Meereshöhe und Klang

[mmueller52]

Ich habe zwei exakt gleiche Digitalpianos. Eins steht in meiner Wohnung in Deutschland (544 m.ü.Meeresspiegel), das andere in Palma de Mallorca ungefähr auf Meereshöhe. Der Klang ist recht unterschiedlich. Hat hier jemand geophysikalische Kenntnisse und kann diesen Umstand erklären?
Danke schon mal für Antworten.
LG Martin

 

[Peter]

Bevor ich Meereshöhen untersuche würde ich ja erst mal die unterschiedliche Raumakustik betrachten.
Ein Klavier kann schon ganz anders klingen, wenn man es nur einen Meter verschiebt.

 

[40er]

Ich habe zwei exakt gleiche Digitalpianos. Eins steht in meiner Wohnung in Deutschland (544 m.ü.Meeresspiegel), das andere in Palma de Mallorca ungefähr auf Meereshöhe. Der Klang ist recht unterschiedlich. Hat hier jemand geophysikalische Kenntnisse und kann diesen Umstand erklären?
Danke schon mal für Antworten.
LG Martin

Schall braucht ein Medium um sich ausbreiten zu können, in der Regel ist das die Atmosphäre.
Zwischen Höhe Null und 544 m besteht auf jeden Fall ein kleiner Dichteunterschied der Atmosphäre. Die Schwingungen des Schalls sind im allgemeinen grösser und breiten sich auch schneller aus, je Dichter das Übertragungsmedium ist. Der Begriff Dichte ist aber etwas falsch in diesem Zusammenhang - ich bin kein Physiker.
Meines Wissens nach ist die Schallausbreitung in Diamant sehr, sehr gross, das Weltall ist wegen dessen Vakuums geräuschlos.

Interessant ist dieser Zusammenhang aber schon. Vielleicht kann einer der hier anwesenden Physiker dies besser erklären.

Udo Jürgens war ja mal mit seinem weissen Flügel auf dem Jungfraujoch. Dort müsste der Flügel dann deutlich anders geklungen haben.

 

[cwtoons]

Vielleicht ist das eine Digi ja auch kaputt und das andere nicht.

CW

 

[agraffentoni]

Schall braucht ein Medium um sich ausbreiten zu können, in der Regel ist das die Atmosphäre.
Zwischen Höhe Null und 544 m besteht auf jeden Fall ein kleiner Dichteunterschied der Atmosphäre. Die Schwingungen des Schalls sind im allgemeinen grösser und breiten sich auch schneller aus, je Dichter das Übertragungsmedium ist.

Bei der Pfeifenorgel verändert sich die Tonhöhe je nach Temperatur, weil sich die Schallgeschwindigkeit ändert.
Bei höheren Temperaturen, oder größerer Höhe über NN klingt das Instrument höher.
Für die Temperatur: pro Grad Celsius 0,8 Hz bezogen auf a' 440Hz.
Weiß jemand wie es sich mit den Höhenmetern verhält?
Toni

 

[Musikanna]

Ich habe keine Ahnung von Physik, aber könnte auch unterschiedliche Luftfeuchtigkeit eine Rolle spielen? Bei meinem akustischen Klavier merke ich den Unterschied, wenn es z.B. extrem feucht wird, dachte aber, es läge ausschließlich an den Holzeigenschaften. Oder breitet sich auch der Schall (unabhängig davon, was ihn ausgelöst hat) je nach Feuchtigkeit anders aus?

 

[Bernhard Hiller]

Ich kann nur Peter zustimmen. Mein Digi klingt hier anders als in der früheren Wohnung. Bei der Gitarre fällt es mir noch stärker auf.
Der Raum ist anders, habe nun ein sehr großes Wohnzimmer, in dem auch nicht allzu viel rum steht, auf gut 40 qm weniger als früher auf 20 qm, Zimmerdecke nun glatt statt Rauhfasertapete, etc. Das wirkt sich erheblich auf den Klangeindruck aus.

 

[Steinbock44]

Schall braucht ein Medium um sich ausbreiten zu können, in der Regel ist das die Atmosphäre.
Zwischen Höhe Null und 544 m besteht auf jeden Fall ein kleiner Dichteunterschied der Atmosphäre. Die Schwingungen des Schalls sind im allgemeinen grösser und breiten sich auch schneller aus, je Dichter das Übertragungsmedium ist.

Stimmt nicht, die Schallgeschwindigkeit ist nicht von Luftdruck (=barometrischer Druck =atmosphärischer Druck) abhängig, sondern von der Temperatur! Es ist falsch, das die Schallgeschwindigkeit mit der Höhe über Meereshöhe abnimmt, weil auch die Dichte der Luft mit der Höhe abnimmt. Die Schallgeschwindigkeit ist so gut wie nur von der Temperatur abhängig.

Der schwankende Luftdruck ändert nicht den Klang von Musikinstrumenten in einem Saal oder in einem Zimmer. Das macht jedoch die ändernde Temperatur.
Warum nimmt die Schallgeschwindigkeit in Luft bei Erwärmung zu?
Der Statische Luft p und die Dichte der Lupft p sind bei gleicher Temperatur zueinander proportional, weil das Verhältnis p/p immer konstant ist - auf einem hohen Berg oder selbst auf Meereshöhe.
-> das Verhältnis p/p (statischer Luftdruck zur Dichter der Luft) ist immer konstant.
die Formel heisst: Schallgeschwindigkeit c= Wurzel aus K. p/p
Also bei Berechnen der Schallgeschwindigkeit vergiss den Luftdruck, aber achte unbedingt auf die Temperatur.

@agraffentoni, Die Schallgeschwindigkeit c=331,5 m/s bei 0°C verdoppelt sich auf 663 m/s bei Temperatur 819°C. Sind an einer Tonerzeugung Luftsäulenschwinger, wie Holzbläser, Blechbläser oder Orgelpfeifen beteiligt, so ändert sich die Tonhöhe der Instrumenten mit der Temperatur und wird als Verstimmung hörbar. Steigende Temperatur erwirkt dabei steigende Tonhöhe und umgekehrt. Z.B. eine Äderung der Temperatur um 1°C ergibt etwa 0,75 Hz Frequenzänderung (=Verstimmung) bei einer Tonhöhe von 440Hz (Kammerton a)

Merke: Die Schallgeschwindigkeit c ist unabhängig von der Frequenz und der Amplitude der Schallwelle und von Luftdruck. Sie ist jedoch abhängig von der Temperatur.

 

[Tastenscherge]

Merke: Die Schallgeschwindigkeit c ist unabhängig von der Frequenz und der Amplitude der Schallwelle und von Luftdruck. Sie ist jedoch abhängig von der Temperatur.

Und wie ist das mit der relativen Luftfeuchtigkeit? Ich meine mich zu erinnern, dass diese ebenfalls Auswirkungen auf die Schallgeschwindigkeit hat. Auf jeden Fall aber hat sie Einfluss auf die subjektive Wahrnehmung des Klangs. So zumindest meine eigene Erfahrung. Jeder Bandmusiker kennt das: manchmal klingt der Gesamtsound einfach super, manchmal nur gruselig. Und das bei ansonsten gleichen Bedingungen: gleiche Musiker, gleiches Equipment, gleiche Einstellungen, gleiche Songs....

 

[Steinbock44]

Und wie ist das mit der relativen Luftfeuchtigkeit? Ich meine mich zu erinnern, dass diese ebenfalls Auswirkungen auf die Schallgeschwindigkeit hat. Auf jeden Fall aber hat sie Einfluss auf die subjektive Wahrnehmung des Klangs. So zumindest meine eigene Erfahrung. Jeder Bandmusiker kennt das: manchmal klingt der Gesamtsound einfach super, manchmal nur gruselig. Und das bei ansonsten gleichen Bedingungen: gleiche Musiker, gleiches Equipment, gleiche Einstellungen, gleiche Songs....

Selbstverständlich hat Wasser oder sonstige Verunreinigungen in der Luft auf die Schallgeschwindigkeit Einfluss.
Zum Beispiel Schall verhält sich im Wasser anders als in der Luft. Die Schallgeschwindigkeit in Meerwasser beträgt etwa 1500 m/s (bei 20° C Wassertemperatur), in der Luft dagegen nur 343 m/s (bei 20° C Lufttemperatur). Zusammengefasst: Medium und Temperatur beeinflussen die Schallgeschwindigkeit.

 

[Musikanna]

Das ist interessant und war auch meine Frage oben. Und wie wirkt sich die unterschiedliche Schallgeschwindigkeit auf unsere Wahrnehmung aus? Kommt der Schall lauter bei uns an, wenn er schneller unterwegs ist? Ich habe jedenfalls den Eindruck, dass mein Klavier lauter und irgendwie klirrender klingt, wenn es im Sommer mal kurz über 70% ist.

 

[40er]

Medium und Temperatur beeinflussen die Schallgeschwindigkeit.

Medium ist Stoff- oder Stoffgemisch und damit Dichtebehaftet.

Hier wird es ganz gut erklärt

http://www.sengpielaudio.com/Rechner-luftdruck.htm

 

[Steinbock44]

.... Und wie wirkt sich die unterschiedliche Schallgeschwindigkeit auf unsere Wahrnehmung aus? Kommt der Schall lauter bei uns an, wenn er schneller unterwegs ist? Ich habe jedenfalls den Eindruck, dass mein Klavier lauter und irgendwie klirrender klingt, wenn es im Sommer mal kurz über 70% ist.

Ja, die Frequenz (=Tonhöhe) ändert sich mit der Schallgeschwindigkeit. So bleib z.B. 1000 Hz Ton bei Schallgeschwindigkeit 343 m/s unverändert 1000 Hz. Verdoppelt man dagegen die Schallgeschwindigkeit auf 684 m/s (z.B. durch anderes akustisches Medium oder Temperatur), dann verdoppelt sich die Frequenz, also auf 2000 Hz. Dies ist die bekannte Abhängigkeiten Wellenlänge und Frequenz.
Dagegen die Amplitude (=Lautstärke) ändert sich nicht. Das menschliches Hören empfindet nicht alle Frequenzen gleich laut, obwohl die Amplitude die gleiche ist. Sehr tiefe und hohe Töne hört man leiser obwohl messtechnisch gleich laut sind. Deswegen hat man in der HIFI-Welt die sogenannte LD Funktion erfunden und die tiefe Töne in der Lautstärke angehoben (=>damit es richtig Bum Bum macht).

 

[Musikanna]

Oh, das ist spannend.
Heißt das, dass ein und derselbe Ton (abgesehen von einer evtl. Verstimmung des Klaviers) an tropisch verregneten Sommertagen höher ist als sonst?

 

[Steinbock44]

Oh, das ist spannend.
Heißt das, dass ein und derselbe Ton (abgesehen von einer evtl. Verstimmung des Klaviers) an tropisch verregneten Sommertagen höher ist als sonst?

Ich würde sage ja! Ich denke nur, wenn ich mit Auto im Regen fahre und wie alle die angefahrene Wasserpfützen hoch giftig tönen. Auch das Reifenrauschen an nasse Strasse ist im Regen anders als wenn es nicht regnet obwohl die Strasse noch nass ist.
Zu den ganzen wissenschaftliche Abhandlungen komm bei mir noch weiteres Phänomen des Klangempfinden ..... wenn ich nicht in guter Stimmung bin, dann tönt die schönste Musik, Klavier, Stereoanlage irgendwie verschiessen.
Ich kann mir gut vorstellen, dass depressive Menschen den schönsten Klavierklang oder Musik schlecht finden (=alles ist grau und düster).

 

[KrautundRueben]

Ich würde sage ja!

Hallo,

Lufttemperatur, -Feuchtigkeit, -dichte sind nicht der Grund für eine veränderte Tonhöhe. Die Tonhöhe wird alleine von der Schwingungsfrequenz des Tonerzeugers bestimmt, beim Klavier also der Saite. Hier sind es Saitenspannung und -Masse, die die Frequenz festlegen. Beim Digi sind die Frequenzen durch die Elektronik bestimmt.

Allerdings halte ich es für wahrscheinlich, dass die Temperatur beim akustischen Klavier einen Einfluss auf die Saitenspannung hat, wodurch sich dann die Frequenz verändert. Das hat dann aber nichts mit der Schallgeschwindigkeit zu tun. Und einem Digi, dass hörbar andere Tonhöhen abhängig vom Wetter erzeugt würde ich nicht über den Weg trauen...

Viele Grüße
KrautundRueben

 

[KrautundRueben]

P.S. Bei der Kirchenorgel ist das anders, da wird die Tonhöhe tatsächlich durch die Pfeifenlänge und die Schallgeschwindigkeit bestimmt.

 

[Tastenscherge]

Ja, die Frequenz (=Tonhöhe) ändert sich mit der Schallgeschwindigkeit. So bleib z.B. 1000 Hz Ton bei Schallgeschwindigkeit 343 m/s unverändert 1000 Hz. Verdoppelt man dagegen die Schallgeschwindigkeit auf 684 m/s (z.B. durch anderes akustisches Medium oder Temperatur), dann verdoppelt sich die Frequenz, also auf 2000 Hz. Dies ist die bekannte Abhängigkeiten Wellenlänge und Frequenz.

Das kennt man vom Helium aus einem Luftballon einatmen. Davon bekommt man eine höhere Stimme, weil die Schallgeschwindigkeit fast drei mal so hoch ist wie in Luft.

Aber ich habe gerade einen Knoten im Denken. Frequenz = Schallgeschwindigkeit / Wellenlänge. Wenn man also die Schallgeschwindigkeit verdoppelt, dann verdoppelt sich auch die Frequenz. Siehe Helium-Experiment. Aber doch nur, wenn man die Wellenlänge konstant hält. Diese aber ist ja wiederum abhängig von der Frequenz und der Schallgeschwindigkeit. Da beißt sich für mich die Katze in den Schwanz.

Konkret: wie rechne ich aus, was mit einem Ton von 440 Hz aus einem Digitalpiano passiert, wenn es ein einem Fall 0 Grad (Skihütte im Winter) und in einem anderen Fall 35 Grad Celsius (Wohnung im Sommer) hat? Welche Werte setze ich da ein? 440 Hz aus dem Lautsprecher des Digitalpianos würde ich immer als konstant ansehen (so wie das menschliche Stimmband "konstante" Frequenz erzeugt, egal ob man Helium oder Atemluft in der Lunge hat). Schallgeschwindigkeit dürfte auch klar sein, die ist ja abhängig von der Temperatur und kann in Tabellen nachgeschlagen werden. Und Lambda (Wellenlänge)? Nehme ich da quasi als Referenz die Wellenlänge von 440 Hz bei der Standard-Schallgeschwindigkeit bei 20 Grad Celsius????

Wenn man da so macht (also lambda = Wellenlänge konstant hält), dann kommt dabei heraus, dass bei 0 Grad (und somit einer Schallgeschwindigkeit von 331 m/s) die Frequenz 424 Hz wäre. Und bei 35 Grad (Schallgeschwindigkeit von 352 m/s) wären das 448 Hz. Das kann doch überhaupt nicht sein!!

 

[Tastenscherge]

Und einem Digi, dass hörbar andere Tonhöhen abhängig vom Wetter erzeugt würde ich nicht über den Weg trauen...

Und genau das ist auch mein Problem dabei. Was würde passieren, wenn man das Digi in einem Raum voller Helium spielt?

 

[KrautundRueben]

Und genau das ist auch mein Problem dabei. Was würde passieren, wenn man das Digi in einem Raum voller Helium spielt?

Kein Unterschied in der Tonhöhe. Der Grund, warum die Stimme mit Helium höher klingt, liegt daran, dass die Dimensionen des Mundraums zusammen mit der Schallgeschwindigkeit des Mediums die Frequenz festlegen, ganz ähnlich wie bei der Kirchenorgel.