FWU Schule und Unterricht. VHS min, Farbe. Vom Klang der Geige. Schallerzeugung und Resonanz. FWU das Medieninstitut der Länder

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1 FWU Schule und Unterricht VHS min, Farbe Vom Klang der Geige Schallerzeugung und Resonanz FWU das Medieninstitut der Länder

2 Lernziele Wissen, welche verschiedenen Arten von Schallerzeugern es bei den Saiteninstrumenten gibt; Wissen, warum ein Saiteninstrument an seinem Klang erkannt werden kann (Obertöne); die physikalischen Grundlagen zur Schallerzeugung mit Saiten beschreiben können; Abhängigkeiten zwischen Beschaffenheit der Saiten und Tonhöhe benennen können; Verstehen, wie eine Saite durch den Bogen zu Schwingungen angeregt wird; Wissen, dass erst ein hohler Körper die Saitenschwingungen verstärken kann; erkennen, dass der Bau einer Geige hochwertige Materialien, ein hohes handwerkliches Geschick und ein gutes Hörvermögen erfordert; wissen, dass es heute möglich ist, den besonderen Klang der Geigen von z.b. Stradivari oder Guarneri zu analysieren und Geigen mit entsprechendem Charakter nachzubauen. Vorkenntnisse Kennen der Saiten- bzw. Streichinstrumente und deren Aufbau und Funktionsweise; Verstehen physikalischer Vorgänge und Umgang mit Begriffen wie z. B. Schwingung und Resonanz. Zum Inhalt Der Film ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil (ca. 15 min.) widmet sich zunächst der Erzeugung von Schallwellen mittels einer Saite. Letztlich sind es Schallwellen, die an das Ohr gelangen, und Informationen, die vom Gehirn als Schall oder sogar als Musik wahrgenommen werden. Interessant ist, dass wir ein so kleines Instrument wie die Geige sofort an ihrem Klang erkennen, selbst mitten in einem Orchester. Dieser Frage geht der Film jetzt nach. Zunächst betrachtet der Film den Aufbau der Saiten; offenbar ist der Ton abhängig von der Länge der Saite. Je kürzer, umso höher der Ton. Selbst mit dem Kontrabass können sehr hohe Töne gespielt werden (z.b. als Flageolettspiel). Die Geige hat vier gleichlange Saiten, die sich in ihrer Dicke, also ihrer schwingenden Masse unterscheiden. Die Kamera richtet ihren Blick auf die Produktion von Saiten in der Fabrik: moderne Saiten, so erfahren wir, haben einen Kunststoffkern, der mit Draht umsponnen wird. Je träger eine Saite, umso tiefer ihre Grundfrequenz. Mit der Zugspannung wird die Tonhöhe beeinflusst. So kann die Geige gestimmt werden. Im nächsten Abschnitt werden die Grundlagen der Harmonielehre vermittelt. Tricküberblendungen an einer Saite sollen helfen, die geometrischen Verhältnisse dazustellen. Wird die Saite nicht in ihrer vollen Länge, sondern mittels Festhalten auf dem Steg lediglich in der halben Länge angeregt, so hören wir eine Verdoppelung der Frequenz eine Oktave, die zusammen mit dem Grundton gespielt als sehr harmonisch empfunden wird. Wir nennen dies auch einen konsonanten Klang. Wir erfahren, dass die Geige einen Tonumfang von 4 Oktaven hat. Durch Variierung der Zugspannung könnte man das technisch nicht erreichen, die Geige wird daher durch Variation der schwingenden Länge der Saiten gespielt. Wird die Saite im Verhältnis 3:2 gekürzt, dann ergibt der Ton bezogen auf den Grundton eine Quinte, die wir ebenfalls als harmonisch empfinden. Eine geringere Kürzung der Saite im Verhältnis 5:4 ergibt bezogen auf den Grundton eine Terz. Wir erfahren, dass die Terz erst in neuester Zeit als harmonisch empfunden wird. Die meisten Menschen betrachten eine Septime (Kürzung 15:8) als dissonant. Konsonanz und Dissonanz sind auch eine Frage der Zeit und der Kulturen. Was passiert nun wirklich beim Schwingen einer Saite? Und wie erklären wir uns den 2

3 Klangcharakter einer Geige? Wir gehen in das Physiklabor und spannen eine Saite im Monochord ein, einem Apparat, an dem wir die Schwingungen genau studieren können. Kamera und Trick helfen uns, die Bilder zu interpretieren. Wird die Saite angeregt, so erfolgt die Auslenkung gemäß einer Halbperiode einer Sinuswelle. Es entwickelt sich also ein Bauch, der an den Enden fest gehalten wird und aufgrund der Elastizität der Saite in einer Ebene schwingt. Wir entdecken aber auch zusätzlich zum Grundton eine weitere Schwingung, die mit doppelter Frequenz wie eine volle Sinuswelle schwingt und damit eine Oktave höher abstrahlt. Im Frequenzanalysator erkennt man, dass es noch weitere Oberschwingungen (Obertöne) gibt, die in ihren Amplituden aber rasch kleiner werden. Wir sind dem Geheimnis des Klangs einer Geige dicht auf der Spur. Wie jedes Musikinstrument erzeugt auch die Geige nicht nur den Grundton, sondern auch Obertöne, deren Gesamteindruck zu einem Klang wird, wobei andere baulichen und technischen Eigenschaften ebenfalls eine große Rolle spielen. Im Film wird deutlich, dass Oberschwingungen z.b. durch Zupfen oder Streichen der Saite unterschiedlich angeregt werden und damit einen speziellen Klangeindruck ergeben. Auch unterschiedliche Materialeigenschaften der Saite kann man hören (Kunststoffsaiten haben einen wärmeren, die aus Metall einen kälteren Ton). Wie aber kommt es dazu, dass die Saiten durch das Streichen mit einem Bogen zum Schwingen angeregt werden? Hier helfen uns einige Nahaufnahmen im Physiklabor. Die Haare des Bogens streichen nicht gleitend über die Saite, sondern reißen die Saite ein kleines Stück mit, so dass sich die Saite dehnt und spannt, bis sie sich vom Bogen befreit und zurückeilt, nur um gleich wieder vom Bogen erfasst und wieder gespannt zu werden. Dieser eher sägezahnförmige Verlauf von mitreißen und loslassen führt dazu, dass die Saite einen Ton besser gesagt: einen Klang abstrahlt, der durch das Führen des Bogens in eine Richtung auch sehr konstant gehalten werden kann. Um eine möglichst gute Reibung zwischen Bogen und Saite zu erzielen, müssen die Haare vor dem Spielen mit Kolophonium (einem Edelharz) eingestrichen werden. Warum sind Saiten schlechte Schallgeber? Überdruck und Unterdruck laufen gegenphasig auseinander, sie löschen sich aus (die Saite bietet ja keine große Grenze zwischen dem anschwellenden und abschwellenden Schalldruck daher gibt es einen raschen Ausgleich). Nur in Richtung der Schwingungsebene wird ein relativ geringer Teil an Schallenergie ausgestrahlt. Dies wird in der Animation sehr deutlich. Umso größere Bedeutung hat der Resonanzkörper der Geige. Dies überzeugt, wenn wie jetzt im Film eine Übungsgeige (ohne Resonanzkörper) mit einer normalen Geige ausgetauscht wird: vorher nur dünne, farblose, kaum hörbare Töne auf der richtigen Geige dann kraftvolle Musik. Der Resonanzkörper ist eine uralte Erfindung: dies wird an der chinesische Zither demonstriert, einem Zupfinstrument. Teil 2: (Beginn ab ca. 16 min vom FWU-Logo im Vorspann gerechnet). Unsere Geige ist das Ergebnis einer über tausend Jahre alten Entwicklung. Der zweite Teil des Films widmet sich dem Bau von Geigen und dem Phänomen, dass 300 Jahre alte Geigen z.b. von Stradivari oder Guar- 3

4 neri heute so berühmt sind und sehr hohe Preise auf Versteigerungen erzielen. Beruht ihr Ehrfurcht auslösender Klang auf einem Konstruktionsgeheimnis? Diesem Geheimnis widmet sich der zweite Teil des Films. Im Prinzip werden auch heute die Geigen nach dem klassischen Prinzip gebaut: zwei Holzarten werden besonders gerne verwendet: Bergfichte (wegen der Akustik) und Bergahorn (wegen der schönen Maserung oder Flammung, wie der Fachmann sie nennt.) Der Film zeigt, wie die Wölbung von Boden und Decke aus dem vollen Holz geschnitzt werden. Die Dicke beträgt zwischen 3 und 6 mm. Was aus Versehen abgeschabt ist, kann nicht wieder angeklebt werden. Im ersten Teil hatten wir gelernt, dass die Schwingungen der Saite nur in einer Ebene und nur in einem geringen Winkel abstrahlen. Demgegenüber ist der Korpus der Geige im Wesentlichen ein flächiger Schwinger, d.h., dass die Resonanzschwingungen sowohl die Längs- als auch die Querachse betreffen. Geigenbauer können das Klangbild beeinflussen: in der Regel wird die Frequenz durch Entfernung der Masse (des Holzes) erhöht. Eine schon seit mehreren Jahren praktizierte Methode, sowohl den Klang alter Geigen zu analysieren als auch den moderner Geigen zu optimieren, stellen die Chladnischen Klangfiguren von Boden und Decke dar. Die unterschiedlichen Schwingungsebenen und Resonanzen werden durch farbig markierte Computeranimationen verdeutlicht. Nicht zu vernachlässigen sind auch der Einfluss des f-loches (dort bilden sich Luftresonanzen) und des im Körper eingeklebten Bassbalkens, der nicht nur hilft, der Zugkraft der Saiten entgegen zu wirken, sondern bei tieferen Tönen angeregt, eine größere Masse zum Schwingen bringt. Auf der Suche nach dem Geheimnis der Stradivari-Geigen haben Untersuchungen im Labor gezeigt, dass bei ihnen die 1., 2. und 5. Eigenschwingung von Boden und Decke gut aufeinander abgestimmt sein muss. Liegt z.b. die 5. Eigenschwingung der Decke höher als die vom Boden, klingt die Geige heller. Zudem werden verschiedene neuere Methoden kurz angerissen, mit deren Hilfe auch zusammengebaute und fertig lackierte Geigen in ihrem Klangverhalten erfasst werden können. Die Ergebnisse solcher Messungen werden derzeit allerdings noch kontrovers diskutiert und würden für eine genauere Behandlung zu viel Zeit und Spezialkenntnisse erfordern. Erwähnenswert ist, dass ein beachtlicher Prozentsatz heutiger (etablierter) Geigenbauer solche wissenschaftlich angelegten Untersuchungen und Ergebnisse nach wie vor als inadäquat ablehnt. Dagegen ziehen sie es vor, keine neuen Geigen zu bauen, sondern lediglich alte Instrumente zu restaurieren, um selbst nicht in Verruf zu kommen. Zum Abschluss der Films wird auch dargelegt, welche Parameter den Instrumenten jener italienischen Geigenbauer des 18. Jahrhunderts (Stradivari, Guarneri etc.) zu Weltruhm verhalfen, gleichzeitig aber auch, dass diese Namen in gewissen Maße auch einen Mythos darstellen: der Klang dieser Geigen wird nämlich sowohl von Virtuosen als auch Laien ganz unterschiedlich beurteilt, je nachdem ob man weiß, dass man eine solche oder eine moderne Geige vor sich hat oder nicht. Hier spielen offensichtlich psychologische Faktoren bei der Klangbeurteilung eine ganz wesentliche Rolle. 4

5 Arbeitsblatt Fragen zur Harmonielehre 1. Wie heißt der Ton von 880 Hertz (Schwingungen pro Sek.)? Antwort: A2, eine Oktave höher als der Kammerton A1. 2. Gekürzte Saiten: eine 120 cm lange Saite soll so gekürzt werden, dass sie bei gleicher Spannung a) eine Terz b) eine Quinte c) eine Oktave höher schwingt. Wie lang muss die Saite sein? Antwort: a) 120 (4/5) = 96 cm, b) 120 (2/3) = 80 cm, c) 120 (1/2) = 60 cm. 3. Mitschwingende Saitenteile: eine 120 cm lange Saite soll so abgeteilt werden, dass sie a) Grundton und Quinte, b) Grundton und Oktave in ihren Teilen gleichzeitig abstrahlt. Wie lang sind die Teile? Antwort: a) 72 cm, b) 80 cm Fragen zur Wirkungsweise und den Bestandteilen der Geige Die Geige besteht aus den Saiten, die über den Steg gespannt sind. Auf der einen Seite sind sie am Saitenhalter befestigt, auf der anderen verlaufen sie über das Griffbrett, welches am Hals befestigt ist, zur Schnecke, wo die Wirbel im Wirbelkasten sind. Die Decke ist aus Fichtenholz. An ihrer Unterseite ist der Bassbalken angeleimt, der die Schwingungen weiterleitet. Der Stimmstock verbindet Decke mit Boden und leitet dadurch die Schwingungen an diesen weiter. Zarge und Boden sind aus Ahornholz. In der Decke sind die f-löcher, die auch für eine bessere Schallabstrahlung sorgen. Der Bogen besteht aus (z.b. mongolischem) Pferdehaar; der Griff, mit dem die Haare gespannt werden, wird auch Frosch genannt. Finde die Begriffe für die nummerierten Teile: 5

6 Zur Verwendung Der Film versucht im ganzheitlichen Blickwinkel die Grundlagen der Schallerzeugung bei Saiteninstrumenten (Physik), der Instrumentenkunde (Musik) und dem Geigenbau miteinander zu verbinden. Mit seinen Fächer übergreifenden Fragestellungen eignet er sich besonders gut für Unterrichtsformen, in denen der Film durch Experimente, Recherchen und das Zuhören zu musikalischen Darbietungen verbunden wird. Der Film kann zur Festigung von bereits Gelerntem verwendet werden oder auch zentraler Bestandteil einer Schülerarbeit mit mehreren Referaten bzw. Präsentationen sein. Immer wieder gut ist die Realbegegnung mit den Instrumenten und den Instrumentalisten, die sie spielen und vorstellen. Eingeladene Streichquartette zum Beispiel hinterlassen natürlich einen nachhaltigeren Eindruck als Filme oder Arbeitsblätter zu den Instrumenten. Internetadressen Eine sehr umfassende Übersicht über den Geigenbau und die Erforschung der Klangqualitäten findet man unter: einfuehr3fachbegr.shtml Geigenbaumuseen Bubenreuth (Bayern), Museum im Rathaus, Birkenallee Bubenreuth Tel / Geigenbaumuseum Mittenwald Ballenhausgasse3 D Mittenwald Tel. +49 (0) Fax +49 (0) info@markt-mittenwald.de 6 Geigenbauer/in: Aufgaben/Tätigkeiten Über den Beruf des Geigenbauers bzw. der Geigenbauerin informiert die Bundesanstalt für Arbeit unter: B aufgaben_t.html Auszug aus der Information des Arbeitsamtes: Geigenbauer/innen stellen alle Arten von Streichinstrumenten her bzw. führen an ihnen Reparaturen durch. Die Instrumente fertigen sie aus verschiedenen Rohhölzern wie Fichten-, Ahorn-, Palisander- und anderen Harthölzern an. Dabei wenden sie manuelle und maschinelle Be- und Verarbeitungstechniken an, z.b. Sägen, Hobeln, Schleifen, Leimen, Fräsen sowie Lackier- und Poliertechniken. Sie müssen umfassende Kenntnisse der Holzarten und Oberflächenbehandlungen besitzen, da die sachgemäße Auswahl der Hölzer und Lackgrundstoffe eine wesentliche Voraussetzung für eine hohe Tonqualität des Instruments ist. Nach dem Zusammenbau prüfen sie die Funktionsfähigkeit und Spielbarkeit der Instrumente und verbessern die Qualität der klanglichen Eigenschaften. Ferner besitzen sie auch Kenntnisse über die Herstellung anderer Musikinstrumente wie Mandolinen, Gitarren oder Lauten. Geigenbauer/innen verwenden so genannte Resonanzhölzer, um Resonanzkörper herzustellen. Für die Decke der Geige wird meist feinjähriges Fichtenholz ausgewählt, das nur in bestimmten Gegenden und dort an bestimmten Hängen wächst. Andere Teile des Korpus (Resonanzkörpers), wie zum Beispiel Böden und Zargen, werden aus Ahorn oder ähnlichen Harthölzern gefertigt. Griffbrette, Saitenhalter und Wirbel formen Geigenbauer/innen aus Ebenholz und Palisander. Für die sachgemäße Auswahl der verwendeten

7 Hölzer werden von Geigenbauern/Geigenbauerinnen umfangreiche Kenntnisse über Holzsorten vorausgesetzt, da das Material eine wesentliche Bedingung für die Tonqualität des Instruments ist. Mittels Band- und Kreissägen, Fräs- und Schleifmaschinen sowie einigen Messwerkzeugen und Hilfsmitteln fertigen Geigenbauer/innen Einzelteile an und bauen diese zu vollständigen Streichinstrumenten zusammen. Sie bearbeiten Hälse und Schnecken und komplettieren die Geigen durch das Anbringen dieser Hälse und Schnecken. Die Instrumente werden mit Einlagearbeiten an den Rändern versehen, um das Äußere zu verschönern. Die Schnitzarbeiten, besonders der Schnecken und Hälse, führen Geigenbauer/innen mit viel Geschick, Kunstsinn und Einfühlungsvermögen durch. Danach lackieren sie die Instrumente. Hierzu müssen sie nicht nur lackieren können, sondern auch Kenntnisse über verschiedene Lackgrundstoffe haben, denn die Lacke beeinflussen ebenfalls die Tonqualität. Mit dem Aufsetzen des Steges, dem Einsetzen der Stimme und deren Regulierung stellen Geigenbauer/innen die Instrumente endgültig fertig. Es ist hierbei erforderlich, dass Geigenbauer/innen tonliche Kenntnisse beherrschen und ein Instrument selbst spielen können. Herausgeber FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Hergestellt von Telemotion WerbegesmbH & KoKG im Auftrag des Medienservice des Österreichischen Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kunst FWU-Begleitkarte Dr. Uwe Haass Bildnachweis Telemotion WerbegesmbH & KoKG Kamera Bernd Neuburger Schnitt Gerald Kreisel Buch und Regie Günter Nöll Fachberatung Mag. Hertha Craigher, Mag. Susanna Pusch Verleih durch Landes-, Kreis- und Stadtbildstellen, Medienzentren und konfessionelle Medienzentren Verkauf durch FWU Institut für Film und Bild, Grünwald Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig Übersicht über in Deutschland gebräuchliche geigenähnliche Streichinstrumente Fiedel (Vorgängerin der Violine) Violine/Geige Viola da Braccio (Armviola), Vorgängerin unserer Bratsche Viola/Bratsche Gambe/Viola da Gamba (Beinviola), Vorgängerin des Cello Violoncello/Cello Kontrabass FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (0 89) Telefax (0 89) info@fwu.de Internet /10.03 ARS

8 FWU Schule und Unterricht VHS min, Farbe FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (0 89) Telefax (0 89) info@fwu.de Internet zentrale Sammelnummern für unseren Vertrieb: Telefon (0 89) Telefax (0 89) vertrieb@fwu.de MATTHIAS-FILM Gemeinnützige GmbH Gänsheidestraße 67 D Stuttgart Telefon (0711) Telefax (0711) schuchardt@matthias-film.de Internet Vom Klang der Geige Schallerzeugung und Resonanz Der Film ist in zwei Teile gegliedert. Im ersten Teil (ca. 15 Minuten) beschäftigt sich der Film mit den physikalischen Grundlagen der Schallerzeugung bei der Geige. Während dieses Teils wird der Zuschauer auf sehr anschauliche Art an die zum Verständnis der Schallerzeugung und der Schallausbreitung notwendige Physik und Klangcharakteristik einer Geige herangeführt. Im zweiten Teil (ca. 11 Minuten) wird der Bau einer Geige in all seinen Schritten dargestellt. Es wird dargelegt, welche Konstruktionsmerkmale jenen italienischen Geigenbauern des 18. Jahrhunderts (Stradivari, Guarneri etc.) zu Weltruhm verhalfen, gleichzeitig aber auch, dass diese Namen in gewissem Maße einen Mythos darstellen. Anschauliche Experimente, Animationen und eindrucksvolle Aufnahmen z.b. von Extremzeitlupen eines Bogens beim Streichen über eine Saite helfen beim Verständnis der technisch-physikalischen Grundprinzipien. Ein kurzer Blick auf die Harmonielehre bietet bei einem Saiteninstrument besonders eindrucksvolle Vertiefungen der in den Lehrplänen von Physik und Musik enthaltenen Themen und regt zu weiteren Experimenten und Diskussionen über Konsonanz und Dissonanz an. GEMA Alle Urheber- und Leistungsschutzrechte vorbehalten. Keine unerlaubte Vervielfältigung, Vermietung, Aufführung, Sendung! Freigegeben o. A. gemäß 7 JÖSchG FSK 00 Schlagwörter Geige, Geigenbau, Saiteninstrumente, Klang, Schallwellen, Harmonielehre, Stradivari Musik Musiktheorie Akustik, Harmonielehre, Instrumentenkunde Allgemeinbildende Schulen (7 13) Musikschulen Berufsschulen, Geigenbauschulen Weitere Medien zum Thema im Angebot des FWU Schall Instrumente Musik. VHS 19 min Ullstein Lexikon der Musik 3. CD-ROM