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Der Versuch: Man bestreut eine an einem Punkt eingespannte Metallplatte mit Sand und bringt sie mit Hilfe eines Geigenbogens in Schwingungen. Auf diese Weise kann man die Schwingungsknotenlinien der Klangfiguren erkennen, weil der Sand in den Schwingungsbäuchen tanzt und sich in den ruhigen Schwingungsknoten sammelt. Es entstehen dabei je nach Art der Anregung und der Festhaltung unterschiedliche, die Eigenschwingungen des Blechs charakterisierende Linien mit interessanten Symmetrien. |
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Der Wissenschaftler: Ernst Florenz Friedrich Chladni wurde am 30.11 1756 in Wittenberg geboren. Nach dem Schulbesuch in Grimma studierte er zunächst auf Drängen des Vaters Philosophie und Rechtswissenschaften in Wittenberg und Leipzig. Nach dem Tode des Vaters wandte er sich den Naturwissenschaften zu und strebte eine Mathematik-Professur in Wittenberg an. Nachdem daraus nichts wurde, machte er sich durch selbständige wissenschaftliche Leistungen einen Namen. Er begründete die experimentelle Akustik und entdeckte die nach ihm benannten chladnischen Klangfiguren. Er unternahm Vortragsreisen, auf denen er mit dem selbst entwickelten Musikinstrument Euphon (Glasstäbe mit unterschiedlicher Länge) Töne erzeugte und damit die Klangfiguren darstellte. Außerdem erkannte Chladni, dass Meteoriten keine irdischen atmosphärischen Erscheinungen, sondern Himmelskörper sind. 1819 erschien sein Buch "Über Feuermeteore". Durch seine präzise Arbeit gilt er als Begründer der Meteoritik. Er starb am 3. April. 1827 in Breslau. |
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Die Bedeutung für die Atomphysik: Der Versuch eignet sich sehr gut, das Verhalten von Wellen in einem eingegrenzten mehr als eindimensionalen Raum zu erkennen. Die dem Versuch zugrundeliegende Theorie lässt sich anschaulich als sich überlagernde zweidimensionale Wellen erklären, doch ist auch die zweidimensionale Wellengleichung und die zugehörigen Randwertbedingungen mathematisch für Schüler noch nicht zugänglich. Der Versuch zeigt sehr schön, dass die Lage von Knotenlinien vor allem von der Form des Klangkörpers, der Art der Einspannung und der anregenden Frequenz abhängt. Das Ergebnis aller Versuche sind Knotenlinien und damit auch Bäuche mit eindrucksvollen Symmetrien und zum Teil interessanten Formengebungen, die schon Chladni aufgezeichnet hat. |
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Tonerzeugung mit Lautsprecher: Die nebenstehenden Bilder der Universität von Kalifornien in San Diego wurden durch einen die Klangplatte anregenden Lautsprecher erzeugt. |
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Historische Chladni-Platten: Nebenstehende historische Chladni-Platten findet man auf einer Seite des Service d'Histoire de l'Education , dem französischen Institut für Geschichte der Bildung. |
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TUM-Aufnahmen: Zum Abschluss noch fünf schöne Figuren, aufgenommen von Herrn Kressier - TU München. |
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