Wieviel Auswirkung hat die Hitze auf die Stimmung eines Akkordeons?

[HLW]

Hallo,

wie stark wirkt sich die Hitze auf die Stimmung eines Akkordeons aus?

Wie gehen die Werkstätten mit diesen Temperaturen um (die haben doch sicher nicht alle klimatisierte Stimmräume)?


Ich wollte heute ein Verdi II nachstimmen - habe dann aber festgestellt, dass nahezu alle Töne (und zwar relativ gleichmäßig) zu hoch sind.
Die Veränderung ist nicht nur geringfügig, sondern durchaus ein einer Abweichung von 440 hz, dass ich da normalerweise korrigiere.

Ich habe dann eines aus meinem Bestand getestet - und auch hier durchgängig zu hohe Töne. Habe das Stimmen dann eingestellt bis es wieder etwas kühler ist.

Mir ist schon bekannt, dass bei ca. 20 Grad die bevorzugte Temperatur für die Stimmung eines Akkrodeons liegt. Dass sich aber max. 30 Grad schon so stark auswirken hätte ich nicht gedacht.

Freundliche Grüße

HLW

 

[lil]

Meine Stimmung liegt bei Wärme auch höher als bei Kälte ... warum sollte es Akkordeons anders gehen?

Gruß,
INge
(sorry fürs leicht-OT)

 

[Ippenstein]

Bei uns stimmen die Reinstimmer das Akkordeon schnell genug bei gleichbleibender Temperatur, so daß es in sich paßt. Besonders Cassotto-Instrumente leiden wegen ihrer Aufhängung der Stimmstöcke im unteren Drittel, wo die Frequenzen um einige Cent abweichen können, während der Rest paßt.

 

[maxito]

Dass sich aber max. 30 Grad schon so stark auswirken hätte ich nicht gedacht.

Doch, ja, da tut sich was!

Die gehörte Schwingungsfrequenz ist direkt abhängig von der Schallgeschwindigkeit der Luft. Und die wiederum ist praktisch überhaupt nicht vom Luftdruck abhängig, jedoch macht sich die Temperatur deutlich bemerkbar.

Wie die Stimmer damit umgehen ist unterschiedlich. Grundsätzlich ist zügiges Arbeiten schon mal deutlich vonn Vorteil.

Und dann kommt es darauf an, wie man sich seine Stimmungsreferenz holt. Solange man zu einer mechanischen Referenz stimmt, ist das problemlos. Denn mechanische Referenzen- Stimmgabel, Masterstimmstöcke etc. müssen nur irgendwann mal auf den richtigen Bezug gestimmt sein und danach passen die sich ja entsprechend den Temperaturänderungen an. Das wiederum bedeutet, dass die zwar bei der aktuellen Temperatur auch eine andere Frequenz anzeigen... wenn man die dann danach aber wieder bei der Bezugstemperatur stimmt oder überprüft, dann passt es . Und das gilt dann genauso für die Stimmstöcke, die danach gestimmt worden sind.

Genauso funktioniert es mit der Stimmgabel - die ist bei einer bestimten Referenztemperatur auf den Ton gestimmt und alles , was nach dieser Stimmgabel gestimmt wird, passt dann genauso. Weil eben der Ton der Stimmgabel sich mit der Temperatur ändert - und im gleichen Maße machen dies auch die Stimmzungen.

Problematischer wird es wenn man rein elektronisch stimmt. Hier wird in aller Regel empfohlen, dass man vor Beginn das Gerät nach einer Referenz eicht. Nicht ohne Grund wird hierfür eine externe Referenz empfohlen (Stimmgabel). Macht man dies, dass man vor Beginn der Arbeit sein Messgerät nach einer Stimmgabel eicht, dann hat man automatisch den Temperatureinfluss mitabglichen und die Sache stimmt.

Holt man sich den Referenzton jedoch aus dem Rechner, Internet oder sonstwie elektronisch, dann müsste man , wenn man korrekt arbeiten will, auch die Temperatur mit eingeben können - das geht in aller Regel jedoch nicht. Und somit handelt man sich einen systematischen Fehler ein, was dazu führt, dass die Stimmung um einen (konstanten) Betrag von der Sollstimmung abweicht.

Den allermeisten Stimmern sind die physikalischen Zusammenhänge nicht bekannt und auch nicht bewusst. Das ist im Normalfall aber auch nicht weiter tragisch, da schon mal um das persönliche Wohlbefinden sind die Stimmräume so , dass man keine allzugroßen Schwankungen in der Temperatur hat. Wer stundenlang in der Stimmkammer sitzt, dem ist es bei 20 Grad zu kalt - drum ist dort meist auch im Winter die Temperatur etwas höher. Gut im Sommer ist s dann nochmal etwas höher, aber bei 30 Grad mag eigentlich keiner mehr Stimmen, weil ihm der Schweiß einfach überall hin tropft. Also wird an solchen Tagen eher in der Früh gestimmt , wenns noch etwas kühler ist und nachmittags werden dann vorzugsweise andere Tätigkeiten gemacht. Somit ist der Temperaturunterschied beim Stimmen übers Jahr verteilt nicht allzu groß.

Von daher regelt sich das praktisch von selber relativ gut ein, auch ohne genaue Kenntnis der theoretischen Hintergründe und drum sind die Stimmungen die man dann erhält doch recht gut.

Nur wer privat ab und an mal stimmt, sollte sich daran halten, dass er sein Messgerät vor Beginn der Arbeit mit einer (nichtelektronischen) Stimmgabel eicht - und dann passt s wieder!

Gruß, maxito

 

[Piano-Gregor]

Die gehörte Schwingungsfrequenz ist direkt abhängig von der Schallgeschwindigkeit der Luft. Und die wiederum ist praktisch überhaupt nicht vom Luftdruck abhängig, jedoch macht sich die Temperatur deutlich bemerkbar.

Bei Instrumenten, die den Ton mittels einer schwingenden Luftsäule produzieren (Blasinstrumente, Orgelpfeifen), gilt: pro Grad Celsius erhöht sich die Tonhöhe um 3 Cent. Somit liegen zwischen 20 und 30 Grad Celsius sage und schreibe 30 Cent Unterschied, also "30 Prozent" eines Halbtons.

Nun weiß ich ehrlich gesagt nicht so genau, ob ein Akkordeon den Ton mittels schwingender Luftsäule produziert, aber ich würde sagen: ja. Somit sollte oben gesagtes auch für Akkordeone gelten.

Und ich weiß ehrlich gesagt nicht, wie sich die Temperatur auf die Tonhöhe anderer Schallwellen auswirkt. Also z.B. Saiteninstrumente oder Lautsprecherboxen. Ich kann mir nicht vorstellen, dass es hier die gleichen Auswirkungen hat.

Gregor

 

[Be-3]

Bei Instrumenten, die den Ton mittels einer schwingenden Luftsäule produzieren (Blasinstrumente, Orgelpfeifen), gilt: pro Grad Celsius erhöht sich die Tonhöhe um 3 Cent. Somit liegen zwischen 20 und 30 Grad Celsius sage und schreibe 30 Cent Unterschied, also "30 Prozent" eines Halbtons.

Nun weiß ich ehrlich gesagt nicht so genau, ob ein Akkordeon den Ton mittels schwingender Luftsäule produziert, aber ich würde sagen: ja. Somit sollte oben gesagtes auch für Akkordeone gelten.

Ein Akkordeon erzeugt seinen Ton mittels durchschlagender Zungen und ist deshalb nicht mit schwingenden Luftsäulen bei Orgelpfeifen zu vergleichen.
Das ist ja gerade bei Orgeln ein Problem: die Labialpfeifen (schwingende Luftsäule) haben ein völlig anderes "Verstimmungsverhalten" als die Zungenstimmen - deshalb hat man ja bei Temperaturschwankungen diese Riesenprobleme mit den Zungenstimmen bei Pfeifenorgeln.
Wenn sich alles gleichmäßig nach oben oder unten verstimmen würde, wäre es in sich ja wieder richtig.

Orgeln haben zwar keine durchschlagenden, sondern aufschlagende Zungen, aber das ändert nichts am Prinzip.

Weil es einfacher ist, auf Lingual- als auf Labilalpfeifen zu verzichten, werden in problematischen Fällen (Winter mit unregelmäßigem Heizen usw.) die Zungenstimmen abgestellt, obwohl sie sich strenggenommen deutlich weniger verstimmen als die anderen.

Und ich weiß ehrlich gesagt nicht, wie sich die Temperatur auf die Tonhöhe anderer Schallwellen auswirkt. Also z.B. Saiteninstrumente oder Lautsprecherboxen. Ich kann mir nicht vorstellen, dass es hier die gleichen Auswirkungen hat.

Der Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz ist über die Schallgeschwindigkeit gekoppelt. Ändert sich die Schallgeschwindigkeit (und das tut sie bei Luft temperaturabhängig), dann schwingt die stehende Welle in einer Orgelpfeife mit einer anderen Frequenz. Die temperaturabhängige Längenänderung der Pfeife ist dagegen vernachlässigbar.

Labialpfeifen: Temperatur steigt -> Schallgeschwindigkeit steigt -> Frequenz steigt.

Bei Saiteninstrumenten sieht die Sache schon anders aus, denn durch die starke Vorspannung der Saiten macht sich Materialausdehnung deutlich stärker bemerkbar.

Saiteninstrumente: Temperatur steigt -> Saitenspannung wird geringer -> Frequenz sinkt.


Bei Linugal- bzw. Zungenpfeifen dient der Becher nur als Resonanzkörper und die Frequenz der schwingenden Metallzunge bestimmt die Tonhöhe.

Da wir eigentlich Frequenzen hören (und nicht Wellenlängen), wundert mich momentan, warum eine Akkordeonstimmung sonderliche Temperaturabhängigkeit haben sollte, denn es kommt ja auf die Frequenz an - und die wird von der Stimmzunge vorgegeben. Die Schallgeschwindigkeit ist dabei doch eigentlich wurscht...?
Auch Lautsprecher erzeugen durch elektromagnetisch erzwungene Schwingung vorgegebene Frequenzen, da würde ich auch keine Temperaturabhängigkeit erwarten.

Alleine die Temperaturabhängigkeit von Materialausdehnung/E-Modul/Dichte der Stimmzunge sollte maßgeblich sein, oder irre ich mich da?

Viele Grüße
Torsten

 

[Telefunky]

...Bei Saiteninstrumenten sieht die Sache schon anders aus, denn durch die starke Vorspannung der Saiten macht sich Materialausdehnung deutlich stärker bemerkbar.
Saiteninstrumente: Temperatur steigt -> Saitenspannung wird geringer -> Frequenz sinkt...

je nach Bauart...
die Saite mag sich ausdehnen, aber wenn sich die 'haltende' Holzkonstruktion stärker dehnt, wird's strammer
(mir ist kürzlich eine G-Saite auf dem stehenden Instrument gerissen)

cheers, Tom

 

[maxito]

Alleine die Temperaturabhängigkeit von Materialausdehnung/E-Modul/Dichte der Stimmzunge sollte maßgeblich sein, oder irre ich mich da?

Das ist nun eine gute Frage - Die Antwort würd mich auch interessieren! Ehrlich!

Das Problem ist, dass Orgeln sehr gut theoretisch durch leuchtet sind, aber bei Akkordeons wissenschaftliche Grundsatzuntersuchungen selten sind.

Aber der wesentliche Unterschied zwischen Akkordeon und Orgeln ist, dass bei Orgeln die Pfeife immer auf Resonaz ausgelegt ist, bei Akkordeon nicht. Zwar spielt das mit rein und die Schallleistung wird definitiv besser, wenn man die Kanzellenlänge auf die Resonanzlänge abstimmt. Aber die Stimmzunge funktioniert in einem weiten Bereich und das wird feste ausgenutzt - nur die wenigsten Kanzellen beim Akkordeon haben eine Baugröße, die nahe an der Resonanzlänge liegt. Der verfügbare Bauraum spielt hier ganz stark mit eine Rolle.

Und das ist nun der wesentliche Unterschied zu Orgelpfeifen: Bei Orgelpfeifen ist die Pfeifenlänge das Maß der Dinge und das Ventil hat nur Ventil eigenschaften: Klappe auf, Klappe zu. Bei Akkordeons erfolgt die Schwingungserzeugung direkt mit der Stimmzunge und die Kanzelle hat unterstützende oder abschwächende Eigenschaften.

Von daher kann man die Faustformel vom Orgelbau sicher nicht direkt auf das Akkordeon anwenden. Die Erfahrung zeigt ja auch , dass die Abweichung nicht ganz so groß ist. Aber warum genau und um wieviel sich da nun ändert, weiß ich nicht. Wenn jemand da ne richtige wissenschaftliche Abhandlung hierzu hat oder kennt - würd mich definitiv auch interessieren.

Gruß, maxito

 

[Be-3]

je nach Bauart...
die Saite mag sich ausdehnen, aber wenn sich die 'haltende' Holzkonstruktion stärker dehnt, wird's strammer

Ja, Tom,

stimmt natürlich. Bei Flügeln ist es ja auch so, daß die Aufwölbung des hölzernen Resonanzbodens (je nach Luftfeuchtigkeit usw.) den Effekt der sich ändernden Saitenspannung bei weitem übersteigt...
Am Ende kommt es im Einzelfall eben drauf an, welcher der Effekte überwiegt (oder welchen Effekt man übersehen hat...)

Viele Grüße
Torsten

PS: Bei Akkordeonstimmzungen (um die es hier ursprünglich geht) komme ich nach ersten groben Abschätzungen auf einen Anstieg um gute 3 Cent bei einer 440-Hz-Stimmzunge bei 30 °C statt 20 °C.
Kann das jemand bestätigen?

 

[maxito]

auf einen Anstieg um gute 3 Cent bei einer 440-Hz-Stimmzunge bei 30 °C statt 20 °C.

Ja, deckt sich ungefähr mit meinen Beobachtungen.

Gruß, maxito

 

[Reedfan]

Hmm, hätte ich anders herum erwartet: höherere Temperatur => Zunge wird länger => schwingt langsamer

Was übersehe ich da gerade?

 

[Klangbutter]

3 Cent höher bei 10 Grad über 20 Grad ?
Da ist was faul! Vielleicht hat sich die Stimmgabel ausgedehnt ...

 

[cknopf]

hallo reedfan,

bei einer temperaturerhöhung dehnt sich die metallene zunge aus und wird minimal tiefer in der frequenz. wirklich entscheidend für die massive änderung der frequenz nach oben ist jedoch die veränderung der schallgeschwindigkeit durch die temperaturerhöhung.

freundliche grüsse

roger

 

[Klangbutter]

Hihihi. Noch besser!!! 3 Cent durch ausgedehnte Luft!!!
Hier der Unterschied

 

[accordion]

Die Schallgeschwindigkeit hängt von der Lufttemperatur ab: 0° ca. 330m/s, 30° ca. 350m/s. Dass die Schallgeschwindigkeit einen Einfluss auf die Tonhöhe hat, wissen wir von den Mickymaus Stimmen beim Helium (981m/s). Ich nehme an, das gilt für alle Instrumente in einem ähnlichen Umfang. Hinzu kommen noch die Materialausdehnung der Klangerzeuger. Dieser Effekt ist bei Saiteninstrumenten, wo der Klangerzeuger unter Spannung steht, sicher ausgeprägter als beim Akkordeon. Die Ausdehnung der Stimmzunge und der Stimmplatte dürften einen eher geringen Einfluss haben gegenüber den der Schallgeschwindigkeit.

Grüsse, accordion

 

[Klangbutter]

Stimmt schon. Aber 3 Cent??? Die Werte hast Du ja bereits, rechne doch bitte mal nach. Wäre wirklich interessant und stimmbare Instrumente könnten sich immer gut herausreden.

 

[maxito]

3 Cent??? Die Werte hast Du ja bereits, rechne doch bitte mal nach

... hab ich schon - kam aber nichts sinnvolles raus.

Entweder hab ich den falschen Denkansatz gehabt und das falsche oder ein zu einfaches physikalisches Modell verwendet, oder es spielen noch viel mehr Faktoren mit eine Rolle, die sich gegenseitig beeinflussen ...egal wie, es kamen jeweils Werte heraus, die sich mit meinen Beobachtungen nicht decken. - Ich weiß es nicht

Aber ich habe beobachtet, wenn ich die Stimmung kontrolliere, oder ein paar Töne nachstimmen will, dass meine Instrumente im Hochsommer tendentiell 2 bis 3 Cent höher liegen, als im Winter. Eine Verschiebung um 2 Cent würde eine Frequenzverschiebung von 440 Hz auf 440,5 Hz bedeuten.

Gruß, maxito

 

[Be-3]

Hallo zusammen,

da hat sich je eine lebhafte Diskussion entwickelt...

Ich werde veruchen, meine Betrachtungen/Abschätzungen in lesbare From zubringen...
Vorab nur zwei Anmerkungen:

Hmm, hätte ich anders herum erwartet: höherere Temperatur => Zunge wird länger => schwingt langsamer

Was übersehe ich da gerade?

Die Längenänderung ist so gering, daß sie kaum ins Gewicht fällt. Außerdem ändern sich um den gleichen Faktor die Dicke der Zunge, was das teilweise wieder ausgleicht.
Viel wichtiger ist hier die Änderung des Elastizitätsmoduls (Stahl wird bei steigender Temperatur "weicher"). Das würde allerdings auch zum Abfallen der Frequenz führen...

Warum man trotzdem eine leicht erhöhte Stimmung beobachtet, muß also am umgebenden Medium liegen: Die Dichte der Luft sinkt und die Viskosität steigt mit steigender Temperatur und Luftfeutigkeit. Wie man das allerdings sinnvoll berechnen kann (Dämpfung über Rayleigh?) ist mir auch noch nicht ganz klar...

Akkordeons sind wohl mit die stimmstabilsten akustischen Instrumente, weshalb diese Effekte alle relativ winzig sind und man sich deshalb leicht irren kann, wenn man die falsche Vereinfachung an der falschen Stelle macht...

bei einer temperaturerhöhung dehnt sich die metallene zunge aus und wird minimal tiefer in der frequenz. wirklich entscheidend für die massive änderung der frequenz nach oben ist jedoch die veränderung der schallgeschwindigkeit durch die temperaturerhöhung.

Nee, nee, bei den Stimmzungen wird der Ton doch nicht durch eine schwingende Luftsäule o. ä. erzeugt, sondern von eben der Zunge.
Wenn die Frequenz von der Schallgeschwindigkeit abhinge, müßte die Tonhöhe ja etwa um satte 30 (!) Cent ansteigen, wenn die Temperatur von 20 °C auf 30 °C steigt. Das tut sie aber sicherlich nicht!
(Siehe mein obiges Orgel-Beispiel mit dem Vergleich von Zungen- und Labialpfeifen).

Viele Grüße
Torsten

PS: Ich glaube, ich werde mal versuchen, in der Badewanne unter Wasser Mundharmonika zu spielen...

 

[Klangbutter]

Gott sei Dank... Es hängt nicht mit der Schallgeschwindigkeit zusammen. Ich hatte schon an mir gezweifelt.


Außerdem kam mir noch der Gedanke, dass der Hauptgrund des Heliumeffekts wahrscheinlich in der Leichtigkeit des Materials liegt, aber nicht nur in Auswirkung auf den Schall nachdem er entstanden ist, sondern vor allem weil die Stimmbänder ein weniger dichtes Material (Luft) bewegen müssen und dadurch bei gleicher Spannung schneller schwingen.

Aber das ist alles nur Spekulation ... denn das ließe sich mit warmer "dünnerer" Luft in gewissem Maße auch auf die Stimmzunge übertragen, wobei die ungleich steifer ist und dadurch weniger empfindlich auf Luftveränderungen.

 

[Be-3]

Außerdem kam mir noch der Gedanke, dass der Hauptgrund des Heliumeffekts wahrscheinlich in der Leichtigkeit des Materials liegt, aber nicht nur in Auswirkung auf den Schall nachdem er entstanden ist, sondern vor allem weil die Stimmbänder ein weniger dichtes Material (Luft) bewegen müssen und dadurch bei gleicher Spannung schneller schwingen.

Die Frage ist, wer hier wen bewegt... Die Luft die Stimmbänder oder umgekehrt?
Werden nicht die Stimmbänder durch den Lufstrom zum Schwingen gebracht? Ohne Luft geht nix
Akkordeonzungen ohne Luftstrom (nur angezupft) klingen eher wie Maultrommeln... Übrigens auch beim Ausschwingen, das fällt nur kaum auf.

Aber das ist alles nur Spekulation ... denn das ließe sich mit warmer "dünnerer" Luft in gewissem Maße auch auf die Stimmzunge übertragen, wobei die ungleich steifer ist und dadurch weniger empfindlich auf Luftveränderungen.

Tja, das ist ja die Crux mit der Physik. Dinge, die einfach zu berechnen sind, kann man kaum experimentell nachstellen (z. B. alles mögliche ohne Reibung).
Im Gegensatz dazu sind Dinge, die man einfach experimentell bewerkstelligen kann, meist extrem schwer theoretisch zu beschreiben/vorherzusagen (z. B. ein rohes Ei auf den Boden schmeißen)

Beim Helium-Micky-Maus-Effekt ist es teilweise wohl auch so, daß das Gas im Mund-Resonanzraum durch die geänderte Schallgeschwindigkeit höhere Formanten in der Stimme hervorhebt und die tieferen abschwächt, so daß auch deshalb die Stimme höher erscheint. In diesem Fall spielt also neben der Viskosität/Dichte des Mediums auch die Schallgeschwindigkeit eine Rolle.

Man muß aber auch hervorheben, daß die Schallgeschwindigkeit in Helium fast dreimal so hoch ist wie in Luft. Da ist unsere Erhöhung von ca. 343 m/s bei 20 °C auf ca. 349 m/s bei 30 °C eher bescheiden.

Beim Akkordeon merkt man doch auch schon eine leichte Frequenzänderung wenn man die Hand in die Nähe einer Stimmzunge bringt. Oder beim Einbau ins Gehäuse ändert sich die Frequen gegenüber der "freien Wildbahn" auf dem Stimmtisch.
Alles nicht sehr einfach. Aber interessant...

Viele Grüße
Torsten