Schwingung

Schwingung, durch äußere Einwirkung verursachte periodische Wellenbewegung, die durch Gegenkräfte zum Stillstand gebracht wird.

Luftschwingungen sind mechanische Schwingungen, die Druckänderungen hervorrufen und auch eine (minimale) Wärme erzeugen. Die Grundform einer Schwingung ist die Sinusschwingung, deren Dichte (Frequenz) und Intensität (Lautstärke) stark variabel ist, jedoch stets eine gleichmäßig hin und her pendelnde Bewegung bildet. Alle komplizierten Schwingungen, die in der akustischen Wirklichkeit die Regel sind, lassen sich als zusammengesetzte einfache Sinusschwingungen begreifen (Fourieranalyse). Unter dieser Voraussetzung lassen sich umgekehrt aus Sinusschwingungen andere Schwingungsformen synthetisieren, wie es mit einigen avancierten digitalen Synthesizern möglich ist (Synclavier, Fairlight u. a.), in Grenzen aber schon mit der Hammond-Orgel.
Bei der räumlichen Ausbreitung von Schwingungen entstehen Wellen. Ist die Schwingung eine zeitabhängige Zustandsänderung, so stellt sich die Welle als eine ortsabhängige Zustandsänderung dar. Wellen regen die benachbarte Materie ihrerseits zu Schwingungen an. Verlaufen diese quer zur Ausbreitungsrichtung der Wellen, so spricht man von Transversalwellen (z. B. Wasserwellen, die durch einen ins Wasser geworfenen Stein entstehen), im anderen Fall, wenn sie parallel zur Ausbreitungsrichtung verlaufen, von Longitudinalwellen.
Die wichtigsten elementaren Schwingungsformen sind Sinus, Rechteck und Sägezahn, bezeichnet nach dem Bild, das eine entsprechende Tonspannung etwa auf dem Bildschirm eines Oszilloskopes zeigt. Eine sinusförmige Schwingung hat keine Obertöne, sie kommt in der Natur nicht vor. Eine Rechteckschwingung besteht aus dem Grundton und aus ungeraden (dritten, fünften usw.) Teiltönen. Eine Sägezahnschwingung enthält neben allen Obertönen auch den Grundton.



Literatur

Stauder, Wilhelm: Einführung in die Akustik; Wilhelmshaven 1976
Pierce, John r.: Klang. Musik mit den Ohren der Physik; Heidelberg 1985
Diverse: Die Physik der Musikinstrumente; Heidelberg 1988