Phasenkorrektur phononischer Wellenfronten

[Manf]

Es besteht die Frage, ob die Schallgeschwindigkeit in einer Röhre von dem Durchmesser der Röhre abhängt.

Bei einem Resonanzrohr (wie bei der Orgelpfeife) kann man die Schallgeschwindigkeit mit höchster Präzision messen. Es ist ja eine Anwendung des Phasenlaufzeitverfahrens.

Der Schall geht mit Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Röhre und die Frequenz ist bei einem Lambda-Viertel Rohr (einseitig geschlossen) gerade der Kehrwert der doppelten Laufzeit für die Rohrlänge.

Man könnte nun bei den Orgelbauern nachsehen (falls welche ihre Kenntnisse im Internet festhalten [-( ), oder die Resonanzfrequenz von unterschiedlich dicken einseitig oder auch doppelseitig geschlossenen Rohren messen.
Manfred

[PicNick]

Es besteht die Frage, ob die Schallgeschwindigkeit in einer Röhre von dem Durchmesser der Röhre abhängt.

Also, geläufig ist mir das nicht. Aber wenn du einmal sowas in den Raum stellst, dann werd ich lieber erstmal nachsehen.

Natürlich entstehen in einem Rohr oder sonstwo durch die Kompression /Erwärmung amplitudenabhängige Schwankungen der Geschwindigkeit, bei Instrumenten wohl kaum messbar, bei hoher Leistung im Freien wird die Welle tatsächlich deformiert, aber nicht schneller.
Die Wandbeschaffenheit spielt dort mit, wo der Körper als solches selbst in Resonanz gerät.
Die Rohrweite und form (mensur) bei blasinstrumenten wirkt durch einen anderen Klang (elliptisch-Flügelhon "runder", kreisfürmig-Trompete "Heller")
Vielleicht werd' ich schlauer bei den "Hörner", da werden Halbtöne mit der Hand im Kessel erzeugt. Mal suchen, wie und wieweit das physikalisch funktioniert.
Immerhin kann ich ja auch nur mit der Lippenspannung die Tonhöhe variieren, aber wahrscheinlich hat die Steh-wellenbildung einfach nur ein gewisses Toleranzbereich.

Also ich muß da erstmal stöbern

[Manf]

Ich will Dich nicht auf eine falsche Spur bringen, aber wenn man beispielsweise (früher im Praktikum) mit 6 Bar in eine 100m Isolationsschlauchrolle pustet dann kommt der Druck am anderen Ende nicht nach 1/3 Sek an sondern baut sich langsam über 5 Sek auf.

Es gibt weitere weniger krasse Beispiele für eine Phasenverzögerung bei gedämpften Systemen. Wenn der Effekt wirklich nichts hergibt, dann kann man ja beruhigt auf die Umwegleitung übergehen.
Manfred

[SprinterSB]

IMHO funktioniert das nicht.

Die Wellenlänge von Schall ist im Vergleich zu den Röhren nicht vernachlässigbar. Der Schall wird sich in den Röhren nicht linear fortpflanzen und bei Eintritt/Austritt hat man Beugungseffekte, die den 'Linseneffekt' zunichte machen.

[Manf]

Es gibt ein paar Effekte die nicht gleich überschauber sind. Sie sind vor allem aber auch ungefährlich und man kann versuchen sie zu berechnen oder sie zu messen.

Es geht erst mal um ein paar Strohhalme in Längsrichtung, Dicke oder Dünne, die den Schall nicht aufhalten können weil sie weit offen stehen.

Wenn sich der Schall nicht linear fortpflanzt, dann wie, das gilt es ja gerade herauszubekommen. Mit einm Bündel gleichlanger Strohhalme wird das sogar unmittelbar meßbar sein.
Beugungseffekte (vielleicht allgemein Interferenz) beim Zusammenwirken von Elementarstrahlern gibt es grundsätzlich. Schwingt beispielsweise eine starre Platte dann ergibt sich eine ebene Wellenfront.
Wenn die herauskäme wäre auch schon etwas gewonnen.
Bis jetzt hätten wir am Eingang eine Kugelwelle und am Ausgang schlimmstenfalls auch eine. (Dann könnte man sogar die Strohhalme weglassen. )

Es wird aber mehr gehen als nichts.
Manfred

[Manf]

Hier ist zum Vergleich noch die Installation der akustischen Hohlspiegel, 2 auf jeder Seite, von Wolfgang Laubersheimer in Hannover an der Haltestelle Nieschlagstraße. Ich hatte sie immer mal wieder gesucht und nun doch noch gefunden.
Manfred

Bild hier  

[PicNick]

Also, ich konnte nicht den geringsten Hinweis finden, daß durch Rohre irgendwie an der Schallgeschwindigkeit zu drehen wäre. Bei einem Trichter kommt der Schall ja auch nicht schneller raus, nur weil's enger wird.
Als Gedankenmodell hab ich dzt. ein Bündel dünner Rohre (a la Strohalme << lambda), das auf einer Seite (Schall) bestrahlt wird und wo ich überlege, wie ich die Phasenbeziehung auf der anderen Seite beeinflussen kann, am liebsten halt fokussierend.
Dazu brauch' ich lateral einen Vorlauf, bzw. zentral eine Bremse

Ich könnt' das Bündel vom Rand her beheizen, damit c im zentralen (kühleren) Bereich geringer ist ????
Ich könnt mit den Rohrlängen rumtricksen durch umwege ????
Doch andere Medien in den Rohren und Membran vorne/hinten (wenn's ein Gas ist ?

Was sagt der Fachmann ? (der lacht sich einen Ast)

[Manf]

Das ist ja gleich eine ganze Reihe von guten Ideen.
Die Temperatur, das Gas-Gemisch mit dem sich ein Laufzeitprofil erzeugen läßt, und die Umwege von vorher.

Man wird noch abschätzen müssen wie groß die Effekte sind beispielsweise auf Strohhalmlänge bei maximaler Strohhalmtemperatur, und wie es sich effizient umsetzen läßt.

Bei Effekten ähnlicher Größe kann man ja auch Kombinationen betrachten. Bei unterschiedlichem Aufand kann man das eine oder andere auch wieder zurücklassen aber es sieht ja gut aus.

Manfred

[PicNick]

Schräg wär's auch, in einer Art Trommel ein Gas rotieren zu lassen und durch drehung + z-fugalkraft eine anisotropie zu erreichen
(a la Brennsuppe)

[Manf]

Wenn wir schon dabei sind:
Eine unterschiedliche Windgeschwindigkeit in den Röhren würde auch ein Phasenprofil erzuegen.
In der Umsetzung ist das etwas schwierig.

Wie ist es eigentlich mit der Phasenverschiebung die sich durch die Anregung der offenen Röhre als n*(lambda/2)-Resonator ergibt? In der Nähe der Resonanz hat man ja allgemein eine relativ große Phasensteilheit, die Güte wird hier nicht sehr groß sein, wenn der Schall auch noch gut durchgehen soll, aber der Effekt wird vorhanden sein.
Manfred