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Obwohl die Menschheit schon seit der Steinzeit musiziert – das älteste bis jetzt bekannte Musikinstrument ist eine kleine Flöte, die vor über 35.000 Jahren aus einem Knochen geschnitzt wurde – ist die Stimmgabel erst 1711 in England erfunden worden. Sie konnte endlich zuverlässig einen Ton mit einer exakten Tonhöhe erzeugen. Nach ihm können Musiker eines Orchesters ihre Instrumente stimmen.

Warum hat die Stimmgabel zwei Zinken?

Das Geniale an dieser kleinen Erfindung ist die Gabel aus zwei Zinken. Man wusste schon lange, dass ein angeschlagenes Metallstäbchen vibriert und so einen Ton erzeugt. Man könnte also prinzipiell auch „Stimmgabeln“ mit nur einer Zinke verwenden. Diese hätten jedoch zwei entscheidende Nachteile:

  • Erstens vibriert ein gerades Metallstäbchen nicht so lange hin und her. Die Schwingungen werden nämlich an der Seite, an der man das Stäbchen hält, von der Hand gedämpft. Die Lautstärke des Tons nimmt deshalb sehr schnell ab. Bei der Stimmgabel ist das schwingende Stäbchen gebogen. Im Slow-Motion-Video erkennt man, wie die beiden Zinken im selben Rhythmus auf einander zu und wieder voneinander weg schwingen. Die Energie der Schwingungen der einen Zinke wird so auf die andere Zinke übertragen, die sie dann wieder zurücküberträgt und so fort. Der Ton hält länger an. 
     
  • Zum Zweiten ist der Ton einer Stimmgabel reiner, als der eines schwingenden Stäbchens. Das liegt an den sogenannten Obertönen. Denn wenn ein Stab zum Schwingen gebracht wird, erzeugt er einen Hauptton, aber zusätzlich auch höhere Töne, die sogenannte Obertöne. In der gebogenen Version der Stimmgabel werden weniger und nur schwächere Obertöne erzeugt. Je weniger Obertöne ein Klang hat, umso eindeutiger erkennt man seine Tonhöhe. Das erleichtert das Stimmen der Musikinstrumente.

Wie gelangt der Ton von der Stimmgabel in unser Ohr?

Und wie erzeugt eine Stimmgabel überhaupt einen Ton? Das erkennt man gut an den Wellen, die die Stimmgabel im Slow-Motion-Video auf einer Wasseroberfläche erzeugt. Ähnlich wie die schwingenden Stäbchen die Wassermoleküle in Bewegung bringen und so eine Welle erzeugen, machen sie das auch mit den Luftmolekülen. Sie werden von den schwingenden Stäbchen in regelmäßigen Abständen zusammengedrückt. So entsteht eine Abfolge von Druckwellen, die auf unser Trommelfell im Ohr treffen. Das wird in Bewegung gebracht und überträgt seine Schwingungen über kleine Knochen auf die Hörschnecke. Die wandelt diese Schwingungen in Nervensignale um, die wir als Ton wahrnehmen.

Autor : FNR
Video : RTL & FNR

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