PVC-Instrument - Durchmesser und Lautstärke

[Blubber05]

Hey!
Nachdem ich kurz davor bin ein PVC-Instrument/Tubulum zu bauen, beschäftige ich mich auch ein wenig mit der Physik dahinter…
Kann mir hier jemand den Zusammenhang zwischen dem Rohrdurchmesser und der Lautstärke erklären? Also am besten mit der passenden Formel dazu?
Dankeschön!

 

[Jenzz]

Aloha .-)

Meinst Du mit Tubulum sowas wie die BlueManGroup eine zeitlang spielte? Also schlagen auf das Rohr?

Ich spiele Vibraphon und hab ja auch Rohre... Die Lautstärke ist eigentlich eher eine Sache des 'passenden' Volumens im Rohr, nicht des Durchmessers allein. Beim Vibe ist das Volumen im Rohr (das Rohr ist unten geschlossen) auf die Tonhöhe der darüber liegenden Bar abgestimmt und verstärkt mit ihrer Resonanz den Ton.

Beim schlagen auf ein Rohr sind grosse Durchmesser vermutlich deshalb lauter, weil die angeregte Fläche grösser ist....?

Jenzz

 

[Blubber05]

Yep, sowas wie die Blue Man Group
Muss das Ding aber nicht nur bauen, sondern auch ein paar Versuche mit den Röhren machen. Also u.a. unterschiedliche Durchmesser hernehmen, um zu zeigen, dass die Frequenz natürlich davon unabhängig ist, aber irgendwie muss ich das mit der Lautstärke dann physikalisch erklären…

 

[Christian_Hofmann]

Ein spannendes Projekt, halt uns bitte auf dem laufenden.

Betreffend Stimmung, Lautstärke und so weiter alles was mit Resonanz zutun hat würde ich persönlich mal schauen im Bereich Schlagwerk. Trommel, Pauke und so weiter werden ja auch gestimmt und berechnet. Die Grundlagen sollten eigentlich auf jeden Körper übertragbar sein. Zumindest aber findest du da bestimmt Ansätze.

 

[Blubber05]

Wenn ich es jemals hinbekommen sollte, halte ich euch auf dem Laufenden
Wahrscheinlich bin ich bei Schlagwerk etc aber eher nicht so richtig, weil es beim Tubulum ja rein um die schwingende Luftsäule und nicht um Membranen usw geht? Da passen dann vermutlich noch eher die Blasinstrumente.
Habe natürlich schon gesucht, aber werde noch weiterschauen

 

[Christian_Hofmann]

<ich denke nicht das Blasinstrumente das richtige sind weil der Ton ja nicht durch Luft sondern durch Schlag erzeugt wird. Viele Schlagwerke sind ja auch nicht geschlossen.

 

[Be-3]

Wahrscheinlich bin ich bei Schlagwerk etc aber eher nicht so richtig, weil es beim Tubulum ja rein um die schwingende Luftsäule und nicht um Membranen usw geht? Da passen dann vermutlich noch eher die Blasinstrumente.

[Edit: ich hatte Blödsinn geschrieben und mich geirrt - deshalb Beitrag massiv editiert]
Gerade kurz mit Schlagzeugstock und Röhren/Schläuchen experimentiert.

PVC relativ "weich" und die Schläge regen wirklich im wesentlichen die enthaltene Luftsäule zum Schwingen an.


Versuch:
Es geht bei schwingenden Luftsäulen ja um Schwingungsknoten und -bäuche an den Enden.
Wenn man eine Orgelpfeife auf einer Seite abdeckt ("dedackt/gedeckt"), dann kann die Luft dort nicht mehr schwingen und es entsteht ein Schwingungsknoten und die hörbare Grundfrequenz wird eine Oktave tiefer.

[Ergebnis: Ja, es macht einen Unterschied, ob man ein Ende der Röhre verschließt oder offen lässt]


Beim Durchmesser hat man ja keine allzu große Auswahl - da würde ich einfach ausprobieren, was am besten funktioniert.

Viele Grüße
Torsten

 

[Blubber05]

Danke Torsten für die ausführliche Antwort!
Also alles, was ich bislang zu dem Thema gelesen habe, ist genau das, dass es sich eben um schwingende Luftsäulen dreht und genau dem Prinzip von offenen Orgelpfeifen entspricht. Man schlägt die Röhren ja auch nicht mit einem Drumstick an, sondern mit weichen Paddels oder z.B. simplen Flipflops, um genau die Luftsäule in Schwingung zu bringen.
Klar klingt das Kupferrohr anders, wenn ich es hart anschlage, aber ich würde tippen, dass der Unterschied gar nicht so riesig ist, wenn ich die Öffnung mit einem Flipflop anschlage? Hab ich allerdings auch noch nie gemacht
Aber du bringst mich ganz schön zum Grübeln

 

[Be-3]

Danke Torsten für die ausführliche Antwort!

Ja, und wie Du vielleicht gemerkt hast, hatte ich größtenteils Mist geschrieben (hätte das vorher ausprobieren sollen).

Und, ja, Du hast recht, durch die weichen Paddel regt man nicht so sehr die störenden hohen Frequenzen an.

Aber Orgelpfeifen sind auf jeden Fall ein guter Ansatz, denn da gibt es auch Formeln für die Mensur (Durchmesser) in Abhängigkeit von der Tonhöhe/Länge und dem angestrebten Klang.

Was die Lautstärke anbelangt, ist es klar, dass eine sehr lange Luftsäule durch Reibung an den Gefäßwänden bei zu geringem Durchmesser stark gedämpft wird.
Also ist ein relativ großer Durchmesser einerseits wünschenswert, anderseits darf man es auch nicht übertreiben, denn wenn aus der "Röhre" ein Kasten wird, hat es auch die stehende Welle schwer bzw. es wird dann immer schwieriger, eine definierte Tonhöhe zu erzeugen.

Ich würde es da einfach auf ein paar Versuche ankommen lassen.

Viele Grüße
Torsten

 

[Blubber05]

[Edit: ich hatte Blödsinn geschrieben und mich geirrt - deshalb Beitrag massiv editiert]
Gerade kurz mit Schlagzeugstock und Röhren/Schläuchen experimentiert.

PVC relativ "weich" und die Schläge regen wirklich im wesentlichen die enthaltene Luftsäule zum Schwingen an.


Versuch:
Es geht bei schwingenden Luftsäulen ja um Schwingungsknoten und -bäuche an den Enden.
Wenn man eine Orgelpfeife auf einer Seite abdeckt ("dedackt/gedeckt"), dann kann die Luft dort nicht mehr schwingen und es entsteht ein Schwingungsknoten und die hörbare Grundfrequenz wird eine Oktave tiefer.

[Ergebnis: Ja, es macht einen Unterschied, ob man ein Ende der Röhre verschließt oder offen lässt]


Beim Durchmesser hat man ja keine allzu große Auswahl - da würde ich einfach ausprobieren, was am besten funktioniert.

Viele Grüße
Torsten

Beitrag automatisch zusammengefügt: 16.06.22

Ja, und wie Du vielleicht gemerkt hast, hatte ich größtenteils Mist geschrieben (hätte das vorher ausprobieren sollen).

Und, ja, Du hast recht, durch die weichen Paddel regt man nicht so sehr die störenden hohen Frequenzen an.

Aber Orgelpfeifen sind auf jeden Fall ein guter Ansatz, denn da gibt es auch Formeln für die Mensur (Durchmesser) in Abhängigkeit von der Tonhöhe/Länge und dem angestrebten Klang.

Was die Lautstärke anbelangt, ist es klar, dass eine sehr lange Luftsäule durch Reibung an den Gefäßwänden bei zu geringem Durchmesser stark gedämpft wird.
Also ist ein relativ großer Durchmesser einerseits wünschenswert, anderseits darf man es auch nicht übertreiben, denn wenn aus der "Röhre" ein Kasten wird, hat es auch die stehende Welle schwer bzw. es wird dann immer schwieriger, eine definierte Tonhöhe zu erzeugen.

Ich würde es da einfach auf ein paar Versuche ankommen lassen.

Viele Grüße
Torsten

Trotzdem hast du es geschafft, meinen Kopf mal kurz durcheinander zu wirbeln!
Grundsätzlich haben die Leute, die so ein Ding schon mal gebaut und darüber irgendwann geschrieben haben, sich meistens für 5 cm Durchmesser entschieden, so dass ich das auch entsprechend plane.
Ich habe nur das Problem, dass ich das alles im Rahmen einer Seminararbeit mache und deswegen eben noch ein paar Versuche (unterschiedliche Medien, Durchmesser, Temperaturen etc ) mit entsprechenden physikalischen Erklärungen dazu basteln muss. Und irgendwie bekomme ich nichts zusammen wie ich am Ende den Durchmesser oder das Volumen mit einem messbar unterschiedlichen Schalldruckpegel in ein paar Formeln bringe…

 

[Christian_Hofmann]

Dann ist die Frage ihn sich die Modelle einer Orgelpfeife tatsächlich übertragen lassen. Gibt es zum Aufbau solcher Instrumente nicht Literatur? Immerhin bauen b nicht wenige bei YouTube auch solche Dinger.

Betreffend Pfeifen eine spannende Sache. In einer Orgel sind ja oft Tausende Pfeifen. Spielt man z.B eine tiefe eines großen Register, dann geben alle Pfeifen mit dem gleichen Ton auch einen leisen Ton von sich und vibrieren, obwohl sie keine Luft bekommen. Die gehen quasi in Resonanz. Beispiel ich Spiele einen C2 mit dem Subbass 16", dann würde das C2 im Gedeckt 32" auch einen Ton erzeugen und spürbar vibrieren, ein Ton daneben jedoch nicht.

 

[klaatu]

Hier wirst du vielleicht fündig https://www.google.de/url?sa=t&sour...sQFnoECBMQAQ&usg=AOvVaw0vW3eU4rR2aSwIy_CdV-co

 

[Blubber05]

Dann ist die Frage ihn sich die Modelle einer Orgelpfeife tatsächlich übertragen lassen. Gibt es zum Aufbau solcher Instrumente nicht Literatur? Immerhin bauen b nicht wenige bei YouTube auch solche Dinger.

Betreffend Pfeifen eine spannende Sache. In einer Orgel sind ja oft Tausende Pfeifen. Spielt man z.B eine tiefe eines großen Register, dann geben alle Pfeifen mit dem gleichen Ton auch einen leisen Ton von sich und vibrieren, obwohl sie keine Luft bekommen. Die gehen quasi in Resonanz. Beispiel ich Spiele einen C2 mit dem Subbass 16", dann würde das C2 im Gedeckt 32" auch einen Ton erzeugen und spürbar vibrieren, ein Ton daneben jedoch nicht.

Ich werde noch ein bisschen bei den Orgeln schauen. Wie gesagt, es geht mir weniger um den Bau des Tubulums - da habe ich schon ein paar ganz gute Infos bekommen. Sondern um die Versuche, die ich noch dazu machen muss und das findet man dann in den „Bauanleitungen“ eher nicht…
Aber Dankeschön!

Beitrag automatisch zusammengefügt: 17.06.22

Hier wirst du vielleicht fündig https://www.google.de/url?sa=t&sour...sQFnoECBMQAQ&usg=AOvVaw0vW3eU4rR2aSwIy_CdV-co

Dankeschön . Den Artikel kenne ich tatsächlich schon und habe ihn oben sogar selbst angehängt . Der ist grundsätzlich super, interessiert sich aber leider nicht für das Lautstärke-Thema.
Trotzdem vielen lieben Dank!