Chladnische Klangfigur

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Chladnische Klangfiguren für Platten

Chladnische Klangfiguren sind Muster, die auf einer mit Sand bestreuten dünnen Platte (am besten aus Metall) entstehen, wenn diese in Schwingungen versetzt wird. Dieses geschieht, indem die Platte an einer Kante mit einem Geigenbogen bestrichen oder einer schwingenden Stimmgabel berührt wird.

Beispiele für Chladnische Klangfiguren für quadratische Platten. Aus E.F.F.Chladni "Die Akustik".
Chladni-Moden einer Gitarrendecke

Infolge von Eigenresonanzen beginnt die Platte mit einer ihrer Moden zu schwingen. Der Sand wird beim Tönen der Platte von den vibrierenden Partien regelrecht weggeschleudert und wandert zu den Stellen, an denen keine oder schwächere Schwingung auftritt. Auf diese Weise werden die Knotenlinien von stehenden Wellen sichtbar gemacht, die sich auf der Platte ausbilden.

Chladnische Klangfiguren sind benannt nach Ernst Florens Friedrich Chladni, der 1787 die Schrift „Entdeckungen über die Theorie des Klanges“ veröffentlichte, in der er Klangfiguren darstellt und beschreibt, wie man sie erzeugen kann.

Die Menschen waren von den Mustern so sehr fasziniert, dass Chladni seinen Lebensunterhalt mit dem Auftreten als Lehrer und Referent über seine Figuren verdienen konnte und selbst Napoleon sagte: „Dieser Mann lässt die Töne sehen.“

Nachdem Chladni die Klangfiguren auf Reisen durch Europa um 1800 bekannt gemacht hatte, beschrieben Mathematiker die Schwingungen elastischer dünner Platten. Es begann zwischen 1811 bis 1815 Sophie Germain mit fehlerhaften Randbedingungen. An dem Ausbau einer Theorie beteiligten sich unter anderem Charles Wheatstone 1833, Gustav Kirchhoff 1850,Woldemar Voigt 1893,Lord Rayleigh 1894,Walter Ritz 1909.

Auf diesen Erkenntnissen aufbauend, konstruierte der amerikanische Gelehrte Henry Holbrook Curtis den sogenannten Tonographen, mit dem diese Klangmuster fotografisch festgehalten werden konnten. Der Apparat bestand aus einer metallischen Röhre, die nach Art eines Hornes nach aufwärts gebogen war und oben einen Schalltrichter trug, auf dem eine Membran gespannt war. Auf dieser wurde ein feines Gemisch von Salz und Schmirgel aufgebracht und gleichmäßig in der Größe eines Kronenstückes ausgebreitet. Wenn nun Töne in die Röhre hineingesungen wurden, bildete das pulvrige Gemisch die bekannten chladnischen Figuren, die mittels neuester fotografischer Technik festgehalten wurden. In einer im Jahre 1897 erschienenen Aussendung des Patentbüros J. Fischer in Wien hieß es: „Die Bilder können als Modelle für Gesangsübungen dienen, die der Schüler, der in einen gleichgestalteten Apparat singt, durch Bringen desselben Tones, zu erreichen streben muss.“

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Musikinstrumentenbau wird vereinzelt auf diese Methode zurückgegriffen. Dabei wird beispielsweise die Gitarren- oder Geigendecke von einem Lautsprecher, der mit einem Frequenzgenerator verbunden ist, angeregt. Die Platte muss freischwingend gelagert werden. Um später ein optimales Schwingungsverhalten der Decke zu erreichen, muss die der jeweiligen Frequenz zugeordnete Mode (Form des Sandgebildes) möglichst erreicht werden (siehe Abbildung).

Chladnische Klangfigur
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Literatur zur Theorie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

• Martin Gander,Gerhard Wanner: From Euler, Ritz and Galerkin to modern computing, SIAM Review,Vol 54(4),p.,2012

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]