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Tonhöhe

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Einleitung

Zielgruppe: Musikunterricht Klassen 5–8. Du erfährst, wie Tonhöhe entsteht, wie du sie hörst und wie sie in Musik notiert und gemessen wird. Unterscheide dabei stets Tonhöhe und Lautstärke.

Schwingungen und Frequenz

Ein Ton entsteht durch eine regelmäßige Schwingung. Die Frequenz gibt an, wie oft sich ein Vorgang in einer Sekunde wiederholt. Ihre Einheit ist Hertz (Hz). Bei 440 Hz schwingt die Schallquelle 440-mal pro Sekunde. Je höher die Frequenz, desto höher wird ein reiner Ton wahrgenommen. Die Lautstärke hängt dagegen vor allem mit der Schwingungsamplitude zusammen.

Tonhöhe hören und vergleichen

Du kannst zwei Töne nacheinander hören und entscheiden, welcher höher klingt. Das funktioniert bei Stimmen, Instrumenten und elektronischen Sinustönen. Die wahrgenommene Tonhöhe wird vor allem von der Grundfrequenz bestimmt. Bei komplexen Klängen helfen Obertöne dem Gehör, die Tonhöhe zu erkennen. Lauter bedeutet nicht automatisch höher.

Noten, Oktaven und Stimmung

In der Notenschrift stehen höhere Töne meist weiter oben im Notensystem. Eine Oktave entspricht einer Verdopplung der Frequenz: Von 220 Hz zu 440 Hz ist es eine Oktave. In der gleichstufigen Stimmung wird die Oktave in zwölf gleiche Halbtonschritte geteilt. Der Frequenzfaktor eines Halbtons beträgt die zwölfte Wurzel aus zwei. Der Kammerton a' wird üblicherweise auf 440 Hz gestimmt.

Instrumente und Tonerzeugung

Bei einer Saite beeinflussen Länge, Spannung und Masse pro Länge die Schwingungsfrequenz. Kürzere oder stärker gespannte Saiten klingen bei sonst gleichen Bedingungen höher. Bei Blasinstrumenten bestimmen die wirksame Länge der Luftsäule und ihre Schwingungsform die Tonhöhe. Beim Singen verändert die Stimme die Grundfrequenz durch die Schwingung der Stimmlippen.

Messen, Grenzen und Anwendungen

Mit einem Stimmgerät oder einer Frequenzanalyse kannst du Tonhöhen untersuchen. Das menschliche Hörvermögen umfasst bei jungen gesunden Menschen ungefähr 20 bis 20.000 Hz, ist aber individuell verschieden. Nicht jeder Schall hat eine eindeutige Tonhöhe: Rauschen ist ein Gegenbeispiel. Musik, Sprache, Warnsignale und technische Messungen nutzen unterschiedliche Tonhöhen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Was misst Hertz? (Schwingungen pro Sekunde) (!Lautstärke) (!Tonfarbe) (!Dauer eines Liedes)

Was geschieht bei verdoppelter Frequenz? (Der Ton steigt um eine Oktave) (!Der Ton wird doppelt so laut) (!Der Ton wird kürzer) (!Der Ton wird stumm)

Welcher Ton ist höher? (880 Hz) (!220 Hz) (!110 Hz) (!55 Hz)

Was beschreibt die Amplitude hauptsächlich? (Schwingungsstärke) (!Tonname) (!Oktave) (!Taktart)

Welche Frequenz hat der übliche Kammerton a'? (440 Hz) (!100 Hz) (!8800 Hz) (!20 Hz)

Wie viele Halbtonschritte hat eine Oktave in gleichstufiger Stimmung? (Zwölf) (!Sieben) (!Fünf) (!Zwanzig)

Was passiert bei einer kürzeren schwingenden Saite unter sonst gleichen Bedingungen? (Der Ton wird höher) (!Der Ton wird tiefer) (!Die Frequenz bleibt immer gleich) (!Es entsteht nur Rauschen)

Was zeigt ein Stimmgerät? (Die Abweichung von einer Zieltonhöhe) (!Die Farbe des Instruments) (!Den Liedtext) (!Die Anzahl der Zuhörer)

Was ist bei Rauschen typisch? (Keine eindeutig bestimmte Tonhöhe) (!Immer genau 440 Hz) (!Immer eine Oktave) (!Nur eine Schwingung)

Welche Aussage ist richtig? (Tonhöhe und Lautstärke sind verschieden) (!Lauter ist immer höher) (!Tiefer ist immer leiser) (!Hertz misst Dezibel)

Memory

Frequenz	Schwingungen je Sekunde
Hertz	Einheit der Frequenz
Oktave	Frequenzverhältnis zwei zu eins
Amplitude	Stärke der Auslenkung
Grundton	Tiefste harmonische Teilfrequenz

Drag and Drop

Ordne die Begriffe zu	Beschreibung
Hoher Ton	Große Grundfrequenz
Tiefer Ton	Kleine Grundfrequenz
Stimmgerät	Prüft die Stimmung
Notensystem	Zeigt die Lage der Noten
Sinuston	Reine periodische Schwingung

Kreuzworträtsel

Hertz	Welche Einheit hat die Frequenz?
Oktave	Welches Intervall verdoppelt die Frequenz?
Saite	Was schwingt bei einer Gitarre?
Stimme	Womit singt ein Mensch?
Grundton	Wie heißt die grundlegende Teilfrequenz?
Schall	Was breitet sich als Druckwelle aus?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Hörvergleich: Vergleiche zwei gespielte Töne und benenne den höheren.
Stimmprobe: Singe einen tiefen und einen hohen Ton und beschreibe den Unterschied.
Notenbild: Markiere in einem Notenbeispiel die höchste Note.
Begriffsnetz: Erstelle eine kleine Übersicht zu Frequenz, Hertz und Oktave.

Standard

Stimmgerät: Miss drei gesungene oder gespielte Töne mit einem Stimmgerät.
Saitenversuch: Vergleiche die Tonhöhe einer frei schwingenden und einer verkürzten Saite.
Oktavvergleich: Prüfe mit einem Instrument, ob Oktavtöne doppelte Frequenzen besitzen.
Klangprotokoll: Beschreibe fünf Alltagsgeräusche hinsichtlich ihrer Tonhöhe.

Schwer

Frequenzrechnung: Berechne die Frequenz zwei Oktaven über 110 Hz und erkläre den Weg.
Halbtonmodell: Erkläre den Frequenzfaktor eines Halbtons in gleichstufiger Stimmung.
Spektralanalyse: Vergleiche Grundfrequenz und Obertöne zweier Instrumente.
Transferprojekt: Entwirf eine kurze Lernstation zur Tonhöhe mit Versuch und Auswertung.

Lernkontrolle

Lernaufgabe 1: Erkläre anhand von 220 Hz und 440 Hz den Zusammenhang von Frequenz und Oktave.
Lernaufgabe 2: Begründe, weshalb ein lauter tiefer Ton nicht automatisch hoch klingt.
Lernaufgabe 3: Beschreibe, wie du die Tonhöhe einer Gitarrensaite verändern kannst.
Lernaufgabe 4: Vergleiche die Tonhöhe von zwei Instrumenten mithilfe einer Messung.
Lernaufgabe 5: Entwickle eine Erklärung dafür, warum Rauschen oft keine eindeutige Tonhöhe besitzt.

Lernnachweis

Du kannst Frequenz, Hertz, Oktave und Amplitude korrekt erklären. Als Lernnachweis dienen ein Hörvergleich, ein Messprotokoll, eine Frequenzrechnung und die begründete Auswertung eines eigenen Experiments.