Franz-Ludwig-von-Erthal-Gymnasium, Lohr am Main acoustic – the sound of physics

Christian Schmidt, FLvEG

Im Alter von 16 Jahren hatte Queen-Gitarrist Brian May keinen sehnlicheren Wunsch als eine eigene elektrische Gitarre, allerdings überstiegen die Preise für ein solches Instrument damals deutlich das Budget seiner Eltern. Sein Vater Harold, von Beruf Elektroingenieur, wusste Rat und beschloss, zusammen mit seinem Sohn das Objekt seiner Träume selbst zu bauen. Dass dieses eigenhändig erschaffene Instrument mit dem Namen „the Red Special“ nach wie vor einen besonderen Stellenwert für Brian May besitzt, zeigt sich darin, dass es auf nahezu allen seiner Alben zu hören ist, und - so lauten zumindest die Gerüchte - ein eigener Bodyguard (Guitar-Guard wäre vielleicht sogar treffender) dafür sorgt, dass diesem besonderen und unersetzbaren Unikat nichts zustoßen kann.

Im Bewusstsein, dass sie ein solch außergewöhnliches und wertvolles Stück wohl doch nicht erschaffen würden, einigten sich die Teilnehmenden des Schülerakademiekurses auf das Ziel, ein funktionstüchtiges Modell einer elektrischen Gitarre zu bauen.

Nach einigen Einstiegsexperimenten und den zugehörigen Erklärungen hatten die Schülerinnen und Schüler erste Erkenntnisse zur Entstehung von Tönen und zur Schallausbreitung und damit die grundlegenden Kenntnisse zur Akustik erworben.

Ausgestattet mit diesem Wissen besuchten wir die Dauerausstellung EXPERIMINTA in Frankfurt am Main. Auf vier Etagen, die mit Mitmach-Experimenten aus den Fachgebieten Physik, Mathematik und Informatik ausgestattet sind, hatten die Schülerinnen und Schüler zahlreiche Möglichkeiten, die Theorie durch Versuche zu verifizieren. Besonders beeindruckten große oder aufwändige Aufbauten, die so im Physiksaal einer Schule nicht möglich sind.

Die eigentliche Kür des Kurses stellte die Herstellung des Gitarrenmodells dar. Dazu experimentierten wir zu Beginn mit dem Monochord (einer einzelnen schwingende Saite) und erkannten dadurch, welche Saitenlängen welche Töne hervorrufen. Dabei stießen wir auf die Problematik, dass man die Töne einer Tonleiter durchaus auf unterschiedliche Weise festlegen kann und lernten die pythagoräische, die diatonische und die gleichstufige Stimmung kennen.

Des Weiteren mussten wir uns überlegen, wie ein Tonabnehmer aufgebaut ist, der die Aufgabe besitzt die Schwingungen der Saite in Spannungsschwankungen umzuformen, die dann nach Verstärkung des Signals von einem Lautsprecher wiedergegeben werden können. Die große Entdeckung war, dass der Aufbau sich als „erschreckend“ einfach entpuppt: Es genügt eine Stabmagnet bzw. eine magnetisierter Eisenzylinder, der mit Draht umwickelt wird.

Im Wesentlichen arbeiteten wir mit Materialien aus dem Baumarkt. Die Schülerinnen und Schüler fertigten in Handarbeit die Körper ihrer Gitarren aus einem Brett selbst an. Steg und Sattel sägten und feilten sie aus einer Aluminium-Schiene. Die Tonabnehmer wurden eigenhändig gewickelt. Einige hundert Windungen Spulendraht umspannen zwei durch den Gitarrenkorpus gedrehte Schrauben aus Eisen. Auf deren Schraubenköpfen sitzen Magnete, die das notwendige magnetische Feld erzeugen. Für die Bespannung konnten die Schülerinnen und Schüler zwischen Eisendraht aus der Physiksammlung oder echten Gitarrensaiten wählen. Lediglich die Stimmmechaniken entsprechen einem Original-Zubehörteil einer Gitarre, da sich der Versuch, diese durch eine Schraube zu ersetzen als nicht praktikabel erwiesen hat.

Nachdem beim letzten Treffen des Schülerakademiekurses alle Gitarrenmodelle fertiggestellt waren, konnten die Schülerinnen und Schüler die Bespielbarkeit und deren Klang in einer kleinen Jam-Session ausprobieren.

Christian Schmidt

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