z.B. die Pfeifen einer Orgel

1) an beiden Seiten offenen Röhren zeigen oben und unten immer Bewegungsbäuche bzw. Druckknoten, da keine Dichteänderung erfolgt sondern ein Ausgleich mit der Außenluft stattfindet => Es finden niemals Druckschwankungen statt, da immer der Druck der Außenluft herrscht.

In der Röhre findet auch eine gewisse Grundschwingung statt, da an den Enden ein Druckknoten ist in der Mitte hingegen ein Druckbauch. In der Röhre kann man somit eine halbe Wellenlänge feststellen.

Eine nächst höhere Schwingung ergibt 2 Druckbäuche, und die weitere 3 Druckbäuche Da sich in einer Röhre 1, 2, 3 oder mehr halbe Wellen ausbilden können, gibt es außer dem typischen Grundton alle harmonischen Obertöne = Eigentöne od. Eigenfrequenz der Röhre; Daraus folgt: Die Pfeifenlänge ist immer ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge.

Daraus folgt : l= n * Wellenlänge/2 Die Eigenfrequenz der Röhre kann man sich errechnen mit: f= n* c/2l c....Schallgeschwindigkeit

2) Pfeifen die an einer Seite geschlossen sind, nennt man „gedackte Pfeife“. Demnach ist die Grundschwingung ein viertel der Wellenlänge. Dien nächst höhere Schwingung ist dann eine dreiviertel Wellenlänge u.s.w...

Die gedackte Pfeife kann somit nur ungeradzahlige Obertöne erzeugen. l= Wellenlänge/4 (2n-1)

Die Frequenz des Grundtons einer Pfeife ist: f= c/4l

So ist es möglich, für verschiedene Grund- und Obertöne die benötigte Pfeifenlänge zu berechnen. Trotzdem ist zu beachten, dass es in der Praxis Abweichungen gibt, die jedoch die Instrumentenbauer auf Grund langjähriger Erfahrung berücksichtigen und so gering wie möglich halten können. Ein sehr großer Faktor für Abweichungen ist die Temperatur.

Anwendung der Pfeifen:

-) Bei der Orgel: Es werden eine große Zahl von Pfeifen unterschiedlicher Länge benutzt, die auf eine bestimmte Tonhöhe abgestimmt sind. Um unterschiedlich Töne zu erzeugen, müssen die Pfeifen abwechselnd benutzt werden.

-) Bei den anderen Blasinstrumenten, die ja nur eine Pfeife benutzen, muss die Tonänderung durch eine Veränderung der Rohrlänge erfolgen. • Rohrlänge wird durch Auseinanderziehen und Ineinanderschieben

Die Flöteninstrumente:

Zu den Flöteninstrumenten zählen Blockflöte, Querflöte und die Labialpfeifen der Orgel. Um einen Ton bzw. eine Schwingung zu erzeugen wird der Ton auf eine scharfe Kante geblasen (Schneidentonbildung). Strömt Luft mit einer gewissen Geschwindigkeit aus einem schmalen Spalt, entsteht ein Ton, der sogenannte Spaltton. Dieser ist jedoch sehr schwach und musikalisch nicht verwendbar. Wenn jedoch der aus dem Spalt austretende Luftstrom auf eine scharfe Schneide trifft, dann entsteht der sogenannte Schneidenton. Für die Frequenz des Schneidenton gibt es eine Formel:

Bei schwachem Luftdruck entstehen zuerst tiefe Maultöne, wird der Druck weiter erhöht erhöht sich auch die Tonhöhe dieser Maultöne. Je höher der Druck wird desto mehr steigen die Eigenfrequenzen und man kann Obertöne durch sogenanntes „Überblasen“ erzeugen. Flöteninstrumente haben einen Umfang von circa einer Oktave. Durch die sogenannten Grifflöcher werden die notwendigen Halbtonschritte erzeugt. Durch das „Überblasen“ bei gleicher Griffhaltung kann die 2. Oktave erreicht werden. Die temperierte Skala besteht aus 12 Halbtönen das heißt, dass die Flöteninstrumente mindestens 11 Grifflöcher benötigen. Dazu kommen noch Hilfsklappen, Trillerklappen und Kombinationsklappen. Flöteninstrumente erreichen normalerweise keine hohe Frequenz - solche die über 4000 Hertz gehen, sind eher selten. Eine Ausnahme stellt die Piccoloflöte dar, deren Klangspektrum bis 10000 Hertz erreichen kann.

Im Allgemeinen haben die tieferen Töne eine größere Obertonbildung, da bei höheren Tönen die Instrumentenlänge geringer ist.

Der Klang des Tones wird natürlich auch von der Mensur (= Verhältnis der Korpuslänge zum Durchmesser ) und vom Anblasedruck bestimmt.

Bei der Erzeugung der Schallröhren von Flöteninstrumenten gibt es 2 unterschiedliche Bauarten:

• Konische Bohrung => weicherer Tonklang

• Zylindrische Bohrung => mehr Obertöne

Die Blockflöte (auch Schnabelflöte, wegen des typischen Mundstückes, genannt) wurde

schon um ca. 1600 in Europa verwendet.

Sie hat ein zur Querflöte sehr unterschiedliches Klangspektrum. Die tieferen Töne sind vorherrschend, da der 2.Oberton stärker ausgebildet ist als der erste, bedingt durch die konische Bauart.

Der Luftstrom kommt bei der Blockflöte beim Anblasen durch einen Windkanal und trifft dort gegen eine Schneide. Hier liegt der wesentliche Unterschied zur Querflöte! Bei dieser nämlich formt der Flötenspieler selbst den Windkanal mit dem Mund bzw. mit der Lippe, womit er den Ton maßgeblich durch die Änderung der Spaltöffnung oder die Richtung des Luftstromes verändern und beeinflussen kann. Noch zu erwähnen wäre, dass zur Bauart der Blockflöten vorwiegend folgende Hölzer verwendet werden. Buchsbaumholz, Ebenholz, Pulisanderholz od. Grenadillholz

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Einige Blockflötenarten:

Baß-Blockflöte:

• Konische Bohrung

• Mundrohr und Windkammer befinden sich vor dem Kern und der Kernspalte

Alt- u. Sopranblockflöte:

• Konische Bohrung

• Kernspalte im Mundstück

Die Querflöte ist seit dem Mittelalter bekannt und hat sich seither ziemlich weiterentwickelt. Um 1665: Querflöte= 3-teilig, etwas später vier-teilig und sie hatte nur 1 Klappe. Erst um 1800 hat sie mehrere Klappen. Theobald Boehm bohrte Tonlöcher und erfand das Ringklappensystem. Außerdem veränderte er das Mundloch und entwickelte ein zylindrisch gebohrtes Mundstück.

Friedrich Meyer entwickelte ein System für den weicheren Klang und die sogenannte Meyer-Flöte gibt es heute noch. Meyer-Querflöte

• Konische Bohrung

• Mundstück mit Mundloch, Korkpfropfen samt Korkschraube und Klappe

Die sogenannten Labialpfeifen der Orgel kommen, wie oben schon erwähnt, als offene oder gedackte Pfeifen vor. Diese Pfeifen haben das System der Schneidentonbildung und sind dem Bau der Blockflöten mit Kernspalte sehr ähnlich. Orgelpfeifen haben sehr unterschiedliche Formen und Größen, was recht unterschiedliche Klangfarben und Klangspektren verursacht. Natürlich beeinflusst die Mensur das Spektrum maßgeblich. Durch die wachsende Mensur nimmt die Zahl der Obertöne ab.

Doppelrohrblattinstrumente

(Oboengruppe)

Schwingungserzeuger sind zwei gegeneinander schwindende Zungen (flache Rohrblätter, die um eine Hülse gebunden sind).

Der Luftraumresonator ist einen lange nahezu konische Schallröhre, die am Ende leicht glockenförmig (leichter Schalltrichter) geformt ist. Ausnahmen sind die Oboe d’amore, das Englischhorn und das Heckelphon, die einen birnenförmigen Schalltrichter ( auch Liebesfuß genannt ) haben. Der Bläser nimmt das doppelte Rohrblatt zwischen die Lippen=>Schwingungserzeuger ist mit den Lufthohlräumen des Kopfes verbunden (Kehle und Brustkorb), die ebenfalls in Schwingung versetzt werden. Die Schwingungen dieser Instrumente sind periodisch aber nicht sinusförmig => obertonreicher Klang. Die Tonhöhenänderung bei den Doppelrohrinstrumenten erfolgt durch Seitenlöcher, die mit den Fingern durch Klappen betätigt werden.

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Um in die nächsthöhere Oktave überzublasen, werden sogenannte Überblasklappen verwendet. Besonders charakteristisch für die Oboeninstrumente ist der Klang, der etwas näselnd und scharf ist und von feststehenden Obertonbereichen verursacht wird. Die Oboe kommt in den höheren Lagen bis auf etwa 9000 Hertz, das Englisch Horn auf etwa 8500 Hz und die Oboe d’amore auf etwa 7000 Hz. Fagott bzw. Kontrafagott kommen auf jeweils 2400 und 2000 Hertz.

Instrumente mit einfachem Rohrblatt

Die Klarinetteninstrumente

Zu den Instrumente mit einfachem Rohrblatt gehören die Klarinetten und die Saxophone. Das Rohrblatt wird mit deiner Schnur und einer Blattschraube auf dem Mundstück (meist aus Holz, Kunststoff oder Metall) befestigt, das schnabelförmig ist. Das Mundstück wird so in den Mund genommen, dass es auf der Unterlippe, die über die unteren Zähne gezogen ist, liegt. Die Schwingungen dieses Blattes werden durch Atemdruck, Lippendruck und Ansatzpunkt der Unterlippe beeinflusst. Das schwingende Rohrblatt kann in 3 Teile unterteilt werden:

1) der größte Teil des schwingenden Blattes bewegt sich in der Grundfrequenz 2) die anderen zwei, etwas kürzeren Teile, die eine Eigenschwingung hervorrufen Allgemeines:

Die Klarinette besitzt eine zylindrisch gebohrte Schallröhre an die ein parabelförmiger Schallbecher angeschlossen ist. Die Klarinette ist als ein Instrument mit zwei schwingungsfähigen Gebilden zu sehen. Das eine wäre das Rohrblatt bzw. die Zunge und das andere die Schallröhre. Die Eigenfrequenz einer Klarinette wird fast ausschließlich von der schwach gedämpften Luftsäule bestimmt.

Wie bei den meisten Holzblasinstrumenten werden zur Tonhöhenänderung die bekannten Seitenlöcher geöffnet und geschlossen und wiederum die Überblastechnik angewandt. Der wesentliche Unterschied zu den anderen Holzblasinstrumenten ergibt sich darin, dass die Klarinette nur ungeradzahlige Vielfache der Grundfreqeunz überblasen kann. Weiters gehört dieses Instrument zu den transponierenden Instrumenten (beim Überblasen kommt sie in die Duodezim und nicht in die nächsthöhere Oktave ) und somit braucht sie im Unterschied zu den Übrigen Holzblasinstrumente 18 statt 11 Tonlöcher.

Außerdem unterschiedet sie sich noch von den anderen Blasinstrumenten, dass bei höherer Frequenz der Anblasedruck bzw. Lippendruck verringert werden muss, da die Klarinette ein Koppelungssystem hat und somit die höhere Blattfrequenz eine geringer Dämpfung braucht.

Das Saxophon wurde um 1840 von Adolphe Sax entwickelt und war zunächst ein Militärinstrument. Das Instrument wird mit einfachem Rohrblatt und in verschiedenen Tonlagen gebaut (z.B. Sopran-, Alt, Tenor, und Baritonsaxophon) Erst seit etwa 1920 wurde das Saxophon in der Militärmusik verwendet.

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Christina  Pitterle  

8.B.   

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Quellen:

Deutsches Museum

Wilhelm Stauder: “Einführung in die Akustik“

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