Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum: 20. Juni 2007
Titel: Chladnische Klangfiguren
 
unilogo.gof
Versuchsnr.: 1
Namen: Jakob Mall
Gruppe: B
DP Physik

 
Vorwort Einzuordnen ist der Versuch in den Bereich 2-dim. Schwingungen und eignet sich sehr gut zur Veranschaulichung der Schwingungsknoten und Schwingungsbäuche einer ebenen Fläche. Weiter setzt der Versuch ein bereits vorhandenes Verständnis von Eigenschwingungen und Resonanz voraus. Er eignet sich daher für den Abschluss der Schwingungsmechanik oder als Übergang zur Betrachtung musikalischer Instrumente (insbesondere Streichinstrumente).
Material - viereckige mittig gelagerte Metallscheibe
- Streicherbogen mit Kolophonium
- feiner Sand
- Lautsprecher (wenn möglich spezielle Anfertigung zur externen Schwingungsanregung, d.h. Bündelung 
  der Druckwellen)
- Frequenzgenerator
- evtl. Richtmikrophon und Oszilloskop zum Auffinden der Resonanzfrequenzen
Aufbau

- Die Metallplatte wird an einem Stativ befestigt.
- Um die Platte mit dem Lautsprecher in Schwingung versetzen zu können befestigt man den
   Lautsprecher wenige Millimeter unter dem Rand der Platte, so das er gerade noch vollständig unter
   der Platte sitzt. Der Lautsprecher wird mit dem Frequenzgenerator verbunden.

Durchführung

Die Platte wird gleichmäßig mit dem Sand bestreut und anschließend mit dem Bogen seitlich angestrichen. Je nach Stärke des Ansatzes, sowie der Haltung des Bogens wird die Platte zu unterschiedlichen Frequenzen angeregt und der Sand wandert in die Bereiche geringster Bewegung.

Um die Platte über den Lautsprecher anzuregen fährt man langsam den Frequenzbereich ab und bleibt an den Resonanzpunkten stehen, damit sich die Platte einschwingen kann.

Bemerkungen
&
Tricks

Sehr gute anschauliche Figuren bekommt man mit dem Bogen, wobei dann die Frequenzen unbekannt sind. Will man die Frequenzen wissen, sollte man die Anregung durch den Lautsprecher realisieren und im Vorfeld mit Hilfe eines Mikrofons, sowie eines Oszilloskops die Resonanzfrequenzen ermitteln, während man mit dem Bogen die Schwingungen anregt, da das Abfahren der Frequenzen extrem langsam durchgeführt werden muss, um die schmalbandigen Resonanzfrequenzen zu finden.
 
Literatur - http://de.wikipedia.org/wiki/Chladnische_Klangfigur
- Tipler, Physik