Orgel im Marienmünster Mittelzell, Reichenau (Teilansicht)

Schwingungen in der Musik

tm.jpg 6, S. 164 - 165

Wenn wir einem Musikstück lauschen hören wir zumeist überaus viele Einzeltöne, die sich zu einem Klang zusammenfügen. Mit den Mitteln der Mathematik lassen sich solche Klänge in einem weiten Bereich beschreiben.

Screenshot Audacity

Mit geeigneter Software kännen die Klänge und Töne eines Musikstücks visualisiert und bearbeitet werden: Jeder Klang setzt sich dabei aus einzelnen Tönen zusammen, die selbst Funktionen abhängig von der Zeit t sind.. Ein Ton kann als Sinusfunktion dargestellt werden:

tex:f(t) = a \cdot \sin (b \cdot t + c)

Dabei legen die Parameter a die Amplitude (Lautstärke), b die Frequenz (Tonhöhe) und c die Phasenverschiebung fest.

Und dann wäre hier noch ein interessanter Zusammenhang: Untersuche die Beziehung tex:a \cdot \sin x + b \cdot \cos x = A \cdot \sin (x + p) (Experimentiere)!

Aufgaben

  • Fasse dein Wissen zu den Bereichen „Ton“, „Klang“, „Geräusch“, … etwa aus dem Musik- und Physikunterricht zusammen!
  • Vergleiche mit dem Thema Zahlen in der Musik (tm.jpg 5)!

Ausblick

  • Ein wesentlicher Unterschied zwischen Klang und Geräusch liegt darin, dass ein Geräusch nicht durch periodische Vorgänge beschrieben werden kann.
  • Mit Hilfe der Fourier-Analyse können beliebige Schwingungsformen näherungsweise durch eine Addition von Sinusschwingungen beschrieben werden.

Studium

  • Nachrichtentechnik, Elektrotechnik
  • Tontechnik

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