Stehende Wellen

Wellen breiten sich von einem Erreger aus in den Raum hinein aus. Man spricht deshalb manchmal auch von fortschreitenden Wellen. Werden sie an Hindernissen reflektiert, so können sich die hin- und rücklaufenden Wellen überlagern. Es kommt zur Ausbildung einer stehenden Welle, bei der sich Schwingungsknoten und Schwingungsbäuche stets an der gleichen Stellen befinden.

Bild 1 zeigt das am Beispiel einer Saite, die zu Schwingungen angeregt wird. Im Schwingungsknoten ruht die Saite, im Schwingungsbauch hat sie ihre maximale Auslenkung. Schwingungsknoten und Schwingungsbäuche befinden sich stets an der gleichen Stelle. Der Abstand zweier benachbarter Schwingungsknoten oder Schwingungsbäuche ist gleich der halben Wellenlänge.

In Bild 2 ist erkennbar, wie eine stehende Welle entsteht: Hinlaufende und rücklaufende Welle überlagern sich und bilden gemeinsam die stehende Welle. Man kann eine solche stehende Welle auch erzeugen, wenn man ein Seil an einem Haken befestigt und das andere Ende des Seils mit der Hand in Schwingungen versetzt. Die erforderliche Frequenz muss man ausprobieren.
Dabei ist zu beachten, ob die Enden fest eingespannt oder lose sind. Bei der Reflexion am festen Ende tritt ein Phasensprung auf; hin- und rücklaufende Welle haben entgegengesetzte Phase. Bei der Reflexion tritt keine Phasenverschiebung auf, hin- und rücklaufende Welle haben gleiche Phase.

Nutzen kann man stehende Wellen z.B. zur Bestimmung der Wellenlänge von Schallwellen (Bild 3). Dazu wird ein beidseitig offenes Glasrohr in Wasser getaucht und über dem Glasrohr ein Lautsprecher angebracht, der mit einem Tonfrequenzgenerator verbunden ist. Die vom Lautsprecher ausgehenden Schallwellen werden an der Wasseroberfläche reflektiert. Dort befindet sich stets ein Schwingungsknoten. Beträgt die Länge der Luftsäule gerade ein Viertel der Wellenlänge, so befindet sich am Ende des Glasrohres ein Schwingungsbauch, erkennbar an der besonders großen Lautstärke. Ein Schwingungsbauch tritt ebenfalls auf, wenn die Länge der Luftsäule drei Viertel der Wellenlänge beträgt. Damit gilt:
Kennt man die Frequenz der Schallwellen, dann kann man mithilfe der Gleichung

die Schallgeschwindigkeit berechnen.

Stehende Wellen bei Platten

Stehende Wellen bilden sich auch bei schwingenden Platten aus. Um sich das zu veranschaulichen, wird z. B. feiner Sand gleichmäßig auf eine Platte gestreut und diese Platte in Schwingungen bestimmter Frequenz versetzt. Es bilden sich dann charakteristische Strukturen aus, so wie sie in Bild 4 zu sehen sind. Der Sand sammelt sich in den Schwingungsknoten. Diese Strukturen werden als chladnische Klangfiguren bezeichnet, benannt nach dem deutschen Juristen und Akustiker ERNST FLORENS FRIEDRICH CHLADNI (1756-1827), der diese Strukturen am Beispiel von Schallwellen erstmals genauer untersucht hat. Die Form der Figuren hängt von der Form der Platte und von der Erregerfrequenz ab.

MagicAqua ~ Wasserklangbilder "stehender Wellen" erzeugt durch Einzelfrequenzen

Hier entstehen "stehende Wellen" im Wasser, die mit einem Ton-/Frequenzgenerator auf der Wasseroberfläche hervorgerufen werden. Dies sind absolut reine Töne, ohne die Schwebungen oder Obertöne, wie sie sonst in der Musik, bei jedem Instrument, oder auch in der menschlichen Stimme entstehen. Einzelfrequenzen erzeugen die klarsten Bilder in Form von "chladnischen KlangFiguren".

Da unterschiedliche Größen der Wasserschalen verwendet werden, kommt es vor, daß ähnliche Strukturen mit verschiedenen Frequenzen erzeugt werden können. Es ruft also nicht unbedingt eine bestimmte Frequenz ein bestimmtes Bild hervor, sondern das Zusammenspiel von Schalengröße, Wassermenge und Frequenz.

Wasserklangbilder von Planetentönen, Molekül- und anderen Frequenzen

Planetentöne werden errechnet auf Grundlage ihrer Umlaufzeiten. Wenn man diese "Umlauf-Frequenz" in den hörbaren Bereich oktaviert, entstehen die jeweiligen Töne. Als Grundlage dienten mir die Berechnungen des Mathematikers Hans Cousto. Erläuterungen zu den Ton-Berechnungen siehe unten. Bei den Planetenkombinationen werden jeweils 2 Planetentöne gleichzeitig aufs Wasser übertragen.

Quelle:
http://www.magicaqua.de/10-0-Wasserklangfotos.html

http://www.cymatics.org

Den Tönen, dem Klang wurden von Alters her schöpferische Kräfte zugemessen. In allen Schöpfungsmythen und Religionen wird die Entstehung unserer Welt mit Klängen und Worten in Verbindung gebracht. Was steckt hinter dieser verborgenen Schöpfungskraft, die den Tönen zugeschrieben wird?
Warum empfinden wir manche Tonintervalle als harmonisch, während wir andere eher als unangenehm empfinden? Warum erscheint uns die Musik anderer Kulturkreise fremd?
Alle Töne sind Wellen mit bestimmten Frequenzen, die im Hörbereich von 16 – 20000 Hz liegen. Wir können diese Frequenzen messen. Wir können die Gesetzmäßigkeiten ihres Zusammenwirkens erklären. Aber das Wesen der Töne, ihre formgebende, gestaltende Kraft können wir damit nicht erfassen.
Das Geheimnis der Klänge, das wir beim Hören erahnen, offenbart sich dem Auge, wenn wir die Klangstrukturen sichtbar machen.
Klänge sind mehr als einfach nur Wellen mit bestimmten Frequenzen. Sie bilden Strukturen von ausgewogener Harmonie und Schönheit. Jeder Klang erzeugt, eingebettet in seine Umgebung, ein neues ureigenes Muster. Es ist, als begegneten wir der ungebändigten Vielfalt des Lebens selbst.

Klangfiguren

Bereits ein Tropfen, der in eine ruhige Wasserfläche fällt, macht uns Wellenstrukturen sichtbar. Wenn wir mit offenen Augen durch die Welt gehen, können wir überall periodische Formen erkennen. Menschen waren offenbar von je her von periodisch wiederkehrenden Mustern fasziniert. Als schmückendes Ornament wurden sie in allen Bereichen und von allen kulturellen Kreisen verwendet. Die Analogie zum Klang liegt nahe. So wurde von unterschiedlichen Forschern versucht, Klangstrukturen sichtbar zu machen. Hierzu liegt eine Vielzahl von Arbeiten vor, die die experimentellen Befunde umfassend dokumentieren.
Stellvertretend werden die Experimente von Ernst Chladni, Jules Antoin Lissajous und Hans Jenny nachfolgend kurz dargestellt.
Der deutsche Physiker Ernst Chladni hatte mit der Vorführung der von ihm 1787 entdeckten Klangfiguren am französischen Hofe großen Erfolg. Napoleon soll gesagt haben: Der Chladni läßt uns die Töne sehen. Er strich mit einem Geigenbogen Metallscheiben an, die mit Pulver oder Sand bestreut waren. So konnte er die Schwingungsvorgänge sichtbar machen.
Aufgrund der begrenzten Fläche der Platten entstanden stehende Wellen. Der Sand lagerte sich in den Wellentälern ab, die sich in Ruhe befanden.

Von den Wellenbergen, die mit maximaler Amplitude schwangen, wurde der Sand weggefegt.

Quelle:
http://www.coratanou.de/html/klangfiguren.htm

Alles ist Klang, Schwingung, Nada...God is the best DJ, Baby 💎💋