Ведущий – музыкальный руководитель: Прошу внимания! Прошу участия и понимания! Я мастер класс сегодня покажу –
Много интересного, поверьте, расскажу.
Дети любят со звуком развлечения -
Увлекут и вас, без всякого сомнения!
- Вопрос к слушателям:
Что такое эксперимент?
Эксперимент (с греческого) - проба, опыт, метод исследования.
Эксперимент является одним из видов познавательной деятельности детей и взрослых.
Вопрос к слушателям:
Какую роль играет экспериментирование в развитии ребёнка дошкольника?
(Ответы воспитателей)
Современная педагогика считает, что детское экспериментирование наряду с игровой деятельностью является одним из главных и естественных проявлений детской психики. Детское экспериментирование рассматривается, как основной вид деятельности в познании окружающего мира в период дошкольного детства.
Деятельность экспериментирования способствует формированию у детей познавательного интереса, развивает наблюдательность, мыслительную деятельность.
По мнению академика в деятельности экспериментирования ребёнок выступает как своеобразный исследователь, самостоятельно воздействующий различными способами на окружающие его предметы и явления, с целью более полного их познания и освоения.
Основная задача ДОУ поддержать и развить в ребёнке интерес к исследованиям, открытиям, создать необходимые для этого условия.
Маленькие дети любознательные. Среди вопросов, которыми они одолевают родителей и воспитателей, немало таких, как: «Зачем чирикают воробьи?»
«А как звучит музыка?» и т. п.
Те взрослые, которые отмахиваются от «докучных» вопросов ребёнка совершают непоправимое. Они задерживают его умственный рост, тормозят духовное развитие. Наш долг не только отвечать детям на их бесконечные вопросы, но и активно пробуждать их пытливость.
Я, как музыкальный руководитель, хотела остановиться на вопросах экспериментирования со звуками.
Вопрос к слушателям:
Что такое звук?
Звук - это вибрация, которая оказывает влияние на любой предмет, живой организм, в том числе и человеческий. В физике известен такой опыт: на лист железа насыпают песок и воздействуют на него различными звуками – песок при этом начинает принимать различные формы, для каждого звука свои. Почему? Да потому, что каждый звук имеет свои, присушите только ему особенности. Они – то и складывают, как в калейдоскопе, разнообразные узоры. По этим особенностям мы можем отличить один звук от другого и при необходимости узнать, определить, выделить из всего звукового многообразия тот, который для нас важен и необходим в данный момент. Умение различать эти особенности, или, как говорят педагоги, свойства звука, составляют основу развития музыкальных способностей. Каковы же загадочные свойства звука?
Все на свете дети знают,
Звуки разные бывают.
Журавлей прощальный клекот,
Самолёта громкий ропот,
Гул машины во дворе,
Лай собаки в конуре,
Стук колёс и шум станка,
Тихий шелест ветерка.
Звуки эти шумовые.
Только есть ещё другие:
Не шуршания, не стука-
Музыкальные есть звуки.
Вопрос к слушателям:
Какие существуют звуки?
(ответы воспитателей)
Прежде всего, разделим все окружающие нас звуки на две важные группы:
Звуки шумовые (от слова шум, шуметь)
Звуки музыкальные (от слова музыка)
Из музыкальных звуков складывается любая песня, любое музыкальное произведение, любая мелодия. У таких звуков и название особое - мелодичные.
В музыкальном образовании процесс экспериментирования со звуковым материалом развивает инициативность, произвольность и креативность личности ребёнка, способствует развитию интеллектуальной компетентности. Дети учатся находить звуковые ассоциации, группировать звуки на основе общих признаков, производить подбор к звукам словесных определений. Эксперименты проводятся в поисках звуков города, деревни; поиск ассоциаций при работе со звуками природы (шелест листьев - воспроизводится шуршанием бумаги, пение синицы - постукиванием по хрустальному стаканчику), в звучании музыкальных произведений, при изготовлении звуковых игрушек, шумелок. Вся эта деятельность носит игровой, занимательный характер. Она развивает слуховое восприятие, способность ребёнка определять источник звука.
Вопрос к слушателям:
А Вы используете в своей деятельности эксперименты со звуком?
(ответы воспитателей)
Практическая часть.
«Звучащий мир вокруг нас»
Предлагается задание «Озвучивание стихов» А. Шибаев
Грохотом
Сменилась
И вот уже дождик
Тихонько -
Ты слышишь?-
Закрапал,
Закрапал,
Закрапал
По крыше…
Барабанить
Он станет…
Барабанит!
Барабанит!
НОЧНОЙ ЛЕС
С. Пшеничных
Лес ночной
Был полон звуков:
Кто-то выл,
А кто - мяукал.
Кто - то хрюкал,
Кто - то топал,
Кто - то крыльями
Захлопал,
Кто - то ухал
И глазищами
Ну, а кто - то
Презентация своих работ.
Экспериментальная лаборатория.
Предлагаю педагогам погрузиться в мир звуков.
Проведение опытов.
Исследовательские игры.
1. Как звучит вода
Материал для исследования.:
Таз с водой,
Тростниковые трубочки,
Разнообразные по размерам и диаметру отверстий емкости (пластмассовые банки, бутылки и т. п.),
Ракушки,
Камешки, кубики деревянные или пластмассовые,
Мелкие металлические предметы,
Иллюстрации с изображением моря, ручейка, дождя и т. п.
Описание исследования:
Педагог предлагает прислушаться к воде — тишина. Затем воспитатели выбирают трубочки, погружая одним концом в воду, осторожно дуют в них. Вода тихонько булькает. После этого воспитатели пробуют оставить часть отверстия над водой и сильно дуют в трубочку — вода громко булькает. Разнообразными маленькими или большими ёмкостями воспитатели набирают и льют воду в таз с водой, переворачивают емкости, шлепают по воде, бросают в воду ракушки, камешки, деревянные и пластмассовые кубики, мелкие металлические предметы и т. п. Воспитатели внимательно слушают, обмениваются мнениями, отмечая, что каждый раз вода звучит по-другому. Затем можно предложить воспитателям послушать аудиозапись звуков: шум ручья, морского прибоя, дождя.
2. Как звучат камни
Материалы для исследования:
—камешки разных размеров, разной формы,
—деревянные, картонные или пластмассовые коробочки.
Описание исследования:
Педагог вместе с воспитателями рассматривает камешки. Воспитатели выбирают те экземпляры, которые им больше понравились. Педагог уточняет, почему именно на них они остановили свой выбор. Здесь целесообразно предложить воспитателям постучать большими камнями громко, маленькими камнями - тихо, побренчать в ладошках, потереть друг о друга, катать в коробочках, катать все камни всем вместе.
3. Как звучит пластмасса
Материалы для исследования:
разнообразные по тембру звучания пластмассовые погремушки,
большие и маленькие пластмассовые емкости, заполненные различными сыпучими веществами (мелкими камешками, крупным или мелким песком, горохом, крупой, в том числе мелко или крупно нарезанной пластмассой).
Описание исследования:
Воспитатели слушают, сравнивают и обсуждают, как звучат погремушки. При этом можно выделить звуки шуршащие тихие или громкие, постукивающие и т. п. Важно, чтобы воспитатели услышали и рассказали о своем впечатлениях.
4.Как звучит металл
Материалы для исследования:
Металлофоны,
Т реугольники,
Колокольчики различных видов и размеров,
Бубенчики,
Цимбалы,
Металлические трубочки, гвоздики,
Описание исследования:
Воспитатели рассматривают музыкальные инструменты и металлические предметы, придумывают различные способы звукоизвлечения (постукивание тихое или громкое, в разном темпе, импровизация ритмических рисунков, скользящие движения — глиссандо и т. п.). Пошумели! Затем педагог предлагает послушать тишину. После этого воспитатели исполняют заданные педагогом ритмические рисунки.
5.Как звучит бумага
Материалы для исследования:
Газетная бумага, картон, в том числе рифленый,
Набор бумаги разной толщины,
Банки, коробки с натянутой сверху бумагой.
Описание исследования:
Воспитатели выбирают бумагу. Мнут её, трясут ею и т. д. Вслушиваясь, соотносят особенности шуршания-звучания и качества бумаги, меняют ритмические рисунки и громкость звучания. Постукивают по коробкам, по бумаге на банках, проводят по рифленому картону палочкой. Затем все вместе оценивают успешные находки бумажного звучания.
6. Как звучит дерево
Материалы для исследования:
Кастаньеты, колотушки, коробочки, дрова, кокошник, копытце, трещотка, хлопушка;
Различные деревянные предметы быта (столы, стулья, доски, рубель, ложки, чаши и т. п.);
Описание исследования:
Педагог обращает внимание воспитателей на то, что музыкальные инструменты и предметы, сделанные из дерева, звучат очень своеобразно. Трещотка, кастаньеты, могут трещать и стучать. Коробочка, дрова звучат негромко, а колотушки, хлопушки могут стучать очень громко.
Воспитатели исследуют свойства звучания деревянных музыкальных инструментов и предметов. Педагог предлагает выбрать понравившейся инструмент для участия в импровизации под русскую народную мелодию.
При использовании нужного оборудования звуковые волны могут стать довольно странными и прекрасными. В нашей повседневной жизни мы воспринимаем шум как нечто само собой разумеющееся, полагая, будто это всего лишь куча частот, сплетаемых вместе, даже если он звучит как музыка.
Но верите или нет, звук скрывает от нас много секретов! Постепенно наука открывает новые технологические нюансы и обнаруживает неожиданные возможности звуковых волн. Вот пять захватывающих экспериментов со звуком.
Обладает ли слухом наша зрительная система?
Был проведен эксперимент, в ходе которого выявилась реакция обезьян на яркие и тусклые кнопки. Обезьяны могли легко определить яркие кнопки, но тусклые стали для них проблемой, пока ученые не присоединили быстрое звуковое сопровождение к тусклым пятнам. По-видимому, звук действительно помогает нам воспринимать предмет визуально. В каком-то смысле этот опыт взорвал умы нейробиологов.
Новый способ осуществления анализа крови
Анализ крови на сегодняшний день занимает достаточно много времени. Образцы взятого для исследования биологического материала могут быть повреждены, а также существует риск заражения.
Но не бойтесь, наука о звуках спешит на помощь! Теперь можно осуществить анализ крови с использованием звука. Эта новая экспериментальная технология, как говорят, позволяет сделать анализ намного быстрее и при этом получить более точные результаты.
Как это возможно? Когда врачи начинают определять, что с пациентом не так, им нужно опираться на экзосомы. Эти крошечные частички несут нагрузку полезной информации о состоянии нашего тела. Таким образом, новый анализатор крови отделяет экзосомы при помощи звуков, используя различные частоты. Этот метод дешевле, быстрее, надежнее и может стать портативным решением, доступным для всех.
Акустическая левитация
Наука утверждает, что гравитацию можно преодолеть! Три года назад ученые из шотландского университета обнаружили, что можно поднять объект в воздух, используя звуковую перкуссию. Давление звуковой волны создает силу, проходящую через землю, воду или в данном конкретном случае — воздух. Естественно, этот принцип может быть использован для обеспечения левитации.
Но все это не выглядит как длительный случайный шум. Для того чтобы сократить силу притяжения, волны должны генерироваться строго в определенном порядке. Разные показатели давления необходимо задать одновременно, чтобы сохранить объект неподвижным или заставить его двигаться. Для этого требуется невероятно сложная математика.
В своем опыте шотландские ученые заставили висеть в воздухе крошечные шары. И это потрясающе!
Звуковой огнетушитель
Существует способ использовать звук для тушения пожаров. В основе этого процесса лежит отсеивание кислорода с низкими частотами от 30 до 60 герц, что создает небольшой вакуумный карман. Нет кислорода — нет огня. На данный момент эта технология — всего лишь лабораторный проект, но как только это открытие найдет должное применение, человечество непременно узнает об этом.
Может ли повлиять звук на вкусовые ощущения?
Оказывается, помимо тушения пожаров, низкочастотные звуки способны вызвать горький вкус при приеме пищи. Если же использовать звуки высокой частоты, то они могут сделать вашу еду немного слаще. Точные причины пока неизвестны, но это факт. Это явление не взаимодействует с вашими вкусовыми рецепторами, но импульсы поступают прямо в мозг.
Высокие или низкие ноты в основном дают возможность мозгу сосредоточиться больше на сладости или горечи вашего обеда. И случайный шум может также испортить вкус вашего обеда, если он выше определенного уровня децибел. В этом случае люди с меньшей вероятностью будут ощущать соленость и сладость.
Муниципальное автономное дошкольное образовательное учреждение «Детский сад № 000 г. Челябинска»
Проект «Как увидеть звук?»
(подготовительная группа)
Участники проекта:
1.Нургарипов Андрей (7 лет)
2.Бузян Марина (7 лет)
3.Муратова Соня (6 лет)
Руководитель проекта:
Челябинск, 2016
Проект «Как увидеть звук»
ПРОБЛЕМА:
Учитель-логопед, Александра Ивановна, всегда говорит, что звук мы слышим и произносим. И у нас возник вопрос. А как звук увидеть?
ГЛАВНАЯ ЦЕЛЬ ПРОЕКТА:
Формирование навыков систематизации, классификации и умения самостоятельно делать выводы собственной творческой деятельности.
ЗАДАЧИ ПРОЕКТА:
1.Узнать из литературы, интернета, детских научных передач, родителей о природе звука.
2.Узнать о способах «сделать звук видимым».
3. Формировать способы познания и применение их в исследовательской деятельности .
4. Развивать социальные навыки: умение работать в коллективе, договариваться между собой.
МЕРОПРИЯТИЯ:
- Сбор разнообразного материала для копилки проекта, привлечение родителей, сотрудников, педагогов детского сада к её созданию. Беседы с музыкальным руководителем, учителем–логопедом , воспитателями. Чтение художественной и научной литературы , просмотр детских научных мультфильмов, передач. Беседы о прочитанном и увиденном. Проведение экскурсии для наблюдений звуков явлений природы и окружающего мира. Составление моделей и картотек. Организация выставки «Звучащие объекты» Экспериментально – исследовательская деятельность по изучению природы звука и его сущности. Презентация проекта детьми.
ЭТАПЫ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ
ПЕРВЫЙ ЭТАП – КОПИЛКА
Энциклопедии, материалы для экспериментов и опытов. Предметные картинки объектов живой, неживой природы и природного мира. Звучащие объекты: линейка металлическая и деревянная, расчёска с редкими и частыми зубчиками, ложки разного размера, колокольчики, воздушный шарик , музыкальные инструменты и т. д.
Стихи, загадки о музыкальных инструментах, художественное слово по теме
ВТОРОЙ ЭТАП – СОЗДАНИЕ КАРТОТЕКИ
В ходе работы над проектом были проведены опыты на выявлениесвойств природы звука. И опытным путём доказано, чтозвук можно увидеть, если придать объекту дрожание.
Опыт 1. Цель: Подвести ребёнка к пониманию причин возникновения звука: колебание объектов.
Вывод: Звук – это колебания, которые распространяются в пространстве.
Опыт 2. «Можно ли увидеть звук»
Цель: Увидеть действие звуковой волны.
Вывод: Звуковые волны заставляют предметы двигаться.
Цель: Только ли по воздуху распространяются звуки?
Вывод: Звуковые волны могут распространяться в твёрдой, жидкой и газообразной среде.
Цель: Узнать все ли звуки одинаковые?
Вывод: Высота звука зависит от частоты колебаний.
ТРЕТИЙ ЭТАП – МОДЕЛЬ
Звуковым волнам непременно нужна среда, в которой они могли бы распространяться. Чем быстрее колебания какого-либо тела, тем выше производимый им звук. Чем медленнее колебания, тем ниже звук. Громкий звук создаёт сильные колебания, а тихий звук создаёт слабые колебания. Шум это беспорядочное смешение звуков различной частоты и силы.
ЧЕТВЁРТЫЙ ЭТАП – ПРОДУКТЫ ПРОЕКТА
- Выставка «звучащих объектов».
- Составление моделей звука.
Модель «Звуки в окружающем мире» Модель «Громкие и слабые звуки»
Модель «Высокие и низкие звуки» Модель «Как мы видим и слышим звук»
- Создание картотеки опытов детьми.
ПЯТЫЙ ЭТАП – ПОСТАНОВКА НОВОЙ ПРОБЛЕМЫ
Почему загорается лампочка в подъезде от громкого звука или шума?
ШЕСТОЙ ЭТАП – ПРЕЗЕНТАЦИЯ
1.Описание детьми этапов работы над проектом (приложение 1).
2.Описание опытов (приложение 2).
3.Художественное слово (приложение 3).
Приложение 2
ОПИСАНИЕ ОПЫТОВ
Опыт 1. «Откуда берутся звуки?»
Оборудование: железная линейка
Возьмем железную линейку, положим ее на стол. Ладонью одной руки прижмем линейку к столу. Другой рукой приведем в колебательное движение свисающую часть линейки. Пусть первоначально будет свисать незначительная часть линейки. Мы слышим звук. Колебания линейки, а значит, и частиц воздуха очевидны. Значит, звук на самом деле вызван колебательными движениями частиц воздуха, и в основе звука лежат колебания. Теперь пусть будет выступать большая часть линейки. Повторим опыт. Звука мы не слышим, линейка не зазвучала. Почему? С этим вопросом мы постараемся разобраться позже.
Опыт 2. «Свеча и бутылка»
Для следующего опыта нам нужно взять пластиковую бутылку и отрезать у неё дно, и на это место натянуть пищевую плёнку, очень плотно прижав её и завязав резинкой. Затем зажигаем свечу. Над свечой располагаем бутылку так, чтобы его отверстие находилось точно над пламенем свечи. Ударим с силой по натянутой плёнке. Услышим звук и заметим, что свеча потухла.
Почему так произошло? Ударом мы вызвали колебания воздуха. Колебания воздуха потушили свечу, а колебания воздуха над бутылкой образовали звук, который дошел до нашего уха.
Примечание: Прежде чем приступить к следующему опыту, надо хорошо вымыть руки с мылом.
Поставим бокал на стол, левой рукой будем крепко держать его за ножку. Затем, слегка намочив чистой водой пальцы правой руки, начнем водить средним или указательным пальцем правой руки по краю бокала. Через несколько секунд мы услышим мелодичный звук. Звук не будет прекращаться, пока мы водим пальцем по краю бокала.
В отличие от опыта с линейкой, в этом опыте звук мы слышим, а колебания, которые бы вызвали колебания частиц воздуха, мы не видим. Может, не только колебания вызывают звук?
Нальем в бокал чистую воду и будем снова водить пальцем по краю бокала. В этом случае мы тоже услышим звук. Продолжая круговые движения пальцем, посмотрим на поверхность воды. На ней образовались маленькие волны. Стенки бокала совершают колебания. И в этот раз звук рожден колебаниями частиц воздуха, которые были вызваны звучащими и колеблющимися стенками бокала.
Опыт 4. «Опыт с зернами»
Чтобы доказать, что звук, который мы слышим из репродуктора, тоже рожден колебаниями мы провели следующий опыт. На мембрану репродуктора мы насыпали зерна гречки и включили музыку. Как резвились зернышки можно увидеть на фото.
Вывод: Звук рождается колебательным движением тел, т. е. в основе образования звука лежат колебания, вызывающие в свою очередь колебания частиц воздуха.
Опыт 5. «Почему не всегда слышен звук?»
Вернемся к опыту с линейкой. Если выступающая часть линейки будет длиннее той, что лежит на столе, то звука мы не услышим. Но почему так произошло? Чем эти колебания линейки отличались от тех, что рождали звук? Повторим опыт с линейкой и исследуем образовавшие колебания. (Демонстрация опытов колебаний линейки при разной длине выступающей части.) Замечаем, когда выступает большая часть линейки, колебания будут редкими и звука мы не услышим, а когда выступает меньшая часть линейки, колебания частые и звук мы хорошо слышим.
Значит, звук образуют частые колебания. Из дополнительной литературы узнали: чтобы услышать звук, по меньшей мере надо, чтобы за 1 секунду совершилось 16 колебаний, если их меньше, звука нет.
Вывод: Далеко не всякое колебание сопровождается звуком. В образование звука важна частота колебаний: минимальная частота - 16 колебаний в секунду.
Опыт 6. «Воздушный шар».
Дети держат воздушные шары перед ртом и громко произносят свое имя. Голосовые связки колеблются и производят звук. Колебания распространяются и передаются воздушному шару.
Аналогичный опыт можно провести с магнитофоном. Дети держат воздушные шары в руках перед магнитофоном и чувствуют вибрацию. Чем дальше от проигрывателя, тем слабее она ощущается. Что вам понадобится:
Опыт 7. «Усилитель звука из воздушного шара»
Надуть воздушный шар и держать его близко к уху. Постучите ногтем, с другой стороны. Несмотря на то, что вы лишь слегка коснулись ногтем шара, в ушах слышен громкий шум. Когда вы надули шарик вы заставили молекулы воздуха внутри прижаться ближе друг к другу. Поскольку молекулы воздуха внутри баллона ближе друг к другу, они становятся лучшим проводником звуковых волн, чем обычный воздух вокруг вас.
Опыт 8. «Влияние частоты колебаний на высоту звука.»
Цель: Исследование характеристик звука
Высота звука
Проводя опыты с линейкой, мы заметили: когда выступающая часть линейки была короткой, линейка очень часто совершала колебания, длинная же выступающая часть линейки совершала редкие колебания. При этом звук отличался по высоте. Результаты эксперимента мы представили в таблице.
Когда выступающая часть линейки была равна 50, 40, 30, 20 см – звука мы не услышали. Звук появился, когда выступающая часть линейки была равна 10 и менее сантиметров. Причем, чем меньше была выступающая часть линейки, тем выше звук становился. Предлагаем вам услышать все это самим.
1. Чем меньше выступающая часть линейки, тем больше колебаний в секунду совершает линейка, тем больше частота колебаний, тем выше звук.
2.Существует предельная длина выступающей колеблющейся части линейки (в нашем эксперименте, она чуть больше 10 см), при которой звук мы не слышим.
Опыт 9. «Громкость звука»
Для опыта будем использовать бумажный стакан, с отрезанным донышком, накрытым тонкой бумагой. Положим колонку вверх громкоговорителем. Поставим стакан без дна на динамик. А наверх стакана зерно. Включая музыку на разную громкость, проследим за всеми движениями зерна. Зерно подпрыгивает выше, когда музыка звучит громче.
Вывод: Громкость звука зависит от амплитуды колебаний.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Мы живём в звучащем мире.
Звуки всюду нам слышны.
Часто слышим мы в эфире
Сотни звуков тишины.
Вся природа – мир звучащий:
Шелест листьев на ветру,
Дятла стук в глубокой чаще,
Дождь, шумящий поутру.
Есть особенные звуки –
Это музыки полёт.
В час веселья и разлуки
Нас прекрасный мир влечёт.
Ощущенье света, тени,
Мир прохлады и тепла.
Пёстрый мир тревог, волнений
Нам природа в дар дала.
Звуки леса, поля, моря...
Каждый день и каждый час.
Звуки радости и боли
В сердце каждого из нас.
Татьяна Лаврова
Загадки о музыкальных инструментах.
Он по виду брат баяну, У какого инструмента
Где веселье – там и он. Есть и струны, и педаль,
Я подсказывать не стану, Что же это? Несомненно
Круглый, яркий и тугой, Он ритмичный,
А звенит он лишь тогда, Наш весёлый… (барабан!)
Когда бьют его в бока.
Описание этапов работы детей над проектом.
Нам очень нравится проводить эксперименты и делать опыты.
Когда мы занимались с нашим учителем – логопедом, Александрой Ивановной, то она всегда говорила, что звуки мы можем слышать и произносить. И у нас возник вопрос – можно ли увидеть звуки? С этой проблемой мы обратились к своим воспитателям, а позже к родителям. Так возник наш проект – «Как увидеть звук?»
Вместе со взрослыми читали разную литературу, смотрели детские научные передачи, искали ответы на вопросы в интернете. И так мы собрали копилку «звучащих» объектов, картинки объектов окружающего мира. Изучив все материалы, мы выделили модель звука.
Что такое звук? Звук – это колебание, которое может распространяться в разной среде (в твердой, жидкой, газообразной).
Звук издают объекты рукотворного и природного мира. Например, гул самолета, шум дождя, топот ног, звуки животных и так далее.
Мы провели много простых, но очень интересных опытов на звучание объектов и по их результатам сделали выводы, что звук можно увидеть, если придать ему дрожание. Когда объект дрожит, он звучит. Это можно увидеть на опыте с линейкой.
Линейка создаёт дрожание – это звуковая волна, которая распространяется на окружающий её воздух, и эти колебания достигают нашего уха.
Но мы обратили внимание на то, что линейка звучит по-разному. Длинный конец дрожит медленнее и звук получается толстым и низким. А короткий конец - дрожит быстрее и звук слышится тонкий и высокий. Аналогично прошли исследования звучания расчёсок с редкими толстыми зубьями и частыми тонкими. Таким образом, высота звука зависит от частоты колебаний, (чем чаще дрожит, тем выше звук).
Звуковые волны распространяются по воздуху, и это нам помог увидеть опыт со свечой. После удара о дно бутылки, звук заставил колебаться воздух внутри бутылки. Воздух, выходя через маленькое отверстие, задул свечу.
Проведя опыты, мы узнали, что звуковые волны могут также распространяться в твёрдой и жидкой среде.
Когда мы ударяем по барабану рукой, он издает звук, эти звуковые волны передают колебания воде. И капельки начинают подпрыгивать.
В результате исследований:
Мы доказали, что звук можно не только услышать, но и увидеть через действие других объектов.
Собрали картотеку опытов.
Организовали выставку звучащих объектов.
Мы решили продолжить изучать звуки окружающего мира. А теперь нас заинтересовало, почему в подъезде загорается лампочка при ходьбе человека. Но это тема для другого исследования.
Спасибо за внимание, мы готовы ответить на все ваши вопросы!
Некоторые сведения о звуке. Наше ухо - удивительно тонкий инструмент, воспринимающий звуковые явления. Каждое вызванное хотя бы легким толчком воздуха колебание тонкой кожицы, так называемой барабанной перепонки, туго натянутой в ухе, воспринимается нами как звук.
Склейте из картона два небольших стакана, донышки их проткните в центре, проденьте сквозь них тонкий крепкий шнур и закрепите его на дне стаканов деревянной палочкой. Длина шнура может быть более 20 метров. Участники разговора получают по стакану и расходятся, насколько позволяет шнур. Теперь, если один из участников будет говорить в стакан, а другой приставит свой стакан к уху, то даже тихо произносимые слова будут отлично слышны (рис. 34). Звук проводится шнуром хорошо только тогда, когда шнур натянут.
Рис. 34
Рупор. Мы уже знаем, что воздух состоит из многочисленных отдельных частиц. При возникновении звука частицы воздуха, находящиеся около звучащего тела, передают толчки соседним частицам, которые толкают следующие, и т. д., и таким образом звук доходит до нашего уха.
При разрежении воздуха расстояния между частицами увеличиваются, и передача толчков, а значит, и звука ослабляется. В безвоздушном пространстве звук передаваться вообще не может. У кого есть воздушный насос, тот легко может в этом убедиться.
Возьмите, например, электрический звонок и положите его под колпак воздушного насоса. Звонок нужно положить на небольшую подушечку, чтобы звук его не передавался наружу через стол. Включите ток и, пока звонок работает, начните выкачивать воздух. Сначала звон будет сильным, потом станет тише и наконец будет едва слышен, как будто звонок звонит далеко и еле-еле работает, хотя на самом деле вы видите частые удары молоточка, которые показывают, что звонок действует.
Частицы воздуха напоминают по своим свойствам упругие мячики. Поэтому, пользуясь обычным резиновым мячом, можно получать некоторые явления, похожие на те, которые происходят в воздухе при передаче звука его частицами.
Сделайте, например, пометку мелом на стенке, на высоте вашего роста, прямо против себя, и с силой бросьте мячик в стену. Он вернется по тому же направлению, по которому был брошен. Если вы отойдете в сторону от пометки на стене и бросите в нее мячик, он отскочит в противоположную от вас сторону. Можно заранее сказать, в каком направлении он отскочит от стены. Если восставить перпендикуляр из точки удара мячика о стену и измерить угол, под которым мячик ударился, можно заметить, что он отскочил от стены под тем же углом к перпендикуляру. Первый угол называется углом падения, а второй - углом отражения. Поэтому физики говорят, что угол падения равен углу отражения (рис. 35, внизу). Этому же закону подчиняется и звук.
Рис. 35
Явление отражения звука навело на мысль построить такие инструменты, при помощи которых звук можно передавать на большие расстояния. Мы знаем, что звук распространяется во всех направлениях и поэтому очень быстро ослабевает. С помощью рупора мы можем направить звук большой силы в одном определенном направлении. Сотни лет искали наилучшую форму рупора, но оказалось, что, какую бы фигуру ему ни придавали, он не получается много лучше простого рупора, который легко сделать самому.
Склейте из картона коническую трубу длиной примерно 1 метр так, чтобы диаметр раструба получился 15–20 сантиметров и узкий конец конуса имел отверстие диаметром сантиметра три. К этому концу рупора приклейте небольшую воронку так, чтобы ею удобно было закрывать рот. Когда рупор высохнет, приложите рот к воронке, а раструб направьте в ту сторону, куда хотите направить звук. Стенки рупора не дадут рассеяться звуку во все стороны, и сила звука будет ослабевать с расстоянием значительно меньше, чем без рупора.
Рис. 35 показывает, как благодаря рупору звуковые колебания, отражаясь от его стенок, распространяются по направлению параллельному оси рупора. С помощью хорошего рупора длиной 2 метра можно разговаривать на расстоянии в километр, а при тихой погоде, да еще ночью, даже дальше.
Звук так хорошо распространяется в трубах, что часто в учреждениях устраивают очень простую связь: из одного помещения в другое проводят трубу и разговаривают по этому примитивному телефону.
Часто на небольших морских и речных судах капитанский мостик и помещение рулевого связаны трубами с машинным отделением. Да и между каютами иногда прокладывают такой примитивный, но очень надежный телефон.
Искусственный гром. Для этого опыта вам не нужно никаких электрических приборов. Все заменит кусок бечевки. Приложите один кусок бечевки к уху и попросите товарища отойти с другим концом ее и довольно сильно натянуть. Теперь, если ваш товарищ будет очень тихо ударять по бечевке пальцами, вы услышите как бы стук дождевых капель о раму окна. Если он будет водить по бечевке гвоздем, вам послышится завывание бури. Если же ваш помощник будет катать шнур между пальцами, вы ясно услышите раскаты грома. При легком подергивании бечевки получается впечатление боя часов.
Попробуйте привязать бечевку к железным щипцам, которыми берут уголь из печи, приложите концы бечевки к ушам и стукните щипцами о ножку стола или какой-нибудь металлический предмет (рис. 36). Что вы услышите?
Рис. 36
Акустические обманы. Слух, как и другие наши чувства, иногда обманывает нас. Можно ошибиться и в силе звука, и в исходной точке его. Раскаты грома так могущественны, что мы затрудняемся сравнивать их с каким-нибудь другим шумом, и все-таки гром можно совершенно заглушить, комкая бумагу у самого уха. Это не значит, конечно, что комканье бумаги громче грома. Просто настолько велика разница в расстояниях, что звук комканья бумаги воспринимается нами сильнее страшных раскатов грома.
Очень часто бывают ошибки в определении направления звука. Часто, услышав эхо, можно подумать, что именно в той стороне, откуда послышалось эхо, находится человек. Торопясь к трамваю, мы часто зря бежим, чтобы успеть сесть в него. Представьте себе, что вы идете по улице, упирающейся в другую, по которой проложена трамвайная линия, как показано на рис. 37.
Рис. 37
Вы слышите приближение трамвая, решаете, что он идет слева, торопитесь добежать до угла. В большинстве случаев вы ошибаетесь: оказывается, что он идет справа. Бывает и наоборот: если вам нужно сесть в трамвай, идущий справа, левый трамвай вводит вас в заблуждение. Объясняется это очень просто. Вы идете по правой стороне улицы, и трамвай приближается справа. Он скрыт от вас углом дома, и вы его не видите, но слышите. Звук в этом случае попадает в ухо не прямым путем. Мы знаем, что звук распространяется во все стороны. Каждое из этих направлений мы можем назвать звуковым лучом.
Рассмотрим один из звуковых лучей, исходящих от движущегося трамвая (на рисунке он обозначен жирной чертой). Сначала луч звука падает на сторону А улицы, по которой идет трамвай. От этой стороны, по известному уже нам закону, он отражается и попадает на сторону Б. Отразившись и от нее, он достигает нашего левого уха. Поэтому вы думаете, что трамвай идет с левой стороны, так как мы привыкли считать, что звук исходит от тела, находящегося на линии звукового луча.
Говорящие фигуры. Для этого опыта нам нужны два вогнутых зеркала. Их нетрудно сделать самому. Так как зеркала эти будут служить только для опытов со звуком, их можно сделать из папки. Блеск этим зеркалам не нужен, и особенной точности тоже не требуется.
Если вы представите себе вогнутое зеркало, рассеченное через центр пополам, то, очевидно, линия разреза будет дугой, радиус которой будет равен радиусу того шара, часть которого составляет вогнутое зеркало. Если вы захотите сделать вогнутое зеркало с радиусом 1 метр (этот размер как раз хорош для нашего опыта), возьмите кусок картона длиной сантиметров семьдесят и метровый шнурок. Начертите на картоне дугу так, чтобы захватить ею всю длину картона (рис. 38, А). Вырежьте аккуратно эту часть круга, и у вас получится так называемый шаблон.
Достаньте непроклеенный картон и нарежьте из него 12–15 узких равнобедренных треугольников, длинная сторона которых должна равняться примерно 35 сантиметрам. Сшейте эти треугольники (рис. 38, Б), время от времени прикладывая к ним шаблон. Добейтесь того, чтобы они образовали вогнутое зеркало, примерно соответствующее шаблону. Для этого сначала из этих сшитых треугольников получаем очень плоское коническое зеркало. Чтобы придать ему необходимую нам округлую форму, намочите картон и, когда он размокнет, растягивайте его, нажимая большим плоским блюдом и руками до тех пор, пока поверхность не станет такой вогнутой формы, какая нам нужна. Все время прикладывая шаблон по разным направлениям, добейтесь того, чтобы зеркало получилось правильной формы.
Готовое мокрое зеркало положите сушить в тени, подложив под него тряпки, чтобы картон не провис. Если хотите сделать зеркало не такое большое, например диаметром 30–40 сантиметров, его можно сделать из одного куска картона, вырезав круг диаметром 45 сантиметров, и, намочив, вытянуть его по шаблону.
Очень хорошее зеркало можно сделать из гипса. Шаблон этого зеркала нужно сделать из доски, но взять не вогнутую сторону, а выпуклую. В середине этой выпуклой части шаблона вбейте гвоздь. Откусите головку этого гвоздя и заострите его (рис. 38, В). Затем вырежьте из толстого картона круг такого диаметра, каким должен быть диаметр зеркала, например 50–60 сантиметров. По краям круга пришейте борта из папки 10–15 сантиметров вышиной. Все щели замажьте глиной или замазкой. В эту форму налейте гипс, смешанный с небольшим количеством клея, замешайте немного и, когда масса сделается тестообразной, вставьте шаблон в центр дна и вертите его. Шаблон соскребет излишек гипса, а оставшийся гипс остынет и образует выемку по форме шаблона.
Когда гипс окончательно засохнет, вы получите замечательное вогнутое зеркало. Только не сушите его около печки или на солнце, потому что при быстрой сушке на гипсе получаются трещины.
Для нашего опыта нужны два одинаковых вогнутых зеркала. Повесьте их в двух комнатах, точно друг против друга, так чтобы между ними приходилась дверь. Если зеркала большие, расстояние между ними можно взять до 10 метров. В фокусе одного зеркала поставьте какую-нибудь куклу и объявите присутствующим, что эта маленькая особа может говорить и отвечать на вопросы.
Фокус вогнутого зеркала находится как раз против центра его, то есть против самого глубокого места, на расстоянии половины радиуса изгиба (рис. 38, /), то есть на расстоянии половины того радиуса, которым чертился шаблон. Если вы чертили шаблон радиусом 1 метр, значит, фокус зеркала находится на расстоянии 50 сантиметров от центра его.
Рис. 38
Звуковые лучи, исходя из центра той шаровой поверхности, часть которой составляет наше зеркало, падают на зеркальную поверхность, каждый перпендикулярно к ней, и отражаются обратно в тот же центр. Если же звучащее тело находится в точке, расположенной несколько ближе к зеркалу, то идущие от него звуковые лучи, отражаясь, соберутся в точках более удаленных от зеркала, чем его центр. А если исходная точка звуков будет совпадать с фокусом зеркала, то, отразившись, они пойдут параллельно главной оси зеркала и, попав на противоположное вогнутое зеркало, отразятся уже от этого второго зеркала и соберутся в его фокусе, который находится тоже на расстоянии полурадиуса от середины зеркала.
Чтобы скрыть другое зеркало от зрителей, завесьте открытую дверь кисеей или тонкой простыней - они отлично пропускают звуковые волны. Лучше всего производить опыты вечером, тогда вы можете осветить ту комнату, в которой находится кукла, а смежную не освещать. Зеркала должны обязательно висеть точно одно напротив другого. Установить их нелегко, так что перед тем, как показывать этот опыт собравшимся, проверьте, правильно ли висят зеркала, иначе может получиться конфуз.
Если вам никто не помогает при установке, можно повесить в фокусе одного зеркала часы, а тиканье их слушать у второго зеркала в другой комнате.
Фигурку установите так, чтобы голова ее была в том месте, где лучше всего слышно тиканье часов. Это будет как раз в фокусе зеркала. Но при опыте вам все-таки необходим помощник. Пусть он станет у фокуса зеркала, висящего в темной комнате, и слушает все, что будут говорить фигурке на ухо. Он же должен и отвечать на все вопросы, тихо говоря в фокус зеркала, и тогда задавший вопрос услышит ответ, держа ухо у головы фигурки. Получается такое впечатление, что действительно говорит кукла, и никто из присутствующих наверняка не сможет объяснить, в чем тут секрет.
Чтобы ваш помощник, сидящий в темной комнате, не ошибся и не дал ответ не в фокус зеркала, установите небольшой рупор, через который можно будет и разговаривать и слушать. Рупор, голова и плечи человека, подходящего к зеркалу, мало помешают распространению звуковых лучей.
Волчок как акустический инструмент. В начале этой книги мы рассказывали, как проделать опыты с волчком. Тогда мы заставляли его вращаться в самых удивительных положениях, а сейчас воспользуемся им как музыкальным инструментом. Только для этого опыта нужен волчок особенно тяжелый. Может быть, какой-нибудь знакомый токарь выточит вам такой волчок по нашим рисункам (рис. 39).
Рис. 39
Ось можно сделать медную, заострить и немного закруглить конус внизу Самый диск волчка лучше всего сделать из какого-нибудь тяжелого металла, например олова или свинца. Диск надо обязательно выточить на токарном станке. Сверху оси волчка надо просверлить в центре углубление точно по оси. К этому углублению подберите подходящий отрезок стальной проволоки и вставьте его в деревянную ручку. Подставку можно сделать из дерева, только сверху, там, где будет вращаться конец оси волчка, вставьте медный подшипник, а низ подставки, чтобы она не скользила, оклейте сукном. Чем точнее сделаны все части волчка, тем дольше он вращается и, значит, тем лучше получаются опыты с ним. Волчок этот запускается шнурком, как показано на рис. 40.
Обратите внимание на то, что над диском волчка, по обе стороны оси, должны быть вставлены два маленьких штифтика. Они нужны для того, чтобы устанавливать на волчке различные круги, которые составляют акустический аппарат волчка.
Рис. 40
Вырежьте ножницами из жести или тонкого листа меди два правильных круга с тремя отверстиями посредине: одно в центре - для оси волчка, и два маленьких по бокам - для штифтов. На окружности одного из этих кружков выпилите напильником зубцы самой разнообразной величины без всякого определенного порядка, как показано на рис. 41, А. Но острия всех зубцов должны доходить до наружного края.
На другом кружке сделайте зубцы как можно точнее (рис. 41, 5), глубиной 2–3 миллиметра. Если последний зубец выйдет немного больше или меньше остальных, это не беда - один зубец дела не испортит.
Вы уже знаете, что всякое звучащее тело сообщает толчки частицам воздуха, и эти толчки передаются затем нашему уху. Ряд таких отдельных одинаковых толчков воспринимается нашим ухом в виде сплошного звука лишь в том случае, если они следуют один за другим достаточно часто. Как бы вы ни торопились бить палкой по барабану или карандашом по кусочку картона, все же отдельные удары будут слышны.
При помощи наших зубчатых кружков можно ударять по картону с такой частотой, что отдельные удары нельзя будет различить.
Положите на волчок кружок с беспорядочно выпиленными зубцами и приложите к нему кусочек очень плотного и тонкого картона (рис. 41, А). Вы услышите отвратительный, визгливый скрип.
Рис. 41
Не то получается с другим кружком. Равномерные удары его правильных зубцов о картонку, сливаясь, вызывают одну музыкальную ноту (так называемый тон), сначала высокую, а затем, по мере замедления хода волчка, все более и более низкую.
Может быть, вам интересно знать, сколько последовательных равномерно следующих толчков сливается в нашем ухе в одну музыкальную ноту и в какую именно? 16 толчков в одну секунду уже сливаются в низкую, густую ноту, а 435 колебаний в секунду дают тон ля.
Это та самая нота, на которую настраивается вторая скрипичная струна.
Еще интереснее знать наибольшую частоту колебаний, которую может воспринимать наш слух. Надо заметить, что с увеличением числа колебаний в секунду после известного предела одновременно с повышением тона идет ослабление восприятия нами звука.
При самом высоком тоне рояльной струны она совершает 5000 колебаний в секунду, 20 ООО колебаний в секунду производят едва слышимый нами звук, а 35 ООО колебаний может уловить только редкий слух. Большее число колебаний наше ухо уже не воспринимает.
Однако мы забыли про наш волчок, а он между тем может еще потешить нас музыкальными звуками гаммы и аккордами. Только для этого надо сделать еще один кружок, так же как и первые два из жести или меди или даже из хорошего картона (рис. 42, А). Сделать его нетрудно, только надо знать размеры. Такой же кружок, как и первый, разделите радиусами на 6 равных частей и прочертите на нем 4 круга, каждый раз уменьшая радиус на одну и ту же величину, чтобы все промежутки между окружностями были равны. На внутреннем круге сделайте 12 дырочек, на втором - 15, на третьем - 18, а на наружном - 24. Диаметр отверстий должен быть 2–3 миллиметра. Только не протыкайте их шилом, а выбейте просечкой и вообще постарайтесь изготовить круг очень тщательно.
С помощью этого кружка можно сообщить воздуху правильные, следующие друг за другом толчки - значит, вызвать музыкальный тон. Для этого во время вращения круга нужно дуть в один из рядов отверстий. Струя воздуха то пропускается через отверстия, то задерживается промежутками. Это дает часто следующие друг за другом толчки, то есть тон. Струю воздуха направьте на круг через оттянутую с одного конца и загнутую под углом стеклянную трубочку, как показано на рис. 42, Б.
Если волчок вращается со скоростью 6 оборотов в секунду, первый ряд дырочек даст нам 6 х 12 = 72 колебания; второй - 6 х 15 = 90 колебаний; третий - 6 x 18 = 108 колебаний и четвертый - 6 х 24 = 144 колебания в секунду. Такой волчок с продырявленными дисками называется сиреной Савара. Наша сирена может издавать правильные аккорды из трех нот. Для этого надо только еще одно приспособление.
Возьмите тонкую медную трубку и один конец ее запаяйте. Сбоку трубки просверлите четыре отверстия на таком же расстоянии одно от другого, на каком находятся круги с дырочками на сирене. К этим четырем отверстиям припаяйте по маленькому отростку трубки. Когда на открытый конец этой металлической трубки вы наденете резиновую трубку и будете дуть сквозь четыре тоненьких отростка на вращающийся круг сирены, держа трубку так, чтобы воздух из тоненьких трубочек попадал сразу на все круги с дырочками, вы услышите правильные аккорды, высокие или низкие, в зависимости от скорости вращения волчка.
Рис. 42
Тот, кто знаком с музыкой, может с помощью волчка наблюдать очень интересные явления. Можно сделать, например, не четыре ряда дырочек, а восемь - получится чудесная гамма. Для этого на восьми окружностях надо расположить дырочки в таком порядке: первый ряд - 24, второй - 27, третий - 30, четвертый - 32, пятый - 36, шестой - 40, седьмой - 45 и восьмой - 48 дырочек. Гамма состоит из семи тонов, числа колебаний которых в одну секунду относятся как ряд этих чисел. Это показано в следующей табличке, в которой имеются и общеизвестные названия тонов в гамме:
Изготовленный волчок позже пригодится нам еще для оптических опытов.
Звучание струн. Всякое быстро колеблющееся тело издает звук. Вы знаете, что колеблющиеся натянутые струны издают музыкальный тон.
Возьмите натянутую струну посредине пальцами, оттяните ее чуть-чуть в сторону и отпустите. Упругая струна быстро вернется в свое прежнее положение, но по инерции перейдет через него дальше, затем снова отклонится в ту сторону, куда вы ее раньше оттянули, и будет колебаться так некоторое время, все с меньшим и меньшим размахом, пока, наконец, не успокоится.
Колебания струны вызвали толчки воздуха, следующие очень быстро один задругам. Эти толчки сливаются в нашем ухе в один звук, но такой звук струны очень слаб, и, чтобы усилить его, струны натягивают на тонкостенные деревянные ящики. Дерево хорошо воспринимает все колебания и передает их воздуху уже большей поверхностью. Поэтому все струнные инструменты - скрипка, рояль, балалайка, арфа - делаются из дерева. Оно обладает замечательной способностью одинаково хорошо воспринимать колебания почти всех звуков, в то время как металл приводится в колебание главным образом только тем тоном, который сам издает при ударе.
У кого дома есть рояль или пианино, тот легко может убедиться в этом. Деревянный корпус рояля удивительно усиливает все тона; каждый тон передается наружному воздуху одинаково громко и ясно. Откройте крышку рояля, нажмите правую педаль и возьмите голосом какую-нибудь ноту. Вы услышите, что рояль повторит взятый вами тон. При нажиме правой педали все струны освобождаются от суконных клапанов и могут свободно колебаться, но в ответ на ваш голос заколебалась только струна того тона, который вы взяли. Все остальные не отозвались.
Посмотрим теперь, как колеблется струна и какие звуки она издает в разных случаях. Не надо быть скрипачом, чтобы знать, что чем сильнее натянешь струну скрипки на колок, тем выше будет издаваемый ею звук. Но высокий или низкий тон струны зависит не только от того, насколько сильно она натянута. На тон влияют вес струны и ее длина.
Тяжелые басовые струны, обмотанные проволокой, не могут дать такого большого числа колебаний в секунду, как так же натянутые и той же длины легкие. Значит, число колебаний струны зависит и от ее веса на единицу длины. Чем больше вес струны, тем меньшее число колебаний в секунду она дает. Математики говорят, что число колебаний струны обратно пропорционально ее весу.
Если вдвое укоротить струну, колебания ее будут вдвое чаще, а потому и звук будет выше, и притом, как говорят, на октаву выше. Вообще при данном натяжении число колебаний данной струны в одну секунду обратно пропорционально ее длине.
Гармоника из деревянных палочек. Для того чтобы струна издала звук, ее не только можно бить, дергать или пилить поперек смычком. Ее можно тереть вдоль тряпкой, посыпанной канифолью. Но в этом случае колебания будут не поперечными, а продольными, они будут идти не в стороны, а струна будет попеременно то сокращаться, то удлиняться.
Мы можем устроить основанный на этом музыкальный инструмент, показанный на рис. 43. В деревянный ящик длиной 50 сантиметров и высотой 15 сантиметров вделайте на равном расстоянии одну от другой 8 деревянных очень гладких палочек толщиной 1 сантиметр. Палочки должны быть вделаны точно перпендикулярно к крышке ящика. Лучше всего сделать ящик и палочки из пихты, но очень хорошие результаты получатся, если сделать гармонику из еловых досок.
Для того чтобы ящик был устойчивым, основание его сделайте пошире. Длина палочек зависит от того, какой будет первая из них. Для изготовления этого инструмента вы можете взять такие размеры: первая палочка длиной 70 сантиметров, третья ^терция) должна быть = 56 сантиметров, пятая = 46,7 сантиметра, восьмая вдвое меньше первой - 35 сантиметров. Остальные палочки можно подогнать по слуху к промежуточным нотам октавы по тонам гаммы.
Рис. 43
Конечно, их можно обрезать и по цифровым соотношениям звуков, но по тону пригонять лучше, потому что можно легко ошибиться при разрезывании из-за неуловимой на глаз разницы в толщине палочек. Лучше сделать их сначала немного длиннее, чем надо, а потом постепенно подпиливать, прислушиваясь.
Длина второй и четвертой палочек должна быть средней между стоящими рядом с ними: вторая палочка = 63 сантиметра; четвертая 51,4 сантиметра; шестая и седьмая палочки должны быть средними по длине и по звуку между пятой и восьмой.
Теперь инструмент готов, и для игры на нем больше никаких приспособлений не нужно. Двумя слегка влажными пальцами скользите по палочкам вниз, и эта оригинальная гармоника будет звучать.
Музыкальный инструмент из бокалов. Нетолстый стеклянный бокал можно заставить издавать громкий звук. Оботрите указательный палец правой руки мокрым полотенцем, чтобы удалить грязь, обмакните затем палец в воду и мокрым пальцем водите, осторожно нажимая, по краю бокала (рис. 44). Сначала вы услышите неприятный звук. Но когда края бокала хорошо оботрутся, он будет издавать поющий звук тем нежнее, чем легче вы будете нажимать пальцем.
Высота звука зависит от величины бокала и толщины стенок. Вам нетрудно будет подобрать несколько бокалов или стаканов от самого низкого до самого высокого тона. Изменять тон можно еще, подливая воду в бокал. Чем больше воды нальете, тем ниже будет тон.
Рис. 44
На такой гармонике из бокалов очень легко можно исполнять разные мелодии.
Когда вы будете вести пальцем по краям бокала с водой, вы увидите сверху, как поверхность воды колышется. Она непрерывно волнообразно движется. Волны эти очень малы, но можно заметить, что они сильнее в том месте, в котором находится палец. Волны идут поперек бокала к противоположной стороне, а под прямым углом к ним двигаются другие волны, тоже проходящие через центр.
Правильность фигуры зависит от чистоты тона, который дает пластинка. Если тон скрипучий, неприятный и неясный, фигура ясно не обозначается. Но зато, имея пластинку, дающую ясный и чистый тон, вы можете «рисовать» на ней фигуры удивительно точные и разнообразные.
Рис. 45
Фигуры образуются оттого, что не все точки пластинки колеблются от прикосновения смычка. Те участки, которые придерживаются пальцами, не двигаются, а другие быстро и сильно колеблются. Песок соскальзывает с колеблющихся точек и остается на неподвижных местах, образуя линии фигур.
Если вы будете нажимать на пластинку двумя пальцами на равных расстояниях от середины одной стороны (рис. 45), а смычком водить посредине противоположной стороны, вы получите фигуру, изображенную на том же рисунке. Наблюдая за фигурами при различных положениях пальцев на пластинке, вы заметите, что, как только меняется положение пальцев, изменяется звук и сейчас же изменяется расположение песка на пластинке.
Простые фигуры вызываются низкими басовыми нотами; более сложные образуются при высоких нотах.
Мы уже много говорили о звуковых колебаниях, и теперь нам нетрудно объяснить появление фигур Хладни.
Высокие звуки вызываются быстрыми колебаниями. Эти колебания могут совершать только малые колеблющиеся плоскости. Поэтому в них образуется большое количество неподвижных точек. Само собой понятно, что разные пластинки дают разные фигуры. Опыт можно производить не только с квадратной, но и с круглой и многогранной пластинками.
В нижней части рис. 45 показаны звуковые фигуры Хладни, полученные при опытах с квадратной пластинкой. Там показаны только самые простые фигуры из бесчисленного множества фигур, полученных Хладни. Чем выше тон пластинки, тем более сложной получается фигура и тем поразительнее скорость появления ее.
Поющая водяная струя. Два предшествовавших опыта требовали довольно много приспособлений. Зато опыт с водяной струей много проще. Найдите медную трубку диаметром 2 сантиметра и длиной 20 сантиметров, кусочек резины от игрушечного воздушного шара и еще один обрезок медной трубки длиной 3 сантиметра и диаметром 1,5 сантиметра. В длинную медную трубку впаяйте сбоку, отступя на 3 сантиметра от верхнего конца (рис. 46), заготовленную короткую трубку. Эта трубка нужна нам для надевания на нее воронки из картона.
Воронку с диаметром раструба 10 сантиметров склейте из картона. С узкой стороны ее приклейте ободок шириной 1,5 сантиметра и наденьте этим ободком воронку на выступающий конец тонкой трубки. Верхний конец толстой трубки немного расширьте, затяните его резиной и привяжите ее толстой шерстяной ниткой. Бортик на этой трубке нужен для того, чтобы резиновая перепонка не соскакивала с трубки.
Это приспособление установите на подставку так, чтобы конец трубки с резиновой пленкой - мембраной - был наверху. Трубку можно укрепить на подставке или с помощью шпенька, как показано на рис. 46, справа или просто врезать ее в подставку.
Рис. 46
Вот и все приспособление.
Чтобы понять действие прибора, вспомним самое обыкновенное явление, всякому известное: если чуть-чуть открыть кран какого-нибудь сосуда с водой, вода будет вытекать по капле. Попадая на бумагу, капля издает ясно слышный короткий звук. Капли обычно падают равномерно, через известный промежуток времени, и если бы они падали часто, то падение их вызывало бы приятный тон, так как звук образуется из частых ритмичных толчков воздуха.
В продаже иногда бывают газовые горелки, которые устанавливаются отдельно, и к ним газ подводится резиновыми трубками. Такие горелки очень хороши для наших опытов. Только помните, что с газом нужно обращаться с очень большой осторожностью.
Если не достанете готовой горелки, можете сделать ее сами. В магазине химической посуды нужно достать склянку, имеющую отверстие сбоку. В это отверстие вставьте пробку с короткой стеклянной трубкой. На стеклянную трубку наденьте резиновую и присоедините ее к газовой плите. В верхнее отверстие склянки можете вставлять трубки с различными отверстиями.
Такая простая самодельная газовая горелка показана на рис. 47.
Рис. 47
Когда пустите газ в эту горелку, не торопитесь зажигать ее. Дайте газу вытеснить весь воздух из склянки, а то там образуется смесь газа с воздухом, которая при зажигании может взорваться.
Но чтобы газ в такой горелке лучше горел, к нему нужно все время подмешивать немного воздуха. На 2–3 сантиметра ниже верхнего отверстия трубки сделайте сбоку одно-два отверстия и наденьте на трубку широкое кольцо. Передвигая его, можно будет открывать отверстия больше и меньше, изменяя этим подачу воздуха. Если вы осмотрите трубку газовой плиты, подводящую газ к горелке, вы увидите, что в ней снизу тоже есть отверстие, которое закрывается заслонкой. Обычно к этой заслонке прикреплен стержень и выведен к крану горелки, чтобы удобно было регулировать пламя, приспособляясь к давлению газа, подаваемого с завода.
Когда зажжете горелку, попробуйте хлопнуть в ладоши, свистнуть, потрясти связкой ключей, бить молотком по жести, разрывать бумагу - и вы увидите, что какой-либо из этих звуков, а может быть и не один даже, заставит отзываться пламя горелки. Только горелка обязательно должна давать длинное остроконечное пламя; с широким шипящим пламенем эти опыты не будут удаваться.
Огонь некоторых горелок улавливает малейшие звуки и сейчас же принимает вид взъерошенной метлы. Огонь иногда до того чувствителен, что трудно удержаться от смеха, а он и смех сейчас же передразнивает.
Известный английский физик Тиндаль говорил, что некоторые отдельные слоги речи огонь улавливает едва заметным кивком вперед, при других он склоняется более решительно и, наконец, при третьих делает глубокий поклон, оставаясь глухим к остальным звукам. Если вы будете произносить перед ним гласные, то на «у» он не обратит внимания, на «о» едва-едва ответит, на «а» очень мало; зато «е» и особенно «и» приведут пламя в нервное состояние и заставят его съежиться.
Чуткость огня дает возможность науке исследовать разницу в звуках.
А теперь мы добрались до звука. Мы извлекаем звук и даже попробовали увидеть звук. Все чудо-идеи экспериментов со звуком пришли не в мою голову, а в голову Стива Спенглера , уроками которого мы воспользовались. Зато сколько было удовольствия! Эксперименты со звуком очень наглядные и интересные не только для детей, но и для взрослых. А один из них даже ввел в замешательство не только ребенка, но и нас с мужем, и наших приятелей.
1. Колебания струны.
Для начала, можно посмотреть, как рождается звук во время колебания. Для этого взять обычную канцелярскую резинку, натянуть ее между пальцами, дернуть за нее пальцами другой руки и смотреть на вибрацию резинки. Это самое главное, что нам нужно знать при изучении звука. Звук — это колебательное движение.
2. Поющий шар.
Два простых эксперимента на вибрацию. Берем пачку воздушных шаров штук на 10, не меньше 🙂
Берем монеты разного размера (мы взяли 10 евроцентов, 50 евроцентов, 1 евро, 10 польских грошей и 50 польских грошей). Просовываем монеты в шарики, а потом их надуваем. Завязываем шарики и начинаем быстро вращать. Для наглядности можно пометить шарики значениями денежных номиналов, находящихся внутри.
Очень хорошо видно, точнее слышно, что чем больше и тяжелее монета, тем ниже звук ее вращения. Чем медленнее вращается монета, тем ниже звук.
Теперь берем шестигранную гайку. Вставляем в другой шарик, надуваем его и завязываем. Раскручиваем и наслаждаемся звуком вибрации вследствия соударения стенок гайки с внутренней стенкой шарика. Можно даже потрогать шарик во время вращения гайки, и почувствовать частоту вибрации: чем выше звук, тем больше частота, чем ниже звук, тем меньше частота.
Оригинал эксперимента:
3. Водяной свисток.
Тоже простой эксперимент. Понадобится стакан с водой и трубочка. Ножницами делаем надрез в трубочке, погружаем ее в воду. Сгибаем в месте надреза трубочку и дуем. Получается, что чем глубже в воду вставить трубочку, тем выше будет звук. Чем выше поднять трубочку, тем ниже будет звук. Работают колебания столба воздуха внутри трубки. В трубочке образуется воздушный столб, и чем глубже ее погружать, тем он меньше и тем чаще вибрации воздушного столба. И наоборот.
Оригинал эксперимента:
4. Сила звука.
Знакомьтесь, кукурузный крахмал! Наш фаворит сезона.
Рецепт прост. На 1 cтакан кукурузного крахмала берется 1/4-1/2 стакана воды. Всыпать в миску, и замесить чудо жидкость. Уже во время замешивания можно обратить внимание на чудо-свойства чудо-жидкости. Все чудеса ее в том, что чем больше ее сдавливать, тем она тверже, но чем меньше, тем она становится … текучей. Жидкость из раздела космической фантастики. Сейчас ее можно раскатывать в шарик, но только отпустил — она расплывается по рукам.
Она несет прямо какую-то медитативную функцию. Можно час напролет ее сжимать и разжимать, совершенно не ощущая времени. А во-вторых, она несет познавательную функцию.
Что происходит с жидким кукурузным крахмалом? Это пример неньютоновской жидкости. Если состояние ньютоновской жидкости зависит от температуры (например, масло твердеет при понижении температуры), то вязкость неньютоновской жидкости зависит от давления (скорости ее движения).
Когда ко мне пришла знакомая, я ей рассказала о нашей новинке, она мне не поверила. Я за две минуты организовала ей раствор кукурузного крахмала, и она просидела над ним 1,5 часа. У нас дома весело не только детям 😉
Оригинал эксперимента:
Кроме того, что ее можно сжимать/разжимать, по ней можно бегать!
Бегаешь — больше давление — больше градиент скорости молекул внутри жидкости — жидкость твердеет. Останавливаешься — меньше градиент скорости — погружаешься на дно.
Наш эксперимент:
Ну, и причем же тут звук.
А при том, что звук - это колебательное движение частиц, как мы помним.
Мы взяли музыкальный центр, компьютер с генератором звука (можно ограничиться Prodigy 🙂)
На динамик положили пленку, на пленку вылили жидкость. И включили генератор звука. Выше звук — чаще колебания, движения которых недостаточно для возбуждения вибрации жидкости — жидкость текучая. Ниже звук — реже колебания, движения которых достаточно для возбуждения колебаний в растворе кукурузного крахмала — жидкость твердеет. Правда, у нас добиться абсолютного повторения результата Стива Спенглера не получилось: мне кажется, дело в прокладке между динамиком и пленкой или в консистенции жидкости. Максимум, что у нас получилось - это выплевывание капель жидкости из общей массы. Нижний слой жидкости быстро твердел и выталкивал капли с верхнего слоя. А еще мы успели увидеть твердеющие волны по кольцу при понижении частоты во время проигрывания музыки. То, что эксперимент не удался — хороший признак, это значит, что мы его еще не раз повторим, каждый раз что-то меняя, и с каждым новым повторением будем все больше понимать физику процесса.
Другими словами, можно просто увидеть, как звук влияет на давление на жидкость и на ее текучесть. Оригинал эксперимента:
Эксперименты все очень простые, используются подручные материалы, зато как интересно!!! Попробуйте, уверена, и вам тоже они увлекут в мир звуков!
А если для малышей слишком много физики, можно закрепить увиденное и услышанное, посмотрев серию мультика «Волшебный школьный автобус» про звук.
Интересных исследований!
