- Schall ist unsichtbar - und doch kann er fast magische Effekte haben.
- Ist ein Ton laut genug und in der richtigen Frequenz, bringt er ein Glas zum Bersten.
- Aber warum ist das so?
Davon gelesen oder gehört haben sicher viele schonmal: Dass eine Sängerin mit einem durchdringenden, anhaltenden Ton ein Glas zum Bersten gebracht hat. Doch ist das wirklich möglich - oder ist das eine Legende? Die kurze Antwort auf diese Frage ist: Ja, theoretisch ist es möglich - aber es hängt davon ab, wie laut sie singt und ob sie den richtigen Ton trifft.
Wie das mit den Gläsern und den Tönen genau funktioniert, haben Physikerinnen und Physiker in unzähligen Experimenten ausprobiert. Dabei haben die meisten aber nicht gesungen, sondern einen Frequenzgenerator benutzt, um Töne zu erzeugen. Der Frequenzgenerator hat nicht nur den Vorteil, dass er einen Ton potenziell unendlich lange halten kann. Er kann auch auf einen Ton mit einer ganz bestimmten Frequenz eingestellt werden.
Jeder Körper kann in Schwingung versetzt werden
Um zu wissen, was eine Frequenz ist, muss man zunächst wissen, dass sich Schall in Wellen ausbreitet - und zwar von einer Schallquelle aus in alle Richtungen. Diese Wellen schieben die Moleküle des Mediums, durch das sie sich bewegen - also beispielsweise Wasser oder Luft - vor sich her. Sie haben Berge und Täler, wie Wasserwellen, und die Ausbreitung kann man sich vorstellen, wie wenn man einen Stein in einen See wirft und beobachtet, wie sich ringförmig das Wasser kräuselt.
Die Frequenz einer Welle beschreibt die Abstände zwischen den Bergen und Tälern: Sind sie kurz, ist der Ton hoch. Sind sie lang, ist der Ton niedrig. Frequenzen werden in der Einheit Hertz (Hz) gemessen. Die Berge und Täler können in Experimenten sichtbar gemacht werden, zum Beispiel durch ein sogenanntes Kundtsches Staubrohr.
Wenn Schallwellen auf einen anderen Körper treffen, gerät dieser Körper unter Umständen in Schwingung - egal, ob das nun ein Stück Holz ist, ein Glas oder unser Trommelfell. Schwingen heisst, er pendelt hin und her und verformt sich dabei; jeder Körper hat dabei seine eigene Frequenz oder einen Frequenzbereich, in dem er zu schwingen beginnt.
Wie das aussehen kann, zeigt ein Experiment mit zwei Stimmgabeln. Stimmgabeln schwingen mit 440 Hz. Wird eine von ihnen angeschlagen und ertönt (sendet also Schallwellen aus) und die andere wird an die singende Gabel gehalten, fängt auch sie an zu schwingen - ohne, dass jemand sie angeschlagen hat.
Irgendwann wird es dem Glas zu viel - und knack!
Ähnlich ist das auch beim Glas. Um es zu "erschüttern", muss es in Schwingung versetzt werden. Wissenschaftler der Universität Freiburg haben das in einem Video veranschaulicht. Es ist ein Glas zu sehen, darin ein kleiner Bleistift und davor ein Lautsprecher, der an einen Frequenzgenerator angeschlossen ist.
Bei einer bestimmten Frequenz, der Eigenfrequenz des Glases, beginnt der Stift im Glas zu hüpfen. Das zeigt, dass das Glas in Schwingung gerät. Bei grösserer Lautstärke verformt sich das Glas, im Video ist das deutlich sichtbar. Irgendwann werden die Verformungen so gross, dass das Glas sie nicht mehr aushalten kann. Es bricht eine Ecke heraus.
Für dieses "Hochschaukeln" der Eigenfrequenz des Glases gibt es einen anschaulichen Vergleich: Bei dem Ton, der Schwingung und dem Glas passiert nämlich etwas Ähnliches, wie wenn man eine Schaukel anschubst, die schon schaukelt. Sie schaukelt jedes Mal ein bisschen höher. In der Akustik heisst das Resonanz.
Zerspringen durch Singen? Eher eine theoretische Möglichkeit
Das Experiment lässt sich theoretisch mit Singen nachbilden, allerdings gibt es zwei Probleme: Der Ton, also die Frequenz des Glases, muss exakt getroffen werden. Dazu ist sicherlich viel Herumprobieren nötig, was die Stimmbänder wahrscheinlich ganz schön strapaziert. Ausserdem muss der Ton laut genug sein, 100 Dezibel sollten es sein.
Und das ist ganz schön laut: 100 Dezibel liegen irgendwo zwischen Strassenlärm, Industrielärm und einem Rockkonzert. Tatsächlich gibt es gar nicht so viele professionelle Sängerinnen und Sänger, die eine solche Lautstärke zustande bringen. Die Rekordhalterin, die bulgarische Mezzosopranistin Smiljana Sahariewa (zu hören hier in einem YouTube-Video), hat vor ein paar Jahren 113 Dezibel geschafft. Ob bei dem Rekordversuch ein Glas zu Bruch ging, ist nicht überliefert.
Verwendete Quellen:
- Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation: Kann ein hoher Ton ein Glas zum Bersten bringen?
- Video auf der Website der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
- Video der Georg-August-Universität Göttingen auf Youtube
- Gesundheitsinformation.de: Portal des Instituts für Qualität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen (IQWiG)
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