Beim Zupfen versetzt du das gespannte Gummiband in schnelle Hin-und-her-Bewegungen. Diese Schwingungen regen die Luft an. Kleine Druckänderungen breiten sich als Schall aus und erreichen dein Ohr.
Ein Gummiband kann wie eine einfache Saite klingen. Entscheidend ist, was nach dem Loslassen weiterwackelt.
Warum bewegt es sich weiter?
Ziehst du das Band ein kleines Stück zur Seite, verformst du es und speicherst zusätzliche elastische Energie. Nach dem Loslassen zieht die Spannung es zurück.
Durch seine Trägheit bewegt es sich über die Ruhelage hinaus. So schwingt es mehrmals hin und her. Deine Hand liefert beim Zupfen die Energie.
Die Luft gibt die Bewegung weiter
Die bewegte Oberfläche erzeugt in der Luft winzige Bereiche mit höherem und niedrigerem Druck. Diese Änderungen wandern nach außen. Am Ohr bringen sie das Trommelfell zum Mitschwingen.
Dabei strömt kein Paket Luft vom Band bis zum Ohr. Die Luftteilchen schwingen örtlich hin und her; die Störung wird weitergegeben.
Höher ist etwas anderes als lauter
Die Zahl vollständiger Schwingungen pro Sekunde heißt Frequenz. Bei einer regelmäßigen Schwingung bedeutet eine höhere Frequenz einen höheren Ton. 100 Hertz heißt 100 Schwingungen pro Sekunde.
Die Größe der Auslenkung heißt Amplitude. Ein etwas kräftigerer Zupfer macht den Ton meist zunächst lauter. Er ist keine verlässliche Methode, einen genau höheren Ton einzustellen.
Warum klingt der Ton ab?
Das Band schwingt nicht endlos. Energie geht an die Umgebung und wird auch in Wärme umgewandelt. Die Bewegung wird kleiner, der Ton leiser.
Ein aufgelegter Finger bremst die Schwingung zusätzlich. Das Nachklingen endet dann meist viel schneller. So kannst du Bewegung und Ton gemeinsam beobachten.
Zupfen, beobachten, sanft bremsen
- Eine erwachsene Person legt ein intaktes, passendes Gummiband mit nur mäßiger Spannung längs um eine leere, feste Papiertaschentuchschachtel. Zwei glatte, stumpfe Holzstäbchen liegen quer darunter auf den festen Rändern neben der Öffnung. Der obere Bandabschnitt hängt frei darüber. Die Schachtel bleibt auf dem Tisch.
- Halte die Schachtel fest und zupfe das Band in der Mitte nur wenige Millimeter zur Seite. Lass es los. Schau aus sicherem Abstand auf die Bewegung und höre auf den Ton. Wiederhole das dreimal, ohne Band, Auflagepunkte oder Hörabstand zu ändern.
- Zupfe wieder gleich sanft. Lege diesmal kurz danach die Fingerkuppe leicht auf die Mitte des Bandes und halte es ruhig. Vergleiche das Nachklingen mit vorher. Notiere auch, wenn du kaum Bewegung oder keinen klaren Unterschied bemerkst. Das ist keine Messung der Frequenz oder der Schallgeschwindigkeit.
Eine erwachsene Person prüft Band und Aufbau. Kein sprödes oder stark gespanntes Band verwenden; bei bekannter Latexallergie ein geeignetes latexfreies Band wählen. Gesicht und andere Personen aus der möglichen Schnapprichtung halten. Nicht ans Ohr oder in den Mund nehmen, nicht abschießen oder stark ausziehen. Kleine Teile von Kleinkindern fernhalten.
Zum Mitnehmen
Das gezupfte Band schwingt und erzeugt Schall in der Luft. Die Frequenz bestimmt vor allem die Tonhöhe. Abbremsen verkürzt das Nachklingen.
Warum klingt das Gummiband meist kürzer nach, wenn du es mit der Fingerkuppe ruhig hältst?
Quellen & Weiterlesen
Science World · Elastic Energy ↗OpenStax / Rice University · Physics 14.1: Sound, Frequency and Wavelength ↗Science World · Sound ↗Science Learning Hub / University of Waikato · Exploring sound ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
