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Schall und Resonanz in Physik und Musik

Schall und Resonanz in Physik und Musik
Resonanzen spielen in allen Bereichen von Wissenschaft und Technik eine wichtige Rolle. Behandeln Sie daher Resonanzphänomene in Ihrem Mittelstufenunterricht. In diesem Beitrag erarbeiten sich die Schüler experimentell die Formeln für die Resonanzfrequenzen eines gasgefüllten Rohres. Sie erkennen, dass dabei die Randbedingungen (offenes Ende, geschlossenes Ende) eine entscheidende Rolle spielen. Zum Abschluss wird das Erlernte auf Blas- und Saiteninstrumente übertragen. Wir betrachten dazu konkrete Beispiele aus der Musik. Resonanzen können bei allen schwingungsfähigen Systemen auftreten. Deshalb spielen sie in Wissenschaft, Musik und Technik eine Rolle. Die Schüler erarbeiten sich anhand von Experimenten die Formeln für die Resonanzfrequenzen in einem gasgefüllten Rohr. Der Beitrag erklärt, wie in einer Orgelpfeife und bei Saiteninstrumenten der Ton erzeugt wird, und eignet sich deshalb für eine Kooperation mit dem Musiklehrer.
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Gymnasium | Mittlere Schulformen

Physik

8. | 9. Klasse

5 Unterrichtsstunden

digitaler Beitrag

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Kompetenzen

Klasse:8/9
Dauer:5 Stunden
Ihr Plus:
  • packende Schülerexperimente
  • fachübergreifende Einheit
Inhalt:
  • akustische Resonanzen einer Gassäule
  • stehende Wellen
  • Labialpfeifen und Saiteninstrumente
  • Frequenzspektrum (Klangfarbe)

Inhaltsangabe

V = VorbereitungszeitSV = SchülerversuchAb = Arbeitsblatt/Informationsblatt
D = DurchführungszeitLV = LehrerversuchFo = Folie
M 1 InfoWas ist Schall? – Frische dein Wissen auf!
M 2 Ab, SV V: 10 min D: 10 minZwei Experimente zum Thema Schall
  • Vakuumpumpe
  • Vakuumglocke mit Schutzkäfig
  • elektrische Klingel (samt Schalter und Stromversorgung)
  • Stimmgabel
  • Oszilloskop
  • Mikrofon
M 3 Ab, SV V: 10 min D: 45 minResonanzfrequenzen in einem beidseitig offenen Rohr
  • mehrere schlanke Rohre (beidseitig offen)
  • Funktionsgenerator
  • Lautsprecher
  • Richtmikrofon mit Gleichrichter
  • Spannungsmessgerät
M 4 Ab, SV V: 10 min D: 40 minResonanzfrequenzen in einem halbseitig offenen Rohr
  • schlankes Rohr (eine Seite offen, eine geschlossen, evtl. Stopfen)
  • Funktionsgenerator
  • Lautsprecher
  • Richtmikrofon mit Gleichrichter
  • Spannungsmessgerät
M 5 Ab, SV V: 10 min D: 20 minMessung der Schallgeschwindigkeit c
  • Glimmspan
  • Feuerzeug
  • nicht entzündliches Gas
  • schlankes Rohr
  • Funktionsgenerator
  • Lautsprecher
  • Richtmikrofon mit Gleichrichter
  • Spannungsmessgerät
M 6 Ab, SVResonanzfrequenzen – Zusammenfassung
M 7 Ab V: 10 min D: 20 minResonanzen und Schwingungsformen bei stehenden Seilwellen
  • Gummischnur
  • 2 Klemmmuffen / Halterung /Stativstange
  • Elektromotor mit Exzenter und Funktionsgenerator
M 8 Ab, SVStehende Wellen – Analogie zwischen Seil- und Rohrresonanz
M 9 Ab, SV V: 10 min D: 10 minStehende Schallwellen bei Labialpfeifen
  • mehrere Flaschen
  • Zollstock
  • Wasser
  • Frequenzmesser
M 10 Ab, SV V: 10 min D: 10 minStehende Seilwellen bei Saiteninstrumenten
  • Gitarre
  • Frequenzmesser mit integriertem Mikrofon
  • Stimmgabel mit abnehmbarem Resonanzkörper
  • Anschläger
M 11 FoResonanzen bei Musikinstrumenten
M 12 Ab, SV V: 5 min D: 15 minDie Bedeutung der Obertöne in der Musik
  • verschiedene Musikinstrumente
  • Programm zur Messung eines Klangspektrums
  • PC mit Mikrofon und Soundkarte

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