exponentieel verband in muziekinstrumenten

Origineel geplaatst door Meinte37

Je moet eerst maar 'ns snappen waarom dat in die eerste gevallen zo werkt en waarom in sommige andere gevallen helemaal niet werkt. Kijk maar 'ns naar een vioolachtige of gitaar: elke snaar heeft daarin dezelfde lengte en elke snaar verschilt (bijna) evenveel in toonhoogte met de omringende snaren. Toch zie ik daar niet die exponentiele curve in terug. Waarom dan wel bij een piano? [/B]


Laat ik dan maar degene zijn die niet verder ingaat op dat kinderachtige gedoe. Voordat ik dat engelse artikel verder lees, wil ik toch even ingaan op je gitaar verhaal. Elke snaar heeft inderdaad dezelfde lengte. Wat je echter vergeet is dat op een gitaar frets zitten en dat een piano een klavier heeft waar die frets als het ware er al zijn.

Welnu, wat ik heb gedaan is vanaf de kam 1 snaar opgemeten tot elke fret. Dit zegt namelijk iets over de lengte van de snaar in verhouding tot de toon. Ik kwam aan de volgende metingen:

21,9
23,2
24,5
26
27,5
29,2
30,9
32,7
34,6
36,7
38,8
41,1
43,6
46,1
48,9
51,7
54,9
58,1
61,5
65,2


In grafiekvorm ziet dat er zo uit:
naamloosd.jpg


Hoe wou je dit niet exponentieel noemen?
 
Origineel geplaatst door speedo
Laat ik dan maar degene zijn die niet verder ingaat op dat kinderachtige gedoe. Voordat ik dat engelse artikel verder lees, wil ik toch even ingaan op je gitaar verhaal. Elke snaar heeft inderdaad dezelfde lengte. Wat je echter vergeet is dat op een gitaar frets zitten en dat een piano een klavier heeft waar die frets als het ware er al zijn.

Welnu, wat ik heb gedaan is vanaf de kam 1 snaar opgemeten tot elke fret. Dit zegt namelijk iets over de lengte van de snaar in verhouding tot de toon. Ik kwam aan de volgende metingen:

21,9
23,2
24,5
26
27,5
29,2
30,9
32,7
34,6
36,7
38,8
41,1
43,6
46,1
48,9
51,7
54,9
58,1
61,5
65,2


In grafiekvorm ziet dat er zo uit:
naamloosd.jpg


Hoe wou je dit niet exponentieel noemen?
Zolang je me niet uitlegt waarom de afstanden van het ene uiteinde van de snaar op een exponentiele curve zouden liggen, heb ik alle vrijheid om te zeggen dat dat in dit geval best eens toeval zou kunnen zijn en/of dat dat zo lijkt door meetfouten. Het is geen toeval, maar je lijkt er nog steeds niet op uit om te snappen waarom dat geen toeval is.

Maar waarom lopen de snaarlengtes zelf dan ook niet volgens een exponentiele curve?

speedo: als je nu nog niet begrijpt dat ik antwoorden probeer te geven op je vragen (en wel door je eerst na te laten denken over waarom de wetmatigheid in bepaalde situaties aanwezig is), dan ben je wel tamelijk dom. En dat ben je toch niet (toch)? Misschien dat deze manier van informeren niet zo goed bij jouw belevingswereld past, maar om dat gelijk als kinderachtig gedoe te verslijten...

P.S.: Ik vergeet echt niet dat een snaar frets heeft, want ik heb er 2 binnen handbereik liggen -gitaren, i.e., met een totaal van 46 frets.
 
Origineel geplaatst door speedo

Hoe wou je dit niet exponentieel noemen?

Hoe wou je dit wel exponentieel noemen? Sorry, maar zonder dat je een curve door de punten heen fit kun je niet stellen of iets exponentieel is of niet of hoe ver het er vanaf ligt. (tip: Excel kan curves fitten)

Dat engelstalige verhaal kan je misschien beter niet lezen, want er klopt heel weinig van het stukje dat gequote is, zowel het verhaal als het plaatje. Het tekstje erbij beschrijft een lineair verband en het plaatje laat verband zien dat bij geen enkele functie kan horen. :stupid

Dat betekent trouwens niet dat er niet genoeg heel goede informatie te vinden is op internet over dit onderwerp. Ik heb op een gegeven moment de afstand van de fretten op een gitaar moeten modelleren en zonder veel moeite de vergelijking gevonden die dat beschrijft. Geen idee meer wat die was, maar het zou redelijk dicht in de buurt van exponentieel moeten zijn. Met daarop waarschijnlijk een kleine correctie omdat de snaar van een gitaar zich niet helemaal gedraagt volgens de snaar vergelijking.

Voor (theoretische) snaren die wel perfect aan die vergelijking voldoen, even zwaar zijn en even strak gespannen, geldt inderdaad dat ze aan een exponentieel verband voldoen. Per oktaaf worden ze exact twee keer zo lang. Maar voor zover ik weet voldoet geen enkel instrument volledig aan deze eisen. De werkelijkheid is een stuk ingewikkelder, helaas. Maar het is wel verstandig eerst het theoretische geval (en dus een stukje basale wiskunde) te begrijpen voordat je je te veel door de werkelijkheid in de war laat brengen.
 
Origineel geplaatst door Meinte37
Zolang je me niet uitlegt waarom de afstanden van het ene uiteinde van de snaar op een exponentiele curve zouden liggen, heb ik alle vrijheid om te zeggen dat dat in dit geval best eens toeval zou kunnen zijn en/of dat dat zo lijkt door meetfouten. Het is geen toeval, maar je lijkt er nog steeds niet op uit om te snappen waarom dat geen toeval is.

Maar waarom lopen de snaarlengtes zelf dan ook niet volgens een exponentiele curve?

speedo: als je nu nog niet begrijpt dat ik antwoorden probeer te geven op je vragen (en wel door je eerst na te laten denken over waarom de wetmatigheid in bepaalde situaties aanwezig is), dan ben je wel tamelijk dom. En dat ben je toch niet (toch)? Misschien dat deze manier van informeren niet zo goed bij jouw belevingswereld past, maar om dat gelijk als kinderachtig gedoe te verslijten...

P.S.: Ik vergeet echt niet dat een snaar frets heeft, want ik heb er 2 binnen handbereik liggen -gitaren, i.e., met een totaal van 46 frets.


Meinte, het is niet echt handig om afbeeldingen te quoten.

Het probleem is dat ik niet kan uitleggen waarom. Het is inderdaad geen toeval, maar kan jij uitleggen waarom niet? De snaarlengtes lopen overigens wel volgens een exponentiele curve. Als je bij een gitaar een fret indrukt onderbreek je de snaar toch en wordt hij toch korter?
 
Origineel geplaatst door speedo
Meinte, het is niet echt handig om afbeeldingen te quoten.
Jij begon! }:|

Origineel geplaatst door speedo
Het probleem is dat ik niet kan uitleggen waarom. Het is inderdaad geen toeval, maar kan jij uitleggen waarom niet? De snaarlengtes lopen overigens wel volgens een exponentiele curve. Als je bij een gitaar een fret indrukt onderbreek je de snaar toch en wordt hij toch korter?
Ja, dat kan ik uitleggen, maar ondertussen vind ik het veel te leuk geworden om je te zien stuntelen ;) (Kijk, da's pas kinderachtig...)

Volgende (tegen-)vraag:
Waarom hebben de open snaren (d.w.z.: snaren die je niet korter maakt door de snaar bij een fret in te drukken) dan niet dezelfde toonhoogte? Ze lopen immers niet volgens een exponentiele curve, maar volgens een lineaire, met r.c. = 0, zelfs.

(Waar het mij in je antwoord om gaat is dat je niet gelijk als een debiel op zoek gaat naar exponentiele curves.)
 
Origineel geplaatst door Marijn
Hoe wou je dit wel exponentieel noemen? Sorry, maar zonder dat je een curve door de punten heen fit kun je niet stellen of iets exponentieel is of niet of hoe ver het er vanaf ligt. (tip: Excel kan curves fitten)


Marijn, het lijkt me toch duidelijk dat de toename steeds meer wordt? Dit kun je ook al zien aan mijn cijfers die ik heb gegeven. Dan moet het toch wel exponentieel zijn?

Dat betekent trouwens niet dat er niet genoeg heel goede informatie te vinden is op internet over dit onderwerp. Ik heb op een gegeven moment de afstand van de fretten op een gitaar moeten modelleren en zonder veel moeite de vergelijking gevonden die dat beschrijft. Geen idee meer wat die was, maar het zou redelijk dicht in de buurt van exponentieel moeten zijn. Met daarop waarschijnlijk een kleine correctie omdat de snaar van een gitaar zich niet helemaal gedraagt volgens de snaar vergelijking.

Ik heb op aardig wat termen gegoogled, maar niks gevonden. Misschien een paar tips voor sites?

Maar het is wel verstandig eerst het theoretische geval (en dus een stukje basale wiskunde) te begrijpen voordat je je te veel door de werkelijkheid in de war laat brengen.

Nog wat tips? :) liefst nederlands. Engels ligt me wel hoor, maar niet in het jargon der muziek.
 
Origineel geplaatst door speedo
Marijn, het lijkt me toch duidelijk dat de toename steeds meer wordt? Dit kun je ook al zien aan mijn cijfers die ik heb gegeven. Dan moet het toch wel exponentieel zijn?
"Als het oranje is, dan moet het toch wel een wortel zijn." :D

Wat dacht je van: kwadratisch (y=x^2 + 1), cubisch (y=x^3 + 1), quartisch (y=x^4 + 1), quintisch (y=x^5 + 1). Allemaal functies die door (0,1) gaan en de eigenschap hebben dat de toename steeds groter wordt (d.w.z.: 2e afgeleide is steeds positief), maar toch zijn ze allemaal niet exponentieel...

Je hebt 20 frets gemeten, maar ik kan best wel een veelterm van graad 19 opschrijven, die door al jouw coordinaten heengaat -sterker nog, dat is precies wat Excel voor je doet, als je niet heel erg je best doet. Een veelterm van graad 19 is nog steeds geen exponentiele functie.

Het bewijs voor dat laatste is niet moeilijk: als je een exponentiele functie y = k^x differentieert, komt er y' = (log k) k^x uit. Als je dat weer doet: y'' = (log k) k^x. I.h.a.: de n-de afgeleide is gelijk aan (log k)^n k^x. Voor geen enkele n wordt dit de 0-functie. Als je een veelterm maar vaak genoeg differentieert, dan komt er wel de 0-functie uit. Een veeltermfunctie kan dus niet een exponentiele functie zijn. QED.
 
Origineel geplaatst door Meinte37
Ja, dat kan ik uitleggen, maar ondertussen vind ik het veel te leuk geworden om je te zien stuntelen ;) (Kijk, da's pas kinderachtig...)]

Nouja hopelijk heb je er veel lol aan :biertje:

Volgende (tegen-)vraag: Waarom hebben de open snaren (d.w.z.: snaren die je niet korter maakt door de snaar bij een fret in te drukken) dan niet dezelfde toonhoogte? Ze lopen immers niet volgens een exponentiele curve, maar volgens een lineaire, met r.c. = 0, zelfs.

Oke, zonder dat ik veel van dit onderwerp afweet: omdat de snaren gelijdelijk aan dunner worden?
Tussen E en A zitten 6 halve tonen.
Tussen A en D zitten 6 halve tonen
Tussen D en G zitten 6 halve tonen
Tussen G en B zitten 5 halve tonen ===> Niet ECHT lineair dus?
Tussen B en E zitten 6 halve tonen
 
Origineel geplaatst door speedo

Oke, zonder dat ik veel van dit onderwerp afweet: omdat de snaren gelijdelijk aan dunner worden?

Jos, we hebben een winnaar (zowel voor de : als erna)! Goed, er speelt dus meer dan alleen snaarlengte, heb je nu zelf ook in de gaten. Is je wel 'ns opgevallen dat ook pianosnaren steeds dikker worden? Is de "harp" van de piano dus wel echt exponentieel?

Origineel geplaatst door speedo
Tussen E en A zitten 6 halve tonen.
Tussen A en D zitten 6 halve tonen
Tussen D en G zitten 6 halve tonen
Tussen G en B zitten 5 halve tonen ===> Niet ECHT lineair dus?
Tussen B en E zitten 6 halve tonen
Maar maar maar, we proberen hiet toch een exponentiele en toch niet een lineaire curve in te ontdekken?!

P.S.: De laatste dat ik een (normaalgestemde) gitaar in de handen had, zaten er nog 5 halve tonen tussen elk paar snaren, behalve tussen de G en B waar er 4 tussen zaten.
 
Overigens Meinte: ik ben niet zoals jij afgestudeerd in de wiskunde. Sterker nog, ik ben meer van de alpha kant, maar ik vind het gewoon interessant om te leren en over na te denken. Plus dat ik zelf behoorlijk piano speel en volgend jaar naar het conservatorium wil en ik ook wat meer over instrumenten zelf wil leren.

Om kort te zijn: over cubische, quartische, quintisch formules enz. weet ik dus geen hol. Een veelterm van graad 19 zegt me ook niets...Ik weet slechts iets van noten. De A4 is vastgesteld op een frequentie van 440 Hz, dus 880 Hz is een octaaf hoger. Maar heel veel meer weet ik nou ook weer niet. Daarom probeer ik hier wat te leren.

Ik lees hier op een wiskunde blaadje:

Neem aan dat de verhouding tussen de frequenties van twee opeenvolgende toonhoogten constant is. Dus

Frequentie ais / Frequentie a = Frequentie b / frequentie ais = k
1.Leg uit dat K = 2 ééntwaalfde is.
2.De frequentie van een a is 440 hz. Bereken de frequentie van een C

Dat is waarom ik meer wilde weten over of een gitaar e.d. nou exponentieel zijn, want ik kom er niet echt uit.
 
Origineel geplaatst door speedo
Overigens Meinte: ik ben niet zoals jij afgestudeerd in de wiskunde. Sterker nog, ik ben meer van de alpha kant, maar ik vind het gewoon interessant om te leren en over na te denken. Plus dat ik zelf behoorlijk piano speel en volgend jaar naar het conservatorium wil en ik ook wat meer over instrumenten zelf wil leren. Om kort te zijn: over cubische, quartische, quintisch formules enz. weet ik dus geen hol.
Het is niet nodig om een bul wiskunde te hebben om dit soort dingen te snappen. Nou weet ik dat er tegenwoordig bizar weinig wiskunde op de middelbare school gegeven wordt, maar de paraboolvergelijking y = a x^2 + b x + c ben je hopelijk toch wel 'ns tegen het lijf gelopen. Waar ik vooral op triggerde, was het schijnbaar rotsvaste geloof in "als het niet lineair is en de toename neemt steeds toe (!), dan is het exponentieel". Dat klopt in ieder geval al niet als naast lineaire en exponentiele functies, ook paraboolfuncties in het assortiment voorkomen. Als ik dat er niet "uit kan krijgen", dan heeft het voor mij weinig zin om je uit te gaan leggen hoe het dan echt zit.

Een veelterm van graad 19 is niks anders dan een functie y = a x^19 + b x^18 + c x^17 + ... + s x + t, dus een functie geschreven met behulp van maximaal de 19e macht van x en niks anders. Deze heeft 20 coefficienten (a, ..., t) en dat zijn er (meestal) precies genoeg om grafieken met 20 punten erdoorheen te fitten.

Origineel geplaatst door speedo
Ik weet slechts iets van noten. De A4 is vastgesteld op een frequentie van 440 Hz, dus 880 Hz is een octaaf hoger. Maar heel veel meer weet ik nou ook weer niet. Daarom probeer ik hier wat te leren.
Da's heel goed, maar dat gaat beter als je je verdiept in de antwoorden die gegeven worden.

Origineel geplaatst door speedo

Ik lees hier op een wiskunde blaadje:

Neem aan dat de verhouding tussen de frequenties van twee opeenvolgende toonhoogten constant is. Dus

Frequentie ais / Frequentie a = Frequentie b / frequentie ais = k
1.Leg uit dat K = 2 ééntwaalfde is.
2.De frequentie van een a is 440 hz. Bereken de frequentie van een C

Dat is waarom ik meer wilde weten over of een gitaar e.d. nou exponentieel zijn, want ik kom er niet echt uit.
Een gitaar kun je niet zomaar "exponentieel" noemen, want dan weet (bijna) niemand wat je bedoelt. Als je dat wel duidelijk kunt maken, ben je een eind op weg om het te snappen.

OK, voor de gitaar... Er is een vergelijking die het verband tussen de lengte van de snaar, de massa van de snaar, de (grond-)frequentie van een staande golf in die snaar (als de uiteinden vastzitten, zoals bij een gitaar) en de trekkracht die in de lengterichting op de snaar wordt uitgeoefend (d.w.z.: hoe hard span je 'em), precies beschrijft. Hoe die wet er precies uitziet, kun je opzoeken (weet ik niet zo uit m'n hoofd), maar het belangrijkste is, dat als je alle andere parameters gelijk houdt en alleen de lengte varieert (i.e., de snaar indrukt), dat dan de "nieuwe" frequentie omgekeerd evenredig is (dus 1/x-relatie) met de "nieuwe" lengte. De lengte is hier dus de lengte van het stuk snaar dat je aanslaat, niet de andere kant -is belangrijk.

Kortom: f1/f0 = l0/l1, waarin f0 en l0 de freq. resp. lengte van de open snaar en f1 en l1 die van de ingedrukte snaar zijn. En inderdaad, het octaaf zit precies op de helft van de snaar.

Nu het exponentiele gedeelte: om n halve tonen omhoog te gaan, moet je de frequentie met 2^(n/12) vermenigvuldigen. Ofwel: f1 = f0 * 2^(n/12). Nu wil je de lengte l1 weten; daarvoor moet je de formules hierboven combineren en wat herschrijven: l1 = l0 * f0/f1 = l0 * f0 / (f0 * 2^(n/12)) = l0 * 2^(-n/12).

Let wel: l1 is de lengte van de brug tot de fret. De lengte l1' van de kam tot de fret is dan natuurlijk: l1' = l0 - l1 = l0 * (1 - 2^(-n/12)).

In jouw geval: l0 = 65,2. Dus de volgende fret zit op afstand *rekendereken* l1 = 65,2 * 2^(-1/12) = 61,5. Lo and behold, dat is inderdaad wat jij gemeten had. Voor de rest zal het ook wel kloppen, behalve dat -wat Marijn al zei- er op een gegeven moment afwijkingen ontstaan, omdat echte snaren geen perfecte snaren zijn en gitaarbouwers dat weten en dus de frets relatief steeds dichter bij elkaar zetten om te compenseren dat echte snaren relatief hoger worden naarmate ze korter gemaakt worden.

Overigens is het niet helemaal zonder meer waar dat de verhouding tussen de frequenties van een noot en een halve noot daaronder steeds precies 2^(1/12) is, maar dat krijg je wel op het conservatorium te horen (als het goed is) ;)
 
Leuk verhaal, jongens :)
Inderdaad, op het conservatorium krijg je ook het vak accoustiek en daar wordt veel tijd aan dit soort zaken besteed. Mocht je ooit in Den Haag komen, dan is op het Nederlands Muziek Instituut (onderdeel van het Gemeentemuseum, maar zit in de Koninklijke Bibliotheek) een zeer uitgebreide bibliotheek over dit onderwerp aanwezig.

Origineel geplaatst door speedo
sorry, je hebt gelijk. Ik meette van de E tot de A de E en de A ook mee.

Maar wat ik vragen wou...
Is de verleden tijd van meten al 'ik meette' ipv 'ik mat'?
Ik weet dat sterke werkwoorden verdwijnen, maar is deze al zover?

Wout
 
Ik mat inderdaad. Overigens: "ik wou" is ook een stijlfoutje ;) Ik moet nu naar school, en reageer straks op je post Meinte
 
Origineel geplaatst door speedo
Ik mat inderdaad. Overigens: "ik wou" is ook een stijlfoutje ;) Ik moet nu naar school, en reageer straks op je post Meinte

Nee, dit zijn geen foutjes, hoor.
Maar werkwoorden hebben in de huidige Nederlandse taal de neiging van sterk naar zwak te gaan :)
Is het "Gisteren voer ik met een boot" of "Gisteren vaarde ik met een boot"
Ook "stofzuigen" is zo'n overgang.

Trouwens, wisten jullie dat de lengte van een trompet of fluit altijd te kort is? De laatste knoop zit altijd buiten de pijp...

Wout
 
Bericht door een moderator:
Heren, het discussieren over taal (al-dan-niet) foutjes -hoewel interessant- is niet ontopic voor dit forum.
Laten we het inhoudelijk houden! :)
 
Nog even over dat plaatje van dat orgel.
Vaak worden de pijpen cosmetisch geplaatst. Valt het op dat in het midden de luchtspleten een 'V' vorm maken? En de buis wordt langer en de spleet komt lager te zitten, maar er onder is het zelfs anders om... Hou er rekening mee dat in een kerkorgel pijpen zijn die totaal niets doen, maar alleen er zo leuk uitzien!

Wout
 
Oke, ik snap nu íets.

Origineel geplaatst door Meinte37
Da's heel goed, maar dat gaat beter als je je verdiept in de antwoorden die gegeven worden.

Sja als ik iemand zie posten dat dat stuk op die site die je me gaf niet echt klopt, weet ik het ook niet meer.

Een gitaar kun je niet zomaar "exponentieel" noemen, want dan weet (bijna) niemand wat je bedoelt. Als je dat wel duidelijk kunt maken, ben je een eind op weg om het te snappen.

Klopt. Maar ik dacht gewoon dat het niet kwadratisch kon zijn, omdat dat betekent dat hij van hoog naar laag naar hoog loopt? Om het maar even in jip en janneke taal te zeggen: dat de grafiek een buik heeft? Zou die niet een beetje raar zijn bij een muziekinstrument?

Wat ik verder in je post zie snap ik niet helemaal, maar dit heb ik er uit kunnen halen:
Stel je hebt als uitgangspunt een A4, dus 440 Hz. In een octaaf zitten 12 halve toonsafstanden, right? Een heel octaaf hoger is de noot*2. Maar nu wil ik niet A5 weten, maar gewoon 3 tonen hoger, dus een C. Om de frequentie van een C te kunnen berekenen moet je dus 440*2^(3/12) doen. Klopt toch? Maar hoe kan ik dat nu in verband zien met de lengte van de snaren?
 
Origineel geplaatst door speedo
Oke, ik snap nu íets.
Geweldig!

Origineel geplaatst door speedo
Sja als ik iemand zie posten dat dat stuk op die site die je me gaf niet echt klopt, weet ik het ook niet meer.
Hoezo klopt die niet?! Als je goed leest, dan zie je dat Marijn het heeft over de snippet die jij gepost heb.

Origineel geplaatst door speedo
Klopt. Maar ik dacht gewoon dat het niet kwadratisch kon zijn, omdat dat betekent dat hij van hoog naar laag naar hoog loopt? Om het maar even in jip en janneke taal te zeggen: dat de grafiek een buik heeft? Zou die niet een beetje raar zijn bij een muziekinstrument?
Je hoeft de functie y = x^2 + 1 niet over de hele x-as te bekijken; je kunt je ook beperken tot een deel met x > a met a een willekeurig positief getal.

Origineel geplaatst door speedo
Wat ik verder in je post zie snap ik niet helemaal, maar dit heb ik er uit kunnen halen:
Stel je hebt als uitgangspunt een A4, dus 440 Hz. In een octaaf zitten 12 halve toonsafstanden, right? Een heel octaaf hoger is de noot*2. Maar nu wil ik niet A5 weten, maar gewoon 3 tonen hoger, dus een C. Om de frequentie van een C te kunnen berekenen moet je dus 440*2^(3/12) doen. Klopt toch?
Yep!

Origineel geplaatst door speedo
Maar hoe kan ik dat nu in verband zien met de lengte van de snaren?
Als we het nog steeds over een gitaar hebben, dan ben ik bang dat je mijn post toch echt moet lezen -vul je eigen klemtoon in. Als we de setting veranderen naar bijv. piano, dan moet je die snaarvergelijking toch wat beter opzoeken.
 
Back
Top