Ich verstehe, wie stehende Wellenmuster in Saiten erzeugt werden: Bei einer bestimmten Resonanz / Eigenfrequenz der Saite wird eine stehende Welle erzeugt, die die Amplitude des Klangs erhöht, und in der Saite werden stehende Wellen erzeugt.
Für Offen-Offen- und Offen-Geschlossen-Rohre werden die Bäuche und Knoten jedoch mit Verschiebungs-Positions-Diagrammen oder Druck-Positions-Diagrammen dargestellt, und wie sie tatsächlich physikalisch innerhalb der Luftsäule gebildet werden, ist schwer vorstellbar.
Mein Lehrer sagte mir, dass sie das Ergebnis von Längsdruckwellen (Schallwellen) sind, die entweder von geschlossenen oder offenen Enden reflektiert werden, um stehende Wellenmuster aufzubauen, aber ich sehe nicht, wie sie von einem offenen Ende "reflektieren" können.
Akustische Wellen werden von offenen Enden reflektiert, weil es direkt am offenen Ende eine plötzliche Impedanzunterbrechung gibt, und jedes Mal, wenn Sie eine davon haben, erhalten Sie eine Reflexion der auftreffenden Welle.
Am Beispiel eines Rohrs mit geschlossenem Ende, das eine extrem hohe Impedanz darstellt, kann man sich das gut vorstellen: Die ankommende Druckwelle staut sich an der unbeweglichen Wand am geschlossenen Ende und prallt von ihr ab, wie eine Wasserwelle, die auf ein Meer trifft Wand. Es ist schwieriger, dies im Open-Tube-Fall zu visualisieren, aber ich werde es hier versuchen:
Es ist einfacher für eine akustische Kompressionswelle, sich durch die Luft auszubreiten, als für dieselbe Welle, sich durch ein Rohr zu bewegen. Dies bedeutet, dass, wenn die Kompressionswelle, die das Rohr hinuntergeht, direkt außerhalb davon auf freie Luft trifft (niedrigere Impedanz!), Die Welle eifrig abfliegt und ins Freie verschwindet – das Gegenteil von dem Fall, wenn sie auf ein geschlossenes Ende trifft.
Jetzt haben Sie eine Situation, in der die abfliegende Welle versucht, ein wenig zusätzliche Luft aus dem offenen Ende des Schlauchs herauszuziehen, und der Rest der Luft im Schlauch wird gedehnt - und zieht daher zurück - und einen Teil der Welle dann schnappt zurück in die Röhre und geht in die entgegengesetzte Richtung.
Die Energie in einer Welle wird aufgrund einer gewissen Rückstellkraft zwischen der kinetischen Energie sich bewegender Medien und der potentiellen Energie aufgeteilt. Das Gleichgewicht zwischen ihnen ist wichtig: Ändert es sich irgendwann, wird die Energieausbreitung gestört.
Ein geschlossenes Rohr ist ähnlich wie ein festes Ende einer Schnur: Es gibt dort keine Bewegung, zu viel Rückstellkraft, daher eine Reflexion.
Ein offenes Rohr ist wie ein freies (dh abgeschnittenes) Ende einer Schnur: Es gibt keine Rückstellkraft, daher geht die gesamte Energie in die Kinetik. Im Saitenfall liegt das daran, dass es kein nächstes Stück Saite gibt, das heruntergezogen werden kann, und das freie Ende sich viel bewegt. Im Rohr bedeutet ein offenes Ende, dass sich die Druckwelle in viele Richtungen ausdehnen kann, ohne dass das Rohr sie einschränkt, nur hin und her schiebt. Die Energie geht hauptsächlich in Bewegung, nicht in Kompression/Expansion, also gibt es eine Reflexion.