Wellen & Schall
Reiche Klangfarbe (Obertöne)
Abspielen — vergleiche reinen Ton vs Obertöne am Oszilloskop.
Reiche Klangfarbe (Obertöne) — interaktive Wellen & Schall-Simulation. Abspielen — vergleiche reinen Ton vs Obertöne am Oszilloskop. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Klangfarbe und Obertöne
Echte Instrumente erzeugen eine Grundschwingung plus Obertöne. Die Mischung der Obertöne bestimmt die Klangfarbe.
Eine Fourier-Reihe von Sinuswellen bei ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz bildet komplexe Wellenformen. Unterschiedliche Oberton-Gewichte ändern den Klangcharakter.
- Grundschwingung + Obertöne
- Klangfarbe = Obertongemisch
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Ein Musikton bei 220 Hz klingt anders als eine reine Sinuswelle bei 220 Hz – er hat „Farbe“ oder Klangfarbe. Was ist eigentlich anders an seiner Schallwelle?
Vorhersagen zum Abwägen
- Der Ton ist nur eine lautere Version derselben reinen 220 Hz-Welle.
- Der Ton hat einen anderen Grundton als 220 Hz.
- Der Ton ist eine Mischung aus Grundton und höheren Harmonischen in unterschiedlichen Stärken.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Harmonische Zahl n
Was Sie messen:
- Frequenz n·220 Hz
- Amplitudenverhältnis (vs. Grundschwingung)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Rich-Timbre-Preset und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Quelle sendet eine 220 Hz-Grundschwingung aus, die mit bestimmten höheren Harmonischen gemischt ist.
- Aktivieren Sie die Anzeige des harmonischen Spektrums beim Beobachter.
- Lesen Sie für jede Zeile die Amplitude der aufgelisteten Harmonischen im Verhältnis zur Amplitude der Grundschwingung ab.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Listen Sie die Frequenz jeder Oberschwingung in Ihrer Tabelle als n × 220 Hz auf und vergleichen Sie Ihre notierten Amplitudenverhältnisse mit der Spektrumanzeige.
- Die 2. und 4. Harmonische haben in diesem Ton keine Amplitude, während die 1., 3. und 5. (alle ungerade) vorhanden sind. Was sagt Ihnen ein Spektrum mit nur ungeraden Harmonischen über die Form der Welle?
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Der Ton einer Klarinette wird von ungeraden Obertönen dominiert, ähnlich wie dieser hier, während der Ton einer Violine auch starke gerade Obertöne enthält. Erklären Sie, warum zwei Instrumente mit identischem Grundton (220 Hz) dennoch völlig unterschiedlich klingen.
- Eine Stimmgabel erzeugt einen nahezu reinen Ton (nur die Grundtöne, keine höheren Harmonischen). Wie würde sich das Spektrum-Balkendiagramm von dem dieses Experiments unterscheiden?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Willkommen bei reicher Klangfarbe
- Quelle auswählen
- Abspielen drücken
- Oberton-Rezeptur
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.