PRS Hälse - warum am Fuss immer so "dick"?

[cirex]

Ich möchte euch hier am vereinfachten Beispiel die mechanische Erklärung zu meiner Aussage liefern, warum der dicke Halsfuß der PRS für die Stabilität nichts bringt.
Und auch zu meiner Aussage "Und die Statik ist bei der Gitarre irrelevant. Wäre sie relevant, wären die Hälse generell dicker."

Damit es nicht zu kompliziert wird, ist in dem vereinfachten Beispiel der Gitarrenhals in Spielhaltung mit der Sicht von oben (also aus der eigenen Perspektive) dargestellt und zur besseren Verständlichkeit und Vergleichbarkeit der Spannungswerte in einer festen Wand verspannt.
Der Hals besteht aus zwei Teilen, dem "dünnen" Hals und dem dicken Halsfuß.
Die Saiten ziehen den Hals nach vorne (die Stelle beim Sattel ist zwar nicht richtig, das soll hier mal egal sein), was durch den orangen Pfeil für die Kraft F repräsentiert wird.
Im Hals gibt es über der gelb strichlierten Linie (neutrale Faser) einen auf Druck und darunter einen auf Zug beanspruchten Bereich (Zug ist meistens kritischer).

Die Formeln für die Berechnungen lauten:

δ... Spannung
M... Biegemoment
W... Widerstandsmoment
F... Kraft
l... Abstand der Kraft
I... Flächenträgheitsmoment
a.. Abstand der neutralen Faser
b und c... Breite und Dicke

Wenn wir uns im ersten Schritt die Beanspruchung (Zugspannung) im Halsfuß ansehen, dann ergeben sich folgende Werte:

Im zweiten Schritt machen wir das gleiche für die maximale Beanspruchung des "dünnen" Halses:

Im dritten Schritt schauen wir uns die Spannungswerte beim verlängerten Halsfuß der PRS an (ich habe angenommen, dass der Halsfuß um 40mm länger ist):

Die Spannung ist wie erwartet geringer (um knapp 12%). Also, ja, die "Stabilität" (Belastbarkeit) des Halses hat zugenommen, und sogar zu einem nicht unwesentlichen Teil.

Bevor hier vorschnelle Jubelschreie losbrechen möchte ich im vierten Schritt etwas "Erstaunliches" zeigen.
Bei diesem Schritt habe ich den "dünnen" Hals um 1,5mm dicker gemacht:

und es zeigt sich, dass mit dieser Maßnahme die "Stabilität" des Halses praktisch ident zu jener des PRS Designs ist:

Wie kann das sein?
Wenn ihr euch die Formeln oben anseht, speziell vom "I" (Flächenträgheitsmoment) dann seht ihr, dass "c" (die "Dicke") mit der dritten Potenz in die Gleichung eingeht, während alles andere die Spannung nur linear beeinflusst.

Was ich ergänzend erwähnen möchte:

• die Werte mögen nicht alle der Realität entsprechen, das hat aber keinen Einfluss auf die Aussage
• die (Biege)Spannung ist nur ein Maß für die "Stabilität", hinzu kommen u.a. Kerben, Schwingungsverhalten, Ermüdungsverhalten, Temperaturbelastungen,...
  Um z.B. der Kerbwirkung beizukommen haben die Hälse diese von @HD600 gezeigte Form.

Ich hoffe dieser kleine Exkurs in die Mechanik war für euch verständlich und nachvollziehbar!
Hier könnt ihr zum Thema auch noch nachlesen:

Biegung berechnen, Biegespannung berechnen

In diesem Skript wird beschrieben, wie man die Beanspruchung auf Biegung berechnen kann. Insbesondere geht es dabei um die Berechnung der Biegespannung in einem Balken.

www.maschinenbau-wissen.de

 

[Axel.S.]

Mit diesen Ausführungen würdest Du bei PRS nur einen bösen Blick ernten.

 

[bagotrix]

Bevor hier vorschnelle Jubelschreie losbrechen möchte ich im vierten Schritt etwas "Erstaunliches" zeigen.
Bei diesem Schritt habe ich den "dünnen" Hals um 1,5mm dicker gemacht:

Daran ist gar nichts erstaunlich, ein dickerer Hals ist mechanisch natürlich stabiler.

Deine Herleitung samt Ergebnis finde ich auch sehr erhellend, super, dass Du Dir die Mühe gemacht hast . Deine Schlussfolgerung, dass der verlängerte Halsfuß "nichts bringt", kann ich gerade danach aber nicht teilen. Tatsächlich widerspricht sie doch eigentlich diametral Deinen Berechnungen. Denn die bestätigen ja gerade, dass es eben doch einen Unterschied macht, nämlich 12 % weniger Belastung. Du selbst ziehst daraus den Schluss, man müsse den Hals ja nur im nachfolgenden Bereich bis zum Sattel um 1,5 mm verdicken, dann könne man sich den langen Halsfuß auch sparen. Rechnerisch auch stimmig hergeleitet.

Ich würde als Gitarrist allerdings sagen: Umgekehrt wird ein Schuh draus. Wir sprechen ja immer noch über Gitarren, und gerade bei einem Musikinstrument sind 1,5 mm für viele Spieler der Unterschied zwischen "wie für mich gemacht" und "viel zu dick, nix für mich". Ich schließe aus dem Ergebnis Deiner Berechnungen also etwas ganz anderes, nämlich: Durch den dickeren Halsfuß konnte PRS die Belastung messbar verringern, ohne den Hals im für die meisten Spieler wichtigsten Bereich dicker machen zu müssen.

Oder andersrum: Mit diesem Halsfuß kann man den Hals gegenüber dem bisherigen Profil spürbar dünner machen, ohne dass die Stabilität leidet. Ich finde, dass sind eigentlich schon gute Gründe, den Halsfuß zu verlängern. Ich kann den Kunden entweder ein dünneres Halsprofil anbieten, oder ich kann die Stabilität mit dem vorhandenen verbessern, ohne es zu ändern. Und wenn man sich dann ansieht, wie obsessiv Paul immer daran gearbeitet hat, die Profile rein vom spielerischen her zu "optimieren" (jedenfalls aus seiner Sicht), nehme ich mal stark an, dass er die Hälse eben nicht einfach dicker machen wollte. Gleichzeitig sah er anscheinend ein Defizit in der Stabilität, das er beseitigen wollte. Und dann hat er sich eben für die umstrittene Verlängerung des Halsfußes entschieden - nur um später dann doch wieder an die Profile zu gehen...

Ob die Spieler das immer als Verbesserung empfunden haben, lasse ich jetzt mal dahingestellt. Wie grundsätzlich bei allen Veränderungen an Gitarren, gibts natürlich auch wieder genug Leute, die das alte "Wide Fat" viiieel besser fanden als spätere "Pattern"-Profile. Und so mancher hat (wie Ed Roman) den Halsfuß vermutlich sogar gekürzt, weil ihm ein gleichbleibendes Profil in den obersten Lagen wichtiger war.

Mit diesen Ausführungen würdest Du bei PRS nur einen bösen Blick ernten.

Glaube ich nicht mal. Nur weil PRS damit nicht hausieren geht, heißt das nicht, dass die solche Berechnungen nicht auch anstellen. Paul selbst vermutlich nicht, aber ich könnte mir durchaus vorstellen, dass er Ideen wie diese Verdickung hat und dann jemanden wie @cirex fragt, ob das statisch überhaupt Sinn macht. Denn dass sich an dem Klumpen einige stören würden, war ihm sicher auch klar, sowas spart man sich dann als Hersteller doch lieber, wenns eh nix bringt.

Nach außen hin ist das natürlich eher nicht der Ansatz von PRS, schon weil es dem "Mojo" abträglich sein könnte. Da werden dann lieber weise Männer an der Werkbank gezeigt, die das alles auf Papier zeichnen und einfach mal aussägen und zusammenleimen, ums auszuprobieren. Yamaha und andere japanische Hersteller sind da das Gegenbeispiel, die haben schon früher eher damit geworben, was sie alles berechnen und messen, wie jetzt wieder bei der Revstar. Vorzugsweise versehen mit irgendwelchen Drei-Buchstaben-Abkürzungen wie A.D.P., C.F.S. oder H.A.P.

Gruß, bagotrix

 

[gitarrero!]

Yamaha und andere japanische Hersteller [...] Drei-Buchstaben-Abkürzungen wie A.D.P., C.F.S. oder H.A.P.

C.F.S. = Circular Fretting System (Fujigen bzw. FGN) = Bogen-Bundiersystem, also radiale Bundschlitze [Link]

H.A.P. = Height Adjustable Post (Gotoh) = höhenverstellbare Mechanikenachse [Link]

Aber was heißt A.D.P.?

 

[bagotrix]

Ist jetzt ein bisschen OT, aber ich meinte mit A.D.P. den "Acoustic Development Process", Yamahas Ansatz z.B. für die Festlegung der Form des Chamberings und wohl auch der Graphitstäbe, die bei manchen (allen?) Revstar-Gitarren in Korpus und Hals eingebaut werden. Kann aber sein, dass sie die Abkürzung aktuell nicht groß verwenden, aber das Thema wird bei den Revstars auf der Website angesprochen.

Bei den neuen Pacificas meinen sie vermutlich das gleiche, nennen es "Acoustic Design Technology", ganz ohne Abkürzung. Hier wurden unter den Pickguard z.B. ein paar buchstäblich schräge Fräsungen angebracht, deren Sinn sich mir jetzt auch nicht intuitiv erschließen würde:

"Yamahas Acoustic-Design-Technologie setzt auf wissenschaftliche Prozesse wie 3D-Modeling, um Frästechniken bei der Holzbearbeitung zu entwickeln, die zum einen die Korpusresonanz als auch die Übertragung von Schwingungen zwischen Hals und Body optimieren."

Auch dort zu finden ist die I.R.A. (hat denen eigentlich niemand gesagt, für was die Abkürzung hier in Europa bekannt ist...?):

"Über den nach Fertigstellung des Gitarre angewandten Initial Response Acceleration (I.R.A.) Prozess erhält das Instrument ein Maximum an Resonanz und Sustain."

Gefunden habe ich bei Yamahas allgemeiner Aufzähkung von Techniken übrigens spontan noch A.R.E. (Acoustic Resonance Enhancement), eine Holzbearbeitungstechnik, die wohl irgendwo zwischen Trocknung und "roasting" liegt und das natürliche Altern von Holz beim Ablagern nachbilden soll. Aber wie gesagt, ich sehe das alles mehr als eine andere Kommunikation. Moderne Design- und Fabrikationstechnik hat heute sicher auch bei den meisten Traditionsherstellern Einzug gehalten, nur passt das halt nicht so ins Image.

Gruß, bagotrix

 

[DirkS]

B.T.T.P

Steht für back to topic please........

 

[cirex]

Deine Herleitung samt Ergebnis finde ich auch sehr erhellend, super, dass Du Dir die Mühe gemacht hast . Deine Schlussfolgerung, dass der verlängerte Halsfuß "nichts bringt", kann ich gerade danach aber nicht teilen. Tatsächlich widerspricht sie doch eigentlich diametral Deinen Berechnungen. Denn die bestätigen ja gerade, dass es eben doch einen Unterschied macht, nämlich 12 % weniger Belastung. Du selbst ziehst daraus den Schluss, man müsse den Hals ja nur im nachfolgenden Bereich bis zum Sattel um 1,5 mm verdicken, dann könne man sich den langen Halsfuß auch sparen. Rechnerisch auch stimmig hergeleitet.

Danke!
Ich versuche es nochmal von einer anderen Seite zu erklären, mir ist das nämlich wichtig, weil es zum allgemeinen Verständnis beiträgt.

Die schwächste Stelle liegt in diesem Beispiel beim nicht PRS Hals bei l=340mm.
Der dicke Klotz verschiebt die Schwachstelle auf l=300mm. Durch den kleineren Hebel ist die Spannung dort etwas geringer.

Jedoch: der verlängerte Halsfuß ist ein dicker Klotz. Es würde an dieser Stelle eine Aufdickung von lediglich 1,5mm reichen, und der Hals wäre gleich stabil!

Deswegen, warum der dicke Klotz wenn 1,5mm Aufdickung an der Stelle bereits reichen würden?
Wäre fürs Greifen sicher viel angenehmer...

 

[eizo930]

@cirex

Vor etlichen Jahren habe ich das auch mal gerechnet. Auslöser war, dass sich zu der Tokai LP mit richtig fettem Hals eine Ibanez gesellte. Da kam natürlich die Frage auf "Warum ist der eine Hals so dick, der andere so dünn?".

Ich hatte dann einen anderen Ansatz: Auflagerkräfte nicht relevant, Durchbiegung übernimmt der Trussrod, Lastannahme weiß ich nicht mehr, habe dann nach Eulerfall 1 das erf. W (am Halsfuß) gerechnet. Diese Berechnungen wird wohl jeder industrielle Gitarrenhersteller mit allerhand Variablen in der Schublade, heutzutager besser im PC, haben.

Wenn man einen Gitarrenhals "stabiler" machen möchte, gibt es mehr Möglichkeiten als nur "dicker machen". Stabile/steife Bariton- oder Bass-Hälse kann man ja auch "schlank" herstellen, ein "Klumpfuß" ist dazu nicht zwingend erforderlich, jedoch wird das in den unteren Preissegmenten wahrscheinlich doch eine Frage der Kosten sein.

Die klobige Ausgestaltung bei PRS ist statisch nicht erforfderlich. Zumindest in einer überschläglichen Rechnung nimmt alles Material über 60° keine Last mehr auf..

Im Grunde genommen gehe ich davon aus, dass alles, was über erf. W hinausgeht dem Klang/dem Verhalten des Halses als Reaktion auf die Saitenschwingung geschuldet ist. Darüber zu diskutieren ist aber für mich ein "Faß ohne Boden".

Zum Verhalten des Halses gibt es zudem ausreichend Berechnungen, Aufsätze und FEA-Modelle im Netz.

Chapeau für Deine Arbeit, verständlich dargestellt.

 

[cirex]

Exakt! In einem früheren Beitrag habe ich auch gemeint, dass ich davon ausgehe das der Halsstab überwiegend für die "Stabilität" verantwortlich ist...

Mit meinem Beispiel wollte ich auch nur auf die Ausgangsfrage des TE eingehen und vereinfacht erklären, wieso ich "Stabilitätsgründe" für das PRS Halsdesign ausschließe.

 

[relact]

Und habe mich erneut gefragt warum der Hals so einen "Klumpfuß" hat.

Anhang anzeigen 971584Anhang anzeigen 971585

Mit dieser Fragestellung werden Interpretationen Tür und Tor geöffnet. Solange man nicht weiß, was die Designer bei PRS wirklich dazu bewegt, wird sich keine Lösung finden lassen.

Optisch finde ich persönlich das Design der preisgünstigen Harley Benton Overworks von Les Paul bzw. ESP (E-II) Eclipse ansprechender, wie hier bei der HB SC-Custom III:

Das ist hier das Musiker-Board und kein Forum für nerdige Mathe-Freaks oder angehende Bauingenieure.

Bist Du Dir da sicher?

Bei so manchen inhaltlichen Entwicklungen von bestimmen Themen habe ich eher den Eindruck, dass zunehmend das Bedürfnis besteht, Musik durch Naturwissenschaften, wie Mathematik und Physik, zu erklären, die naturgemäß den Menschen ausklammern. Dass das Empfinden von Musik auf der Sinneserfassung von Menschen beruht stellt einige der hier aktiven Naturwissenschaftler vor unlösbare Irritationen, deren traumatische Aufarbeitung sie hier in hartnäckigen Argumentationen ausleben und die Eliminierung der Sinneswahrnehmung als Allheilmittel ihrer naturwissenschafltichen Religion zelebrieren. Denn wenn es keine naturwissenschaftliche Herleitung gibt, kann die Realität nicht glaubhaft sein.

Mit meinem Beispiel wollte ich auch nur auf die Ausgangsfrage des TE eingehen und vereinfacht erklären, wieso ich "Stabilitätsgründe" für das PRS Halsdesign ausschließe.

Es ist immer schön, wenn die Physik Gleichungen findet, die der Realität und Praxis nicht widersprechen.

 

[gitarrero!]

Overworks von Les Paul bzw. ESP (E-II) Eclipse

Was ist mit Overworks gemeint?

 

[HD600]

Optisch finde ich persönlich das Design der preisgünstigen Harley Benton Overworks von Les Paul bzw. ESP (E-II) Eclipse ansprechender,

Ist aber der volle Äpfel-Birnen-Vergleich. Natürlich kann dir das dennoch besser gefallen.

Na ja, das ist eine Single Cut und hat natürlich viel mehr Korpusmaterial um den Hals stehen. Im Endeffet hätte die genauso einen Klumpfuß, wenn man wie bei einer PRS Double Cut sich ganze Korpusmaterial weg-vorstellt. Auch würde sich dieser "Klumpfuß" über die gesamte Korpusdicke erstrecken während es bei PRS immerhin nicht so dick wie der Korpus ausgeführt wurde.

Ich habe alles andere als eine PRS-Brille auf und kann im Endeffekt noch nicht mal den Begriff "Klumpfuß" nachvollziehen in diesem Zusammenhang:

Wäre der Hals am Korpusansatz so dick wie der Korpus ausgeführt, könnte ich eher den Begriff "Klumpfuß" akzeptieren aber so nicht.

 

[Bassturmator]

Was ist mit Overworks gemeint?

Ich glaube relact meine einfach die "überarbeitete" Version der Les Paul Vorlage.

*

 

[gitarrero!]

Ich glaube relact meine einfach die "überarbeitete" Version der Les Paul Vorlage.

*

Ah OK - also ein fehlgeleiteter Anglizismus aufgrund der Doppeldeutigkeit von "Überarbeiten".

Gemeint sind revidierte Versionen einer Paula. Jetzt hab ich's kapiert.

 

[hack_meck]

Wenn wir uns die Stelle mal bei Nik Huber anschauen, so ist auch da ein deutlicher Überhang des "dicken Teil" des Halses zu erkennen. Auch hier würde man sich ja die Frage stellen, warum der Übergang nicht fließend am Korpus stattfindet. Gleiches gilt für Frank Hartung ...

Vielleicht sind sie nur Lemminge und haben nicht selbst drüber nachgedacht ... aber eigentlich gehe ich nicht davon aus. Vielleicht hat man ja bei Nick Huber ne Chance eine Anfrage zu platzieren und eine Erklärung zu bekommen. Ach ja ... auch Rainer Tausch baut mit rausstehendem Halsfuss.

Fakt ist aber, dass ich durch die PRS Konstruktion bisher weder Probleme beim Erreichen der oberen Bünde hatte, noch das Gefühl es würde mich optisch stören. Das bin aber vielleicht nur ich .

Gruß
Martin

 

[Bassturmator]

Das bin aber vielleicht nur ich .

Nein - keine Sorge - Du bist nicht allein!

*

 

[eizo930]

Bei so manchen inhaltlichen Entwicklungen von bestimmen Themen habe ich eher den Eindruck, dass zunehmend das Bedürfnis besteht, Musik durch Naturwissenschaften, wie Mathematik und Physik, zu erklären, die naturgemäß den Menschen ausklammern. Dass das Empfinden von Musik auf der Sinneserfassung von Menschen beruht stellt einige der hier aktiven Naturwissenschaftler vor unlösbare Irritationen, deren traumatische Aufarbeitung sie hier in hartnäckigen Argumentationen ausleben und die Eliminierung der Sinneswahrnehmung als Allheilmittel ihrer naturwissenschafltichen Religion zelebrieren. Denn wenn es keine naturwissenschaftliche Herleitung gibt, kann die Realität nicht glaubhaft sein.

Einigen fehlt halt die Einsicht, dass die menschlichen Sinne so manchem Messinstrument oder wissenschaftlicher Berechnung überlegen sind.
Wenn sich etwas naturwissenschaftlich nicht beweisen/nachweisen läßt, aber der eine etwas hört, der andere nicht, dann ist damit weder der Beweis der Existenz noch der Nichtexistenz erbracht. Trotzdem wird diskutiert, werden Argumente aus dem Ärmel geschüttelt, die eigene Wahrnehmung als die einzig Richtige verkauft. Dabei könnte es so einfach sein, mit ein bisschen Einsicht.

Bezogen auf den Gitarrenhals heißt das, dass man die Faktoren zur mechanischen Festigkeit leicht berechnen kann. Das interessiert halt den einen oder anderen. Wenn es um Form, Haptik, Klang/Reaktion des Halses auf die Saitenschwingung usw. geht, helfen nur unsere Sinne weiter, und so manche Konstruktion wird mehrmals verworfen und verbessert, bis unsere (individuellen) Sinne endlich sagen"Paßt".

Über die Wortwahl "Klumpfuß" von @murle1 und von mir dann übernommen läßt sich trefflich diskutieren . . . wem's gefällt.
Ich hab' ja selber wieder eine SE Custom 24 mit der ich sehr zufrieden bin und ebenfalls keine Probleme habe die oberen Bünde zu erreichen.
Aber die von @relact gezeigte Gestaltung an der HB finde ich gefälliger.

 

[25or6to4]

So eine Fragestellung in Sachen Formfindung hat ja auch stark persönliche Aspekte, ich z.B. kann es überhaupt nicht leiden, wenn sich Dinge versuchen bei mir irgendwie organisch-ergonomisch anzusaugen oder meinen auch noch Teil von mir seien zu wollen, das ist so was wie Colani-Gläser, Ergosessel, Biodesign … ich habs gern kantig und definiert und möchte das Gegenüber (hier jetzt mal die Gitarre) spüren und mit Ihr arbeiten, ich brauche einfach ein klares Gegenüber. Aber da ist sicher jeder Jeck anders… isch krieg Plaque, wenn ich sowas anfasse und sehe wie diesen Halsfuss bei der HB. Ich spiele aber auch eher selten bis nicht im 20. Bund. Das v.g. gilt bei mir z.B. auch für Armauflagen an Acoustics …. *grusel* .

 

[Wizzzzard2000]

ich habs gern kantig und definiert und möchte das Gegenüber

spüren und mit Ihr arbeiten

Soso
Sorry für den Unsinn, aber die Vorlage hat meinen Schalk im Nacken einfach zu sehr provoziert.

Einigen fehlt halt die Einsicht, dass die menschlichen Sinne so manchem Messinstrument oder wissenschaftlicher Berechnung überlegen sind.

Das ist aus eigener Erfahrung wohl tatsächlich so, zumindest in einigen Bereichen.

Dabei könnte es so einfach sein, mit ein bisschen Einsicht.

Dann wären viele im Diskussionen im Allgemeinen und hier im MB insbesondere Threads überflüssig.

 

[eizo930]

Dann wären viele im Diskussionen im Allgemeinen und hier im MB insbesondere Threads überflüssig.

Das sind sie ja meiner Meinung nach ja auch tatsächlich, überflüssig.

Eine Diskussion an sich ist etwas sehr Gutes. Man wird mit anderen Sichtweisen konfrontiert, Erfahrungen u.v.m., und bestenfalls ergibt sich für alle Beteiligten ein erweiterter Horizont.

Wenn jedoch, und jetzt folgt ein rein fiktives Beispiel, der eine einen Unterschied zwischen Mahagonie- und Erlekorpus hört, und der andere nicht, dann macht es m.M.n. keinen Sinn darüber seitenlang zu diskutieren (außer im Biergarten natürlich). Solange es keinen objektiven Beweis gibt sollte man einfach in Betracht ziehen, dass der eine vielleicht besser oder der andere eben schlechter hört. Banal ausgedrückt. Das gilt natürlich für alle Sinneswahrnehmungen.