Wenn Sie eine Stimmgabel anschlagen, hören Sie eine reine Ton-/Sinuswelle von normalerweise 440 Hz. Gestern habe ich versucht, ein komplett aus Edelstahl gefertigtes Tafelmesser gegen eine Grapefruit zu schlagen. Als ich es an mein Ohr hielt, hörte ich eine Frequenz von ungefähr 698 Hz, die fast genau wie eine normale Stimmgabel funktionierte, aber mit einem etwas weniger anhaltenden Ton. Es hat mich gewundert; Was sind die Bedingungen für einen solchen reinen Ton?
Ich gehe davon aus, dass die Töne einer Stimmgabel (und meines Tafelmessers) nicht ganz rein sind. Ich weiß, dass es auch einige obere Frequenzen gibt, die erklingen, und möglicherweise noch einige andere Dinge. Aber einige Objekte erzeugen insgesamt einen völlig anderen Klang mit viel klareren Obertönen und einem spezifischeren Timbre. Im Gegensatz zu diesen kann man mit Sicherheit sagen, dass Stimmgabeln im Wesentlichen einen relativ reinen Ton erzeugen.
Aber was sind die Bedingungen dafür, dass ein solcher reiner Ton auftritt? Ich weiß, dass sie als Obertöne aus einer Note mit Obertönen herausgegriffen werden können. Aber was bringt eine Stimmgabel dazu, keinen eigenständigen Ton ohne oder zumindest ziemlich unhörbare Obertöne erklingen zu lassen? Was sind die tatsächlichen physikalischen Voraussetzungen dafür, dass so etwas auftritt? Und wie kann man es möglicherweise nachbauen?
Entschuldigung, wenn ich irgendetwas Offensichtliches übersehen oder schlecht formatiert habe, dies ist mein erster Beitrag auf dieser Seite. Vielen Dank im Voraus!
Dies ist eine sehr weit gefasste Frage, und die vollständigste Antwort wäre nur eine Kopie eines Akustiklehrbuchs. Im Allgemeinen können wir jedoch sagen, dass mehrere Faktoren wichtig sind, um zu bestimmen, wie ein vibrierendes Objekt klingt, wie zum Beispiel:
Materialeigenschaften wie Steifigkeit, Spannung, Schallgeschwindigkeit im Material, Homogenität des Materials usw.
Geometrie , die die Anzahl und Häufigkeit der verfügbaren normalen Modi ändert;
Wie die Schwingungen erzeugt werden , da unterschiedliche Antriebskräfte unterschiedliche Normalmoden anregen;
Eigenschaften der Luft , die ein Audiosignal frequenzabhängig ungleichmäßig dämpfen und verzerren können; Und
Die Reaktion des Ohrs , die als Funktion der Frequenz sowohl ungleichmäßig als auch nicht linear ist.
Die Stimmgabel hat eine besondere Geometrie, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften einen normalen Modus viel stärker hervorhebt als andere für die richtige Antriebskraft (nämlich ein mäßig scharfes, aber nicht zu scharfes Klopfen auf ein weiches Objekt. Zu hartes Schlagen). wird auch die oberen Harmonischen anregen), wodurch die Luft mit einer Frequenz vibriert, die 1) von der Luft über die Entfernung von der Stimmgabel zu Ihrem Ohr nicht zu stark gedämpft wird und 2) in dem Bereich liegt, in dem die Reaktion des Ohrs möglich ist einen Ton dieser Intensität und Frequenz registrieren.
Wenn Sie einen dieser Faktoren ändern, kann der Klang ganz anders sein. Die Herstellung der Stimmgabel aus einem anderen Material beeinflusst die Vibrationen, die die Gabel als Reaktion auf ein Klopfen erzeugt, und kann mehr als einen normalen Modus anregen (insbesondere wenn Defekte vorhanden sind, da Vibrationen von ihnen reflektiert werden können). Das Herstellen einer Stimmgabel mit einer anderen Form ändert das Vorhandensein und/oder die Frequenz der normalen Moden. Wenn Sie eine Stimmgabel mit einer anderen Methode zum Schwingen bringen (z. B. indem Sie sie zu hart gegen einen harten Gegenstand schlagen oder sie an einen mechanischen Oszillator anschließen, der so eingestellt ist, dass er mit einem höheren Normalmodus mitschwingt), ändern sich die angeregten Normalmodi. Wenn Sie die Stimmgabel unter Bedingungen zum Schwingen bringen, in denen die Luft vorzugsweise den gewünschten Normalmodus absorbiert, ändert sich der Klang.
Flammenausbruch
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