Wie funktioniert eine Gitarre?

Hier sind vier verschiedene Möglichkeiten:

  1. Die gezupfte Saite schwingt in Längsrichtung und vibriert die Luft um sie herum. Diese schwingende Luft bringt dann auch die Luft im Resonanzkörper zum Schwingen, wodurch auch die Außenluft schwingt.

  2. Die gezupfte Saite schwingt in Längsrichtung und vibriert die Luft um sie herum. Diese schwingende Luft bringt dann auch die Vorderwand des Resonanzkörpers zum Schwingen, wodurch die Außenluft schwingt.

  3. Die gezupfte Saite hat unterschiedliche Spannung; Wenn es länger ist, hat es mehr Spannung und wenn es in der Mitte seines Zyklus ist, hat es weniger. Diese wechselnde Spannung lässt die Gitarre aufgrund der Wirkung am Steg und/oder Sattel vibrieren. Die schwingenden Wände der Gitarre, insbesondere die Vorderwand des Resonanzkörpers, bringen die Außenluft zum Schwingen.

  4. Die gezupfte Saite hat eine Querschwingung, und diese seitliche Bewegung am Steg oder am Sattel ist irgendwie das, was den Korpus der Gitarre zum Schwingen bringt.

1 macht für mich keinen Sinn, aber soweit ich weiß, könnte es wahr sein. Wenn es stimmt, würde eine gespannte Saite, die keine Verbindung zu einem Resonanzkörper hat, einen Resonanzkörper dazu bringen, laute Geräusche zu machen, wenn sich die schwingende Saite in der Nähe des Resonanzkörpers befindet.

2 würde helfen zu erklären, warum Gitarrenbauer oft ein teures Holz für die Front und billige Hölzer für Zargen und Boden verwenden, weil die Front besonders wichtig ist, um genau richtig zu schwingen.

Sowohl Nr. 1 als auch Nr. 2 haben den Nachteil, dass die Saite die Luft nicht sehr gut in Schwingung versetzen kann, weshalb Sie einen Resonanzboden benötigen, und dennoch sind wir auf die Luftschwingung der Saite angewiesen, um den Resonanzboden in Bewegung zu setzen.

3 und 4 würden auch das teure Holz auf der Vorderseite erklären. Gitarren der Marke Ovation verwenden einen robusten Kunststoff für die Seiten und den Boden, mit sehr geringen Tonunterschieden.

Die Godin Acoustocaster kann anscheinend als Akustikgitarre ohne Schallloch fungieren. Wenn ja, bezweifle ich, dass die Luft, die im Korpus der Gitarre vibriert, kritisch ist.

Ich stopfte einen Pullover in meine Gitarre und konnte keinen Unterschied im Klang feststellen, außer wenn er tatsächlich eine Saite berührte.

Ich habe versucht, ein Stück steife, dünne Pappe über das Schallloch zu schieben, während ich eine Note spielte, und ich konnte keinen Unterschied im Klang feststellen.

Ich dachte zunächst, es gäbe einen Unterschied zwischen einem Effekt, der durch eine Querbewegung der Saite verursacht wird, und einem Effekt, der durch einen Spannungsunterschied in Längsrichtung am Steg verursacht wird. Aber jetzt bin ich mir nicht sicher, ob ich den Unterschied bei einer Gitarre verstehe. Ich kann sagen, dass es ungefähr gleich klang, wenn ich es zupfte oder seitwärts, aber ich konnte das nicht sehr laut machen, ohne gegen die Bünde zu summen.

Ich neige wirklich dazu zu glauben, dass der Effekt auf den Resonanzkörper bei einer irischen Harfe in Längsrichtung ist. Aber ich könnte mich irren. Ich sehe nicht, wie ich es testen soll.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Antwort von Safesphere ist ausgezeichnet und erklärt viele Dinge, die ich wissen wollte.

Meine verbleibende Frage ist irgendwie akademisch und vielleicht nicht der Beantwortung wert, aber ich bin trotzdem neugierig. Ich werde es als Gedankenexperiment angehen.

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Gitarrendraht, dessen Enden in zwei Betonwände eingebettet und gedehnt sind. Kein Nachgeben in diesen Wänden. Sie klemmen ein kleines Angelgewicht auf den Draht in der Mitte. Wenn Sie am Draht zupfen, verursachen Sie eindeutig eine seitliche Bewegung. Die Saite vibriert seitlich aufgrund der Masse des Angelgewichts gegenüber der Dehnung des Drahts. Die Saite ist eine Feder, und ihre Schwingung hängt von der Masse gegenüber der Dehnung ab.

Stellen Sie sich nun vor, Sie nehmen denselben Gitarrendraht und verbinden stattdessen ein Ende mit einem Dynamometer. Wenn die Vibration langsam genug ist, erwarte ich, dass sich die Last in einer Sinuswelle ändert, wenn Sie die Saite zupfen. Und ich gehe davon aus, dass dies hauptsächlich auf die Änderung der Längskraft der gedehnten Saite zurückzuführen ist und nicht auf die Winkeländerung der Querschwingung der Saite.

Wenn Sie anstelle einer massiven Betonwand einen Resonanzboden mit einem Ende der Saite verbinden, gehe ich davon aus, dass die Wirkung auf den Resonanzboden wahrscheinlich eher von der Spannungsänderung als von der Querbewegung der Saite abhängt.

Aber das ist ein heikler Punkt, wahrscheinlich nicht viel Argument wert.

Antworten (1)

Die Saitenschwingungen sind hauptsächlich transversal (eine stehende Welle). Die Saitenbewegung bewirkt, dass die Spannung oszilliert, wodurch über den Steg und den Sattel eine unterschiedliche Kraft auf die Gitarrendecke ausgeübt wird. Die Saite greift nur sehr wenig in die Luft ein (wie es bei einer E-Gitarre ohne Verstärkung offensichtlich ist). Dies liegt daran, dass die akustische Wellenimpedanz der Luft nicht mit der der Saite übereinstimmt, sodass die Energieübertragung nicht effizient ist. Die Gitarrendecke fungiert als Transformator, der die Impedanzen anpasst. Die Saitenspannung bewegt die Decke und die Decke bewegt die Luft.

Die Oberseite ist jedoch ein Dipol, was bedeutet, dass sie die Luft über und unter sich phasenverschoben bewegt. Die unter der Spitze erzeugte Welle muss in Phase und Richtung umgekehrt werden, um sich zu der oben erzeugten Welle zu addieren. Der Gitarrenkörper fungiert als Phaseninverter mit einem Schallloch, das ähnlich wie ein Anschluss an einem Lautsprecher mit Öffnungen wirkt. Die Hauptfunktion des Gitarrenbodens und der Zargen besteht nicht darin, zu vibrieren, sondern lediglich den Klang zu reflektieren. Aus diesem Grund eignen sich Hartholzarten wie Palisander am besten, aber auch laminiertes Holz oder Kunststoff. Dies steht im Gegensatz zur Gitarrendecke, deren Funktion darin besteht, zu vibrieren, sodass die Qualität des Holzes dort entscheidend ist (typischerweise, aber nicht ausschließlich, Fichte oder Zeder).

Die im Gitarrenkorpus umgekehrte Rückwelle, die aus dem Schallloch kommt, ist natürlich aufgrund verschiedener Verluste nicht 100%ig. Selbst wenn es die gleiche Amplitude wie die Frontwelle hätte, würde es die Lautstärke nur um 6 dB erhöhen. In Wirklichkeit ist es weniger und daher nicht kritisch hörbar. Aus diesem Grund hören Sie kaum eine Lautstärkeänderung, wenn Sie das Schallloch abdecken oder einen Pullover in eine Gitarre stecken. Beachten Sie, dass es Lautsprecher auch ohne Anschluss gibt und die meisten Lautsprecher Glasfaser im Inneren haben, ähnlich wie ein Pullover in der Gitarre.

Aus Ihren Möglichkeiten ist also eine Kombination aus 4 und folglich 3 richtig, außer dass die Luft hauptsächlich von der Decke bewegt wird, aber nicht direkt von den Saiten.

Ausgezeichnete Antwort @safesphere, dieses Thema interessiert mich sehr, da ich in den letzten 48 Jahren Gitarre und Bass gespielt habe.
@nielsnielsen Danke, mein Herr! Bitte beachten Sie auch, dass der Gitarrenkorpus trotz eines weit verbreiteten Missverständnisses kein Resonator ist. Tatsächlich ist es das Ziel, dass alle Noten gleichmäßig gespielt werden, ohne dass Resonanzen auffallen. Das Hauptdesignziel besteht dort darin, den Körper als den effizientesten Phaseninverter für niedrige Frequenzen abzustimmen (genau wie bei einem Lautsprecher mit Port). Es gibt Gitarren mit mehr als einem Schallloch auf der Decke und sogar auf der Seite in der Nähe des Halses (so zum Beispiel: hillguitar.com).
Ja, es dreht sich alles um die Impedanzanpassung ... und ich versuche, ein Bassdesign auszuarbeiten, das einen 15-Zoll-Lautsprecherkonus als Resonanzfläche verwendet - mit einer Reflexöffnung im Körper - und einem Körper, der die gleiche Größe wie der Reflex hat Gehäuse, für das der Lautsprecher entworfen wurde. Fotos einiger meiner Entwürfe finden Sie auf meiner Webseite www.nielsenkillowatt. Mit freundlichen Grüßen, Niels
Im Laufe der Jahre wurden mehrere Versuche unternommen, "Akustikbässe" zu bauen, bei denen die Saitenkopplung zum Kühler so ist, wie Sie es beschreiben. Diese strahlen sehr schlecht ab, aber mein zweiter Lautsprecher/Resonatorbass (den ich in einen Koffer eingebaut habe) strahlt besser als jeder Akustikbass auf dem Markt. Die Saiten sind an den Kegel gebunden, sodass der Kegel gezwungen ist, sich mit der Saite zu bewegen, aber keine Zugbelastungen oder statische Vorspannung aufnehmen muss (wie bei den Dobro-Resonatoren, die aus diesem Grund Aluminiumkegel verwenden müssen).
Hmmmm ... lass mich das über Nacht kauen!
Danke schön! Ihre Antwort zeigt viele praktische Dinge, die ich wissen wollte. Es gibt eine theoretische Sache, die mir nicht ganz klar ist, aber es ist eine akademische Frage, die nicht wirklich wichtig ist.
@JThomas Mit "eine theoretische Sache" müssen Sie sich auf die Schallwellenimpedanz beziehen ( en.wikipedia.org/wiki/Acoustic_impedance ). Es bezieht sich einfach auf die Eigenschaften des Mediums, in dem die Welle schwingt. Saiten bestehen aus Stahl oder Nylon. Unter hoher Spannung bewegen sie sich mit großer Kraft, haben aber eine kleine Oberfläche, sodass sie nicht viel Luft in die Bewegung einbeziehen. Wir müssen die Kraft auf eine größere Fläche übertragen, um sie an die Impedanz der Luft anzupassen. Die Gitarrendecke wirkt wie ein solcher Transformator, der durch die Kraft der Saite bewegt wird und mit seiner großen Oberfläche wiederum viel Luft bewegt.
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