Warum erhöht sich der Ton einer Gitarrensaite, wenn man sie spannt?

Gitarristen stimmen ihr Instrument, indem sie die Spannung der Saiten einstellen. Warum wird die Tonfrequenz immer höher, je stärker man die Saite spannt?

Warum erhöht sich der Ton einer Gitarrensaite, wenn man sie spannt?

Die Saiten einer Gitarre

Warum erhöht sich der Ton einer Gitarrensaite, wenn man sie spannt?

Die Saitenspannung kann durch Drehen an der Gitarrenmechnik verändert werden

Warum erhöht sich der Ton einer Gitarrensaite, wenn man sie spannt?

Gitarristen stimmen ihr Instrument mittels der Gitarrenmechanik

Gitarrensaiten erzeugen einen Ton, wenn man sie zupft. Töne (ebenso wie Klänge und Geräusche) gehören zum Oberbegriff "Schall". Physikalisch handelt es sich bei Schall um Wellen, die wir hören können. Es sind Schwingungen des Luftdrucks bzw. der Luftdichte. Eine Schallwelle ist also nichts anderes als eine sich ausbreitende Veränderung des Luftdrucks.

Die Gitarre, ein Saiteninstrument, besitzt mehrere, zwischen zwei Punkten gespannte Saiten. Diese werden aus Metalldrähten, Kunststoffschnüren oder Darm hergestellt. Ihre Schwingungen werden auf einen den Klang verstärkenden Resonanzkörper (Resonanzboden, Korpus, Klangkörper) übertragen, dies geschieht durch den Gitarrensteg.

Was passiert, wenn man die Saite zupft?
Das Zupfen einer Seite lenkt diese aus ihrer Ruhelage aus. Eine rücktreibende Kraft bringt die Saite in Form einer Schwingung wieder in die Ruhelage zurück. Diese Schwingung breitet sich bis zu beiden Ende der Saite aus, ähnlich wie eine La-Ola-Welle im Stadion. Die Ausbreitung der Schwingung erfolgt entlang der Saite, die Schwingung, die Auslenkung, selbst erfolgt senkrecht zur Saite. Man sagt, die Saite führt eine "Transversalschwingung" aus. Diese Transversalwellen wandern zwischen den 2 Punkten, in denen die Saite gespannt ist, hin und her.

Was passiert, wenn man die Saite stärker spannt?
Stimmt der Gitarrist sein Instrument und spannt eine Saite stärker durch Drehen an der Gitarrenmechanik, dann erhöht er die Spannung in der Saite. Je höher die Spannung, desto größer ist die Kraft, mit der eine ausgelenkte Saite zu ihrem Ruhezustand zurückgeführt werden kann. Je stärker die Kraft, desto höher ist die Beschleunigung, mit der dies geschieht. Die Ausbreitung der Schwingung erfolgt schneller - die Frequenz des Tones wird höher.

Der umgekehrte Fall gilt auch: je kleiner die Spannung der Saite, desto geringer die Frequenz der Schwingung.

Es gelten folgende Gesetzmäßigkeiten:
-je höher die Spannung in der Saite, desto höher die Frequenz,
-je dünner die Saite, desto höher die Frequenz,  
-je kürzer die Saite, desto höher die Frequenz.

Die Saite würde also langsamer schwingen, wenn man sie beschweren würde. Aus diesem Grund werden für hohe Töne dünne, für tiefe Töne dickere Saiten verwendet. Eine Baßgitarre hat daher eine relative dicke "Saitenstärke" (das ist der Fachbegriff, den Gitarristen verwenden).



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