WiŻ2

JEŻELI USŁYSZYSZ, TO ZAPOMNISZ >> j

%

laboratorium

^>:>f izyka

Wdzięczny dźwięk

3 HANNA MĘCZYNSKA

ZESTAW PRZYRZĄDÓW I MATERIAŁÓW:

» dynia » korek »rurka z tworzywa » żyłka nylonowa (2 m)» foka aluminiowa »listwa drewniana »listewki półokrągłe »listewki płaskie » 1 duży gwóźdź » 2 małe gwoździe » metalowa zakrętka do słoika » metalowa łyżeczka » drewniane puddko » wysokie szklanki (5szt)»części elektroniczne » pilnik

NIEWLICZONE W CENĘ:

» wiertarka elektryczna

W renesansie humaniści starali się żyć zgodnie z zasadą: Poszukuj prawdy i bądź człowiekiem wszechstronnym. Wykonanie zaproponowanych dziś doświadczeń stawia przed nami wyzwania zgodne z tą zasadą: będziemy musieli stać się konstruktorami, kompozytorami, a przy tym - artystami. Eksperymenty dotyczą bowiem fizyki i muzyki, która jest sztuką kształtowania i porządkowania upływającego czasu. Za pomocą własnoręcznie zbudowanych instrumentów muzycznych wygenerujemy dźwięki, a następnie postaramy się je zorganizować w uporządkowane sekwencje.

( WIEDZA W PIGUŁCE

Gdy jakiś obiekt materialny wibru- tek zarówno teorii muzyki, jak i sa-je (drga), powoduje lokalne zmiany mej nauki, ciśnienia w otaczającym powietrzu. Akustyka obejmuje naukę o fa-Zmiany te, w postaci niewidzialnej lach sprężystych podłużnych, roz-fali dźwiękowej, docierają do ucha chodzących się w gazach i cieczach, i są przyczyną powstawania wrażeń oraz podłużnych i poprzecznych, dźwiękowych    rozchodzących się w ciałach stałych

Tajemnicę wytwarzania dźwięków Akustyka pojęta w wąskim zakresie zaczęto badać już w VI wieku p.n.e., zajmuje się dźwiękami słyszalny-kiedy to Pitagoras odkrył arytmetycz- mi przez człowieka. Dźwięki można ną podstawę współbrzmień muzycz-    rozłożyć na to-

nych. Zauważył, że przy współbrzmię-    ⁿy ⁰ określonej

niu dwóch jednakowej grubości, lecz li /m/S) - \ częstotliwości różnej długości strun, od- (T?))    Słyszalność

czuwamy znacznie przy-    ^tonu zależy

jemniejsze doznania.    od jego natę-

gdy długości strun mają    żenią i częstotli-

się do siebie jak niewielkie    wości. Ucho ludzkie to

liczby całkowite. Odkrycie yy'    bardzo czuły detektor

Pitagorasa to pierw-    Sr    /—^    fal dźwiękowych; jest

szy matematyczny C    I najbardziej wrażliwe

opis eksperymentu \    /    C    na tony o częstotliwo-

fizycznego, począ-    (    \ ści 3500 Hz.

WIEDZA I ŻYCIE wrzesień 2008

DOŚWIADCZENIE 1

Pobudzimy do drgań kawałek folii aluminiowej. Folię kładziemy na dłoni i po zbliżeniu do niej ust wydajemy długi dźwięk oooooo. Powietrze przekaże drgania strun głosowych folii, która zacznie drgać; drgania będą wyraźnie odczuwalne.

DOŚWIADCZENIE 2

Najprostszym źródłem dźwięku jest drgająca napięta struna lub pręt. Sama drgająca struna jest słabym źródłem dźwięku. Jeżeli rozważymy przekrój poprzeczny struny drgającej, zauważymy, że przed i za nią powstaną równocześnie dwie fale ciśnienia z różnicą faz bliską 180°. W wyniku interferencji fale te niemal się znoszą. Aby je wzmocnić, musimy strunę połączyć z pudłem rezonansowym. Również struna pobudzona do drgań podłużnych słabo emituje dźwięki, co można sprawdzić w następujący sposób: przesuwamy palec wzdłuż struny, wzbudzając drgania podłużne, które są praktycznie niesłyszalne. Jednak gdy koniec struny przymocujemy do dna metalowej puszki i pobudzimy strunę do drgań, dźwięk będzie dobrze słyszalny, ponieważ metalowa puszka jest dobrym rezonatorem.

DOŚWIADCZENIE 3

Flet poprzeczny jest instrumentem, w którym źródłem dźwięku jest drgające powietrze. Wykonamy go w następujący sposób. Bierzemy rurkę z tworzywa sztucznego o średnicy wewnętrznej około 16 mm i długości 33 cm (taką długość ma najmniejszy flet poprzeczny, pikulina). W odległości 4 cm od końca rurki wiercimy otwór o średnicy 8 mm i wygładzamy go pilnikiem.

Ten koniec rurki zamykamy dopasowanym do średnicy korkiem, który wciskamy na taką głębokość, aby dotykał krawędzi otworu. Dmuchając, możemy wydobyć z naszego fletu tylko dość niski dźwięk, będący tonem podstawowym. Aby móc zmieniać częstotliwość dźwięku, wiercimy dodatkowe otwory zgodnie z rysunkiem poniżej.    „ „

^r ‘    0 9 mm

0 8 mm    0 6,5 mm 0 6,5 mm

4 cm    13 cm    2 2 3 cm 2 2    5 cm

72