Die Physik dahinter

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Die Physik dahinter2018-06-18T13:26:46+02:00

Die Physik hinter den Resonatoren

Die Doppelfunktion des Resonators

Resonanz ist ein allgegenwärtiges Phänomen von größter, die physikalischen Abläufe entscheidend mitbestimmender Bedeutung. „Resonatoren“ sind Körper, die speziell auf ihre Resonanzleistung hin getrimmt wurden und die dementsprechend gezielt zum Zwecke der Resonanz eingesetzt werden. Sie kommen insbesondere beim Saiteninstrument zur Anwendung. Ein speziell abgestimmter Resonanzkörper erfüllt hier die Funktion des „Resonanzverstärkers“. Der von der Saite erzeugte Schall wird zu diesem Zwecke über einen koppelnden Steg auf den Resonator übertragen, wodurch dieser – wie man sagt – „erzwungen“ zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Die Saite bzw. ihr Eigenschwingen hat in dieser Kombination also eine „erzwingende“ Funktion. Der Vorgang Resonanz beinhaltet faktisch einen „Energietransfer“ vom – wenn man so will – „erzwingend schwingenden“ hin zum „erzwungen schwingenden“ Körper. Das erzwungene Schwingen des Resonators wird dabei über eine spezifische Form der Absorption energetisch gespeist. Zugleich mit der beim Saiteninstrument in der Tat offenkundigen Funktion des „Schallgebers“ erfüllen Resonatoren generell also auch die des absorbierenden Schallnehmers. Es ist dabei von entscheidender Bedeutung, dass die Absorptionsleistung die akustische Abgabeleistung des Resonators bedingt – beide Funktionen sind auf solche Weise also kausal miteinander verkoppelt. Resonatoren geben daher genau die Menge an Schallenergie in den Raum zurück, die sie zu absorbieren vermögen. Da die Resonanzabstrahlung aus dem Resonanzschwingen resultiert und da man sich das Resonanzschwingen physikalisch als ein System „Stehender Biegewellen“ mit Schwingungsknoten und Schwingungsbäuchen vorzustellen hat, können über Art und Richtung der Resonanzabstrahlung einer Platte konkrete Aussagen gemacht werden:

Weil die Resonanzabstrahlung aus dem Schwingen der über die gesamte Fläche der Platte verteilten „Bauchbereiche“ im System „Stehender Wellen“ des Resonanzschwingens resultiert, ist ihre punktuelle Intensität gering, ihre „flächige Ausdehnung“ dafür allerdings umso größer.

Die akustische Wirkung ist dementsprechend dekonzentriert, daher „sanft“ und dennoch dabei ungeschwächt.

Die Resonanzabstrahlung einer Platte weist zwei Vorzugsrichtungen auf, nämlich zum einen den Winkel von 90° zur Plattenvorderseite und zum anderen den von 90° zur Plattenrückseite.

A
technik_A
Der auftreffende Schall wird zu einem Teil gespiegelt (grau) und verteilt sich zu einem anderen Teil über die Resonanz im Plattenelement (braun)
B
technik_B

Das resonierende Plattenelement ist zur Schallquelle geworden und strahlt damit 50% der übernommenen Schallenergie wieder zurück in den Raum.


Durch den Gleichrichtungseffekt werden Interferenz-Auslöschungen minimiert. Dies lässt den Schall langsamer „ermüden“, erhöht also die Tragfähigkeit der Schallwirkung.
Schall absorbierende Maßnahmen werden in Räumen erforderlich, wenn zu lange Nachhallzeiten den Schall verschwimmen lassen.
In einem solchen Fall werden herkömmlicher weise den Schall dämpfende Materialien eingesetzt.
Dämpfung allein reduziert nun allerdings die klangliche Substanz im Raum, macht den Raum also „trocken“ und klangarm.
Klangarme Räume wiederum wirken sehr bald fad, kalt und daher wenig animierend.
Im Sinne eines guten Raumklanges erfordern Maßnahmen zur Nachhallbekämpfung durch Schallvernichtung daher zugleich auch Gegenmaßnahmen zur Schallerhaltung. Eine sich auf Schallvernichtung und Schallspiegelung beschränkende Raumakustik-Lösung ist grundsätzlich ein Kompromiss. Da jeder Kompromiss dem Wesen nach stets wechselseitig zu Lasten der einen wie auch der anderen Seite geht, sind auf solche Weise stets deutliche Abstriche vom raumakustischen Optimum zu machen. Weil Resonatoren die wesentlichsten raumakustischen Erfordernisse gleichzeitig abdecken, sind mit ihrer Hilfe Abstriche solcher Art grundsätzlich vermeidbar.

So gesehen bietet sich der Einsatz von Resonatoren in der Raumakustik geradezu an.

Einer solchen Resonanzlösung stand in der Raumakustik bislang allerdings der Umstand entgegen, dass die Resonanzleistung herkömmlicher, auf einer Hohlraumresonanz basierender Resonatoren nur einen sehr eng begrenzten Frequenzbereich umfasst.
Herkömmliche Resonatoren verfälschen daher sehr leicht den Ausgangsschall und stehen dann der Forderung nach Naturtreue und Ausgewogenheit entgegen. Mit Hilfe der neu entwickelten patentierten Methode der Resonanz-Spektralabstimmung ist es uns gelungen, dieses Problem sicher in den Griff zu bekommen.
Da unsere Plattenresonatoren auf die optimale Ausbildung aller wichtigen Bestandteile ihres Eigenspektrums hin speziell abgestimmten werden, decken sie mit ihrer Resonanzleistung den gesamten akustisch relevanten Frequenzbereich auf bisher unerreichte Weise ab.

RESPA-Plattenresonatoren erbringen in allen erwünschten Frequenzbereichen eine nahezu gleichwertige Resonanzleistung.

Sie eröffnen damit ganz neue Möglichkeiten für die Raumakustik