Wasserflöten

Ein witziges physikalisches Spielzeug ist dieses Produkt, das eigentlich als Kinderspielzeug für die Badewanne gedacht ist. Es ähnelt einer Schiebepfeife bzw. Vogelwasserpfeife. Bei diesen Flöten oder Pfeifen verändert sich der Ton dadurch, dass der Hohlraum der Flöte sein Volumen ändert. Bei den Wasserflöten kann man die Flöten jedoch "stimmen" und dann sogar kleine Melodien darauf spielen. Bei den mitgelieferten Melodien handelt es sich um amerikanische Kinderlieder, die man allesamt bei youtube findet, falls diese unbekannt sein sollten. Die "Ode an die Freude" von Ludwig van Beethoven ist aber auch dabei. Die Anleitung ist ebenfalls auf Englisch (s. Foto).

Wie die unterschiedlichen Töne zustande kommen, ist leicht zu verstehen. In Flöten erzeugt man im Spiel stehende Wellen. Solche stehenden Wellen lassen sich wie folgt veranschaulichen: Bindet man beispielsweise ein Seil an einen Baum oder einen anderen festen Punkt und bewegt das lose Ende einmal kräftig hoch und runter, wandert eine Welle durch das Seil. Am Baum angekommen wird die Welle reflektiert und läuft wieder zurück. Schickt man nicht nur eine, sondern mehrere Wellen in kurzen Abständen durch das Seil, überlagern sich diese Wellen beim Vor- und Zurücklaufen. Es bildet sich eine stehende Welle mit einer ganz bestimmten Grundschwingung aus. Das bedeutet, die Wellenbäuche und die sogenannten Wellenknoten befinden sich immer an ein und derselben Stelle. Voraussetzung ist natürlich, dass man das Seil sehr regelmäßig anschlägt.

Bei Instrumenten hängt der Ton bzw. die Tonhöhe von der Frequenz dieser Grundschwingung ab. Der Kammerton A hat beispielsweise eine Frequenz von 440 Hertz. Das bedeutet: Schlägt man eine Stimmgabel an, schwingt sie genau 440 Mal pro Sekunde. Diese Schwingungen breiten sich in der Luft aus, erreichen das Trommelfell und lassen uns den Kammerton A hören.

Bläst man in eine Flöte, trifft der Luftstrom auf den Spalt im Flötenkopf. Der Luftstrom teilt sich dort. Ein Teil der Luft bleibt im Innern, der andere Teil entweicht nach außen. So entstehen Wirbel, die die Luftsäule im Innern der Flöte in Schwingung versetzen. Ein Ton wird hörbar.