Warum geht Druck verloren wenn man eine Box auf Kisten bzw. Rollen stellt?

[PYRO]

Hallo,

ich möchte gerne eure Meinung dazu hören, warum Druck verloren geht wenn man eine Box auf Rollen oder Bierkisten stellt und was man dagegen tun kann. Ich habe mich mit Bierschinken über dieses Thema unterhalten und wir sind zu keinem gemeinsamen Ergebnis gekommen.


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Meine These:

Ich betrachte den Fall, wenn sich die Membran gerade nach vorne, also von der Box weg bewegt.

Die Membran bewegt sich nach vorne. Damit sie das tut muss eine Kraft auf sie wirken. Durch Newton (actio = reactio) wissen wir, dass eine gleich große Kraft auf den Speakerrahmen (Speakerchassis) und damit auf das Boxengehäuse wirkt, aber in die andere Richtung, also nach hinten. Wenn die Box nun auf einem "labilen" untergrund steht führt diese Kraft dazu, dass sich die Box minimal nach hinten bewegt. Es wirkt also eine Kraft entlang eines Weges. Somit wird Arbeit verrichtet und damit Energie verbraucht. Wenn die Box nun fest auf dem Untergrund steht oder man etwas zwischen Box und Wand klemmt (falls sie vor einer Wand steht), dann wirkt zwar immernoch eine Kraft auf die Box, aber sie bewegt sich nicht und somit wird keine Arbeit verrichtet und es geht keine Energie verloren. Diese Energie die sonst verloren ginge geht nun zusätzlich in die Bewegung der Membran ein, so dass das Klangbild druckvoller ist. (Die Amplitude der Membran müsste auch größer werden und dadurch müsste man theoretisch auch etwas an Lautstärke (zurück-)gewinnen.

Auch hier müsste eine Beschwerung der Bierkästen etwas bringen, da die Kästen dadurch weniger "hin und her schaukeln" können wenn die Box sich bewegen will aber rein theoretisch betrachtet müsste es meiner Meinung nach mehr bringen, die Box genau an die Wand zu stellen (beziehungsweise etwas was nicht nachgibt zwischen Box und Wand zu platzieren, da ja im Normalfall der Stecker des Boxenkabels im Weg ist) damit sich die Box nicht nach hinten bewegen kann.



Bierschinkens These:

"Mein Denkansatz basiert auf Schwingung, dass sich die Schwingungen besser übertragen wenn der Kontakt stärker ist.... deshalb funktioniert dämmwolle ja dämmend weil sie weich ist.

Lösung 1: Die Bierkästen beschweren.
Lösung 2: Irgendetwas ganz starres nehmen um die Speaker zu befestigen sodass sie die Kraft richtig nach vorne rausdrücken."


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Die Sache mit den Schwingungen die sich besser nach unten übertragen sollen halte ich nicht für plausibel, da mir die Schwingungen im Boden nichts nützen und da die Lautsprecher ja nicht nach oben und unten, sondern nach vorne und hinten schwingen. Klar geht immer ein Teil der Schwingungen auch in den Boden, merkt man ja dass der Boden etwas vibriert wenn man laut aufdreht, aber ich bin der Meinung dass es nicht diese Schwingungen sind die für Druck sorgen.

Die Sache mit den härteren Speakeraufhängungen greift meiner Meinung nach nicht, da nicht sie die Kraft überträgt sondern da die Kraft zwischen Spule und Magnet auftritt. Eine härtere Speaker-Aufhängung würde nur im Endstadium der Bewegung Kraft auf den Speakerrahmen und damit auf das Boxengehäuse übertragen, da die Speakeraufhängung dann ähnlich einer gespannten / gedehnten Feder wäre.

Also: Wer hat nun Recht? Stimmt eine der beiden Thesen oder hat keiner Recht und es liegt an etwas ganz anderem? Die andere Frage ist natürlich auch immer in wie weit man dieses Phänomen beim Spielen bemerkt beziehungsweise wie man messen kann, denn unsere Thesen beruhen auf theoretischen Überlegungen. Vielleicht können sich ja die Physik-Gurus unter euch dazu äußern.

Bitte begründet eure Meinungen sinnvoll! Ich freue mich auf eine hoffentlich angeregte Diskussion!

Gruß PYRO

 

[-N-O-F-X-]

Also ich erklär mir das auch so, dass der Boden einfach mehr mitschwingt wenn die Box draufsteht. Und das macht bei einigen Böden ziemlich viel aus. Ist ja vom Prinzip das gleiche, wie wenn man eine angeschlagene Stimmgabel auf ne Tischplatte hält oder so, da wird der Ton auch viel lauter.

 

[PYRO]

Gut, aber dann müsste es noch lauter werden wenn die Box an der Wand steht, da dann die Wand mitschwingen würde und diese liegt in der gleichen "Schwingungsebene" wie die Speaker (der Boden liegt quer zu dieser Schwingungsebene)! Mit Schwingungsebene meine ich dass die Wand in die gleiche Richtung schwingt wie die Membran.

Und wie erklärst du dir das genau mit dem Mitschwingen des Bodens? Wenn die Box auf den Kisten steht und die Kisten auf dem Boden dann überträgt sich jede vertikal auftretende Kraft über die Kisten auf den Boden, egal ob da jetzt Steine in den Kisten sind oder nicht. Aus diesem Grund kann das mit den Steinen in den Kisten für mich nur etwas mit den leichten "Kippbewegungen" der kisten zu tun haben (--> Box und Kisten bewegen sich nichtmehr so stark, siehe meine These). Gut, wenn man es mal (etwas übertrieben) so betrachtet, dass die Kisten mit der Box drauf auf dem Boden leicht hin- und her rutschen (nach vorne und hinten) wenn sich die Membran bewegt dann würden die Steine insofern helfen, als dass die mehr Reibung zwischen Kisten und Boden erzeugen würden, was wiederum das hin- und her rutschen auf dem Boden verhindern würde, wodurch weniger Energie beziehungsweise Arbeit verloren ginge (weil Arbeit = Kraft x Weg).

Ich glaube diese Sache wäre guter Stoff für eine Doktorarbeit, mit Messungen im Schalllabor und so weiter.

Und ich dachte schon ich wär um diese Uhrzeit allein im Forum

Gruß PYRO

 

[-N-O-F-X-]

Gut, aber dann müsste es noch lauter werden wenn die Box an der Wand steht, da dann die Wand mitschwingen würde

Ich denke wenn die Box richtig an der Wand anliegt, vll mit etwas Druck ist das auch so.

Ich meine wenn ich Steine in die Kisten lege hat die Box deshalb auch nicht mehr Kontakt zu den Kisten, diese sind lediglich etwas in ihrer Bewegung gehemmt

Ich würd das so sagen, dass durch die vergrößerte Masse mehr mitschwingen kann und durch den festeren Halt durch das Gewicht weniger Schwingungen verloren gehen und so mehr zum Boden übertragen werden.

 

[200puls]

nein pyro du bist nicht alleine

yupp, das hat was mit der aufliegenden fläche zu tun! mit rollen werden die schwingungen über "4 punkte" geleitet, bei bierkästen ist es noch extremer da hier zwar eine fläche besteht, diese aber durch viele hohlräume unterbrochen wird. daher: maximales schwingungs-/leitungs-verhalten bei voller auflage des boxenbodens...

zum thema wand: hier kann die box ja nur "rangeschoben" werden - nach unten hin (boden) wirkt aber noch das gewicht der box mit ein...

 

[-N-O-F-X-]

zum thema wand: hier kann die box ja nur "rangeschoben" werden - nach unten hin (boden) wirkt aber noch das gewicht der box mit ein...

Wie gesagt, mit Druck müsste es funktionieren.

 

[PYRO]

Ich würd das so sagen, dass durch die vergrößerte Masse mehr mitschwingen kann und durch den festeren Halt durch das Gewicht weniger Schwingungen verloren gehen und so mehr zum Boden übertragen werden.

Festerer Halt würde aber nur etwas bringen, um den Boden horizontal mitschwingen zu lassen. Aber der Boden schwingt doch vertikal?!

Wie gesagt, mit Druck müsste es funktionieren.

Ja, der Druck auf die Wand entsteht ja durch die Kraft mit der die Box nach hinten gedrückt wird wenn die Membran nach vorne gedrückt wird.

Ich hab Post Nr.3 nochmal editiert wegen der Sache mit dem Rutschen der Kisten auf dem Boden, ich weiss nicht ob du das schon gesehen hast.

 

[-N-O-F-X-]

Ja, der Druck auf die Wand entsteht ja durch die Kraft mit der die Box nach hinten gedrückt wird.

meinst du die wechselwirkungskraft? (actio reactio) ich glaub nicht dass die ausreicht... Meine These ist ja eher das Mitschwingen und nicht dadurch, dass keine Kraft verloren geht, da sie sich nicht bewegt.

 

[PYRO]

meinst du die wechselwirkungskraft? (actio reactio) ich glaub nicht dass die ausreicht... Meine These ist ja eher das Mitschwingen und nicht dadurch, dass keine Kraft verloren geht, da sie sich nicht bewegt.

Ja genau die mein ich. Die Kraft ist ja unweigerlich da sobald sich die Membran nach vorne bewegt.

Sie bewegt sich schon aber wohl in einem sehr kleinen Bereich.

Das müsste wohl wirklich mal jemand im Labor messen, der gerade seine Doktorarbeit auf diesem Gebiet schreibt
Oder gibt es hier einen Freiwilligen?

 

[Killigrew]

Also ich glaube auch, das es daran liegt, das die Schwingungen besser an den Boden abgegeben werden,
deshalb stellt man z.b. HiEnd Hifi Boxen oft auf diese Spikes, um genau diesen Effekt zu unterdrücken.
Bei nem Gig würd ich die Rollen einfach abmontieren, oder was ich auch schon gesehen habe, die Box auf die Seite stellen.

cu

 

[PYRO]

Also ich glaube auch, das es daran liegt, das die Schwingungen besser an den Boden abgegeben werden,
deshalb stellt man z.b. HiEnd Hifi Boxen oft auf diese Spikes, um genau diesen Effekt zu unterdrücken.

Aber warum sollen sie sich besser in den Boden übertragen wenn Steine in den Kisten liegen? Bei dem was sich da überträgt handelt es sich doch um vertikale Schwingungen?! Und warum sollte der Sound druckvoller sein wenn Schwingungen in den Boden gelangen? Ich meine wenn der mitschwingt dann ja nur im Mikrometerbereich, während es bei den Lautsprechermembranan gut ein paar Millimeter sind. Und wenn der Boden mitschwingt, mit welcher Frequenz tut er das? Wie groß ist seine Resonanzfrequenz? Höhe Töne und auch die Menschliche Stimme (100Hz - 300Hz so ganz grob) können einen normalen Betonboden nicht so gut durchdringen. Das spricht doch für eine sehr niedrige Resonanzfrequenz (zum Beispiel dumpfe Schläge hört man durch's ganze Haus durch alle Böden usw.). Wenn die Resonanzfrequenz nun unter diesen 100Hz liegt, dann hab ich da ja auch nicht so wahnsinnig viel davon, da eine Gitarre im Normalfall nicht so weit runter kommt.

Gibt es hier im Board jemanden mit High Competence Award - Physik?

Gruß PYRO

 

[Killigrew]

Was für Steine und warum vertikale Schwingungen?

Durch die Bewegung des Speakers wird ja im Inneren der Box ein Über- und Unterdruck erzeugt dadurch kommt die ganze Box richtungsunabhängig in Schwingung. (denk ich jetzt zumindest)

Leg doch mal die Hand auf deine Box und spiel laut nen paar Plam Mutes, da spürst dus.
Diese Swinungenen werden unten an den Boden abgegeben, der schwingt dann auch, zwar nur leicht, aber durch die große Fläche merkt man es halt doch.
Das kann sehr schön sein, manchmal aber auch sehr nervig, weil zum Beispiel die Mieter in Stock tiefer und höher schön mithöhren was du spielst bzw höhrst (bei hifi).

cu

 

[-N-O-F-X-]

Ich meine wenn der mitschwingt dann ja nur im Mikrometerbereich, während es bei den Lautsprechermembranan gut ein paar Millimeter sind. Und wenn der Boden mitschwingt, mit welcher Frequenz tut er das? Wie groß ist seine Resonanzfrequenz? Höhe Töne und auch die Menschliche Stimme (100Hz - 300Hz so ganz grob) können einen normalen Betonboden nicht so gut durchdringen. Das spricht doch für eine sehr niedrige Resonanzfrequenz (zum Beispiel dumpfe Schläge hört man durch's ganze Haus durch alle Böden usw.).
Gibt es hier im Board jemanden mit High Competence Award - Physik?

Gruß PYRO

Bühnen sind ja nicht oft aus Beton, ich glaube bei Beton funktioniert das ganze auch nicht so gut. Aber bei ner Holzbühne merkt man das schon, man spürt das ja auch teilweise wenn man draufsteht.

 

[PYRO]

Was für Steine und warum vertikale Schwingungen?

Durch die Bewegung des Speakers wird ja im Inneren der Box ein Über- und Unterdruck erzeugt dadurch kommt die ganze Box richtungsunabhängig in Schwingung. (denk ich jetzt zumindest)

Das stelle ich ja auch nicht in Frage, dass die ganze Box vibriert. Aber ich denke mal, dass diese Schwingung wohl hauptsächlich horizontal sein muss, da sich die Speakermembranen ja nach vorne und hinten bewegen und nicht nach oben und unten. Während die Schwingungen die in den Boden gehen müssten ja vertikal sein. Ich denke, dass der Über- bzw. Unterdruck da nicht ganz soviel dazu tut.

Bühnen sind ja nicht oft aus Beton, ich glaube bei Beton funktioniert das ganze auch nicht so gut. Aber bei ner Holzbühne merkt man das schon, man spürt das ja auch teilweise wenn man draufsteht.

Das ist nicht auf Holzbühnen bezogen sondern ganz allgemein. Man merkt es ja auch auf Betonböden (z.B. bei uns im Proberaum).

Ich frage mich nur warum die Schwingungen sich besser in den Boden übertragen sollen wenn Steine in den Kisten liegen. Die Kisten haben deshalb ja keine größere Auflagefläche.

Gruß PYRO

 

[Rockopa]

Das hat nichts mit den Schwingungen zu tun ,die sich von der Box auf den Fussboden übertragen .
Soweit mir bekannt ist hat es was damit zu tun,das wenn der Sub glatt auf dem Fussboden steht er besser an die ihm umgebende Luft ankuppeln kann.
Deshalb sind ja bei einem Sub auch die Rollen auf der Rückseite drann und nicht unten drunter.
Boxen werden gemessen in dem Sie auf einen Ständer stehen ca.1m höhe.stellt man die gleiche Box auf den Boden und misst dann nochmal ergibt sich meistens ein um 3dB höherer Wert.
HK macht das gerne und gibt dann den SPL als HalfeSpace Wert an,der im Schnitt 3dB höher liegt als vergleichbare Boxen der Konkurrenz.
Wenn jetz der unbedarfte Konsument ,sich eine Box kaufen will und keine Ahnung hat das beide Werte durch unterschiedliche Aufstellung zustande gekommen sind.
Entscheidet er sich für die Box mit dem höheren SPL bei gleichem Preis,hinzu kommt das ,der Zusatz halfspace nur mit einem * gekennzeichnet ist und erst ganz unten in der Dokumentation der Hinweiss steht *=Halfspace.
Ist wie mit dem Kleingedruckten in Verträgen.

 

[PYRO]

Das hat nichts mit den Schwingungen zu tun ,die sich von der Box auf den Fussboden übertragen .
Soweit mir bekannt ist hat es was damit zu tun,das wenn der Sub glatt auf dem Fussboden steht er besser an die ihm umgebende Luft ankuppeln kann.
Deshalb sind ja bei einem Sub auch die Rollen auf der Rückseite drann und nicht unten drunter.
Boxen werden gemessen in dem Sie auf einen Ständer stehen ca.1m höhe.stellt man die gleiche Box auf den Boden und misst dann nochmal ergibt sich meistens ein um 3dB höherer Wert.

Das ist einleuchtend. Und warum kann er dann besser an die Luft "ankoppeln"? Weil die Box sich dann weniger hin- und her bewegen kann? Falls ja wären wir dann ja wieder bei meiner These mit der verlorenen Energie durch die Boxenbewegung.....?! Ich hab ja ganz oben geschrieben, dass ich vermute dass man dadurch auch etwas an Lautstärke gewinnen müsste.

 

[00Schneider]

Das hat wie Rockopa andeutet mit den Begrenzungsflächen zu tun. Das kann man sich zum einen über die abgestrahlte Energie und zum anderen über die Überlagerung der Wellen klar machen. Es hat aber auch wie du sagst mit der Bewegung der Boxen zu tun. Im Idealfall steht das Gehäuse komplett fest bzw. bewegt sich gar nicht, sonst ergeben sich Verluste. Deshalb stellen auch gute Beschaller Boxen weder auf Bierkästen noch -bänke, sondern auf Podeste oder entsprechende Vorrichtungen für Lautsprecher. Körperschallübertragung ist auch etwas relevant.

Steht eine Box im Freien und nehmen wir an recht hoch, d.h. keine Flächen an denen der Schall reflektiert wird, wird die ganze Schallenergie kugelförmig abgestrahlt. Steht sie auf dem Boden, also eine Begrenzungsfläche, bleibt nur noch eine Halbkugel auf die sich die Energie verteilt, d.h. an einem Punkt im Schallfeld ist dann die doppelte Energie. Nun die Box auf dem Boden an die Wand, also zwei Begrezungsflächen, ergibt sich eine Viertelkugel, also nochmal die Hälfte der Halbkugel, somit nochmal eine Verdopplung der Energie der Halbkugel, ergibt eine Vervierfachung. Steht sie in der Ecke hat man drei Begrezungsflächen, usw. usf.

Nun besteht aber das Problem, dass die Wellenlänge von hohen Frequenzen im Verhältnis zur Größe der Box rel. klein ist. Zudem sind Hochtöner in PA-Boxen immer gerichtet, d.h. keine kugelförmige Abstrahlung. Diese ist annähernd immer im Bass gegeben (annähernd weil z.B. Bass-Reflex leicht gerichtet ist, aber bei weitem nicht so stark wie die Hochtöner). D.h. diese Energiegewinnung für die gewünschte Richtung durch Begrezungsflächen findet nur im Bass statt. (Das sagen wir für diese Betrachtung mal so, Höhen und Mitten spürt man auch nicht als Vibration wie die Bässe, was ja hier gemeint ist.)

Verdopplung der Energie heißt 3 dB mehr Energie, bedeutet 6 dB mehr Schallpegel. Bei Messungen bzw. Betrachtungsweisen spricht man deshalb von Voll-, Halb, Viertel-, Achtelraum etc. (fullspace, halfspace, quarterspace...).

Das zweite ist die Überlagerung (Interferenzen), d.h. eine Schallwelle wird reflektiert und überlagert sich mit der direkten Welle. Ist der Wegunterschied kleiner als die halbe Wellenlänge, ergibt sich auf jeden Fall eine Addition beider Wellen, also eben angesprochener Energiegewinn. Ist der Wegunterschied länger als die Wellenlänge, ergibt sich keine gewünschte Überlagerung, da die Wellen nun verschiedenene sind und nicht mehr dieselben.

Kurz gesagt: Steht die Box nah an einer Begrezungsfläche, ergibt sich eine positive Überlagerung bei den Frequenzen, deren halbe Wellenlänge größergleich dem Abstand des Lautsprechers zur Begrenzungsfläche ist.


Nehmen wir einen Abstand von 50 cm an, also auch die halbe Wellenlänge von 0,5 m, ergibt sich für die Frequenzen von 330 Hz und kleiner eine postive Überlagerung und dadurch bei diesen ein Schallpegelgewinn von 3 dB.


Das Spüren hat aber auch etwas mit der Körperschallübertragung zu tun. Tiefe Frequenzen werden erst bei höheren Pegeln mit dem Ohr wahrgenommen, man spürt sie aber schon viel früher. Bei Konzerten sind die Pegel aber in der Regel so hoch, dass man sie auf jeden Fall hört. Spürt man sie aber auch zusätzlich, ergibt das auch eine andere Wahrnehmung, meist ein positiveres Gefühl.
Allerdings ist das für den Lautsprecher nicht gut, im Idealfall gibt er die ganze Energie an die Luft ab. Wenn das sber nicht zu stark ist, kann man diese Beeinträchtigung meist vernachlässigen.

 

[PYRO]

Vielen Dank für die kompetente Antwort, sehr interessant

Es hat aber auch wie du sagst mit der Bewegung der Boxen zu tun. Im Idealfall steht das Gehäuse komplett fest bzw. bewegt sich gar nicht, sonst ergeben sich Verluste.

Genau darauf will ich hinaus!

Also müsste es was bringen, die Box so gegen die Wand abzustützen, dass sie sich zumindest nicht nach hinten bewegen kann?!!!

Steht eine Box im Freien und nehmen wir an recht hoch, d.h. keine Flächen an denen der Schall reflektiert wird, wird die ganze Schallenergie kugelförmig abgestrahlt. Steht sie auf dem Boden, also eine Begrenzungsfläche, bleibt nur noch eine Halbkugel auf die sich die Energie verteilt, d.h. an einem Punkt im Schallfeld ist dann die doppelte Energie. Nun die Box auf dem Boden an die Wand, also zwei Begrezungsflächen, ergibt sich eine Viertelkugel, also nochmal die Hälfte der Halbkugel, somit nochmal eine Verdopplung der Energie der Halbkugel, ergibt eine Vervierfachung. Steht sie in der Ecke hat man drei Begrezungsflächen, usw. usf.

Das ist auch sehr interessant, aber daran ändern die Kästen ja nichts.

Kurz gesagt: Steht die Box nah an einer Begrezungsfläche, ergibt sich eine positive Überlagerung bei den Frequenzen, deren halbe Wellenlänge größergleich dem Abstand des Lautsprechers zur Begrenzungsfläche ist.

Nehmen wir einen Abstand von 50 cm an, also auch die halbe Wellenlänge von 0,5 m, ergibt sich für die Frequenzen von 330 Hz und kleiner eine postive Überlagerung und dadurch bei diesen ein Schallpegelgewinn von 3 dB.

Also bei 10cm Abstand wäre die "Trennfrequenz" bei 1,7 Khz und bei 1m Abstand wäre sie bei 170Hz, richtig?

Die Resonanzfrequenz meiner Speaker beträgt 100Hz. Um da die maximale Verstärkung zu erhalten müsste der Abstand also 1,7m betragen...?!

Gruß PYRO

 

[00Schneider]

Also müsste es was bringen, die Box so gegen die Wand abzustützen, dass sie sich zumindest nicht nach hinten bewegen kann?!!!

Ja, die Box selbst bzw. die Schallwand sollte sich eben überhaupt nicht bewegen, sondern nur der bewegliche Teils des Lautsprechers. Boxengehäuse aus Marmor wären z.B. deshalb recht gut...
Dass sich Boxen von selbst bewegen kommt aber auch eher bei sehr starken und auch mehr bei Subwoofern vor.

Die Resonanzfrequenz meiner Speaker beträgt 100Hz. Um da die maximale Verstärkung zu erhalten müsste der Abstand also 1,7m betragen...?!

Die Formulierung passt so nicht, bzw. ich weiß nicht worauf du hinaus willst. Damit du in den Nutzen vom Schallpegelgewinn bei 100 Hz kommst, darf der Abstand höchstens 1,7 m betragen. Soll heißen, bei einem Abstand von ca. 1,7 m haben alle Frequenzen unter 100 Hz etwa 3 dB mehr Pegel. Dafür hast du im Bereich von 100-200 Hz gewisse Einbrüche. Dort überlagern sich die Frequenzen ja auch, aber nicht nur positiv.

Es betrifft ja nicht immer nur eine bzw. wenige Frequenzen, sondern alle unter der Grenzfrequenz (Abstand = halbe Wellenlänge), und gleichzeitig sind auch alle Frequenzen mit halber bis ganzer Wellenlänge betroffen, diese eben eher negativ.

Ich hab für die PA FAQ versucht den Effekt für sich alleine zu erklären.
www.musiker-board.de/vb/showthread.php?t=113624

 

[PYRO]

OK. Das war blöd formuliert von mir...

"Bei 50 cm Abstand ist dieser Effekt also nur bei Frequenzen kleiner ca. 340 Hz zu beobachten" --> so in der Art hab ich das gemeint.

Mal was anderes: Es gibt doch manchmal gewisse Probleme mit stehenden Wellen. Ist dafür der Abstand der Speaker zur Boxenrückwand oder der Abstand der Box zur Wand maßgebend?

Gruß PYRO