Verstimmen durch Temperaturunterschied

[BDX.]

Das Phänomen das sich eine Gitarre verstimmt, könnte man ggf. etwas relativieren. Bei einem guten Instrument ändert sich bei einem Temperaturwechsel zwar die absolute Tonhöhe zum einem Referenzwert z.B. 440 Hz , aber die Intonation der Gitarre in sich, bleibt (in gewissen Grenzen) erhalten und die Gitarre somit spielbar. Im Zusammenspiel mit anderen Instrumenten kann ein gewisses Detuning auch eine klangliche Erweiterung bringen (Choruseffekt).
BDX.

 

[pat875a5]

Da würde mich jetzt wirklich mal interessieren, was das tatsächlich ausmachen sollte.

Naja, das bedeutet, dass die Hand die Saiten ein bisschen erwärmt.

Bei einem guten Instrument ändert sich bei einem Temperaturwechsel zwar die absolute Tonhöhe zum einem Referenzwert z.B. 440 Hz , aber die Intonation der Gitarre in sich, bleibt (in gewissen Grenzen) erhalten und die Gitarre somit spielbar.

Das kann ich aus meiner Erfahrung auch bestätigen. "In gewissen Grenzen" stimmt das.

Im Zusammenspiel mit anderen Instrumenten kann ein gewisses Detuning auch eine klangliche Erweiterung bringen (Choruseffekt)

Mmmm... ich weiß nicht. Damit durchkommen wird man aber vielleicht, ja.

 

[winterd]

Naja, das bedeutet, dass die Hand die Saiten ein bisschen erwärmt.

Ja, und um wieviel?

 

[Tokaier]

Vielleicht sollte man bei diesem Thema mal über den Tellerrand schauen. Nehmen wir eine Geige. Diese verstimmt sich ebenso bei Temperaturschwankungen. Selbst bei Instrumenten im 6stelligen Bereich ist das so. Die alle haben keinen Trussrod und der Preis der Geige spielt absolut keine Rolle. In Orchestergräben werden Temperatur und Luftfeuchtigkeit konstant gehalten. In manchen Häusern sogar die Durchgangszone zum Ograben. Die Instrumente sind in der Regel zwei Stunden vorher dort oder befinden sich in Räumen mit sehr ähnlichem Klima. Kein Zweifel, dass es in erster Linie die Saiten sind welche empfindlich reagieren. "Gefühlt" verstimmt sich meine Konzertgitarre (Nylonsaiten) schneller als alle anderen. Die hat auch keinen Trussrod. So gesehen halte ich dessen Einfluss für vernachlässigbar.

 

[pat875a5]

Ja, und um wieviel?

Ich habe keine Ahnung. Was ich weiß ist: wir spielen im Dezember im beheizten Proberaum. Wir gehen nach Hause und machen die Heizung aus. Kommen die Woche drauf wieder und machen die Zeitung für 15 Minuten an. Wenn ich die Gitarre dann nehme und die Stimmung prüfe, ist sie leicht daneben. Wenn ich allerdings 3-4 Minuten über den Hals hoch und runter gehe und dann die Stimmung prüfe, stimmt es ziemlich genau. Was ich meine ist: wenn eine Gitarre durch Temperatursinken abkühlt und dann alles (!) wieder auf ursprüngliche Temperatur kommt, dann stimmt sie wieder genau. Mir ist dabei eingefallen, dass es einen Unterschied macht, ob man kurz die Gitarre in die Hände nimmt oder nicht. Am Verrutschen am Steg oder Sattel liegt das nicht, da die Gitarre einen Floyd zat und das Phänomen tritt auch auf, wenn das System komplett blockiert ist (damit meine ich der Locking Nut ist fest, also kein Verrutschen der Saiten möglich). Im Sommer macht es weniger Unterschied, wahrscheinlich weil die Wärme der Hände weniger eine Rolle spielt.

@winterd wenn du meinst, dass die Wärme der Hände keine Rolle spielt, kannst du von mir aus Recht behalten. Was ich in meinem Post sagen will ist: "Wenn die Gitarre abkühlt und dann alles wieder auf dieselbe Temperatur kommt, dann stimmt die Gitarre wieder genau! Anders machts keinen Sinn und es kann auch nicht anders sein!" Es muss aber wirklich alles (!) wieder gleich sein, und wenn man das ausprobiert hat und es stimmt nicht, dann ist eben nicht alles (!) wieder beim alten, eventuell eben die Saiten nicht durch die Hand vorgewärmt... eventuell! Ich konnte da für mich eine Auswirkung feststellen.

Es können manchmal 6 Wochen vergehen, bevor meine Gitarre gestimmt werden muss (prüfen tue ich öfter, muss aber nicht nachstimmen). Manchmal muss ich das alle 10-20 Minuten machen, je nach Temperatur halt. Trussrod etc. habe ich schon 3-4 Jahre nicht mehr angefasst, weiß nicht Mal mehr wo der Innensechskant Rum liegt.

 

[Mr.513]

Das gilt selbst für Konzertflügel und Klaviere, Harfen und andere Saiteninstrumente, was @Tokaier ausführt.

 

[winterd]

@winterd wenn du meinst, dass die Wärme der Hände keine Rolle spielt, kannst du von mir aus Recht behalten. Was ich in meinem Post sagen will ist: "Wenn die Gitarre abkühlt und dann alles wieder auf dieselbe Temperatur kommt, dann stimmt die Gitarre wieder genau! Anders machts keinen Sinn und es kann auch nicht anders sein!" Es muss aber wirklich alles (!) wieder gleich sein, und wenn man das ausprobiert hat und es stimmt nicht, dann ist eben nicht alles (!) wieder beim alten, eventuell eben die Saiten nicht durch die Hand vorgewärmt... eventuell! Ich konnte da für mich eine Auswirkung feststellen.

Ich meine, dass die Theorie dahinter zu vernachlässigen ist, wenn schon die Umgebung keine gleichmäßigen Verhältnisse bietet. Am Ende diskutieren wir noch darüber, dass ja durch´s Schwingen der Saite Energie entsteht, die die Saite erwärmen könnte.

 

[Tokaier]

@Mr.513 - danke für die Bestätigung, genau wie Du es beschreibst ist es.
Jedoch - Keinesfalls muss sich das Instrument wieder in den ursprünglichen Zustand versetzen sobald die Bedingungen wieder gleich sind. Dies hier komplett auszuführen sprengt wohl den Rahmen, aber soviel dazu: Metall ist ein guter Wärmeleiter, Holz ein schlechter. Der Zeitpunkt der Erwärmung unterscheidet sich daher deutlich und somit auch die Auswirkungen der Spannungsverhältnisse. Bei der Umkehr geschieht dies nicht im selben Maß..

 

[pat875a5]

Ich meine, dass die Theorie dahinter zu vernachlässigen ist, wenn schon die Umgebung keine gleichmäßigen Verhältnisse bietet

Verstehe was du meinst. Ja, ok. Gerade das mit dem bisschen anfassen wirk schon irgendwie, fand ich zumindest durchs Probieren aus, aber mir geht's auch nicht darum, das letzte Quäntchen Energie hier zu hervorheben (sondern wie schon oben erklärt: bei denselben Verhältnissen etc.). Ich sehe das wie du: viele Faktoren sind zu vernachlässigen. Eine Gitarre mit geraden Bünden ist eh nicht perfekt zu stimmen, das wissen wir ja alle.

 

[Monkeyinme]

Moin,
bei mir war verstimmen solange ein Problem, bis ich mich richtig um das aufziehen der Saiten und den Zustand von Sattel und Stegreitern gekümmert habe. Und nur noch die gleichen Saiten spiele. Und die Saiten wechlse wenn die durch sind. Gute Erfahrung habe ich mit Pyramid gemacht, und Daddario, da kenne ich aber nur die beschichteten.
Meine Hauptgitarre wechselt sogar in der ersten Jahreshälfte alle paar Wochen die Stimmung für ein paar Tage um einen Halbton, andere Band, aber nach sehr lurzer Zeit hat sich das auch angeglichen. Nachstimmen nach dem ersten Song, fertig.
Viel häufiger verstimmt sich meine Gitarre mit starken Bendings. Was bei meiner Ibanez RG allerdings auch nicht passiert.
Meine guten akustischen Instrumente sind ebenfalls sehr stimmstabil, ich merke da keinen Temperatureinfluß. Meine billige Akustik verstimmt sich öfter.

Da den einen Grund zu finden halte ich für akademisch, in der Praxis sind die Gründe vielfältig und, wenn die gute Gitarre gut gepflegt wird, auch für vernachlässigbar. Aus meiner Erfahrung heraus.

Ciao
Monkey

 

[~Slash~]

 

[Mr.513]

Die Gründe sind vielfältig, aber auch keine Raketenwissenschaft.
Bei Solidbodygitarren ist - wenn man die Schwachstelle Gitarrist ausblendet, der nicht richtig aufzieht, und auch nicht passend bearbeitete Sattel nebst Reitern für Verstimmung sorgen - ist der Hals die richtig temperaturempfindliche Baugruppe,
Bei Hollowbodys Korpus & Hals.

 

[LUF]

Die Gründe sind vielfältig, aber auch keine Raketenwissenschaft.

Ich denke aber man kann es zu einer Raketenwissenschaft machen wenn man sich in die Details hinabwagt.

Manchmal schaue ich fasziniert auf die Wicklung der Saiten auf der Stimmmechanik und denke dabei, da stecken sicher ein paar Doktorarbeiten drin. Kraft, Reibung, Hysterese, Retardation, Homogeniät...
Wobei ich mir gar nicht sicher bin ob man bei Schifffahrt sich dieser Fragen bereits angenommen hat wegen den Seilen...

Oder man dreht am Stimmmechanik bis das gewünschte Resultat da ist ohne sich in Details zu verlieren.

 

[InTune]

Es ist doch, wie es ist?
Bei der Analyse der Physik fehlt mir hier völlig das Holz-Verhalten. Jedes Material hat einen Wärmeausdehnungkoeffizienten, der abgesehen von der Anomalie des Wassers, immer positiv ist. —> Saiten dehnt sich bei Temperatursteigerung aus, Hals und Korpus auch —> Das kompensiert in gewissem Grad die Änderung der Saitenspannung, aber eben nur in gewissem Grad. Änderung der Materialflexibilität, Spannung vom Trusrod, bla, bla, bla… viele komplexe Einflussfaktoren…

Gitarren müssen nachgestimmt werden, dafür sind Mechaniken und Tuner ja da. Manche Gitarren sind da „mechanisch“ zickiger als andere, manche reagieren allergisch(er) auf Temperaturschwankungen. Die Stimmung kontrollieren und Nachstimmen gehört aber immer dazu, wenn man einigermaßen musikalisch ist und hört (hören/wissen will), ob eine Gitarre verstimmt ist.
Mechanisch (Saitenklemmen, Reibung,…), kann man manches optimieren; bei Temperaturschwankungen, kann man etwas vorbeugen (z.B. nicht unbedingt die Gitarre direkt aus dem Auto mit Minusgraden, auf die Bühne mit 40°Grad-Scheinwerfer-Klima holen, sondern etwas Zeit zum Akklimatisieren geben).
Wir spielen in einem Bunker, der sich im Winter sehr abkühlt und ich lasse dennoch eine Gitarre dort. Der Probenraum wird dann mit Heizlüftern auf Temperatur gebracht. Ich kontrolliere da die Stimmung dann zwischen den Stücke etwas kritischer und stimme nach, falls erforderlich, was aber gut funktioniert und für ein harmonisches Zusammenspiel völlig ausreichend ist.

 

[engineer]

Da machen Leute echt Videos drüber?

In der Tat verwunderlich. Dass sich physikalische Instrumente verstimmen und wie sehr sie das tun, war bei uns Gegenstand des Physikunterrichts in Klasse 5. Damals waren wir 11 Jahre und haben die Tonhöhenänderung gerechnet. Bruchrechnung heißt das Zauberwort. Eventuell wird das heute nicht mehr gemacht und sie rechnen nur noch aus, wie sehr sich das Smartphone durchbeigt, wenn man mit dem Finger auf Senden drückt.

In Orchestergräben werden Temperatur und Luftfeuchtigkeit konstant gehalten.

Soweit das geht. Sobald die Zuschauer da sind und das Konzert losgeht, kommt die Atemschwade an, wie "the fog" und es muss gestimmt werden.

Wenn die Gitarre abkühlt und dann alles wieder auf dieselbe Temperatur kommt, dann stimmt die Gitarre wieder genau! Anders machts keinen Sinn und es kann auch nicht anders sein!" Es muss aber wirklich alles (!) wieder gleich sein

Wenn der Temperaturverlauf wirklich gleich war, ja. Es kann aber Unterschiede geben, wenn man das Instrument über unterschiedliche Kurven dahin bringt, weil es da Hystereseffekte gibt. Und es gibt den Effekt, dass sich ein Instrument nachhaltig verstimmt, wenn es sehr kalt oder warm wurde. Dann bekommt man das nicht in einem Rutsch wieder hin.

Bei Geigen und Gitarren ist das aber alles kein Problem, weil man von Song zu Song im Studio nachstimmen kann. Übel ist ein Aufnahmetag mit einem Flügel, wenn aus Sparzwang die Heizung abgeschaltet ist und sowohl Aufnehmende und Spielende, als auch das Instrument im "wechselwarmen" Modus betrieben werden.

 

[Tokaier]

...nee, in besseren Orchestergräben gibt es sehr zuverlässig arbeitende Klimasysteme. Aber wer kann das schon im Proberaum realisieren? Wir nicht. Da ist es auch besser das Instrument nach der Probe in den Koffer zu packen und mit nach Hause zu nehmen.

 

[engineer]

Die meisten Musiker, die ich kenne und sehe, nehmen ihr Instrument immer mit und stimmen es lieber nochmal nach. Einige sogar in der Pause. Da sehe ich maximal handelsübliche, wiederbeschaffbare Geräte und Celli verlassen rumstehen. Die kleinen wie Violinen und Bratschen, aber auch alle Flöten und Klarinetten werden meistens eingepackt und verschwinden in der Pause im Probenbereich, weil jeder Angst hat, dass sie sonst anderweitig "verschwinden" oder beim Begutachten durch vorwitzige Besucher runtergefallen und beschädigt werden, was ja leider schon vorgekommen ist. (Man muss unbedingt die Nähe zum flachen Graben nutzen und mit seinen Pratzen mal so ein Teil antatschen). Kürzlich hat ein Depp ein Selfie machen wollen und hat das Schlaufon runterfallen lassen, welches den halb geöffneten Klavirdeckel traf. Macht dann 1x abschleifen, neu lackieren, versiegeln, doppelt polieren, + 2x Klaviertransport, + Kosten für Leihflügel für 2 Wochen mit 2x Transport + Stimmen/Intonieren zu insgesamt knapp 5-stellig.

Die Instrumente haben ja manchmal einen nicht unbeträchtlichen Wert und werden von ihrem Besitzer nicht aus den Augen gelassen. Auch aus versicherungstechnischen Gründen ist das so: Da gibt es besonders bei hochwertigen Instrumenten, die nicht wiederbeschafft werden können, klare Auflagen wie und wann die wo zu parken sind. Bei ASM sah ich mal einen 2m großen Security-Typen vor ihrer Garderobe stehen, der in ihrer Abwesenheit die Stradivari bewachte. Auch bei einen Konzert von Baiba Skride hatte der Veranstalter jemanden abgestellt, der gemäß 4-Augen-Prinzip zusah, dass keiner an den Geigenkasten kommt, um was zu tauschen oder zu manipulieren, weil die nur geliehen und vermutlich hoch versichert war. Angeblich auch eine Strad.

 

[Palm Muter]

Hallo @Sharkai, also auf mich (Maschinenbauer & Gitarrist) wirkt das ganze ein bisschen..... schlampig, ich mach mal den "Mechaniklehrer" :
(Was da jetzt alles nicht berücksichtigt wurde oder in welcher Stärke was eigentlich fürs verstimmen verantwortlich ist sei mal dahin gestellt, nur mal dein Ansatz)

Berechnet man bei einer Länge von einem Meter die Längenänderung wenn sich die Temperatur um nur 1 Grad Celsius verändert, kommt man auf 0.0195mm bei Nickelstahl 20Ni (das Material kommt Gitarrensaiten recht nahe).

Dann muss man aber auch so fair sein, diese 0,0195/m auch auf die Mensur einer Gitarre umzurechnen, die liegt ja eher bei so (damits einfacher zu rechnen ist) bei 600mm, anstatt auf 0,02mm aufzurunden. 0,0195x0,6= 0,0117mm.
Argumentieren wir noch damit, dass das Material jenseits von Steg und Brücke ja auch gedehnt/gestaucht wird und runden damit auf 0,0125mm auf, das wäre auf jeden Fall mal der validere Rechenwert.

Das bedeutet, das die Saitenlänge bei nur einer kompletten Umdrehung am Wirbel um 1.046mm verändert wird. Das rückt die 0.02mm 0,0125mm pro 1Grad Celsius in ein anderes Licht.

Ich mach beim "Feintuning" eher Zehnteldrehungen, oft auch eher nur so viel, dass sich überhaupt was bewegt. Insofern: So eine Zehnteldrehung zieht demnach etwa 0,1mm auf. Ändert man die Temperatur um 8° wäre man also bei dem Verstimmen, was man eben durch so ein "Feintunig-vorsichtig-minimal-an-der-Mechanikdrehen"-Verstimmung hätte (0,0125mm x 8 = 0,1mm).

Der Durchmesser des Stiftes auf dem die Saite gewickelt wird ist 6mm.

Die Saitenlängenänderung musst du aber nicht von der Oberfläche des Stifts, sondern dem Saitenmittelpunkt weg rechnen. Gerade bei etwas stärkeren Saitensätzen ist die tiefe E-Saite deutlich über einen mm dick, die Hohe bei einem dickeren Satz etwa 0,011inch = 0,27mm. Somit gilt für die Hohe E-Saite ein ... ich nenns mal "Aufwickeldurchmesser" von 6+0,27mm (also eigentlich 2x den halben Saitendurchmesser auf jeder Seite aber das kürzt sich), für die tiefe 6+ ~1,3mm. Das ist gar nicht so wenig Unterschied.

Wird es wärmer, wird der Halsstab länger, was dem lockern des Halsstabes gleich kommt.

Der Halsstab ist aber von Holz umgeben und Holz ist im Gegensatz zu Metall ein ziemlich guter Wärmeisolator. Was nichts anderes heißen soll als: Womöglich ist, bis das letzte Grad der veranschlagten " Da reichen schon 3-5 Grad Celsius, um die Gitarre zu verstimmen" tatsächlich im Halsstab angekommen ist der Gig vorbei. Jedenfalls: Bei den Saiten kannst du guten Gewissens von einer ziemlich "sofortigen", zumindest schnellen Reaktion auf Temperaturänderungen ausgehen. Beim Halsstab nicht.

Was generell fehlt: Auch Holz hat einen Ausdehnungskoeffizienten.
Der ist bei Hartholz so etwa 8 (mit Einheit: 8x10^-6/K), das ist weniger als Stahl, der hat immerhin um die 12, aber so viel Unterschied ist da gar nicht. Sprich: Dem Argument mit dem den Hals entspannenden Halsstab kann man entgegen halten, das dafür theoretisch bis zu 2/3 deiner Argumentation davon "gefressen" wird, dass das Holz sich ja auch ausdehnt und damit die länger (und somit schlaffer) werdenden Saiten von einer sich entsprechend verlängernden Gitarre "nachgespannt" werden.


LG

 

[engineer]

von einer sich entsprechend verlängernden Gitarre "nachgespannt" werden.

Das ist zweifellos richtig. Sehe ich ganz genau so. Allerdings macht das Metall mehr Weg, die Differenz scheint mir schon entscheidend, vor allem weil Seitenlänge und Spannung nicht exakt im gleichen Verhältnis stehen und dies über die Saiten hinweg auch anders ist.

Für die Grundwellen der Saiten kann man gerade bei den hoch gestimmten Saiten mehr Änderung erwarten, infolge der relativ größeren Spannungsänderung, womit sich das Gefüge zwischen den Tönen verschiebt. Das erklärt auch, warum mit zunehmender Wärme = Entspannung einige Saiten mehr nachgestimmt werden müssen.

Für die Oberwellen, die auf einer Gitarrensaite agieren ergibt sich auch noch ein Effekt: Da sind schon minimale Änderungen der Spannung für die Dämpfung - und Längen für die Phasen relevant. Deren absolute Lage zur Grundwelle ist bekanntlich nicht direkt hörbar, addiert aber zu anderen Zeitpunkten maximal/minimal. Gerade bei der Gitarre ist die dritte Oberwelle recht dominant und diese formt die Grundwelle bekanntlich in Richtung eines Rechtecks oder Dreiecks, je nach Phase. Bei Akustikgitarren ist das immer noch weitgehend Wurscht, aber E-Gitarren mit ihren Verzerrern, die auch Amplituden arbeiten, reagieren da entsprechend anders. Je nach Lage des Tonabnehmers bekommt man dann im Laufe des Loslassens der Saite ein anderes Amplitudengefüge / Steilheit des Tons ab, d.h. der Klangverlauf verändert sich. Je nach Verzerrereffekt hat das durchaus hörbare Auswirkungen.

 

[Sharkai]

@Palm Muter
Ich gesteh das ich einiges etwas vernachlässigt habe. Das mit der Mensur hatte ich nur grob geschätzt (und lag mehr als erwartet daneben).

Das mit den Saitendurchmesseren macht den Kohl aber sicher nicht Fett. Damit wollte ich nur veranschaulichen, wieviel man bei nur wenig Drehung am Wirbel tatsächlich an Material aufwickelt. Da soll es jetzt nicht auf den 1/100 Millimetrer ankommen. Es gibt ja auch noch andere Übersetzungsverhältnisse (16:1, 19:1, etc), die das nochmal anders aussehen lassen. Aber ja, Du hast auch hier grundsätzlich recht.

Das der Halsstab natürlich Wärmeisoliert liegt hab ich wirklich nicht bedacht. Das bestätigt dann aber, das es eben doch zum größten Teil die Saiten sind, die sich verändern. Aber das wurde ja schon im vergleiche mit anderen Saiteninstrumenten eindeutig von @Tokaier erklärt.