume. Räume haben aber Wände und erst durch dies > kommt es zur Resonanz. Ok > Es kommt also durchaus zur Tonänderung aber eben > nicht alleine durch ein anderes Medium. Sondern erst im zusammenspiele > mit Reflektionen und Interferenzen. Das ist wohl eher eine Klangänderung. Durchaus denkbar wäre aber wohl die Veränderung der Tonhöhe etwa einer Orgelpfeife durch unterschiedlich dichtes Gas.
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Mathias B. schrieb: > In diesem Raum ist ein Lautsprecher. > Jetzt lege ich an den Lautsprecher 440 Hz an. Ist der Ton, den man hört, > höher als bei normaler Luft? Denkfehler. Der Lautsprecher strahlt immer 440 Hz ab. Das ändert sich nur, wenn ich am Generator die Frequenz ändere. Die höhere Stimme mit Helium hat eine andere Ursache. Die Stimmbänder schwingen in dem "dünnen" Medium ( Helium ) schneller also in einer höheren Frequenz. Die zweite Annhahme ist daher auch falsch.
Mathias B. schrieb: > (aufgrund der höheren Schallgeschwindigkeit) Der Denkfehler liegt in der unsauberen Ausdrucksweise. Statt Schallgeschwindigkeit wäre Wellen(Schall)ausbreitungsgeschwindigkeit der bessere Begriff.
Teo D. schrieb: > Höhere Schallgeschwindigkeit -> Höhere Resonanzfrequenz (im Rachenraum) > -> Höhere Stimmlage. Stefan M. schrieb: > Denkfehler. > Der Lautsprecher strahlt immer 440 Hz ab. Danke! Aber jetzt wird es richtig spannend ;) Ok, nehmen wir jetzt mal kurz an, dass wir den Lautsprecher mal durch ein Saiteninstrument ersetzen. Soweit ich es richtig verstanden habe, hört sich eine Gitarre anders als eine Geige an, weil die Seiten zwar immer den gleichen Grundton erzeugen, aber verschiedene Obertöne. Dieser Frequenzmix wird dann durch den Korpus (Resonanzkörper) verstärkt. Die Tonproduktion durch die Seite würde sich dann in einem anderen Medium nicht ändern (nur evtl. durch die Reibungmit dem Medium), im Korpus hätte ich dann aber eine andere Resonanzfrequenz und würde durch evtl. Interferenzen dann einen anderen Ton (nicht von der Frequenzlage, aber von der "Zusammensetzung") bekommen?
Mathias B. schrieb: > Interferenzen dann einen anderen Ton (nicht von der Frequenzlage, aber > von der "Zusammensetzung") bekommen? Ja, nur ich hab Heute gelernt, das nennt man Klang. Weil ja der Grundton gleich bleibt(?). ;)
Mathias B. schrieb: > Tonproduktion durch die Seite würde sich dann in einem anderen Medium > nicht ändern (nur evtl. durch die Reibungmit dem Medium), im Korpus > hätte ich dann aber eine andere Resonanzfrequenz und würde durch evtl. > Interferenzen dann einen anderen Ton (nicht von der Frequenzlage, aber > von der "Zusammensetzung") bekommen? Ja. Vgl oben "Klangänderung".
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Bei einem Saiteninstrument ist die Reosnanzfrequenz gegeben durch die Spannung und die Massendichte, und die Festigkeit der Saite. Die Abstrahlung macht nur einen sehr kleinen Unterschied. Daher wird die die Gitarre in Helium bis auf Promille, die Kopplung an das Gasmedium, dieselbe Frequenz haben.
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Mathias B. schrieb: > Danke! Aber jetzt wird es richtig spannend ;) > Ok, nehmen wir jetzt mal kurz an, dass wir den Lautsprecher mal durch > ein Saiteninstrument ersetzen. Soweit ich es richtig verstanden habe, > hört sich eine Gitarre anders als eine Geige an, weil die Seiten zwar > immer den gleichen Grundton erzeugen, aber verschiedene Obertöne. Dieser > Frequenzmix wird dann durch den Korpus (Resonanzkörper) verstärkt. Die > Tonproduktion durch die Seite würde sich dann in einem anderen Medium > nicht ändern (nur evtl. durch die Reibungmit dem Medium), im Korpus > hätte ich dann aber eine andere Resonanzfrequenz und würde durch evtl. > Interferenzen dann einen anderen Ton (nicht von der Frequenzlage, aber > von der "Zusammensetzung") bekommen? Richtig.
Jetzt ist G. schrieb: > Bei einem Saiteninstrument ist die Reosnanzfrequenz gegeben durch die > Spannung und die Massendichte, und die Festigkeit der Saite. Die > Abstrahlung macht nur einen sehr kleinen Unterschied. Daher wird die die > Gitarre in Helium bis auf Promille, die Kopplung an das Gasmedium, > dieselbe Frequenz haben. Nicht so ganz. Was Du beschreibst, das bestimmt die Tonhöhe. Die Klangfarbe basiert auf den Anteilen der Partialtöne, und zumindest die Formanten werden sich bei Luftdichteänderungen mehr oder minder merklich verschieben.
Alles eine Frage des Modells. Gehe ich von der Saite als einziges schwingungsfähiges System aus, dann bestimmen die physikalischen Parameter mechanische Spannung, Massendichte, E-Modul, Flächenträgheitsmoment die Eigenfrequenzen (auch die Oberwellen) der Saite. Die umgebene Dämpfung (Reibung) der Saite im Fluid (Luft) beeinflusst nur wenig die Eigenfrequenzen. Gehe ich jedoch von einem System mehrerer verkoppelter Einzelschwinger aus, dann wird der Gesamtfrequenzgang natürlich durch dieses Gesamtsystem gebildet. Da die akustische Resonanzfrequenz eines Klangkörpers auch von der Fluiddichte abhängt, ändert sich also der Gesamtfrequenzgang auch mit dem akustischen Medium (Luft, Helium usw.). Das prinzipielle Problem liegt also auf beiden Seiten. Von welchem Modell geht der Fragesteller aus und welches Problem möchte er lösen und von welchem Modell geht der Beantworter der Frage aus. Also vielleicht alles nochmals zurück auf null :-)
Bei einer e-Gitarre dürfte der Effekt in der Tat nur für "Audiophile" wahrnehmbar sein, wohl wahr!
Joe G. schrieb: > Von welchem > Modell geht der Fragesteller aus und welches Problem möchte er lösen und > von welchem Modell geht der Beantworter der Frage aus. Also vielleicht > alles nochmals zurück auf null :-) Es gibt kein konkretes technisches Problem, ich habe nur gestern bei einem Gespräch lauter (IMHO) Schwachsinn aufgefasst. Bei der Recherche musste ich dann feststellen, dass mir selbst noch einiges an Wissen fehlt, was das Thema Schall betrifft und ich es mit dem Tipler auch nicht wirklich lösen konnte. Deshalb habe ich hier nachgefragt. Denn Schall war das letzte Mal ein Thema in Ex-Physik vor 10 Jahren.
Percy N. schrieb: > Nicht so ganz. > Was Du beschreibst, das bestimmt die Tonhöhe. Die Klangfarbe basiert auf > den Anteilen der Partialtöne, und zumindest die Formanten werden sich > bei Luftdichteänderungen mehr oder minder merklich verschieben. Hmm, das könnte man dann mal in einer Flugzeugkabine (normaler Reise-Kabinenendruck entspricht wohl 3000 m über sea level) oder auf der Zugspitze testen. Korrigiert mich bitte, aber findet die Schallübertragung nicht in Form longitudinaler Druckschwankungen des Mediums statt? Deren Geschwindigkeit ist druckabhängig, siehe Überschalldefinition beim Flugzeug, aber ist die dann auch frequenzabhängig?
Die Schallgeschwindigkeit beeinflusst beim Lautsprecher mit seinen 440 Hz die Wellenlänge, nicht aber die Frequenz. Die Wellen kommen bei grösserer Schallgeschwindigkeit und folglich grösserer Wellenlänge weiterhin mit 440 Hz im Ohr an. Ob Schall oder Licht: Wellenlänge = Ausbreitungsgeschwindigkeit / Frequenz
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Eben, das gilt auch für die Formanten als Oberwellen.
Günter R. schrieb: > Geschwindigkeit ist druckabhängig, siehe Überschalldefinition beim > Flugzeug, aber ist die dann auch frequenzabhängig? Die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Medium kann frequenzabhängig sein. Deshalb gibts den Regenbogen.
klar, Dispersion bei elektromagnetischen Wellen. Wie ist eigentlich das mit der Dispersion bei (um einen Mittelwert kleinen) Druckschwankungen?
Günter R. schrieb: > klar, Dispersion bei elektromagnetischen Wellen. Wie ist eigentlich das > mit der Dispersion bei (um einen Mittelwert kleinen) Druckschwankungen? Bei mir funktioniert Wikipedia - bei dir nicht? https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound#Effect_of_frequency_and_gas_composition
Günter R. schrieb: > Eben, das gilt auch für die Formanten als Oberwellen. Formanten sind nicht bestimmte harmonische Partialtöne, sondern Umgebungen fester Frequenzen. Soweit es sich bei Resonanz eine Eigenschaft des Schall abstrahlenden Körpers handelt, ist diese nicht vom Luftdruck abhängig. Wenn es sich um eine des eingeschlossenen Luftvolumens spezifischer Form handelt, dann schon. In diesem Fall kann das Formantenspektrum verschoben werden.
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A. K. schrieb: > Günter R. schrieb: >> klar, Dispersion bei elektromagnetischen Wellen. Wie ist eigentlich das >> mit der Dispersion bei (um einen Mittelwert kleinen) Druckschwankungen? > > Bei mir funktioniert Wikipedia - bei dir nicht? > https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound#Effect_of_frequency_and_gas_composition doch, geht bei mir auch. Finde da bloß nichts über die Dispersion, also Frequenzabhängigkeit in gasförmigen Medien.
Günter R. schrieb: > doch, geht bei mir auch. Finde da bloß nichts über die Dispersion, also > Frequenzabhängigkeit in gasförmigen Medien. "... and as a result, the speed of sound can vary with frequency" Vom Rest kam bei mir beim kurzen Blick darauf nur "kompliziert" an. Wer es genau wissen will, der findet bestimmt entsprechende Abhandlungen.
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ah ja, hervorragend, danke für den Zeiger: The medium in which a sound wave is travelling does not always respond adiabatically, and as a result, the speed of sound can vary with frequency.[16] Wäre interessant, ob die Adiabatik bei unseren Lautstärken (also nicht bei Künstlern) auch schon tangiert wird.
Teo D. schrieb: > Gilt also auch für Räume. Räume haben aber Wände und erst durch dies > kommt es zur Resonanz. Es kommt also durchaus zur Tonänderung aber eben > nicht alleine durch ein anderes Medium. Sondern erst im zusammenspiele > mit Reflektionen und Interferenzen. Richtig, es käme zu einem veränderten Reflexionsbild und damit zu sowohl einem anderen Klangbild im Raum als auch der empfundenen Raumgröße. Das ist ein großes Thema in der Tontechnik, das hier zu erörtern wenig lohnt. Die Betrachtung ist dahingehend lohnend, als das das eigene Zimmer einen wesentlichen Anteil des Klangs ausmacht und das, was von CD kommt, massiv verändert. Daher statten zunehmend mehr Menschen ihren Abhörraum mit Absorbern und Diffusoren aus, um die Wände akustisch zu beseitigen. Beispiel z.B. hier unten auf der Seite: http://96khz.org/oldpages/diffusers2dsymmetric.htm Jetzt ist G. schrieb: > Bei einem Saiteninstrument ist die Reosnanzfrequenz gegeben durch die > Spannung und die Massendichte, und die Festigkeit der Saite. Die > Abstrahlung macht nur einen sehr kleinen Unterschied. Daher wird die die > Gitarre in Helium bis auf Promille, die Kopplung an das Gasmedium, > dieselbe Frequenz haben. Soweit d'accord. Der Klang der Gitarren und Geigen hängt im Wesentlichen an den Resonanzen des Holzes und dessen Materialeigenschaften, darunter auch die Schallgeschwindigkeit in Holz und der Saite. Diese machen die stehenden Wellen im Holz. Die Luft macht insofern einen Effekt, als dass sie die Höhen unterschiedlich stark über die Distanz dämpft. Das macht sich bei Geigen stark bemerkbar. Zudem haben Geigen ein sehr stark winkelabhängiges Abstrahlverhalten. Zusammen mit den Reflektionen bildet sich damit in der Distanz ein anderes Klangbild, wenn man sie bewegt. An der Stelle käme auch die Luftdichte ins Spiel. Bei Gitarren wiederum wirkt der Resonanzraum und damit auch die Luft darin. Soweit diese mit Helium gefüllt wäre, klänge das auch etwa anders.
Günter R. schrieb: > Wäre interessant, ob die Adiabatik bei unseren Lautstärken (also nicht > bei Künstlern) auch schon tangiert wird. Kaum. Der maximale Schalldruck liegt weit oberhalb dessen, was mit Instrumenten oder der menschlichen Stimme zu erzeugen ist. Bei Strahltriebwerken ist das anders. Interessant wird es, wenn Objekte in der Nähe der Schallgeschwindigkeit fliegen und die Druckwelle als Knall vor sich her treiben. Allgemeine Literatur dazu: http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallpegel.htm
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