Ist Styrodur schallhart? Mein kundtsches Rohr meint ja

Bo'ey, nichtmal ein Troll hat sich hier reinverirrt
Ich hätt doch fragen sollen wie ich meine Moden wegbekomme, dann hätt mir wenigstens der hiesige Vertreter des "Vereins zur förderung des Steinwollemissbrauchs" erklärt wieviele Kanten ein Quader hat.

Im "Lehrbuch der Experimentalphysik" Von Ludwig Bergmann, Thomas Dorfmüller u.a. liest man, daß Polystyrol eine Schallkennimpedanz Z von 2300000 kg/m²s aufweist. Luft hat jedoch nur eine Z von rund 430 kg/m²s.Der Luftschall wird praktisch vollständig reflektiert

Jetzt ist zwar Styrodur nicht Polystyrol. Aber Nebenbei wird erwähnt das Luftschall ansich kaum bis garnicht in Festkörper eindringt. Ob man jetzt Styrodur mit der eher bescheidenen Dichte von 40 bis 50Kg/m³ schon als Festkörper sehen will ist fraglich. Zumindest ist es rund 50 Mal dichter als Luft, was mir persönlich reicht.

PS: Die Messung hol ich nach wenn ich mit meinen derzeitigen Projekten fertig bin

Mein äußerer Monolog geht in die 3. Runde. Mal schaun wann ich endlich wegen mehrfachpostings abgemahnt werde.

Die kundtsche Röhre ist nichts anderes als ein langes Rohr mit einem verschlossenen Ende. Anderst als in den Schulversuchen besteht meine nicht aus Glas sondern aus Aluminium. Die alte Wäschespinne meiner Mutter kommt so noch zu unerwarteten Ehren.
Der Stoppel wurde zuerst grob mit einer Lochkreissäge ausgesägt. Dabei entsteht zwangsläufig ein Loch, in das ich eine passende Schraube gedreht habe. Wenn man halbwegs genau arbeitet steht die Schraube senkrecht, und kann in eine Bohrmaschiene eingespannt werden. Dann "drehte" ich den Radius mit 40er Schleifpapier zurecht bis das Holz fast ins Rohr passte. Dann kommt die Brachialmethode - man lässt die Bohrmaschiene auf hoher Drehzahl laufen und drückt das Alurohr möglichst Senkrecht gegen das Holz. Es hilft wenn man die Kante des Rohres aufrauht. Das Rohr brennt sich quasi ins Holz, nur nicht übertreiben - wenn das Holz verkohlt passt es nicht genau. Sollte je nach Holzart recht mühelos möglich sein (Ich verwendete ein weiches Vollholz ohne Äste oder andere Auffälligkeiten am Werkstück). Das Ergebniss ist ein heißes Alurohr und ein exakt passender Holzstoppel. Das man die Bohrmaschiene fixieren muß brauch ich hoffendlich nicht extra zu betonen, auch sollte man eine Führung improvisieren um das Rohr auch wirklich senkrecht anzupressen. Bei (Gegen)Licht betrachtet funktioniert es sehr gut, sicherheitshalber würde ich noch eine Lage Klebeband - in meinem Fall Isolierband - empfehlen. Mein Hauptproblem ist zumindest den Stoppel wieder zu lösen, ohne die herrausstehende Schraube wäre es nicht möglich.

Messung an der kundtschen Röhre

---------------------------Verwendet wird----------------------

Terratec Aureon 7.1 PCI
Hifi-Verstärker
Magnat Vector 22

Mikrophonkapsel EM-4 (unkalibriert - bis ca 5kHz einsetzbar)
Modifizierter ELV-Preamp

Aluminiumrohr Wandstärke 1mm
Innenmaße Durchmesser 38mm Länge 1440mm
Einseitig mit Holzstück 11mm dick verschlossen - sicherheitshalber noch mit Klebeband abgedichtet

ARTA:

ImpRespMeasurement
Sequence L. 256k
Sample R. 48kHz
Pink noise

------------------------------Messaufbau--------------------------

Alurohr liegt annähernd waagrecht, mit der offen Seite 60mm von der TMT-Membran entfernt. Körperschall wird durch je 2 Lagen Trittschalldämmung (Glaswolle 5cm) reduziert.

Das Mikrophon liegt lose im Rohr, die Stabilität erscheint mir wegen des sehr steifen Mikorphonkabels ausreichend. Der Messpunkt lässt sich auf +/- 5mm genau ermitteln.





----------------Messung 1

Leeres Rohr, einseitig verschlossen, Mikro am verschlossenen Ende

Anmerkung: Hab vergessen einen Screenshot zu machen

Ablesegenauigkeit bei der von mir verwendeten Skalierung +/- 0,35Hz

_58,7Hz__29,93dB__f
176,6Hz__29,88dB__f*3_0,5Hz
294,9Hz__24,01dB__f*5_1,4Hz
413,5Hz__16,30dB__f*7_2,6Hz
531,0Hz__06,70dB__f*9_2,7Hz

Die Mühe die einzelnen Moden genau zu bestimmen machte ich mir nur einmal um die Schallgeschwindigkeit zu errechnen und sicherzugehen das die Moden höherer Ordnung dort sind wo sie sein sollten. Die 3. Spalte ist die Abweichung von der errechneten Oberwellenfrequenz auf Basis f.

Moden höherer Ordnung sind nicht mehr sicher erkennbar. Ich habe die Austellung des Lautsprechers in Relation zur Rohröffnung variiert (Abstand und Winkel). Die Moden f bis f*7 variierten nicht, die Mode f*9 nur unwesendlich.

Die daraus errechnete Schallgeschwindigkeit beträgt 338m/s bei gemessenen 20°C/30% Luftfeuchtigkeit. Auf den ersten Blick überraschend, jedoch befinde ich mich auf ca 335m Seehöhe. Ob ausschließlich das die Abweichung erklärt wird später untersucht. Zumindest die ersten 5 Moden sind genau genug messbar um keinen Zweifel an der Richtigkeit des Aufbaus aufkommen zu lassen.





------------------Messung 2


Leeres Rohr, einseitig verschlossen, Mikro in der Mitte des Rohres (72cm)

Zufall oder nicht, an dieser Messposition lassen sich alle Moden deutlich erkennen. Rechnerisch könnte ich die Röhre bis zur ersten Quermode bei 2287Hz verwenden - in diesem Fall und bei dem von mir verwendeten Lautsprecher allerdings Sinnlos.






--------------------Messung 3

Leeres Rohr, einseitig mit 20mm Styrodur verschlossen, Mikro in der Mitte des Rohres (72cm)


Schwarz - mit Holzstoppel
Rot - mit Styrodur


Wie schon zuvor wurde das Styrodur mit Klebeband abgedichtet. Da gibts nicht viel zu interpretieren - Auch im Versuch zeigt sich, daß Styrodur ausreichend Schallhart ist. Das die Mikroposition nicht exakt bestimmt wurde hab ich eingangs schon erwähnt. Die Abweichungen in den beiden Messungen sind allein darauf zurückzuführen, wie ich mit einigen Messungen im Bereich +/- 1cm Mikrophonposition feststellen konnte.

Weitere Messungen mit z.B duch Styrodur verkürztem Rohr erübrigen sich für mich. Falls doch noch Interesse an dem Thema besteht bzw. interessante Messvorschläge kommen weis man ja wo man mich findet.

EDIT:

Formatierung verbessert, Baubeschreibung der k. Röhre hinzugefügt

Hi Used2Use!

Ich kann zwar nicht viel zum Thema beitragen, weil bei mir der Bau der Akustikmaßnahmen (inkl. Diffusoren) noch etwas dauern wird, aber ich lese im Akustik-Bereich schon sehr viel mit.

Finde es toll, wenn sich jemand so große Mühe macht, die Grundlagen zu erforschen!! Respekt! Schade, wenn dann niemand antwortet....

Wenn es bei mir dann endlich soweit ist, werd ich den Styrodur-Diffusorenbau auf jeden Fall berücksichtigen. Wenn man mal ausrechnet, wie viel Holz für nen Quadratmeter draufgeht, lohnt es sich bestimmt, einmal ein günstigeres Material auszuprobieren.

Cheers,
Torsten

Was ich noch anmerken möchte:

Auf jeden Fall sind Biegeschwingungen zu vermeiden. Holz ist bei gleicher Dicke wesendlich steifer. Große Flächen Styrodur bzw. lange Schmale Streifen, wie sie in 1 dimensionalen Diffusoren verwendet werden, müssen eventuell ordendlich verklebt/verstrebt werden.

Wenn Biegeschwingungen auftreten bedeutet das nichts anderes als das der Schall (bei bestimmten Frequenzen) das Material durchdringt. Vorallem an den Wänden treten große Drücke auf, wenn man den Raum hinter dem Diffusor Luftdicht macht muß das Material allein diesem Druck standhalten. Wenn jedoch zwischen der Vorder und der Rückseite des Diffusors ein Druckausgleich stattfinden kann sind Biegeschwingungen vermutlich kein Problem.

Auch das werde ich versuchen zu messen. Körperschallmessgerät under construction *g

Zu meiner sehr ungenau erläuterten theoretischen Herleitung möchte ich noch sagen:

Polystyrol ist das Material aus dem Styrodur zu ca 5% besteht, der Rest ist Luft. Raumluft hat die selbe Schallkennimpedanz wie die Luft in den winzigen Bläschen des Styrodurs. Also ergibt sich daraus keine Wirkung. Jedoch hat das Polystyrol eine extrem hohe Schallkennimp., selbst wenn man diese um 95% reduziert ist eine ausreichende Reflektion gewährleistet. Wie genau diese Herleitung ist ist nach der Messung obsolet bzw. müsste durch eine Messreihe ermittelt werden.

Ich bin nicht von meiner eigenen Genialität überzeugt und würde mich immer noch sehr freuen wenn jemand sich zu meinem Messvorgang äußern könnte.