Diese Unterrichtsreihe beschäftigt sich mit der Entstehung, der Art und den Kenngrößen von Tönen. Eine inhaltliche Fortsetzung zur Ausbreitung von Tönen (Schall), Funktionsweise des menschlichen Ohres u.a. sind sinnvoll.

Das, was wir einen Ton nennen, ist im Grunde genommen die Auswirkung einer Schwingung in einem Medium (oft in der Luft). Ohne ein Medium (Materie) kann kein Ton nicht entstehen. Deshalb ist es im materielosen All auch lautlos. Die Schwingung mit ihren beiden Kenngrößen Frequenz und Amplitude bestimmen den Ton, wobei das Medium um die Schwingung herum den Schall bestimmt.

Die Frequenz ist die Anzahl der Hin- und Herbewegung pro Sekunde und wird in Hertz [1/s] gemessen. Sie ist gut durch eine Sinuskurve auf einer Zeitachse darstellbar.

Die Amplitude ist die Weite der Hin- und Herbewegung. Diese Hin- und Herbewegung wird in der Physik als Schwingung bezeichnet. Die Höhe der Amplitude bestimmt hierbei die Energiemenge der Schwingung. Das menschliche Ohr hört das als unterschiedliche Lautstärke. Die Lautstärke wird in Dezibel [db] gemessen und wird durch die Fläche (das Integral) unter der Sinuskurve berechnet. Diese Größe ist aber nicht linear, sondern logarithmisch. Die Frequenz nimmt der Mensch als Tonhöhe war. Hierbei gilt, je höher die Amplitude, desto lauter der Ton und je größer die Frequenz, desto höher der Ton.

Die y-Achse ist die Amplitudenstärke, die x-Achse die Frequenz. Der hier gezeigte Ton hat ungefähr die Frequenz 2 Hertz. Die Lautstärke ist hier nicht definiert.

Diesen Ton würde das menschliche Ohr nicht hören, er wäre zu tief. Der Mensch hört Töne zwischen etwa 20 - 20000 Hertz. Allerdings ist das menschliche Gehör selektiv und hört besonders gut im Frequenzbereich 125- 8000 Hertz. In diesem Bereich findet auch Sprache und Musik statt. Die sogenannte Hörschwelle liegt bei etwa 20 db, die Schmerzwelle wegen des logarithmischen Verlaufs der Lautstärke bei etwa 120 db. Alle diese Überlegungen gelten für Schallausbreitung in der Luft. Die sogenannte Hörfläche fasst alle menschlichen Eigenschaften des Hörens zusammen.

In der Physik nennt eine reine Sinusschwingung einen Ton. Wiederholt eine Schwingung periodisch, spricht von einem Klang. Ist eine Schwingung völlig unregelmäßig, ist es ein Geräusch. Wenn eine Schwingung eine steile und große Amplitude hat  und dann schnell abklingt, sprechen wir von einem Knall. Dieses geschieht dann, wenn die Hin und Herbewegung schneller wird als die Schallgeschwindigkeit (343 m/s).

Für die Grundschulkinder sind aber nur die Begriffe „Schwingung“ (für die Kinder als Hin und Her-Bewegung zu verstehen) und „hoher“ und „tiefer Ton“ wichtig.

Ein weiterer wichtiger Begriff ist die Resonanz.  Die bezeichnet die Eigenschaft eines Körpers, besonders gut in einer bestimmten Frequenz zu schwingen, die sogenannte Eigenfrequenz. Dieses wissen ist unerläßlich für den Instrumentenbau. So schwingt z.B. eine Stimmgabel mit 440 Hz, dem Kammerton a`.

Um in unseren Ohren harmonische, wohlklingende Töne zu erzeugen müssen Instrumente auf eine Tonhöhe eingestimmt werden. In Europa nimmt man meistens den Kammerton a` (440 Hz oder 432 Hz). Von diesem Ton aus wird eine Tonleiter definiert. Dabei ist ein Ganzton 9/8 des vorherigen Tons und ein Halbton 16/15 des vorigen Tons. In der C- Tonleiter mit c` bei 264 Hz ist es von a` nach h` ein Ganzton und h` nach c`` ein Halbton. Das heißt h`= 9/8 x 440Hz = 495 Hz und c``= 16/15 x 495 Hz = 528 Hz. Man sieht, dass c`` die doppelte Frequenz von c` hat. Das nennt man in der Musik eine Oktave. Alle anderen Töne der Tonleiter und der weiteren Oktaven nach oben oder unten ergeben sich aus diesen Berechnungen. Entdeckt und entwickelt wurden diese Musiktheorie schon vor 2000 Jahren im antiken Griechenland.

Die Kinder sollen natürlich nur über ihr Gehör (im Vergleich mit einem Instrument, z. B. ein Xylophon) die Töne durch Einfüllen von Wasser erzeugen, aber es könnte hilfreich sein , dass die Frequenz einer gefüllten Flasche (gleiche Flaschen vorausgesetzt) ungefähr proportional zur Füllmenge ist.

Musikinstrument (ohne elektrische Verstärkung) können nach der „Hornbostel-Sachs-Systematik“ in vier Gruppen eingeteilt werden:

• Selbstklinger: der ganze Körper des Instruments klingt, z.B. Glocke, Triangel…
• Fellklinger: der Klang wird über ein gespanntes Fell oder Pergament erzeugt, z.B. Trommel…
• Saitenklinger: die Erzeugung erfolgt durch eine Saite, z.B. Geige, Gitarre…
• Luftklinger: der Klang wird durch Luft erzeugt, z.B. Flöte, Trompete…

Diese Reihe "Tone und Klang" beschränkt auf die letzteren drei, es könnten aber auch Selbstklinger erstellt werden.