Bending auf dem Akkordeon - was passiert da genau?

[B-Greifer]

nochmal kurz zu der Frequenzkoppelung -
Das Prinzip ist dass sich zwei sehr nahe gelegene Frequenzen nicht als Schwebung äußert, sondern dass unterhalb eines gewissen Mindestabstands der Frequenzen, die sich auf 1 Frequenz zusammenschließen und dann mit dieser Frequenz schwingen. Das ist völlig unabhänig von Zug und Druck ...

Ich hatte die Bemerkung, dass das dann für die Erklärung der Tondrift tauge, (vll. fälschlicherweise) so verstanden, dass die im anderen Thread von Klangbutter beschriebene f-Absenkung gemeint war.
Dass hatte mich gewundert, da in eine Richtung die tiefer gestimmte Zunge dann höher klingt.

Meine "Spielereien" gingen eher drum zu klären ob man eine Stimmzunge auch außerhalb des Instruments so stemmen kann, dass sie danach eingebaut auch noch stimmt.

Das wäre ja sehr praktisch. Es würde ja wahrscheinlich schon genügen, wenn man die Änderung genau vorhersagen könnte.

Deine Kanzellenversuche & Beobachtungen sind interessant. Denn so sehr ich theoretische Überlegungen mag: Versuch macht klug.

Zumindest nach diesen Beobachtung aus meinen "Spielereien" würde ich mal sagen, dass die Stimzunge sich nicht gleich verhält wie die Klappe bei gedackten Pfeifen.

Ich sah eher die fast geschlossen Klappe des Akk als Dackung/Deckelung (?) einer sonst offenen Pfeife (Kanzelle) an.
Aber da Pfeifen ja doch anders funktionieren, ist mir (wie früher schon angemerkt) sowieso nicht ganz klar ob/seit wann ich mich da auf dem Holzweg befinde. Wie lang ist denn so eine Kanzelle? Ich hätte vermutet, das (un)gedackte Pfeifen für so tiefe Töne länger sein müssen.

Falls du den Versuchsaufbau noch hättest, könntest du ihn um eine Art Blende ergänzen, um den Klappeneffekt zu untersuchen. Allerdings wüssten wir dann ggf. immer noch nicht, warum der Effekt eintritt.

Wenn ich die Folien von Cottingham richtig verstanden habe (es fehlt da leider so gut wie jede ausführlichere Erklärung zu seinen Folien, was das Ganze sehr schwer verständlich macht), kann man durch entsprechenden Druck den Ton sehr weit "abbenden" - irgendwo stand mal was von bis zu einem Halbton oder so, meine ich gelesen zu haben (?)

Ja, Folie 27, Seite 14.
Die Folien waren sicher Teil eines Vortrags. Ausführlicher wäre mir auch lieber gewesen, hab aber nix gefunden.

Und in dem Zustand wird ja weder die Kanzelle in der Länge verändert ...

Vll. wird die sonst (halb)offene Kanzelle von der fast geschlossenen Klappe gedackt.

... Und von daher bich ich jetzt praktisch wieder an der gleichen Stelle wie am Anfang und komme wieder zur Frage: außer dass sich die Klappenöffnung verändert bleiben alle anderen Parameter gleich...Was sich aber ändert ist die Strömungsgeschwindigkeit an der Tonöffnung im Klappenspalt...bin ich also wieder beim Herrn Bernoulli als Hauptverdächtigen auch wenn ich ihm nach wie vor nichts konkretes (mangels tieferen physikalischen Wissens) nachweisen kann...

Also an den Klappen muss ja irgendwas passieren, aber die Schwingung der Stimmzunge muss dadurch beeinflusst werden. Es kann m.E. nicht sein, dass die unverändert schwingt und der Ton erst an der Klappe verändert wird.
Ob's aber die Strömungsgeschwindigkeit ist? Oder der Luftaustausch behindert wird (Massenstrom)?

... ich will mich dann nochmal versuchen an einer möglichen Antwort ...

Das ist schön. Denn je mehr hier im Nebel stochern, um so besser die Chancen, was zu finden.

Ein Akkordeon hat - ebenso wie eine Mundharmonika - aber keine Schallröhren. Die Zunge ist selber das schwingende System.

Naja, der Raum zw. Stimmplatte und Klappe ist ja auch ein Hohlkörper. Allerdings passt dessen Länge nicht zur Zungenfrequenz.

Bei der Klarinette ist zwar auch das Blatt ein eigenständig schwingendes System, aber es hat keine feste eigene Frequenz und ist an das Schallrohr der Klarinette gekoppelt die dem Blatt ihre eigene Frequenz aufzwingt

Vielleicht geschieht das hier auch nur in geringerem Ausmaß?

Aber selbst wenn die Zungenregister längere Röhren haben (z.B. die "Spanische Trompete"), geben diese nicht die Tonhöhe vor, ...

Naja, um die Analogie bzgl. Akk.-Klappen-Bending zu ziehen, müssten die Röhren erst mal oben fast geschlossen werden. Vll. hätten sie dann Einfluss.

https://www.greifenberger-institut.de/dt/wissenswertes/orgel/einleitung/zungenstimmen.php

Sehr interessant. Vor allem die Unterschiede zw. Labialregister und Zungenregister bei Temperaturschwankungen.

Wenn ich nur auf dem Klarinettenmundstück blase (mit angebrachtem Blatt natürlich ;-) kann ich den Bending-Effekt ganz leicht nachstellen, indem ich einfach mit dem Finger die Öffnung unten am Mundstück mehr oder weniger abdecke, ...

Nur zum Vergleich: Was passiert denn, wenn du die Öffnung offen lässt, aber den Blasdruck langsam Richtung null absenkst?

Entscheidend scheint mir hier aber der Umstand, dass mit der nur noch ganz kleinen durchströmenden Luftmenge auch nur noch ganz wenig Energie am Blatt/an der Zunge umgesetzt wird. Um das Blatt bzw. die Zunge in Bewegung zu setzen damit der Ton entsteht muss ja Energie in Form des Luftstroms zugeführt werden. Wer bei einer Klarinette nur mit dem Luftstrom wie bei einer Blockflöte hinein pustet wird z.B. gar keinen Ton erzeugen können.
Meine Schlussfolgerung wäre, dass diese immer minimale Energie nicht mehr ausreicht, um das Blatt/die Zunge mit ihrer Masse auf ihre volle Schwingfrequenz zu bringen - das Blatt/ die Zunge schwingt dann langsamer, der Ton wird tiefer.

Möglich. Aber nicht zwingend. Theoretisch könnte es auch leiser werden, um Energie zu 'sparen'.

Dazu kommt, dass weder das Blatt noch eine Zunge wirklich ideale Schwinger sind. Gerade die tiefen Zungen dürften mit ihrem besonders ungünstigen Verhältnis Länge-Masse-Biegesteifigkeit stärker auf den geringeren Energieintrag reagieren mit stärkerem Sinken, ...

Dagegen spricht aber der ursprüglich von Klangbutter im Ausgangsthread beobachtete Effekt, dass beim lauter spielen (mehr Energie) die Frequenz absinkt.

Ich verbleibe grübelnd.

 

[maxito]

Ich verbleibe grübelnd.

Ja so geht s mir grad auch...


Die Erklärungen von Lobomix habe ich glaub ich soweit verstanden (bilde ich mir zumindest ein...). Es sind aber ein paar Pukte, die mir nach wie vor nicht ganz schlüssig werden.

Vor allem die Unterschiede zw. Labialregister und Zungenregister bei Temperaturschwankungen.

das hatten wir vor einigen Jahren auch schon hier ausgiebig diskutiert, ob Temperaturschwankungen einen Einfluss auf die Stimmung haben... Ich war hier anfangs der Meinung ich hätte zwischen Sommer und Winter ca. 2 Ct Stimmungsunterschied... war aber letztlich nur ne Falschmssung - die Stimmung bleibt konstant. In dem Punkt hat Ippenstein damals recht behalten. was auch gut so ist, denn dann wäre eine Stimmung ja nur für den Luftdruck gültig an dem Tag und Ort , an dem gestimmt wurde... was Gott sei Dank nicht der Fall ist!

Auch die Luftdruckunterschiede hatten (haben) keinen Einfluss auf die Stimmung. Ein in den östereichischen Bergen gestimmtes Akkordeon funktioniert an der Waterkant genauso mit gleicher Stimmung. Auch diese Idee hat sich nicht halten können - Stimmung bleibt Stimmung , unabhängig vom Umgebungsluftdruck während der Stimmung.

Dass hatte mich gewundert, da in eine Richtung die tiefer gestimmte Zunge dann höher klingt.

... zumindest relativ... da müsste man jetzt mal genauer nach schauen, welche Stimmzungen dabei beteiligt sind und welche Schliffform die haben - es kann ja sein , das die relativ gesehen höher klingt.. aber vielelicht nur, weil die anderen Zungen eine stärkere Tondrift nach unten aufweisen... Hier würde ich gerne die Effekte trennen. Denn die Tondrift als eingeprägtes Bauartmerkmal der Stimmzungen und das Tonabsenken durch Bending sind mit Sicherheit schon zwei unterschiedliche Phänomene. Man kann ja auch Stimmzungen benden, die über den Lautstärkebereich egalisiert wurden also normal keine Tondrift aufweisen.

Meine Schlussfolgerung wäre, dass diese immer minimale Energie nicht mehr ausreicht, um das Blatt/die Zunge mit ihrer Masse auf ihre volle Schwingfrequenz zu bringen - das Blatt/ die Zunge schwingt dann langsamer, der Ton wird tiefer.

Das ist so ein Punkt an dem ich hängenbleibe... Denn wenn ich eine Stimmzugne stimme, dann fängt die beim kleinsten Spieldruck bei dem die anfängt Ton zu erzeugen mit der Stimmungsfrequenz an zu laufen, wenn die Tonklappe geöffent ist. Wenn die Stimmzunge eglaisiert ist also die Tondrift korrigiert wurde, dann bleibt die Zunge stimmstabil bis zum maximalen Spieldruck. Bei den teiferen Tönen geht das irgendwann nciht mehr, wie wir schon and andere Stelle festgestellt haben - aufgrund der Schliffkurve ist die im Mittelbereich weicher und der Ton sinkt mit zunehmender lautsärke. Wohlgemert aber nur die tieferen bei denen es Bauart bedingt nicht anders zu kompensieren geht. die mittleren und höheren Töne können , wenn die sauber geschliffen sind tonstabil bleiben von ppp bis fff ... solange dei Tonklappe voll geöffnet ist!

... Und weil die Tonklappe voll geöffnet ist, kann man davon ausgehen, das der Druck zwischen außen und im Balg fast komplett an der Stimmzunge abgebaut wird. Und dabei bleiben die (mittleren un höheren) Stimmzungen tonstabil - also bei großer Druckdifferenz zwischen vor und hinter der Stimmzunge und ebenso bei kleiner Druckdifferenz!

Durch das mehr oder weniger Versperren des Auslasses (Finger in der Öffnung = nur teilweise geöffnete Klappe) bleibt ja der Luftdruck auf der Ausgangsseite höher als normal.

ja - aber letzlich gehts nur um die Druckdifferenz zwischen vor und nach der Zunge. Und ob ich die erzeuge, weil ich nur sehr schwachen Balgdruck aufbaue, oder weil ich großen Balgdruck aufbaue und den durch fast geschlossene Tonklappe aufstaue und somit den "Außendruck" künstlich anhebe ... da hätte ich gesagt ist egal. Denn für die Stimmzunge bleibt unter m Strich eine gewisse Druckdifferenz. Und das witzige ist, wenn diese Druckdifferenz durch eine fast geschlossene Tonklappe durch anstauen erzeugt wird oder weil ich bei geöffneter Tonklappe mit wenig Anfangsdruck die gleiche Druckdifferenz erzeuge - so habe ich trotzdem einmal einen gebendeten Ton und das andere mal einen ganz normalen...Drum hätte ich gesagt - der Stimmzunge ist es egal wie weit die Tonklappe auf ist. Die Stimmzunge erfährt eine Druckdifferenz und entsprechend dieser Druckdiffenz schwingt die erstmal.

Das gilt aber nur, wenn man davon ausgehen darf, dass die Stimmzunge relativ stimmstabil ist und nicht auf veränderte "Dackelung" stark reagiert... Dann sind die Effekte alle nicht erklärbar. Wenn man aber die Annahme zulässt dass die Stimmzungen auf stark auf die Kanzelle mitreagiert wenn die Kammer (fast) komplett gedackelt wird... dann würden die Erklärungsanalogiene der Klarinette zutreffen.

... nur dann müsste eigentlich die Stimzunge auf die Resonatorlängen (Kanzellenlänge) ebenfalls stärker reagieren.... das allerdings konnte ich bisher nicht beobachten als ich meine Versuche mit den Kanzellenlägen bezüglich geeigneter Resonanzlängen gemacht habe. Die Stimmzunge blieb stimmstabil - zumindest war der Unterschied so gering, dass ich den nicht wahrgenommen habe. Die Unterschiede beim Bending sind allerdings ja nicht zu überhören.

Naja, der Raum zw. Stimmplatte und Klappe ist ja auch ein Hohlkörper. Allerdings passt dessen Länge nicht zur Zungenfrequenz.

Zumindest bei den tieferen Tönen ist die Kanzellenlänge weit ab von einer passenden Resonanzfrequenz. Da gilt speziell beim bass: "Länge läuft" und erst mit längeren Kanzellen kommt der Grundbass kräftiger und besser in Fahrt (siehe Umlenkstimmstock Winkelbass etc, wo die Kanzellenlänge deutlich größer als die Stimmplattengröße gemacht wird...) bei den ganz hohen Piccolotönen kann schon passieren, wenns dumm läuft, dass sich hier Interferenz ergibt und die Piccolozunge dann nicht mehr laufen will... Da muss man dann mitunter etwas tricksen und die Kanzelle n Stück weit mit Wachs ausgießen um wieder eine passene Kanzellengeometrie herzustellen.

Falls du den Versuchsaufbau noch hättest, könntest du ihn um eine Art Blende ergänzen, um den Klappeneffekt zu untersuchen.

Ja den Aufbau hab ich schn noch ,.. brauche ich ja nach wie vor wenn ich mal wieder zickige Stimmzungen wieder einrichten muss. Aber ich bin grad mit anderen Projekten ausgelastet so dass ich grad keine rechte Zeit habe mich damit zu beschäftigen... so gehts halt manchmal wenn man sich für viele Sachen interessiert und die mitunter auch umsetzen will...

Allerdings wüssten wir dann ggf. immer noch nicht, warum der Effekt eintritt.

manchmal kommt man mit dem Ausschlussverfahren der Sache aber auch näher

 

[B-Greifer]

Hier würde ich gerne die Effekte trennen. Denn die Tondrift als eingeprägtes Bauartmerkmal der Stimmzungen und das Tonabsenken durch Bending sind mit Sicherheit schon zwei unterschiedliche Phänomene.

Denk ich auch.

... Und weil die Tonklappe voll geöffnet ist, kann man davon ausgehen, das der Druck zwischen außen und im Balg fast komplett an der Stimmzunge abgebaut wird.

Die Formulierung finde ich unglücklich, da es sowas wie Druckerhaltung (im Vgl. zu Energie- oder Impulserhaltung) nicht gibt.

ja - aber letzlich gehts nur um die Druckdifferenz zwischen vor und nach der Zunge. Und ob ich die erzeuge, weil ich nur sehr schwachen Balgdruck aufbaue, oder weil ich großen Balgdruck aufbaue und den durch fast geschlossene Tonklappe aufstaue und somit den "Außendruck" künstlich anhebe ... da hätte ich gesagt ist egal. ...

Bevor ich von dem Bend-Effekt hätte ich das auch angenommen.
Aber vll. ist der Druck hier zu statisch gesehen. Auch in Pfeifen ist der Druck ja nicht konstant, sondern Schallwellen sind per se schon Druckänderungen, ggf. reflektieren sie auch noch an der fast geschlossene Klappe. Auch an der Zunge ist der Druck nie zeitl. konstant. Vll. kommt man da mit statischen Drucküberlegungen nicht weiter. Könnte sein das mein "Schwierig, schwierig" noch untertrieben war.

Das gilt aber nur, wenn man davon ausgehen darf, dass die Stimmzunge relativ stimmstabil ist und nicht auf veränderte "Dackelung" stark reagiert... ... Wenn man aber die Annahme zulässt dass die Stimmzungen auf stark auf die Kanzelle mitreagiert wenn die Kammer (fast) komplett gedackelt wird... dann würden die Erklärungsanalogiene der Klarinette zutreffen.

Keine Ahnung, auf was die Stimmzungen reagieren, aber stimmstabil können sie beim Benden nicht sein.

... nur dann müsste eigentlich die Stimzunge auf die Resonatorlängen (Kanzellenlänge) ebenfalls stärker reagieren.... das allerdings konnte ich bisher nicht beobachten als ich meine Versuche mit den Kanzellenlägen bezüglich geeigneter Resonanzlängen gemacht habe.

Vll. ein nichtlinearer Effekt der sich im getesteten Bereich 'nett' verhält? (Der Gedanke kam mir wegen Folie 28. Dort gab es auch erst kaum einen Effekt, dann aber deutlich.)
Aber wie schon geschrieben: Du hast das ja ohne Deckung/Dackung (?) getestet.

Zumindest bei den tieferen Tönen ist die Kanzellenlänge weit ab von einer passenden Resonanzfrequenz. Da gilt speziell beim bass: "Länge läuft" und erst mit längeren Kanzellen kommt der Grundbass kräftiger und besser in Fahrt ...

Vll. braucht's für den Effekt gar keine Resonanzfrequenz.

Ja den Aufbau hab ich schn noch ,.. brauche ich ja nach wie vor wenn ich mal wieder zickige Stimmzungen wieder einrichten muss. Aber ich bin grad mit anderen Projekten ausgelastet so dass ich grad keine rechte Zeit habe mich damit zu beschäftigen... so gehts halt manchmal wenn man sich für viele Sachen interessiert und die mitunter auch umsetzen will...

Alles gut. Denn das mit dem Ausschlussverfahren ist zwar richtig, da Naturwissenschaft immer nur falsifizieren kann. Aber dazu bräuchte es doch erst mal eine Theorie für den Effekt und eine Idee, wie ein Versuch diese Theorie testen könnte. Da dies bislang nicht in Sicht scheint, bleibt dir für die anderen Projekte noch etwas Zeit.


Bis zu neuen Ideen bleibt ein interessanter Effekt, über den man bspw. während des Schneeschippens etwas grübeln kann. Hat ja auch was.

 

[Micha3l]

Hi,

das ist eine sehr schöne Diskussion, die ihr hier habt und die Fragestellung erscheint mir wirklich knifflig.

Mir fallen zwei Effekte ein, die zu einer Verringerung der Resonanzfrequenz eines harmonischen Oszillators führen.
Einer ist Schwingungsdämpfung, der andere Schwingungskopplung. Beide können auch gemeinsam auftreten.
Je stärker die Dämpfung, desto stärker sinkt die Resonanzfrequenz und je stärker die Kopplung, desto stärker sinkt auch die Resonanzfrequenz.

Die meisten mechanischen Schwingungen sind gedämpft. Eine ungedämpfte Schwingung würde einfach weiter schwingen, wenn sie nicht mehr angeregt wird. Angenähert gibt es das bei diesen riesigen Pendeln, die manchmal in Museen oder anderen großen Gebäuden hängen und mit denen man die Erdrotation zeigen kann. (Ebenfalls ungedämpfte Schwingungen kennt man aus der Quantenmechanik: Die Elektronen um den Atomkern schwingen sozusagen ungedämpft.)

Für die Abnahme der Resonanzfrequenz mit der Schwingungsdämpfung gibt es z.B. auf Wikipedia ein Diagramm auf der Seite "harmonischer Oszillator".

Eine Stimmzunge dürfte immer gedämpft sein. Wenn man sie anzupft oder Ähnliches, schwingt sie ja deutlich kürzer nach, als z.B. eine Gitarrenseite (selbst diese ist gedämpft, wenn auch ziemlich schwach, da sie lange nachschwingt). Meistens ist die Ursache für Dämpfung Reibung. Luftreibung wird sicher eine Rolle spielen und vielleicht auch Reibung des Materials in der Nähe der Befestigung. Das ist mir nicht so klar.
Theoretisch sollte sie damit immer etwas tiefer schwingen, als man aus einer Berechnung für die Stimmzunge als harmonischer Oszillator erwarten würde. Solange die Dämpfung aber nur leicht ist (was auch immer in diesem Zusammenhang leicht bedeutet) sollte diese Verschiebung der Resonanzfrequenz auch nur gering sein).

Sollte Dämpfung der entscheidende Effekt beim Bending sein, müsste das Schließen der Tonklappe zu etwas führen, das mehr Reibung an der Stimmzunge erzeugt. Das könnte wohl höchstens die Luft in der Kanzelle bzw. an der Stimmzunge sein.


Schwingungskopplung tritt dann auf, wenn noch etwas anderes mitschwingt und sich die beiden (oder mehrere) Schwingungen gegenseitig beeinflussen. Bei der bekannten Schwebung dürfte das nicht der Fall sein, da die beteiligten Stimmzungen weit voneinander weg sind und sich der durch die beiden Quellen erzeugte Schall erst hinter den Austrittsöffnungen überlagert.
Anders wäre das vermutlich, wenn die beiden an der Schwebung beteiligten Stimmzungen in der gleichen Kanzelle wären. Dann würden sie über die Luft in der Kanzelle die jeweils andere Stimmzunge beeinflussen und man würde vermutlich etwas anderes hören als sonst. Würden die Stimmzungen sich stark beeinflussen (=starke Kopplung) sollte die resultierende Frequenz niedriger sein, als bei der üblichen Schwebung.

Es ist möglich, dass in der Kanzelle bei der Tonerzeugung noch andere Teile mitschwingen außer der einen Stimmzunge. Dies könnte eins der Ventile sein oder beide oder die andere Stimmzunge oder es entsteht so etwas wie eine Luftsäule (im Sinne einer stehenden Welle). Es könnten auch mehrere der Teile mitschwingen. Würde dieses Mitschwingen verstärkt durch das annähernde Schließen der Tonklappe, wäre dessen Kopplung an die anregende Stimmplatte erhöht. Die Frequenz der Stimmplatte würde damit verringert.

Welcher der beschriebenen Effekte sich allerdings tatsächlich auf das Bending auswirkt, kann ich auch nicht sagen. Das sind eher so theoretische Überlegungen.

Viele Grüße,
Michael

 

[maxito]

Mir fallen zwei Effekte ein, die zu einer Verringerung der Resonanzfrequenz eines harmonischen Oszillators führen.
Einer ist Schwingungsdämpfung, der andere Schwingungskopplung. Beide können auch gemeinsam auftreten.
Je stärker die Dämpfung, desto stärker sinkt die Resonanzfrequenz und je stärker die Kopplung, desto stärker sinkt auch die Resonanzfrequenz.

Der Ansatz mit der Dämpfung gefällt mir... da komm ich grad aus meiner gedanklichen Sackgasse raus

Die Schwingungskoppelung halte ich hier eher für unwahrscheinlich. Die (freiwillige) Schwingungskoppelung ist mir nur von zwei nahe beieinander liegenden Frequenzen bekannt. ... Beim Benden gehts aber schon deutlich weg. Und es stellt sich auch die Frage mit was sich die Stimmzunge hier koppeln sollte. Drum halte ich die Schwingungskoppelung hier für das Phänomen nicht verantwortlich.

Meistens ist die Ursache für Dämpfung Reibung. Luftreibung wird sicher eine Rolle spielen und vielleicht auch Reibung des Materials in der Nähe der Befestigung.

Die Reibung könnte m.E. eher in die Richtung führen. Die Stimmzunge ist an sich ja alles mögliche, bloß kein optimaler Federmasseschwinger. Und Reibungsstellen gibt es genug. Von der Aufnietung bis hin zu innerer Reibung in der Zunge.

Luftreibung wird sicher auch eine Rolle spielen - aber hier glaub ich ist der Einfluss ebenfalls eher sehr gering. Denn im normalen Spielbetrieb macht sich das ja auch nicht größer bemerkbar. Warum also sollte die Luftreibung schlagartig ansteigen, sobald man die Klappe schließt.

Reibung halte ich hier auch deshalb für eher verantwortlich als Schwingungskoppelung, denn trotz allem ist die Stimmzunge ein Federmasseschwinger der von sich aus erstmal versucht die ihm eingeprägte Frequenz einzunehmen und beizubehalten. Wird die Stimmzunge weit ab von ihrer eigentlichen Frequenz betrieben (ohne zusätzliche Dämpfung oder sonstwas) dann nimmt auch die Resonanzverstärkung deutlich ab und die Schwingung versiegt.

Drum könnt ich mir schon eher vorstellen, dass hier stärkere Dämpfung die Ursache für den Frequenzabfall der Stimmzunge die Ursache ist. Und das einzige das mir einfällt was genügend massiv ist um eine deutliche Dämpfung zu erzeugen sind die Ventile. Wenn die durch die Drosseleffekte veranlasst werden anders zu flattern, oder überhaupt anfangen eigenständig zu flattern und nicht nur brav offen zu bleiben, dann kann ich mir das schon als ausreichend starke Störquelle vorstellen, die dann auf die Zunge eine so starke Dämpfung erzeugt, dass die massiv in ihrer Frequenz runtergeht.

 

[B-Greifer]

das ist eine sehr schöne Diskussion, die ihr hier habt und die Fragestellung erscheint mir wirklich knifflig.

Um so besser, wenn hier Verstärkung die Bühne betritt.

... je stärker die Kopplung, desto stärker sinkt auch die Resonanzfrequenz.

Mal abgesehen vom Bend-Effekt. Sinkt sie immer? Oder kann sie (ggf. bei Amplitudenänderung) auch gleich bleiben oder gar steigen?

Sollte Dämpfung der entscheidende Effekt beim Bending sein, müsste das Schließen der Tonklappe zu etwas führen, das mehr Reibung an der Stimmzunge erzeugt. Das könnte wohl höchstens die Luft in der Kanzelle bzw. an der Stimmzunge sein.

Anders als über die Luft (oder ggf. noch eine geänderte Gehäuseschwingung) kann es ja eigentlich kaum zu einer Wirkung zw. Klappenposition und Stimmzunge kommen.

... oder es entsteht so etwas wie eine Luftsäule (im Sinne einer stehenden Welle).

So hätte ich mir das vorgestellt: Die Stimmzunge erzeugt Schalldruckwellen, diese werden an der fast geschlossenen Klappe teilweise zurückreflektiert und beieinflussen die Stimmzunge.

Ist das jetzt eine zeitlich variable Dämpfung oder eine Rückkopplung der Zunge mit sich selbst?

Und es stellt sich auch die Frage mit was sich die Stimmzunge hier koppeln sollte. Drum halte ich die Schwingungskoppelung hier für das Phänomen nicht verantwortlich.

Ich mag die Kopplung.
siehe oben

Die Reibung könnte m.E. eher in die Richtung führen. Die Stimmzunge ist an sich ja alles mögliche, bloß kein optimaler Federmasseschwinger. Und Reibungsstellen gibt es genug. Von der Aufnietung bis hin zu innerer Reibung in der Zunge.

Die Reibungsstellen bestehen doch immer. Sind sie dann beim Bending entscheidend?

Luftreibung wird sicher auch eine Rolle spielen - aber hier glaub ich ist der Einfluss ebenfalls eher sehr gering.

Was auch noch schwierig ist: Vll. dämpft die Luft die Zungen nicht nur per Reibung, sondern beeinflusst dort auch den Bernulli-Effekt. So würde ich Einfluss vll. noch größer.

Denn im normalen Spielbetrieb macht sich das ja auch nicht größer bemerkbar. Warum also sollte die Luftreibung schlagartig ansteigen, sobald man die Klappe schließt.

Im normalen Betrieb kommt es zu weniger zurückreflektierten Schalldruckwellen (zeitlichen Luftdruckänderungen) an der Zunge (ob nun als Reibung oder beim Bernulli-Effekt).

Die Idee mit den reflektierten Schallwellen bringt allerdings die Frage mit sich, wie es auf der anderen Seite der Zunge damit aussieht. Da müssten ja ständig solche Wellen reflektiert werden, auf die Zunge treffen und sie dadurch beeinflussen.

Drum könnt ich mir schon eher vorstellen, dass hier stärkere Dämpfung die Ursache für den Frequenzabfall der Stimmzunge die Ursache ist. Und das einzige das mir einfällt was genügend massiv ist um eine deutliche Dämpfung zu erzeugen sind die Ventile. Wenn die durch die Drosseleffekte veranlasst werden anders zu flattern, oder überhaupt anfangen eigenständig zu flattern und nicht nur brav offen zu bleiben, dann kann ich mir das schon als ausreichend starke Störquelle vorstellen, die dann auf die Zunge eine so starke Dämpfung erzeugt, dass die massiv in ihrer Frequenz runtergeht.

Natürlich sind die Klappen die Verursacher, dort wird ja die Änderung eingeleitet.
Aber wäre so etwas dann nicht eher eine Kopplung?
Und wie sollten die Klappen eine solche Wirkung auf die Zunge haben? Das geht doch fast nur über die Luft (oder Gehäuseschwingung).


Eigentlich eine Schande, dass so viel Aufwand in Space-Teleskope und Teilchen-Beschleuniger fließt, bevor dieser viel wichtigere Effekt endgültig geklärt und per ordentlichem Erklärvideo bei der Sendung mit der Maus veröffentlich wurde.

 

[Micha3l]

Hallo und ein gutes neues Jahr.

es ist weiterhin ziemlich interessant. An der folgenden Stelle musste ich nachdenken und recherchieren:

nochmal kurz zu der Frequenzkoppelung -

Das Prinzip ist dass sich zwei sehr nahe gelegene Frequenzen nicht als Schwebung äußert, sondern dass unterhalb eines gewissen Mindestabstands der Frequenzen, die sich auf 1 Frequenz zusammenschließen und dann mit dieser Frequenz schwingen. Das ist völlig unabhänig von Zug und Druck das geht auch mit elektronischen Schwingern....

Den hier beschriebenen Effekt kannte ich vorher noch gar nicht. Der Effekt heißt Synchronisation und wurde von Christiaan Huygens entdeckt. Er bemerkte, dass zwei gleiche Pendeluhren, die am selben Balken hingen, nach einiger Zeit im Gleichtakt pendelten. Wenn man nach "Schwingungen im Gleichtakt" googelt, findet man einen schönen, über weite Strecken verständlichen Artikel darüber auf der Seite von Pro Physik.
Gerade fiel mir auf, dass das Beispiel von Huygens Pendeln auch im Wikipedia Artikel für gekoppelte Pendel verwendet wird. Hier ist es irreführend und passt nicht an die Stelle. Das passiert auf Wikipedia manchmal.

Ich kann mir vorstellen, dass dieser Effekt manchmal auch als Frequenzkopplung bezeichnet wird. Bei Lasern heißt er z.B. Modenkopplung. Er wird durch Kopplung verursacht (kompliziert), ist allerdings nicht mit der Kopplung von Schwingungen allgemein gleichzusetzen. Der Effekt des Koppelns von Schwingungen ist wesentlich umfassender und bedeutet nur, dass zwei oder mehrere Schwingungen sich gegenseitig beeinflussen. Dafür müssen die Schwingungen nicht mal in ähnlichen Größenordnungen sein.
Für Lehrbeispiele werden meistens zwei gleichgroße, ideale Pendel verwendet, deren beider Massepunkte mit einer Feder verbunden werden. Die Pendel wären allerdings genauso gekoppelt, wenn statt einer Feder zwischen den beiden Massen z.B. ein Faden zwischen den Fäden der Pendel gespannt wäre oder wenn eines der beiden Pendel länger und schwerer wäre als das andere. In diesen Fällen wären halt die Lösungen schwerer zu berechnen.

Das war jetzt erstmal ziemlich weit weg von den gebendeten Stimmplatten im Akkordeon. Würde beim annähernden Schließen der Tonklappe eines der Ventile anders schwingen als vorher, oder überhaupt schwingen und dabei irgendwie mit der schwingenden Stimmzunge wechselwirken, würde ich beide als gekoppelt ansehen. Man könnte es sich so vorstellen, dass die Stimmzunge Energie aufwendet, um das Ventil anzutreiben.
Würde das Ventil sich aus einem anderen Grund öffnen, wie zum Beispiel einem fast nicht mehr vorhandenen Druckunterschied auf beiden Seiten des Ventils, dann nicht unbedingt. Das ist kann ich mir so theoretisch nicht gut genug vorstellen.

... je stärker die Kopplung, desto stärker sinkt auch die Resonanzfrequenz.

Mal abgesehen vom Bend-Effekt. Sinkt sie immer? Oder kann sie (ggf. bei Amplitudenänderung) auch gleich bleiben oder gar steigen?

Die Frage klingt erst mal einfach, ist aber schwer zu beantworten. So rein intuitiv hätte ich gesagt, die Resonanzfrequenz bleibt entweder gleich oder sinkt. Allerdings gibt es auch den anderen Fall:

Bei den beiden durch eine Feder gekoppelten, gleichen und idealen Pendeln gibt es drei unterschiedliche Fälle: 1. Die Pendel pendeln im Gleichtakt. Dann spielt die Feder keine Rolle und beide Pendel pendeln in ihrer ursprünglichen Resonanzfrequenz. 2. Am Anfang wird nur ein Pendel ausgelenkt. Das Pendel wird sukzessive seine Schwingungsenergie über die Feder an das andere Pendel übertragen bis es still steht. Danach findet das ganze wieder rückwärts statt. Hier schwingen die Pendel zum einen mit einer Resonanzfrequenz, die etwas geringer ist, als die ursprüngliche, je nach dem wie stark die Feder ist, zum anderen ist diese Schwingung überlagert mit der Schwingung, bei der einmal das eine und einmal das andere Pendel aktiv schwingt. Es entsteht eine Schwebung.
3. Die Pendel werden am Anfang genau entgegengesetzt ausgelenkt. Dann schwingen sie entgegengesetzt und schneller als ihre ursprüngliche Resonanzfrequenz.

Allerdings nehme ich an, dass der dritte Fall unter realen Bedingungen nicht allzu stabil sein dürfte und die Schwingung sollte irgendwann in den Fall 2 übergehen. Das kann ich aber gerade nicht nachprüfen, da ich keine gekoppelten Pendel zur Hand habe.

Es gibt hierzu auch eine Parallele in der Molekülphysik. Hat man zwei Wasserstoffatome, haben beide jeweils ein Elektron, dass sich auf einem festen Energieniveau befindet. (Das Energieniveau eines Elektrons ist mit dessen Schwingungsfrequenz verknüpft. Je höher die Energie, desto höher die Frequenz.) Bringt man beide Atome zusammen, spalten die beiden vorher gleich hohen Energieniveaus der Elektronen sich auf in zwei unterschiedlich hohe. Das eine befindet sich nun unterhalb des Niveaus eines freien Wasserstoffatoms und das andere darüber. Wird das Niveau besetzt (durch mindestens ein Elektron), das sich unterhalb des Nivaeus des freien Atoms befindet, bleibt das Molekül zusammen. Wird nur das höhere Niveau besetzt, zerfällt das Molekül wieder. Deshalb heist das niedrigere Niveau auch bindendes Niveau (oder dann auch Orbital) und das höhere heist nicht bindendes Niveau.

Also was ich hier kompliziert ausgedrückt habe: Bei gekoppelten Schwingungen ist sind die Fälle stabil, wenn die Resonanzfrequenz gleich bleibt oder sinkt. Steigt sie an, bleibt das normalerweise nicht lange stabil.

Eigentlich eine Schande, dass so viel Aufwand in Space-Teleskope und Teilchen-Beschleuniger fließt, bevor dieser viel wichtigere Effekt endgültig geklärt und per ordentlichem Erklärvideo bei der Sendung mit der Maus veröffentlich wurde.

Das wäre schon ziemlich interessant .
Ich erinnere mich an einen Fall, als ein Würzburger Professor sich eine Methode zur Überprüfung einer Klavierstimmung ausgedacht hat:
https://www.uni-wuerzburg.de/aktuelles/pressemitteilungen/single/news/wenn-physi/

Viele Grüße und einen schönen Sonntag!