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Team Entdeckungsreise
Ton
lernst du in der Sekundarstufe 1. Klasse - 2. Klasse

Grundlagen zum Thema Ton

Inhalt

Was ist ein Ton?

Überall in unserem Alltag begegnen uns Geräusche und Töne. Manchmal empfinden wir sie als angenehm, oft aber auch als störenden Lärm. Aber hast du dich schon einmal gefragt, wie solch ein Ton eigentlich entsteht? Der folgende Text gibt dir darüber Aufschluss.
Im Allgemeinen ist ein Ton nichts anderes als ein Schallereignis. Von einem Schallkörper wird ein Ton abgesondert, der durch die Schallwelle über die Luft bis an das Ohr weitergegeben wird. Das Ohr nimmt diesen Ton auf und verstärkt ihn. In der Hörschnecke wird dann diese mechanische Schwingung in elektrische Impulse umgewandelt, aus denen das Gehirn eine Tonwahrnehmung kreiert. Ein Ton in der Definition ist also erst einmal nur ein „Schallereignis in Form einer gleichmäßigen Welle“.

Wie entsteht ein Ton in der Musik?

Ein Ton entsteht zunächst durch eine Schallquelle. In der Musik kann ein Ton zum Beispiel durch eine Gitarre erzeugt werden, aber auch jedes andere Instrument oder die menschliche Stimme produziert Töne. Überall auf der Welt kann also ein Ton vorkommen. Es gibt im Grunde keinen Ort, der in absoluter Stille existiert. Bei einer Gitarre fängt eine gezupfte Saite an zu schwingen und gibt die Schall-Informationen weiter.

Allgemeine physikalische Beschreibung eines Tons

Grundsätzlich brauchen wir für die Tonerzeugung und -wahrnehmung also drei Komponenten:

  • eine Schallquelle, welche den Ton erzeugt,
  • ein Medium, welches ihn überträgt und
  • eine Empfängerin oder einen Empfänger, der den Ton wiederum aufnimmt und verarbeiten kann.

In unserem Beispiel dient eine gezupfte Gitarrensaite als Schallquelle, die Luft als Medium und du als Empfängerin oder Empfänger, wenn du dir dieses Video anschaust.

Die Gitarrensaite erzeugt beim Anspielen eine sogenannte Sinusschwingung. Diese ist wellenförmig und sieht so aus wie in der untenstehenden Abbildung. Die Wellenberge können dabei sehr dicht beieinander liegen, das bedeutet, wir sehen pro Zeitabschnitt viele dieser Berge. Dies entspricht einem hohen Ton. Beobachten wir pro selbem Zeitabschnitt weniger Wellenberge, ist die Schwingung langsamer – der Ton ist also tiefer. Die physikalische Größe dahinter nennt sich Frequenz und gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an. Die Einheit, die sich daraus ergibt lautet: $\pu{1 1//s}$ ${= 1 Hz}$ (1 Hertz). Eine Schwingung beginnt in der Ausgangslage bei $0$ und beinhaltet genau einen Wellenberg und ein Wellental.

Neben der Anzahl der Schwingungen pro Sekunde ist auch entscheidend, wie hoch bzw. tief die Wellenberge und -täler sind. Dabei gilt: Je weiter diese von der Nulllage entfernt sind, desto lauter ist der Ton. Dies nennen wir Amplitude bzw. Auslenkung.
Ein Maß für die Lautstärke ist der sogenannte Schalldruck. Du kannst Dir das vorstellen wie kleine Luftdruckschwankungen, die sich von der Schallquelle hin zum Empfänger bewegen. Angegeben wird dabei meist der Schalldruckpegel. Dieser wird in $\pu{dB}$ (Dezibel) angeführt. Ab einer permanenten Lautstärke von etwa $\pu{85 dB}$ liegt die Hörschadengrenze. Dann ist ein Hörschutz erforderlich.
Nun bewegt sich also der Ton unserer gezupften Saite als Welle durch den Raum. Dabei schwingt diese Welle genau in Ausbreitungsrichtung, man bezeichnet sie daher auch als Longitudinalwelle. Sie drückt die Luftteilchen zusammen und erzeugt so die kleinen Luftdruckschwankungen. Diese treffen dann auf dein Trommelfell und bringen es zum Schwingen. Wenn du tiefer in die Thematik einsteigen willst, schau dir gern unser Video zum Thema Schallwellen an.

Welche Töne gibt es in der Musik?

In der Musik gibt es die unterschiedlichsten Töne. Manche werden als angenehm wahrgenommen, andere als schrill. Damit kommt ein viertes Charakteristikum von Tönen ins Spiel: die Klangwahrnehmung. Diese hängt neben persönlichen Vorlieben auch sehr stark von den Hörgewohnheiten in unserem täglichen Leben – also auch der Kultur, in der wir aufwachsen – ab.
Hohe Töne auf einer Geige können beispielsweise bei Menschen ein Unwohlsein auslösen. Ein Ton in der Musik befindet sich immer in dem Bereich, den wir als Menschen auch hören können. Zu tiefe Töne (Infraschall) sind für uns nicht hörbar, genauso wenig wie der Ultraschall, der sich oberhalb unseres wahrnehmbaren Hörbereichs befindet. Die folgende Abbildung zeigt dir, wo die drei Bereiche Infraschall, Hörschall und Ultraschall mit ihren jeweiligen Frequenzbereichen genau liegen.

Was ist ein Ton?

Ton als musikalischer Begriff

In der Musik spricht man bei einem Ton meistens von einer speziellen Note mit einer bestimmten Tonhöhe, Länge und Lautstärke. Diese werden ausgedrückt durch die Lage auf dem Notenblatt, den Notenwert (z. B. Viertel) sowie eine ungefähre Lautstärkebezeichnung (z. B. forte für laut). Sängerinnen und Sänger merken manchmal an, dass ein Ton für sie „zu hoch” ist. Auch gibt es im Sprachgebrauch häufig Formulierungen und Fragen wie „Was ist der höchste Ton, den du singen kannst?”. Menschen wie auch jegliche Instrumente haben einen für sie charakteristischen Bereich der Tonerzeugung. Männer können in der Regel tiefere Töne erzeugen als Frauen, eine Bassposaune deckt einen anderen Bereich ab als eine Trompete.

Ton und Klang in der Musik

Welche Töne es gibt, kann man nicht nur hören, sondern auch praktisch wahrnehmen. Wenn bei einer Gitarre die Saite stark gezupft wird, wird der Ton lauter, die Tonhöhe verändert sich dadurch aber nicht. Das passiert nur, wenn man eine andere Saite zupft oder aber oben an der Gitarre dieselbe Saite durch die Kurbel verkürzt. Die Saite ist somit fester gespannt und schwingt dadurch schneller. Wir nehmen einen höheren Ton wahr.

Übungen zu Tönen

Nun hast du gelernt, was ein Ton ist. Jetzt kannst du dein neu erworbenes Wissen in unseren interaktiven Übungen und Arbeitsblättern nochmals prüfen und Unklarheiten, die du vielleicht noch hast, aus dem Weg räumen.

Transkript Ton

Thema dieses Films ist das grundlegende Element der Musik, der Ton. Ein Ton ist eine Art von Schall wie der Klang, das Geräusch oder ein Knall, der sich vor allem durch eine bestimmte Tonhöhe auszeichnet. In der Musik werden Töne normalerweise von Musikinstrumenten oder, klar, der menschlichen Stimme erzeugt. Und je nachdem wie gut dabei die gewünschten Töne getroffen werden, hört sich Musik dann wohlklingend oder eher schräg an. Aber egal, ob wohlklingend oder schräg, Töne werden immer auf dieselbe Art erzeugt, transportiert und von unseren Ohren aufgenommen. Am Anfang steht die Schallquelle, zum Beispiel eine Gitarre. Zupft man die Gitarrensaite, fängt diese an zu schwingen. Stark vereinfacht sieht das so aus. Jede dieser Schwingungen überträgt sich auf die Moleküle der Umgebungsluft, die unmittelbar an die schwingende Saite der Gitarre angrenzen. Diese Luftteilchen leiten die von der Schallquelle erzeugten Schwingungen in eine Art Kettenreaktion wiederum an benachbarte Luftteilchen weiter. So entsteht eine Schallwelle, eine Art fortschreitender Deformation der Anordnung der Luftteilchen. Sie schwingt in der Ausbreitungsrichtung des Schalls, ist also eine Longitudinal- oder Längswelle. Der Mensch kann eine solche Schallwelle über das Ohr aufnehmen. Dabei setzen die schwingenden Luftteilchen zunächst das Trommelfell in Bewegung. Dessen Schwingung wird dann über die Gehörknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel in die Hörschnecke weitergeleitet. Hier erfolgt schließlich die Umwandlung der Schallereignisse in Nervenimpulse, die vom Gehirn zu Hörwahrnehmungen verarbeitet werden. Sehen wir uns diese Schallereignisse einmal genauer an. Überträgt man die Schwingungen der Gitarrensaite auf einen Graphen, der den Abstand der Saite von ihrer Ruheposition in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt, so erhält man wieder stark vereinfacht eine Sinusfunktion. Diese Sinusfunktion ist die Grundlage aller Töne, unabhängig von der Art der Tonerzeugung. Zupft man nun besonders fest an der Gitarrensaite ist der zu hörende Ton ziemlich laut. Der Graph zeigt an, warum dies so ist. Je fester die Gitarrensaite gezupft wird, desto weiter entfernt sie sich von ihrer Ruheposition. Die Bäuche der Sinusfunktion werden größer oder in der Fachsprache, die Amplitude der Schwingung wird höher. Und je höher die Amplitude eines Tons ist, desto größer ist die Lautstärke des Tons. In der Realität ist die Lautstärke des Tons unmittelbar nach dem Spielen der Saite am größten und sinkt dann ab, weil sich die Saite mit jeder Schwingung ein bisschen weniger von ihrer Ruheposition wegbewegt. Korrekterweise müsste die graphische Abbildung des Tons, den eine Gitarre erzeugt, daher so aussehen, mit immer kleiner werdenden Bäuchen in der Sinusfunktion. Spannt man die Gitarrensaite nun fester, wird der zu hörende Ton höher. Dies liegt daran, dass die Saite umso schneller schwingt, je stärker sie gespannt wird. In der Sinusfunktion sind nun also mehr Bäuche zu sehen oder in der Fachsprache, es sind mehr Schwingungsperioden vorhanden. Und je mehr Schwingungsperioden ein Ton in einer bestimmten Zeit durchläuft, desto größer ist die Tonhöhe. Die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit wird durch die physikalische Größe “Frequenz” beschrieben und in der Einheit “Hertz” gemessen. Ein Hertz entspricht dabei einer Schwingung pro Sekunde. Töne mit niedrigen Frequenzen von weniger als etwa 16 bis 20 Hertz werden als Infraschall bezeichnet. Sie liegen unterhalb der Hörschwelle der meisten Menschen. Wird eine Gitarrensaite theoretisch so gespannt, dass sie nur 15 mal in der Sekunde schwingt, hört man also, genau, gar nichts. Vom Menschen wahrgenommen werden Töne mit Frequenzen von etwa 20 bis 20000 Hertz. Man bezeichnet diesen Bereich daher auch als Hörschall. Töne mit einer Frequenz von über 20000 Hertz oder 20 Kilohertz schließlich liegen im Ultraschallbereich und sind vom Menschen ebenfalls nicht wahrnehmbar. Außerhalb von Kommunikation oder Musik finden sich aber zahlreiche Anwendungen für solche Töne, die der Mensch nicht hören kann. Zum Beispiel kann mit einem Sonar, das hochfrequente Schallwellen aussendet, die Wassertiefe gemessen werden. Und dank der Ultraschalluntersuchung können mithilfe von Tönen sogar Bilder eines Embryos im Mutterleib sichtbar gemacht werden.

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