Synergieeffekte bei der Schallerzeugung der Glocke. Vom Aufschlag bis zur Abstrahlung

Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
2. Definitionen
a. Glocken _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
I. Die Kirchenglocke _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
II. Die Zhong-Glocke _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
III. Die Handglocke _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
b. Synergie
I. Allgemein _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
II. in Bezug auf Schallerzeugung bei Glocken _
3. Zustand des Systems Glocke _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
a. allgemein, ohne äußere Energie _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
b. nach Anregung _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
I. Longitudinal- und Quasilongitudinalwellen _
II. Transversalwellen _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
III. Biegewellen _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
c. Der Weg der Energie _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
4. Der Klang der Glocke _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
a. Einflüsse auf den Klang durch
I. Anschlag _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
II. Form der Glocke _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
III. Nachbearbeitung des Glockenmantels _ _ _ _
IV. Die speziellen Tricks der Zhong-Glocke _ _ _
5. Analyse eines Glockenklanges _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
6. Schlusswort _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
7. Literaturverzeichnis _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

1. Einleitung


Die Glocke ist eines der ältesten Instrumente aus dem chinesischen Kulturkreis und in
verschiedenen Formen und Größen weltweit verbreitet. Trotz ihres Alters birgt sie noch
viele Geheimnisse.
Ziel dieser Seminararbeit ist es, die Klangeigenschaften der Glocke aufzuzeigen und die
Effekte zu erläutern, die zu diesem Klangbild führen. Dazu werden zunächst die Begrif-
fe Glocke und Synergie definiert und anschließend in Beziehung gesetzt. Ist von der
Glocke die Rede, handelt es sich in dieser Arbeit um die Kirchenglocke. Sie wird als
Ausgangspunkt verwendet und mit der Handglocke und der chinesischen Zhong-Glocke
verglichen.

2. Definitionen

a. Glocken 1
Die Glocke ist ein rotationssymmetrischer, oft tulpenförmiger oder zylindrischer Kelch,
der an der Unterseite offen und an der Oberseite mit einer Krone versehen ist. Sie gehört
zur Klasse der Idiophone und wird durch einen Hammer von außen, oder einen frei be-
weglich aufgehängten Klöppel von innen am Schlagring angeschlagen. Sie ähnelt in
ihren Klangeigenschaften einer Schale, bzw. einer kreisrunden Platte.
Vorformen der Glocke gab es bereits in der Steinzeit.

I. Die Kirchenglocke
Kirchenglocken sind meist aus Bronze mit einer Legierung
aus etwa 20% Zinn und 80% Kupfer gegossen. Seit dem 13.
Jahrhundert sind sie am unteren Ende nach außen gebogen.

II. Die Zhong-Glocke
Die Zhong-Glocke ist eine der ältesten Klangwerkzeuge des chinesischen Kulturkreises.
Sie ist in der Lage, je nach Anschlagstelle (Cegu) zwei unterschiedliche Grundtöne zu
erzeugen.
Die Technik der Zhong-Glocke wurde
bereits vor 2000 Jahren entwickelt. Das
Wissen um diese Glocke ist jedoch in
Vergessenheit geraten und erst im letzten
Jahrhundert wiederentdeckt worden.
Der erste Grundton wird durch einen An-
schlag an der Sui-Stelle erzeugt, der zwei-
te, meist eine Terz höher liegende Grund-
ton durch Anschlagen der Gu-Stelle. Die
Aussparungen am unteren Rand und die
Mei manipulieren das Schwingungsverhalten. Lediglich beim Nachschwingen treten
Obertöne des anderen Grundtones auf, weshalb sie immer ein konsonantes Intervall
haben.

III. Die Handglocke
Es existieren bereits literarische Texte aus der Chou-Zeit 2 über die
Handglocke, wird aber älter geschätzt. Ihre Form ähnelt der der
Kirchenglocke. Ihr Klöppel schwingt allerdings nur in einer Ebene
und springt nach dem Aufschlag wieder vom Glockenmantel ab. Sie
hat keine Aufhängung, sondern einen Stil, an dem sie vom Spieler
festgehalten, und in Ganzen geschüttelt wird. Wegen dieser Spiel-
weise beträgt ihr Durchmesser meist nur einige Zentimeter. Hand-
glockenspieler fassen sich zu Chören zusammen, bei denen ein
Spieler zwei bis sechs Glocken bedient. Die Grafik zeigt den Quer-
schnitt einer Handglocke und verdeutlicht die Klöppelaufhängung und Form des Klöp-
pels.

b. Synergie

Art und Zusammenwirken dieser Kräfte werden in der Synergetik beschrieben. a-
thematisch handelt es sich dabei um Systeme von nichtlinearen, partiellen, stochast.
Differenzialgleichungen, die aus fundamentalen Gesetzmäßigkeiten oder aus Modellen
hergeleitet werden können. 5
Ein System wird durch Randbedingungen eingegrenzt. Anstatt Zusammenhänge mikro-
skopisch zu beschreiben, benötigt man nur Moden und ihre Parameter (Freiheitsgrade).
Moden, die die Art und den Grad der Ordnung bestimmen, heißen Ordnungsparameter.
Dabei spielen Kontrollparameter, wie Energiezufuhr, eine wichtige Rolle, die das mak-
roskopische Verhalten des Systems beeinflussen. Dieses geht dann, nach Anregung, in
einen Zustand der Selbstorganisation über, dem ein chaotischer Zustand vorausgeht.
Chaos meint, dass ein Zustand nicht vorhersehbar ist, und eine leichte Veränderung der
Ausgangsbedingungen unbestimmbare Konsequenzen hat. Bifurkation ist eine plötzli-
che Verhaltensänderung eines nichtlinearen Systems. Sie führt zu einer Intermittenz,
einer kurzzeitigen chaotischen Phase. Entropie ist ein Maß dieser Unordnung. Nichtli-
nearität bedeutet, dass das Ausgangssignal Anteile aufweisen kann, die im Eingangs-
signal nicht vorzufinden sind. Nichtlinearität erzeugt also Moden, die entweder in Wett-
bewerb treten, sodass sich nur eine Mode durchsetzt, oder sich gegenseitig stabilisieren
und so koexistieren. Durch Fluktuationen kann das System verschiedene stabile Zustän-
de erreichen und sich so entwickeln. Auch durch Selektion entsteht eine Evolution im
System. Instabile Moden bleiben bestehen, stabile Moden zerfallen.

In Bezug auf Schallerzeugung bei Glocken
Das System Glocke ist durch die Randbedingungen Form, frei schwingender Rand und
steife Krone eingegrenzt. Ihm wird durch den Anschlag mit dem Klöppel oder Hammer
Energie zugeführt 6 . Dieser Aufschlag regt das System an 7 . Nach dem geräuschhaften
Klang 8 bleiben gewisse Teiltöne 9 bestehen, bis die Energie vollständig aus dem System
gewichen ist.
Es handelt sich bei der Glocke um einen nicht-harmonischen Schwinger. Wellen kön-
nen sich nicht überlagern, ohne einander zu beeinflussen d.h. das Superpositionsprinzip
kann hier nicht angewendet werden. Um das System Glocke anzuregen ist Nichtlineari-
tät in der Anregungsfunktion Voraussetzung, um einen Klang zu erzeugen. Erst diese
Nichtlinearität erzeugt Ultraharmonische und Subharmonische 10 . Dabei herrscht Nicht-
linearität zwischen Auslenkung und Rückstellkraft. Bei linearer Erhöhung der Auslen-
kung steigt die Rückstellkraft exponentiell, daher steigt die Frequenz, wenn die Auslen-
kung groß ist.
Im Allgemeinen gibt es bei hohen Amplituden einer Mode Nichtlinearitäten. Ist bei
Schalen der Quotient aus Dicke/Höhe

Synergieeffekte bei der Schallerzeugung der Glocke
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