Schwingungen und Wellen

Chladni-Platten

Die Schwingungen von Platten wurden von Ernst Florens Friedrich Chladni 1787 untersucht. Mit einem Geigenbogen wird über den Rand der Platten gestrichen. Darauf verteilte Sandkörner machen sichtbar, wie die Platte schwingt: Es gibt Bereiche mit heftigen Schwingungen, die so genannten Schwingungsbäuche. Dort wird der Sand aufgewirbelt. Und es gibt Bereiche, in denen sich die Platte überhaupt nicht bewegt, die Schwingungsknoten. Dort sammeln sich die Sandkörner. Wird die Platte an anderer Stelle in Schwingungen versetzt oder an einem Punkt festgehalten, so ergibt sich ein anderer Klang und ein anderes Schwingungsbild.

Große Feder

Die große Feder ist eines der faszinierendsten Exponate, um Wellen anschaulich darzustellen. Mit Hilfe eines Handgriffes kann die ca. 8 m lange Feder aus Stahldraht in transversale oder longitudinale Schwingungen versetzt werden. Auf der Feder lassen sich deutlich die Ausbreitung und Interferenz von Wellen beobachten. Mit ein wenig Übung gelingt es, auch stehende Wellen (Grundschwingung, Oberschwingungen)  mit großer Amplitude zu erzeugen. Die horizontalen Ausschläge der Feder betragen dann bis zu einem Meter je Seite.

Hörkugeln

Die Hörkugeln sind unterschiedlich große Hohlkörper aus Metall, welche durch ihr Volumen bestimmte Resonanzfrequenzen haben. Wenn in den Umgebungsgeräuschen die gleiche oder ähnliche Frequenzen der entsprechenden Kugel vorhanden sind, schaukelt sich die akustische Schwingung auf, so dass der horchende Besucher diesen Anteil des Geräuschspektrums verstärkt wahrnimmt.

Klangrad

Speichenmusik kann sehr vielfältig sein. Durch den Versuch, unterschiedliche mechanische Spannungen von  Speichen hörbar zu machen, entstand das Klangrad. Die durch den Anschlag entstehenden Schwingungen werden durch den Holzkasten so verstärkt, dass mit dem rotierendem Rad eine immer wiederkehrende Melodie entsteht.

Seismic Sand

Klopft man von unten gegen den runden Behälter erscheinen ring- und kreuzförmige Rillen im Sand. Vom klopfen vibriert der Sand und formt unterschiedliche Muster, die die Schwingungen sichtbar machen. Die Muster hängen von der Größe und Form des Behälters ab ,sowie vom Sand und der Luft.

Wirbellauf

Vielfach werden sie bewundert: Die Menschen, die den Rauch einer Zigarette zu einem Wirbel formen können, der sich dann über einige Meter durch den Raum ausbreitet. Am Experiment „Wirbellauf“ kann jeder einen solchen Wirbel erzeugen und beobachten, welche Wirkung er in einigen Metern Entfernung erreicht: Der Freund oder die Freundin kann sie unmittelbar spüren und eine Kerze – ebenfalls in einigen Metern aufgestellt – verlischt, wenn sie der Wirbel erreicht. Dabei ist weniger die Größe der Kraft entscheidend, mit der auf die Membran geschlagen wird, sondern die genaue Ausrichtung auf das Ziel.