Musik und Resonanz

Musikinstrumente erzeugen Töne, auf verschiedene Weisen. Hier ist eins. Wenn du Gitarre spielst, ziehst du eine Saite aus ihrer Ruheposition und lässt sie dann los. Da die Saite elastisch ist, fängt sie an hin und her zu springen – sie vibriert. Bei jeder Bewegung der Saite wird die Luft in die eine Richtung verdichtet und in die andere Richtung verdünnt.

Das Verdichten und Verdünnen von Luft erzeugt also Töne. Welcher Ton zu hören ist, hängt von der Frequenz der Schwingungen ab. Und das hängt davon ab, woraus die Saite besteht, wie stark sie gespannt wurde und wie lang sie ist. Du kannst eine Gitarrensaite so klingen lassen, als ob sie kürzer wäre. Dazu musst du sie nach unten gegen das Griffbrett drücken.

Eine kürzere Saite schwingt mit einer höheren Frequenz, es erklingt ein höherer Ton. Musik lässt sich auch anders aus einem Instrument locken. Hierbei nutzt du deinen Mund und setzt beim Blasen Luft in Bewegung. Diese Instrumente heißen Blasinstrumente. Die Lippen des Spielers erzeugen Schwingungen.

Der Ton des Schalls wird dann durch die Strecke verformt, die der Schall durch das Messingrohr zurücklegt. Drückt der Spieler die Tasten, öffnen sich Ventile. Diese ändern die Strecke, die der Schall zurücklegt, und dadurch den gespielten Ton. Je länger das Rohr, desto niedriger die Frequenz, desto tiefer der Ton. Es gibt viele Wege, um Musik zu machen.

Einige der ältesten Instrumente musste man schlagen, um Töne zu hören. Wenn du sie mit einem Stock oder der Hand schlägst, vibrieren die Dinge. So wie längere Saiten oder Rohre eine niedrigere Frequenz erzeugen, sorgen größere Trommeln für längere Wellenlängen und tiefere Töne. Die ursprünglichen Vibrationen in den meisten Musikinstrumenten sind schwach. Die Gitarrensaite allein vibriert mit einer niedrigen Schwingungsweite und ist kaum zu hören.

Deshalb gibt es den Gitarrenkörper. Diese Holzkiste verstärkt die Vibrationen. Und das funktioniert ohne Strom – ohne jegliche Zufuhr neuer Energie. So funktioniert's: Wenn die Schwingungen der Gitarrensaiten den Gitarrenkörper erreichen, vibriert auch der Körper – mit der gleichen Frequenz aber größerer Schwingungsweite. Dies wird Resonanz genannt.

Jedes Objekt hat seine natürlichen Eigenfrequenzen, in denen es am leichtesten vibriert. Gitarrenkörper sind so gebaut, dass ihre Eigenfrequenz jener Frequenz entspricht, die beim Zupfen der Gitarrensaiten entstehen. Das physikalische Phänomen Resonanz tritt auf, wenn Vibrationen auf ein Objekt mit übereinstimmender Eigenfrequenz stoßen und das Objekt auch zu vibrieren beginnt. Wie bei einer Schaukel: Stoß die Schaukel einige Mal sanft an – sorgfältig zeitlich angepasst, um der Eigenfrequenz der Schaukel zu entsprechen. Ein Teil der Energie, den du auf die Schaukel übertragen hast, ist noch da, wenn du den nächsten Anschwung gibst.

Am Ende erreicht die Schaukel eine gute Höhe. Deine Anstöße mit niedriger Schwingungsweite werden auf die Schaukel mit einer Frequenz übertragen, die ihrer Eigenfrequenz entspricht.