Re: Der "Professor" spricht

Physik macht Spaß (deswegen habe ich es ja auch studiert), aber bekanntlich versteht nicht jeder Spaß.
Also, in erster Näherung soll der Korpus (und das Mundstück) nicht schwingen. Es tut es doch ein bisschen, und das kann den Klang beeinflussen, ist aber sekundär.

Resonanz spielt tatsächlich auch beim Saxophon eine ganz entscheidende Rolle! Aber in Resonanz ist die Luftsäule, nicht das feste Material. Nicht einmal das Blättchen ist in Resonanz, obwohl es schwingt. Wenn es in Resonanz gerät, nennt man das "quietschen".

Ich sprach im letzten Beitrag von stehenden Wellen. Die bilden sich immer dann aus, wenn irgendwo eine fortschreitende Welle (ganz normaler Schall, so wie er vom Instrument zum Ohr gelangt) reflektiert wird. Eine solche Reflexion findet am unteren Ende des Korpus (bei geschlossenen Klappen am Schallbecher, bei teilweise geöffneten Klappen am obersten geöffneten Schallloch statt. Es läuft eine Welle zurück, die mit ihrem Überdruck das Blättchen öffnet bzw. mit ihrem Unterdruck das Blättchen (teilweise) schließt. So ist gewährleistet, dass dieses Öffnen und Schließen in genau dem richtigen Augenblick geschieht. Rückkopplung, genauer noch Mitkopplung, nennt man diesen Vorgang, der für jede Art von kontinuierlicher Schwingungserzeugung eines in Resonanz befindlichen Systems (also auch einer Geigensaite, nicht aber einer Gitarren- oder Klaviersaite) Voraussetzung ist. Hin- und rücklaufende Welle addieren sich Punkt für Punkt zu einer stehenden Welle, die sich dadurch auszeichnet, dass sie Knoten und Bäuche hat: Am Ausgang ist ein Druckknoten (also kein oder nur sehr wenig Schalldruck, da das Rohr ja dort offen ist und der Druck sich mit der Umgebung ausgleichen kann. In der Mitte des Rohrs (etwa bei der Oktavöffnung) ist der Schalldruck am größten, weswegen sich die Oktavöffnung auch sehr störend auf die Schwingung auswirkt und die Grundwelle dort völlig wegdämpft (was auch eine nur ganz wenig undichte Klappe in dieser Region tun kann: Das Saxophon neigt dann immer, in die Oktave zu gehen). Die doppelte Frequenz, also die Oktave, hat dort einen Druckknoten und wird nicht beeinflusst, kann also ungehindert schwingen.
Die Resonanzfrequenz des Rohrs hängt von seiner Länge und der Schallgeschwindigkeit (c=345 m/s bei ca. 25°) nach der Formel:

Schallgeschwindigkeit c=Wellenlänge x Frequenz,

Für Resonanz muss die Rohrlänge die halbe Wellenlänge sein, für die Oktave die ganze Wellenlänge, für weitere Oberwellen die anderthalbfache, die zweifache usw. (Wichtig für die Altissimo-Töne! Mal bei Sigurd Rascher, Toptones, nachlesen!).

Da die Schallgeschwindigkeit stark von der Temperatur abhängig ist, ist auch die Intonation stark von der Temperatur abhängig. Ich habe darüber schon an anderer Stelle geschriebn, Link siehe unten.

Was die Schwingungen des Blättchens angeht: Es schwingt aufgrund seiner Elastizität, so wie ein Lineal, das man auf der Tischkante festhält und anzupft (zur Freude des Lehrers in der Schule). In Lineal schwingt dabei auf seiner Resonanzfrequenz, die entscheidend davon abhängt, wie lang das Stück ist, das man über die Tischkante ragen läßt. Eine solche Resonanz ist beim Blättchen nicht erwünscht. Es handelt sich um "erzwungene Schwingungen", deren Frequenz ausschließlich durch die Luftsäule bestimmt wird. Dass es dabei jede Frequenz des gesamten Frequenzumfangs bedienen kann, liegt an der keilförmigen Form: Es schwingt jeweils nur ein so langes Stück, wie es für die betreffende Frequenz notwendig ist.

Na, war es jetzt zu lang? Physik-Doppelstunde? Denn höre ich erstmal auf.

Füsikalische Grüße

Fumi

Zum Thema Intonation:
http://saxwelt.de/index.php?module=pnForum&func=viewtopic&topic=937&start=36