Zupf eine Gitarrensaite an und schau genau hin. Für einen Moment verschwimmt sie, weil sie sich Dutzende oder sogar Hunderte Male pro Sekunde hin und her bewegt. Dieses Zittern, Schwingung genannt, ist der Anfang jedes Klangs.
Ein schwingender Gegenstand drückt gegen die Luft um ihn herum und schickt Wellen aus zusammengepresster und gedehnter Luft los. Wenn diese Wellen deine Ohren erreichen, hört dein Gehirn einen Klang. Musikinstrumente sind einfach clevere Methoden, Schwingungen zu erzeugen und sie zu steuern.
Hohe Töne und tiefe Töne
Wie hoch oder tief ein Ton klingt, hängt davon ab, wie schnell etwas schwingt. Schnelle Schwingungen ergeben hohe Töne, langsame Schwingungen tiefe. Ein paar praktische Faustregeln gelten für fast jedes Instrument:
- Kürzer klingt höher: Eine kurze Saite oder ein kurzes Rohr ergibt einen höheren Ton.
- Straffer klingt höher: Wer eine Saite oder ein Trommelfell stärker spannt, erhöht die Tonhöhe.
- Dünner klingt höher: Dünne Saiten klingen höher als dicke.
- Größer klingt meist tiefer: Deshalb klingt ein Kontrabass tiefer als eine Geige und eine Tuba tiefer als eine Trompete.
Saiten: gezupft, gestrichen und angeschlagen
Die meisten Gitarren haben sechs Saiten, manche aber sieben, acht oder sogar zwölf.
Bei einer Gitarre ist jede Saite auf einen anderen Ton gestimmt. Wenn du eine Saite hinter einem Bund herunterdrückst, verkürzt du den Teil, der schwingen kann, und der Ton wird höher. Der hohle Holzkorpus einer akustischen Gitarre schwingt mit den Saiten mit und macht den Klang viel lauter.
Viele Geigenbögen sind mit echtem Pferdehaar bespannt.
Eine Geige funktioniert ein bisschen anders. Die Haare des Bogens werden mit Kolophonium eingerieben, einem klebrigen Baumharz. Während der Bogen sich bewegt, packt er die Saite, lässt sie rutschen und packt sie wieder, immer und immer wieder. So schwingt die Saite, solange der Bogen in Bewegung bleibt.
Das Klavier ist das überraschende Mitglied dieser Familie. Jede Taste bewegt einen kleinen, mit Filz bezogenen Hammer, der im Inneren auf die Saiten schlägt. Ein Klavier ist also Saiteninstrument und Schlaginstrument zugleich.
Blasinstrumente: eine Säule aus Luft
Bei Blasinstrumenten schwingt die Luft im Inneren eines Rohrs. Irgendetwas muss sie in Bewegung bringen, und jedes Instrument hat dafür seinen eigenen Trick.
Eine Trompete hat nur drei Ventile, doch mit den Lippen lassen sich viele Töne spielen.
Bei der Trompete übernehmen die Lippen die Arbeit. Sie summen gegen das Mundstück, und die Luft im Rohr schwingt mit. Drückt man ein Ventil, wird die Luft durch eine zusätzliche Rohrschleife geleitet: Das Rohr wird länger und der Ton tiefer. Indem sie ihr Lippensummen verändern, holen Trompeterinnen und Trompeter aus denselben Ventilen viele verschiedene Töne heraus.
Das Saxofon nutzt ein dünnes Rohrblatt, das am Mundstück schwingt. Darum zählt es zu den Holzblasinstrumenten, obwohl es aus Metall ist. Eine Querflöte hat gar kein Rohrblatt: Man bläst über die Kante eines Lochs, sodass sich der Luftstrom teilt und zu flattern beginnt.
Trommeln: ein Fell, das Wellen schlägt
Trommeln gehören zu den ältesten Instrumenten und werden seit Jahrtausenden gespielt.
Der schwingende Teil einer Trommel ist ihr Fell, eine dünne Tierhaut oder Kunststofffolie, die straff über einen Rahmen gespannt ist. Schlägst du darauf, wellt es sich wie ein Trampolin. Ein strafferes Fell klingt höher, und eine größere Trommel dröhnt tiefer. Die Pauken im Orchester haben sogar Pedale, mit denen sich das Fell spannen oder lockern lässt, sodass sie echte Töne spielen können.
Andere Schlaginstrumente wie Becken, Glocken und Xylofone brauchen gar kein Fell. Bei ihnen schwingt der ganze Gegenstand.
Willst du die Regeln in Aktion hören? Stell ein paar Glasflaschen mit unterschiedlich viel Wasser nebeneinander. Blas über die Öffnungen, und die Flasche mit dem meisten Wasser klingt am höchsten, weil ihre Luftsäule am kürzesten ist. Jetzt klopf vorsichtig mit einem Löffel dagegen: Die vollste Flasche klingt am tiefsten, denn diesmal schwingen Glas und Wasser, und mehr Wasser bremst sie.
In Spinbo wohnen die Instrumente in der Welt „Große Bühne“, wo hinter dem Rad kleine Musiknoten aufsteigen. Dreh und lande bei einer Gitarre, einem Klavier, einem Banjo oder einem Akkordeon, und hör seinen Namen und einen klaren Fakt, vorgelesen in deiner Sprache und in einer zweiten.
Dann schnapp dir eine Flasche, blas über die Öffnung, und schon machst du Musik mit Physik.
