Versuch 16: Wie macht die Flöte Töne? 15.05.2012, 07:00

Alle Vorgänge der Schallerzeugung besitzen eine Gemeinsamkeit: Sie laufen periodisch (= sich wiederholend) ab. Dabei entstehen Luftschwingungen, die das Ohr als Schall wahrnimmt.

Wie entsteht ein Ton?

Mache die folgenden Versuche:
- Gitarrensaiten: Zupfe eine Saite und beobachte sie. Lege einen Finger darauf.
- Lautsprecher: Beobachte die Membran und berühre sie vorsichtig.

Was wir beobachten:
Die Gitarrensaite und die Membran kitzeln auf der Haut, denn sie machen schnelle Schwingbewegungen: Sie sind Schallerreger. Wenn sie nicht schwingen, hört man auch keinen Ton.

Was dahinter steckt
Alle Vorgänge der Schallerzeugung besitzen eine Gemeinsamkeit: Sie laufen periodisch (= sich wiederholend) ab. Es entstehen also Schwingungen, die in der umgebenden Luft einen Schall erzeugen.
Grundregel:
Je kleiner ein Instrument ist, desto höher klingt es (z. B. Pfeifen, kleine Trompeten)
Je größer ein Instrument ist, desto tiefer klingt es, verbraucht aber mehr Luft (z. B. Basstuba, siehe Bild)

Bild: Die Basstuba erzeugt sehr tiefe Töne (I, I.R. Annie IP: Kaiserbass (CC BY-SA 3.0)). 

Flöte

Bild unten: Eine Flöte besteht aus mehreren Teilen: Kopfstück, Mittelrohr, Fußrohr. Im vorderen Teil des Kopfstücks, dem Schnabel, ist der Block eingepasst (daher »Blockflöte«), der die Bohrung bis auf den Windkanal verschließt. Etwa in der Mitte des Kopfstücks liegt eine schräg verlaufende Öffnung, der Aufschnitt. Seine fast scharfe Kante ist die Lippe, das Labium.

So geht´s
Die Blasluft des Spielers gelangt über den Windkanal in die Flöte hinein. Der Windkanal liegt zwischen der Innenbohrung des Kopfstücks und der Fläche des Blocks.
Das Labium ist die keilförmige Zunge, die an ihrer Schneide nur 1–2 Zehntel Millimeter dick ist. Zwischen Windkanal und Labium befindet sich eine rechteckige Öffnung, der Aufschnitt, durch den die Blasluft nach außen entweichen kann. 

Was wir beobachten
Durch den Windkanal strömt die Blasluft des Spielers direkt auf das Labium.

Was dahinter steckt
Die Blasluft bildet Luftwirbel, die sie aus ihrer Richtung abgelenken. Wie im Bild gezeigt schwingt sie abwechselnd nach außen und nach innen. Die dabei entstehenden Druckveränderungen übertragen sich auf die Luftsäule im Flötenrohr mit und regen sie zum Mitschwingen an. Das Labium ist ein Hindernis, das Töne erzeugt ähnlich wie ein starker Wind, wenn er um Hausecken pfeift.

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In der prima.tec-Reihe gibt es noch andere Beiträge mit Versuchen:

Versuch 17: Weidenpfeifchen

Versuch 14: Die Sprengkraft des Wassers [20.06.2011]
Versuch 13: Steigt das Meer, wenn die Eisberge schmelzen? [14.06.2011]
Versuch 12: Auf den Drehpunkt kommt es an [19.05.2011, 1 Kommentar]
Versuch 11: Der Wellpappe abgespickt [09.08.2010] 
Versuch 10: Massen sind träge [06.04.2011] 

Versuch 9: Der Clown als Akrobat (Aufgabe) [29.03.2011]

Versuch 8: Der Körperschwerpunkt liegt außerhalb des Körpers [10.03.2011]
Versuch 7: Körperschwerpunkte finden [08.02.2011]
Versuch 6: Schubkarre - schieben oder ziehen? [03.02.2011]
Versuch 5: Eine Kerze ausblasen [28.01.2011]
Straßen im Winter: Der Wasser-Eis-Schlagloch-Effekt [16.01.2011]
Räumlicher Weihnachtsstern: Wie ist er aufgebaut? [13.01.2011]
Versuch 4: Metall schwimmt [29.12.2010]
Versuch 3: Flasche mit Wasser füllen [09.11.2010]
Versuch 2: Chemisch Wasser ansaugen [07.11.2010]
Versuch 1: Zucker verbrennen [06.11.2010]