In dieser Aufgabe gehst du der Entstehung von Tönen auf die Spur. Du erfährst, wie Boomwhackers entstanden sind und warum sie unterschiedlich klingen. Dabei erkennst du, dass die Tonhöhe mit der Länge der Röhre zusammenhängt und sich verändern kann. Ausserdem erfährst du, wie beim Spielen der Klang entsteht und was im Inneren der Röhre passiert, wenn du sie anschlägst.
Lies dir den nachfolgenden Text aufmerksam durch.
Boomwhackers wurden in den 1990er Jahren von Craig Ramsell in den USA erfunden. Er experimentierte mit Pappröhren und stellte dabei fest, dass unterschiedlich lange Röhren verschiedene Töne erzeugen, wenn man sie anschlägt. Aus dieser Entdeckung entwickelte er die heutigen Boomwhackers als einfache Musikinstrumente.
Wenn du mit einer Boomwhacker-Röhre auf eine feste Fläche oder auf deinen Körper schlägst, entsteht ein Ton. In der Röhre befindet sich Luft. Diese Luft bildet eine sogenannte Luftsäule. Beim Anschlagen wird die Luftsäule zu Schwingungen angeregt. Dabei entsteht in der Röhre eine stehende Schwingung der Luft. Diese Schwingungen erzeugen Druckschwankungen, die sich als Schallwellen durch die Luft ausbreiten. Diese Schallwellen gelangen an unser Ohr und werden dort als Ton wahrgenommen.
Zum Vergleich: Bei Blasinstrumenten entsteht der Ton ebenfalls durch eine schwingende Luftsäule. Der Unterschied liegt jedoch darin, wie diese Schwingung angeregt wird. Bei einem Blasinstrument, zum Beispiel einer Flöte, wird die Luftsäule in Schwingung versetzt, indem Luft hineingeblasen wird. Beim Boomwhacker entsteht die Schwingung dagegen durch das Anschlagen der Röhre.
Die Tonhöhe hängt von der Frequenz (Anzahl Schwingungen pro Zeit) der Schwingung der Luftsäule ab. Dabei gilt ein wichtiger Zusammenhang: Je länger die Luftsäule ist, desto kleiner ist die Frequenz der Schwingung (weniger Schwingungen pro Zeit) und desto tiefer klingt der Ton. Je kürzer die Luftsäule ist, desto grösser ist die Frequenz (mehr Schwingungen pro Zeit) und desto höher klingt der Ton. Deshalb erzeugen lange Boomwhackers tiefe Töne und kurze Boomwhackers hohe Töne.
Das Material der Röhre spielt dabei eine nicht ganz so wichtige Rolle. Entscheidend ist vor allem die Länge der Luftsäule, die in Schwingung gerät. Deshalb können auch Röhren aus unterschiedlichen Materialien ähnlich klingen, wenn sie gleich lang sind.
Du kannst den Klang zusätzlich verändern, indem du ein Ende der Röhre verschliesst (zum Beispiel mit der Hand oder einer Kappe). Dann kann sich die Luft dort nicht mehr frei bewegen. Die Randbedingungen der Schwingung ändern sich. Dadurch verändert sich die Schwingungen in der Luftsäule, die Wellenlänge wird grösser. So wird die Frequenz kleiner und der Ton tiefer.
Beantworte folgende Fragen in deinem Lernjournal:
- Fasse deine wichtigsten Erkenntnisse aus dem Text in zwei Sätzen zusammen.
- Erkläre, wie bei Boomwhackers ein Ton entsteht. Verwende dabei mindestens die Begriffe Luftsäule und Schwingung.
- Stimmt die Aussage: „Lange Röhren erzeugen tiefere Töne als kurze Röhren“? Begründe deine Antwort.
Vergleicht eure Antworten zu den Fragen und diskutiert anschliessend folgende Frage:
Warum kann man sagen, dass die Tonerzeugung von Boomwhackers und Blasinstrumente nach dem gleichen physikalischen Prinzip funktionieren, aber unterschiedlich angeregt werden?
Hinweis Lehrperson:
Differenzierung:
– Als Vereinfachung kann die erste Aufgabe zu zweit gelöst werden, indem sich zwei Jugendliche gegenseitig den Text vorlesen und anschliessend besprechen.
