Una locomotiva diesel ci supera con un ronzio assordante. E immediatamente il tono del segnale acustico si abbassa. Se una sorgente sonora si avvicina a noi, entro 1 secondo raggiungono le nostre orecchie più vibrazioni rispetto a quando la sorgente è immobile. Se la sorgente sonora si allontana, il numero di vibrazioni sonore da noi percepite diminuisce. Questo fenomeno è chiamato effetto Doppler. Vuoi verificare come il movimento di un corpo che suona influenza il suo suono? Prendi un fischietto giocattolo e inseriscilo in un tubo di gomma lungo 80-100 cm, tieni il tubo immobile e soffiaci dentro. Si sentirà un leggero fischio. Senza smettere di soffiare, iniziare a ruotare il tubo. Il tono del fischio aumenterà e diminuirà, diventando più evidente e più frequente quanto più velocemente giri il ricevitore.

La pipa di Pan

Disponendo di una striscia di cartone ondulato e di 8 tubi – di vetro, legno o metallo – è facile realizzare il cosiddetto tubo di Pan. (Padella - antico dio greco foreste.) La lunghezza dei tubi deve essere scelta in modo che i suoni da essi prodotti ammontino a un'ottava intera. Il tubo più lungo produrrà il tono più basso.

Rafforza il filo di ferro da 50 cm su 2 supporti di legno come mostrato. Un bullone di ferro avvolto con diverse centinaia di spire di filo di campana sarà un elettromagnete. Collegare il suo avvolgimento alla rete AC in serie alla stufa elettrica e iniziare a tendere il filo ruotando il chiodo (vedi figura). Quando la tensione raggiunge un certo valore, il filo inizierà a vibrare fortemente. Ciò avverrà quando la frequenza naturale di oscillazione del filo diventerà uguale alla frequenza di oscillazione della corrente alternata. Il filo risuonerà con le increspature attuali.

Scuola dell'infanzia a bilancio comunale Istituto d'Istruzione

scuola materna n. 30 “Delfino”, Pavlovo

Masterclass per insegnanti

"Esperimenti con suoni per bambini in età prescolare"

Preparato da:

Direttore musicale

MBDOU d/s n. 30, Pavlovo

Ishchenko Zhanna Genrikhovna

Pavlovo

2017

Masterclass per insegnanti.

Argomento: "Esperimenti con suoni per bambini in età prescolare"

Bersaglio:

Migliorare le capacità professionali degli insegnanti - partecipanti alla master class nel processo di comunicazione pedagogica attiva sull'apprendimento dell'esperienza lavorativa del direttore musicale Ishchenko Zh.G., sulla sperimentazione come metodo di educazione musicale e sviluppo dei bambini in età prescolare.

Compiti:

1. Dimostrare alcuni tipi di sperimentazione con i suoni per bambini di diverse fasce d'età.
2. Mostra come gli esperimenti con il suono possono essere utilizzati nelle attività sperimentali dei bambini.
3. Sviluppare l'interesse cognitivo per l'ambiente, la capacità di condividere l'esperienza acquisita con altre persone.

Significato pratico:

Questa master class è finalizzata alle attività degli insegnanti che lavorano sul tema della sperimentazione e delle attività di ricerca dei bambini.

Materiale, attrezzatura:

Attrezzatura per esperimenti, bicchieri di carta usa e getta, punteruolo, fili, graffette, barattoli vuoti, carta Whatman, palloncini, tubi per cocktail, forbici, secchielli per maionese, carta, elastici, una ciotola d'acqua, bicchieri a stelo, una bottiglia di plastica, pellicola trasparente, candela, fiammiferi, appunti di carta colorata.

Stato di avanzamento della masterclass:

Parte introduttiva.

Buon pomeriggio, cari colleghi! Oggi voglio presentarvi

esperienza lavorativa sull'argomento " Sperimentazione dei bambini con il suono nell'istituto scolastico prescolare." Ma per ascoltare meglio, condurremo un breve riscaldamento logoritmico musicale con elementi di automassaggio.

Riscaldamento logoritmico “Buongiorno”.

Gioco “Congela e ascolta!”

Direttore musicale invita gli insegnanti a chiudere gli occhi e produce suoni utilizzando oggetti a loro noti. Gli insegnanti indovinano come suona.

Quindi, su comando di M.R., che viene eseguito solo con un gesto che indica una persona in particolare, l’insegnante nomina i suoni ascoltati. Coloro che hanno sentito gli stessi suoni puntano le orecchie. Se i suoni nominati non vengono ascoltati, copriti le orecchie con le mani.

Rilevanza.

Molti anni di esperienza lavoro pedagogico dimostra che i bambini amano sperimentare. La sperimentazione dei bambini si integra abbastanza facilmente in molti tipi di attività per bambini. Nella musica processo educativo la sperimentazione contribuisce allo sviluppo dell'iniziativa, dell'arbitrarietà e della creatività della personalità del bambino e forma la sua competenza intellettuale.

Nel processo di tali esperimenti, i bambini imparano a distinguere tra suoni musicali e rumori, a trovare associazioni sonore e suoni di gruppo basati su caratteristiche comuni, fai una selezione di definizioni verbali per i suoni. Tutta questa attività è di natura giocosa e divertente.

Il manuale "Sound the Magician" di T.N. Devyatova descrive in dettaglio esperimenti divertenti ed esperimenti per bambini in età prescolare con il suono.

I bambini imparano a identificare un oggetto dal suono che fa ("Che suono" , oltre a distinguere tra suoni musicali e rumori ("Musica o rumore?"), arrivare a comprendere le cause dei suoni ("Perché tutto suona?", “Da dove viene la voce?”), propagazione delle onde sonore e comparsa di eco ("Dove vive l'eco?"), e identificare anche la causa dei suoni alti e bassi ("Perché Mishutka ha squittito?", “Come appare una canzone?”)e le ragioni del rafforzamento e dell'indebolimento del suono ("Come rendere il suono più forte", "Scatola dei segreti" e così via.).

Parte pratica.

Ed ora, cari insegnanti, vorrei invitarvi a provare nella pratica l’efficacia degli “Esperimenti con il Suono”

Gli esperimenti con il suono sono molto visivi e interessanti non solo per i bambini, ma anche per gli adulti. Proviamo a rispondere ad alcune domande.

• Perché tutto suona?

• Quale dei suoni ascoltati può essere classificato come musicale?

(Cantare, suonare il pianoforte, metallofono, campana.)

• Cosa puoi dire del battito dei piedi, dello scricchiolio di una porta?

(Questi sono rumori, suoni quotidiani.)

• Perché sentiamo questi suoni? Cos'è il suono?

Agli insegnanti viene chiesto di imitare nella voce: come suona una zanzara? (Z-zz.) Come ronza una mosca? (Zh-zh.) Come ronza un calabrone? (Uh-uh-uh).
Poi tutti sono invitati a toccare la corda dello strumento, ascoltarne il suono e poi toccare la corda con il palmo della mano per fermare il suono.

• Quello che è successo? Perché il suono si è fermato?

Il suono continua finché la corda vibra. Quando si ferma, anche il suono scompare.

• Un righello di legno ha una voce?

Agli insegnanti viene chiesto di estrarre il suono utilizzando un righello. Premi un'estremità del righello sul tavolo e batti l'estremità libera con il palmo della mano.

• Cosa succede al sovrano? (Trema, esita.)
• Come fermare il suono? (Impedisci al righello di oscillare con la mano.)
• Perché tutto suona? (Oggetti che tremano)
• Da dove viene la voce?

Condurre gli insegnanti a comprendere le cause dei suoni del linguaggio, per dare il concetto di protezione degli organi del linguaggio.
Direttore musicale invita gli insegnanti a "sussurrare" - a dirsi "in segreto" parole diverse in un sussurro. Ripeti queste parole in modo che tutti possano sentire.

• Cosa hanno fatto per questo (dissero ad alta voce.)
• Da dove provengono i suoni forti (gola).

Portando la mano alla gola, pronuncia le parole sottovoce o ad alta voce.

• Cosa hai provato con la tua mano quando hai parlato ad alta voce? (qualcosa trema in gola).
• Come ti sei sentito quando hai parlato sottovoce? (nessun jitter).

Gli insegnanti conducono un esperimento con un filo sottile teso su un righello: ne estraggono un suono silenzioso tirando il filo.

• Cosa è necessario fare per rendere il suono più forte (tirare più forte: il suono aumenterà).

• Puoi dire a orecchio che tipo di strumento musicale suona?

Gioco "Indovina a cosa sto giocando"

L'autista indossa un cappello che gli copre gli occhi. 4 persone suonano il metallofono, i campanelli, la campana, il triangolo. Sono controllati da un conduttore. Se l'autista ha indovinato, lo informiamo con un applauso.

• Riesci a vedere il suono?

Esperimento “Riesci a vedere il suono?”

Avremo bisogno:

• bottiglia di plastica,
• pellicola trasparente,
• gomma, candela.

Avanzamento dell'esperimento:

• Il suono non solo può essere ascoltato, ma anche visto.

Taglia il fondo di una bottiglia di plastica e stendi un pezzo di pellicola trasparente su questo punto, premendolo molto forte e fissandolo con un elastico. Accendiamo una candela: spostiamo il collo della bottiglia verso la candela a una distanza di 3 cm.

Prova a toccare con forza la pellicola tesa con la punta delle dita.LA CANDELA SI SPEGNERÀ! E questo accadrà ogni volta che tocchi il film. C'è aria all'interno della bottiglia vicino alla pellicola e non appena colpiamo la pellicola, piccole particelle d'aria vengono scosse. Le particelle tremanti corrono in avanti e trasmettono la loro eccitazione ad altre particelle. Queste vibrazioni sonore attraversano l'intera bottiglia e spengono la fiamma con il loro “tremore”.

Dispositivo per l'inganno dell'orecchio.

Prossima domanda:

• Perché una persona ha bisogno di due orecchie e non di una?

Conduciamo esperimenti con il suono e troviamo la risposta a questa domanda. Questo divertente esperimento ti permetterà di rispondere a questa domanda: cambiando la percezione dei suoni nelle tue orecchie destra e sinistra.

Per realizzare un dispositivo per l'inganno dell'orecchio avremo bisogno di:

• In un negozio di ferramenta è possibile acquistare due tubi di plastica lunghi circa 50 centimetri (rivestimento flessibile).
• Due imbuti
• Nastro adesivo e forbici
• Cerchietto per capelli
• Assistente

• Come lo faremo?

Collegare gli imbuti ai tubi di plastica con nastro adesivo per fissarli. Fissare i due tubi con nastro isolante o nastro adesivo. Attacca i tubi alla fascia per capelli con del nastro isolante. Metti le cuffie in testa e applica le estremità dei tubicini alle orecchie. Chiudiamo gli occhi. Chiediamo all'assistente di fare rumore luoghi differenti vari articoli.

• Possiamo determinare da dove proviene ciascun suono?

Parlano in un orecchio, ma si sentono nell'altro!

• Allora perché una persona ha bisogno di due orecchie? (ascoltare)
• Come pensi di poter migliorare il suono? (Soffia più forte nell'aria, canta più forte.)

Esperienza con un pettine.

I denti del pettine tremano quando vengono toccati ed emettono un suono. È silenzioso e debole. Posiziona il pettine con un'estremità su una sedia. Ripetiamo l'esperimento. Il suono divenne più forte. Le vibrazioni vengono trasmesse alla sedia e questa amplifica il suono. Posiziona l'estremità del pettine sul tavolo. Il suono divenne ancora più forte. Più grande è l'oggetto, più forte è il suono.

Esperienza con i corni di carta.

In precedenza, il capitano della nave, quando impartiva i comandi, utilizzava un megafono per amplificare la sua voce. Poiché il clacson inizia a tremare a causa della voce, i comandi suonano più forti.

• Chi di voi può mostrare come cambia la propria voce?

Due insegnanti prendono i megafoni, vanno alle diverse estremità della sala, prima cantano il loro nome e cognome senza megafono, poi in un megafono.

• E se ti perdi nella foresta, come puoi rafforzare la tua voce? (Metti le mani alla bocca e grida "Ay!")
• E poi qualcuno ti ascolterà sicuramente e risponderà. E certamente

echeggerà nella foresta.

Esperienza "Dove vive l'eco?"

Gli insegnanti, a turno, cantano nel barattolo diverse frasi di qualsiasi canzone.

• I suoni vengono riflessi dalle dure pareti del vaso e quindi si ripetono, si sente un'eco.

Strumento a corda realizzato con un bicchiere di carta, spago e graffette!

Cosa ti servirà:

• Bicchieri di carta
• Filo
• Forbici
• Punteruolo
• Graffette

Iniziamo:

Tagliare un filo lungo 15-20 cm e tenderlo tra le mani in modo da poterlo tirare con una o meglio due dita, come se fosse uno spago.

• Che suono produce? Prova a stringerlo di più.
• Il suono è cambiato o no?

Fai un buco al centro del fondo della tazza usando un punteruolo o una puntina da disegno e infilaci il filo. Lega una graffetta all'estremità del filo che passa parte interna tazza. Tirare il filo dall'altra estremità in modo che la graffetta sia all'interno della tazza. Premi il collo del vetro sull'orecchio e, tirando il filo, tira con un dito.

• Cosa senti? Cosa puoi dire del suono?
• Come è cambiato rispetto a quando non aveva il bicchiere?

Spiegazione scientifica:

Nel primo caso, quando si tirava il filo, solo le particelle che erano a diretto contatto con il filo cominciavano a vibrare. Poiché non ci sono così tante particelle di questo tipo, il suono è morbido e silenzioso. Quando abbiamo aggiunto il vetro, le vibrazioni del filo gli sono state trasmesse, quindi tutta l'aria contenuta nel vetro ha iniziato a vibrare, e il suono era più profondo e forte.

Citofono realizzato con bicchieri di carta.

Cosa ti servirà:

• Bicchieri di carta
• Filo
• Forbici
• Punteruolo
• Graffette

Iniziamo:

1. Tagliare il filo lungo 1 mo 1,5 m.
2. Prendi 2 tazze e fai un buco sul fondo di ciascuna.
3. Infila il filo attraverso il foro di una tazza e fissalo con una graffetta, semplicemente legandolo in modo che la graffetta sia all'interno della tazza. Fai lo stesso con il secondo bicchiere in modo che il filo sia teso tra di loro.
4. Adesso prendi il citofono e prova a parlare, uno parla nel bicchiere, l'altro avvicina il bicchiere all'orecchio e ascolta.

Sei sicuro? Il tuo citofono funziona davvero!

Spiegazione scientifica:

Quando parli in un bicchiere, crei onde sonore, che a sua volta colpiva il fondo della tazza, facendola vibrare. Il movimento di queste vibrazioni viene trasmesso al filo e si innesca il “principio domino”. Le particelle del filo trasmettono vibrazioni, o in altre parole, onde sonore, lungo il filo ad un altro bicchiere, prima il suono raggiunge il fondo, poi all'aria all'interno del bicchiere e poi all'orecchio.

Tamburo.

Il prossimo mestiere sul tema sonoro è un tamburo. Quando colpisci un tamburo, si crea una vibrazione che sentiamo come rumore. Creiamo un vero tamburo da oggetti ordinari e testiamo tutto sperimentalmente!

Per realizzare un tamburo avrai bisogno di:

• secchielli per maionese in plastica
• carta
• elastici bancari
• ciotola d'acqua
• forbici
• bastoni

Ridisegna il contorno del secchio su carta. Ritagliate poi il cerchio con le forbici, aggiungendo un margine di 2-3 centimetri lungo il contorno. Bagnare la carta.

Tiralo sopra il secchio e fissalo con un elastico. L'elastico dovrebbe adattarsi perfettamente.

Ora devi dare alla membrana il tempo di asciugarsi. Metti alla prova il tuo tamburo usando le bacchette.

Si consiglia di coinvolgere i genitori nella produzione di strumenti musicali acustici fatti in casa da materiale di scarto: strumenti rumorosi, ugelli, suonerie, ladri, spiumatori, ecc.

Il “Laboratorio musicale” può essere collocato nell’area musicale del gruppo, dove i bambini miglioreranno le loro conoscenze e abilità, svilupperanno capacità intellettuali e creative.

Esperienza "Bicchieri da canto"

Il bicchiere deve essere riempito d'acqua, quindi puoi muovere il dito immerso nell'acqua lungo il bordo del bicchiere. Questo è un ottimo bicchiere da canto! L'altezza del suono dipende dallo spessore della parete di vetro e dalla quantità di acqua al suo interno. Più sottile è il vetro e minore è l'acqua, più alto sarà il suono.

Gli insegnanti stanno cercando di estrarre il suono.

Ora presta attenzione allo schermo.

Video “Occhiali da canto”

Riflessione.

Nel corso delle attività musicali e sperimentali, i bambini impareranno a usare correttamente la musica nella loro vita in modo che possa servire a beneficio del bambino e non a danno.

Lascia un bigliettino (simbolo del cartoncino) vicino al tavolo dove, secondo te, è avvenuta l'esperienza sonora più interessante.

Gli insegnanti sono invitati a segnalare l'esperienza più interessante.

In conclusione, vorrei augurarvi di affascinare i bambini e guidarli, aprendoli al mondo più interessante della musica.

Hai visto "Esperimenti con il suono" nell'episodio "Music Box"? Hai provato a creare tu stesso "strumenti musicali" con un righello o una corda?

Proviamo insieme qualche altro esperimento con il suono.

"Xilofono" dalle bottiglie

Prendiamo diverse bottiglie vuote identiche (preferibilmente di vetro), allineiamole e iniziamo a riempirle d'acqua. Nel primo versare solo un po' d'acqua, nel successivo ancora di più, nel terzo ancora di più, in modo che l'ultimo sia riempito quasi fino all'orlo. Ora cominciamo a colpire le bottiglie con un cucchiaio o un bastoncino (attenzione a non romperle!) Senti, i suoni escono anche a diverse altezze? Abbiamo un altro strumento musicale tutto nostro. Puoi anche provare a suonarci sopra una melodia.

Vetro sonoro

Prendi un bicchiere di plastica e un elastico (puoi usare del tipo che usi per legare le mazzette di soldi). Tirare l'elastico sul vetro come mostrato nell'immagine.

Posiziona il bicchiere capovolto vicino all'orecchio. Stringi l'elastico teso come una corda. Davvero, si è rivelato molto più rumoroso di quanto ci aspettassimo?

Telefono fatto in casa

Sai come puoi realizzare tu stesso il "telefono" più semplice per due persone? Naturalmente non può essere paragonato a un vero telefono, ma a breve distanza trasmetterà comunque i suoni perfettamente.

Prendi due bicchieri di cartone. Forare il fondo al centro, infilare una corda o una corda sottile e resistente attraverso di essi. Fissare le estremità del cordoncino all'interno degli occhiali legando a ciascuna un bastoncino corto. Più lunga è la corda, meglio è: se riesci a trovarla, puoi prendere una corda lunga anche più di 20 metri.

I partecipanti alla conversazione prendono gli occhiali e si disperdono finché la corda lo consente. Tieni presente che devi allontanarti in modo che la corda sia adeguatamente tesa. Il suono viene trasmesso bene dal cavo solo quando il cavo è teso.
Ora, se uno dei partecipanti parla in un bicchiere e l'altro avvicina il bicchiere all'orecchio, anche le parole pronunciate a bassa voce saranno perfettamente udibili

Puoi renderlo ancora più semplice: usa scatole di fiammiferi invece di tazze e filo normale invece di una corda (lo fissiamo all'interno delle scatole, legandolo alle estremità dei fiammiferi). Non dimenticare: anche il filo deve essere teso e non deve toccare alcun oggetto, comprese le dita con cui teniamo le scatole. Se premi il thread con il dito, la conversazione si interromperà.

Per i più curiosi

Perché sta succedendo? Perché sentiamo i suoni e come vengono trasmessi?

Il nostro orecchio è uno strumento molto complesso. Ha una pelle sottile, sottile e ben tesa: il "timpano". La minima spinta d'aria fa vibrare questa membrana e noi la percepiamo come suono.

Ma come sentiamo, ad esempio, un colpo di cannone durante uno spettacolo pirotecnico - dopo tutto, spara a una distanza di diversi chilometri da noi? Come e per quale percorso il suono arriva all'orecchio? Perché sentiamo il suono di uno sparo solo qualche tempo dopo che è stato sparato? Perché, infine, uno sparo ravvicinato si sente più forte di uno sparo lontano?

Lo spazio tra gli oggetti situati sulla superficie della terra non è vuoto. È riempito con una miscela di gas trasparenti - aria. L'aria è composta da innumerevoli minuscole particelle di gas, così piccole che non possono essere viste con il microscopio più potente. E tutte queste innumerevoli particelle di gas riempiono lo spazio tra la sorgente sonora e il nostro orecchio.

Questo può essere paragonato a una piazza densamente riempita di persone. Immagina che ogni persona sia la più piccola particella d'aria. Supponiamo che una sorta di ordine debba essere trasmesso attraverso questa folla: da una persona a un'estremità della piazza a una persona che si trova all'estremità opposta. Il primo che si trova sul bordo trasmetterà quest'ordine al suo vicino, che a sua volta lo trasmetterà al successivo, e così l'ordine arriverà come previsto.

La stessa cosa accade tra la sorgente sonora e il nostro orecchio. Un oggetto che suona crea vibrazioni (onde sonore). Danno una spinta alle particelle d'aria più vicine, queste particelle spingono quelle successive... Trasmesse gradualmente da particella a particella in tutte le direzioni, le vibrazioni sonore raggiungono timpano il nostro orecchio. Non appena ci arriveranno, sentiremo il suono.

Perché il suono si indebolisce a grande distanza e più siamo lontani dalla sorgente sonora, peggio lo sentiamo? Le particelle d'aria trasmettono bene lo shock, ma gradualmente si indeboliscono sempre di più lungo il percorso. Dopotutto, ogni particella d'aria spinge il suono non in una direzione, ma in tutte le direzioni contemporaneamente (dando potere a diversi "vicini nella folla" contemporaneamente). La forza della spinta trasmessa ad ogni singolo vicino diventa sempre più debole. Ecco perché la forza del suono diminuisce man mano che ci allontaniamo dalla sua fonte.

Ma il suono può viaggiare non solo attraverso l'aria, ma anche attraverso tutti i gas, i liquidi e solidi. Solo la velocità di propagazione e la forza del suono non sono le stesse. Il suono viaggia più velocemente attraverso alcuni gas e attraverso tutti i corpi liquidi e solidi che attraverso l'aria. Pertanto, nella nostra esperienza con un elastico su un vetro o un telefono fatto in casa, sentiamo il suono meglio che se fosse semplicemente trasmesso attraverso l'aria.

Capitolo due Esperimenti con il suono

Alcune informazioni sul suono. Il nostro orecchio è fantastico strumento sottile, percependo fenomeni sonori. Ogni vibrazione della pelle sottile, il cosiddetto timpano, tesa nell'orecchio, provocata anche da una leggera spinta d'aria, viene da noi percepita come suono.

Ma come sentiamo, ad esempio, un colpo di cannone sparato a diversi chilometri da noi? Come e in che modo arriva all'orecchio? Perché sentiamo il suono di uno sparo solo qualche tempo dopo che è stato sparato? Perché, infine, uno sparo ravvicinato si sente più forte di uno sparo lontano?

Tutte queste domande non sono difficili da risolvere se ricordiamo nella nostra memoria tutto ciò che è stato detto nella conversazione palloncini e aerei.

Lo spazio tra gli oggetti situati sulla superficie della terra non è vuoto. È riempito con una miscela di gas trasparenti, che chiamiamo aria. L'aria è composta da innumerevoli minuscole particelle di gas, così piccole che non possono essere viste con il microscopio più potente. Ciò significa che queste innumerevoli particelle di gas riempiono lo spazio tra la pistola e il nostro orecchio. Quando i gas in polvere escono con forza dalla canna di una pistola, danno una spinta alle particelle d'aria più vicine, queste particelle spingono quelle successive, ecc. Questi shock, trasmessi gradualmente da particella a particella in tutte le direzioni, raggiungono anche il timpano del nostro orecchio. E non appena queste scosse, trasmesse successivamente dalle più piccole particelle di gas, raggiungono il timpano, sentiremo immediatamente il suono.

Lo spazio tra l'orecchio e il corpo che produce il suono può essere paragonato a un'area densamente popolata. Immagina che ogni persona sia la più piccola particella d'aria. Supponiamo che attraverso questa folla sia necessario trasmettere un certo ordine da una persona situata a un'estremità della piazza a una persona che si trova all'estremità opposta della stessa piazza. Il modo più semplice è che la prima persona trasmetta l'ordine a chi sta davanti, il quale a sua volta lo trasmette alla persona successiva, e così l'ordine arriverà come previsto.

Immagina che questo incarico consista solo nel trasmettere una piccola spinta. Dopotutto, per trasmettere questo messaggio, ognuno potrebbe rimanere al proprio posto e ciascuno dovrebbe dondolarsi leggermente, uno dopo l'altro, e la spinta verrebbe trasmessa dalla folla molto più velocemente che da un messaggero inviato lungo la strada. stesso percorso.

Lo stesso fenomeno si osserva nell'aria. Le più piccole particelle d'aria non volano dal corpo che suona all'orecchio, ma trasmettono solo scosse ai vicini, questi al successivo, ecc.

La forza dello shock trasmesso attraverso una folla di persone può non solo non diminuire a causa della grande distanza, ma addirittura aumentare se qualcuno, insoddisfatto del disturbo, lo trasmette a un vicino più forte di quanto lui stesso abbia ricevuto. Ma con le particelle d'aria la situazione è diversa. Sono senza vita e trasmettono bene la spinta, ma questa si indebolisce sempre di più lungo il percorso, se non altro per la sola ragione che ogni particella deve spingere le sue vicine in tutte le direzioni e, di conseguenza, la forza della spinta percepita da ciascuna vicina diventa sempre più debole. Questo è il motivo per cui la forza del suono diminuisce gradualmente man mano che ci allontaniamo dalla sorgente sonora.

Anche se il suono si propagasse solo in una direzione, direttamente al nostro orecchio, sarebbe molto più udibile vicino alla pistola che lontano. Ma il suono si diffonde in tutte le direzioni e, di conseguenza, la forza degli urti si indebolisce ulteriormente man mano che aumenta la distanza dall'arma. Se ci allontaniamo dall'arma ad una distanza 2 volte maggiore sentiremo il suono dello sparo quattro volte più debole, se ci allontaniamo ad una distanza tre volte maggiore il suono dello sparo sarà 9 volte più debole, se ci allontaniamo quattro volte volte più debole, poi 16 volte più debole, ecc.

Sulla velocità di propagazione del suono. L'impulso dato alle particelle d'aria più vicine viene gradualmente trasmesso in tutte le direzioni, e proprio come una persona ha bisogno di tempo per portare una commissione a un vicino, così ci vuole del tempo per trasmettere le vibrazioni sonore da una particella d'aria a quella successiva. Si è scoperto che il suono viaggia nell'aria ad una velocità di circa 333 metri al secondo.

Forse ti starai chiedendo come viene misurata la velocità del suono? Questo può essere fatto in vari modi.

Un modo è il seguente.

Se segui lo sparo di una pistola o di un cannone a grande distanza, noterai che vediamo il fuoco dalla volata molto prima di quanto sentiamo il suono dello sparo. Ciò significa che la luce percorre una distanza molto maggiore al secondo rispetto al suono. La velocità della luce è tante volte maggiore della velocità del suono, poiché la velocità di un treno corriere è approssimativamente uguale alla velocità del movimento in senso orario su un quadrante. Possiamo quindi supporre che lo sparo sia avvenuto proprio nel momento in cui l'occhio ha percepito la luce della fiamma proveniente dalla canna. Il suono attende e si sentirà più tardi, maggiore sarà la distanza tra noi e la pistola. Se la distanza è nota, la semplice misurazione dell'intervallo di tempo tra la comparsa del fuoco nel cannone e il suono dello sparo ci consentirà di calcolare la velocità di propagazione del suono.

Come misurare la distanza senza usare un righello? Supponiamo che tu stia camminando con un amico e che ci sia un ponte ferroviario a una certa distanza da te. Chiedi a un amico se può determinare con precisione a occhio quanto è lontano questo ponte. Il tuo compagno penserà e dirà che potrebbe sbagliarsi nel determinare la distanza a occhio, forse di diverse centinaia di metri. E puoi dire con sicurezza che ti impegni a determinare questa distanza senza alcuno strumento con altissima precisione.

Come lo posso fare? Molto semplice. Annotare sulla lancetta dei secondi l'ora in cui le prime ruote della locomotiva entrano nel ponte; Nota anche quanti secondi sono passati prima che sentissi il treno entrare nel ponte. Inoltre, sapendo che la velocità del suono nell'aria è di 333 metri al secondo, ora puoi calcolare la distanza dal ponte. Se, diciamo, questo periodo di tempo fosse pari a 6 secondi, moltiplicando 333 per 6, scopriamo immediatamente che la distanza dal ponte è di 1998 metri.

Poiché la velocità di propagazione del suono dipende in qualche modo dalla temperatura e dall'umidità dell'aria, non si può garantire la perfetta accuratezza dei risultati. È meglio arrotondare il numero risultante a 2000 metri. Ma anche questa precisione di misurazione dopo la verifica sorprenderà il tuo amico.

Se il tuo orologio non ha la lancetta dei secondi, avvicinalo all'orecchio e conta i secondi. Quasi tutti gli orologi da tasca suonano 1/5 di secondo, e se conti così: O 2,3,4,5; 12,3,4,5. 22,3,4,5. 32,3,4,5. 4 2,3,4,5, ecc., quindi puoi scoprire non solo i secondi, ma anche le loro quinte. Naturalmente il conteggio deve iniziare da zero. Con un conteggio di 1 passa il primo secondo, con un conteggio di 2 il secondo, con un conteggio di 3 il terzo, ecc. Non stupitevi se il secondo dura più a lungo di quanto possa sembrare ad un osservatore inesperto.

Esistono molti casi per determinare la distanza tramite il suono: ad esempio, il fischio di una locomotiva (quando è visibile il vapore del fischio), un'orchestra che suona (l'inizio della musica è percepibile dal movimento del direttore d'orchestra), un falegname che taglia con un'ascia , ecc. Con grande precisione, puoi determinare la distanza dagli scarichi dei temporali, se conti i secondi tra il lampo del fulmine e il primo tuono.

Non è necessario che questo o quell'oggetto stesso produca suono. Se il suono prodotto da un oggetto ritorna, ad esempio, come eco, è possibile determinare anche la distanza dall'oggetto. Supponiamo che passino 3 secondi dal momento in cui appare il suono e la sua prima eco chiara. Ciò significa che il suono ha viaggiato avanti e indietro 333 x 3 = 999 metri, ovvero - arrotondando - 1000 metri, e quindi l'oggetto che rifletteva la voce si trova a 500 metri da noi.

Come creare un suono in modo da poterlo sentire due volte? Il suono viaggia non solo attraverso l'aria, ma anche attraverso tutti i corpi gassosi, liquidi e solidi. Solo la velocità di propagazione e la forza del suono non sono le stesse. Il suono viaggia più velocemente attraverso alcuni gas e attraverso tutti i corpi liquidi e solidi che attraverso l'aria. Nel gas più leggero a noi noto, l'idrogeno, il suono viaggia a 1286 metri al secondo, cioè quasi quattro volte di più che nell'aria. Nell'acqua la velocità del suono è di 1400 metri, nel legno di 3300 metri e nel ferro di 5000 metri al secondo.

Sfruttando la buona conduttività sonora dell'acqua, rilevano la presenza di sottomarini in mare oppure, ascoltando il rumore delle eliche nell'acqua, rilevano l'avanzamento di una nave ancora sotto l'orizzonte. Sulle rive degli stagni in cui vengono allevate le carpe, viene spesso installata una campana e le carpe nuotano fino al suono della campana, sapendo che in questo momento vengono nutrite. Ciò significa che il suono viaggia dall'aria all'acqua. Se la campana fosse messa nell'acqua, l'acqua renderebbe difficile l'oscillazione della lingua della campana e il suono sarebbe molto debole.

Tuttavia, abbiamo deviato dall'argomento. Come emettere un suono in modo da poterlo sentire due volte? Mentre cammini, noterai da qualche parte una lunga recinzione a traliccio di ferro. Più lunga è la recinzione, meglio è. Lascia il tuo compagno all'inizio del recinto e percorrilo centoventi passi, appoggia saldamente l'orecchio alla sbarra di ferro del recinto e chiedi al tuo compagno di dare un colpo forte e breve al recinto. Prima di tutto lo vedrai colpire, poi sentirai il suono di due colpi che si susseguono rapidamente. Forse deciderai che è stata la tua immaginazione, ma con l'esperienza ripetuta ogni dubbio scomparirà. In realtà senti due boom sonici.

Altrettanto semplice quanto l'esperienza è la sua spiegazione.

Dal corpo che provocava il suono, le scosse arrivavano all'orecchio in due modi: attraverso l'aria e il ferro. Il suono viaggia attraverso il ferro molto velocemente (5000 metri al secondo) e attraverso l'aria molto più lentamente (333 metri al secondo). Ciò provoca due brevi stimolazioni sonore. Se ti allontani di 100 metri dal luogo, il primo suono che viaggia attraverso il ferro raggiungerà il tuo orecchio in 0,02 secondi e il secondo in 0,3 secondi. La differenza di 0,28 secondi si sente chiaramente all'orecchio.

Il suono viene trasmesso dai corpi solidi non solo rapidamente, ma anche bene. I prigionieri sfruttano questa proprietà quando negoziano tra le celle bussando.

Un inglese approfittò della proprietà del legno di abete rosso di trasmettere molto bene il suono. Collocò un pianoforte nel seminterrato e collegò la piattaforma del pianoforte alla stanza all'ultimo piano con un palo di abete rosso. All'ultimo piano, un palo attraversava il pavimento e trasmetteva i suoni di un pianoforte quando vi veniva appoggiata la tavola armonica di un violino. La musica, che prima era completamente inaccessibile dal seminterrato, si sentiva così chiaramente come se il pianoforte fosse nella stanza.

Successivamente, il fisico Tyndall sostituì il violino con un'arpa, i cui toni erano più adatti al pianoforte, e tutti i presenti rimasero stupiti dai risultati: le corde dell'arpa producevano suoni come sotto i colpi di una mano invisibile, e molte persone superstiziose pensavano che fossero gli spiriti all'opera.

Puoi ripetere un'esperienza simile su piccola scala.

Prendi un palo di legno lungo 2-3 metri e fallo passare attraverso una parete di legno o una porta di un capannone. Il foro deve essere maggiore dello spessore del palo. Il palo non deve toccare la porta di legno o il muro; avvolgetelo in cotone idrofilo o feltro e poi inseritelo nel foro. Far scorrere il palo in modo che le estremità abbiano la stessa lunghezza su entrambi i lati. Se colleghi un orologio a un'estremità del palo e la tavola armonica di un violino, una chitarra o semplicemente una tavola sottile all'altra estremità, il ticchettio dell'orologio si sentirà forte e chiaro.

Telefono economico. Conoscendo la proprietà del suono di propagarsi bene attraverso i solidi, è possibile costruire un telefono molto semplice ed economico. Certo, non può essere paragonato a quello elettrico, ma a breve distanza trasmetterà comunque perfettamente i suoni.

Incolla due bicchierini di cartone, fora il fondo al centro, infilaci una corda sottile e resistente e fissala al fondo dei bicchieri con un bastoncino di legno. La lunghezza del cavo può essere superiore a 20 metri. I partecipanti alla conversazione ricevono un bicchiere ciascuno e si disperdono finché la corda lo consente. Ora, se uno dei partecipanti parla in un bicchiere e l'altro avvicina il bicchiere all'orecchio, anche le parole pronunciate a bassa voce saranno perfettamente udibili (Fig. 34). Il suono viene trasmesso bene dal cavo solo quando il cavo è teso.

Riso. 34

Corno. Sappiamo già che l'aria è composta da numerose particelle individuali. Quando si verifica il suono, le particelle d'aria situate vicino al corpo che suona trasmettono spinte alle particelle vicine, che spingono quelle successive, ecc., e così il suono arriva al nostro orecchio.

Quando l'aria diventa rarefatta, le distanze tra le particelle aumentano e la trasmissione degli urti, e quindi del suono, si indebolisce. Nello spazio senz’aria il suono non può essere trasmesso affatto. Chiunque abbia una pompa ad aria può verificarlo facilmente.

Prendi, ad esempio, un campanello elettrico e posizionalo sotto il cofano di una pompa ad aria. La campana va posizionata su un piccolo cuscinetto in modo che il suo suono non venga trasmesso all'esterno attraverso il tavolo. Accendi la corrente e, mentre il campanello funziona, inizia a pompare l'aria. All'inizio il suono sarà forte, poi diventerà più debole e infine sarà appena udibile, come se la campana suonasse lontano e funzionasse appena, anche se in realtà si vedono frequenti colpi di martello, che indicano che la campana sta lavorando.

Le particelle d'aria assomigliano a sfere elastiche nelle loro proprietà. Utilizzando quindi una comune palla di gomma si possono ottenere alcuni fenomeni simili a quelli che si verificano nell'aria quando il suono viene trasmesso dalle sue particelle.

Ad esempio, traccia un segno con il gesso sul muro, alla tua altezza, direttamente di fronte a te, e lancia con forza la palla contro il muro. Tornerà nella stessa direzione in cui è stato lanciato. Se ti allontani da un segno sul muro e gli lanci una palla, questa rimbalzerà nella direzione opposta alla tua. Puoi sapere in anticipo in quale direzione rimbalzerà sul muro. Se tracci una perpendicolare dal punto in cui la palla ha colpito il muro e misuri l'angolo con cui la palla ha colpito, noterai che è rimbalzata sul muro con lo stesso angolo rispetto alla perpendicolare. Il primo angolo è detto angolo di incidenza, il secondo è detto angolo di riflessione. Pertanto, i fisici dicono che l'angolo di incidenza uguale all'angolo riflessioni (Fig. 35, sotto). Anche il suono obbedisce alla stessa legge.

Riso. 35

Il fenomeno della riflessione del suono diede origine all'idea di costruire strumenti con i quali il suono potesse essere trasmesso a lunghe distanze. Sappiamo che il suono viaggia in tutte le direzioni e quindi si indebolisce molto rapidamente. Con l'aiuto di un corno possiamo dirigere un suono di grande forza in una direzione specifica. Sono centinaia di anni che lo cerchiamo forma migliore corno, ma si è scoperto che non importa quale forma gli dai, non risulta molto meglio di un semplice corno, che è facile da realizzare da solo.

Incolla insieme un tubo conico di cartone lungo circa 1 metro in modo che il diametro della presa sia di 15-20 centimetri e l'estremità stretta del cono abbia un foro di tre centimetri di diametro. Incolla un piccolo imbuto a questa estremità del corno in modo che sia comodo coprirti la bocca. Quando il corno è asciutto, appoggia la bocca sull'imbuto e punta la campana nella direzione in cui vuoi dirigere il suono. Le pareti del corno non consentiranno al suono di dissiparsi in tutte le direzioni e la forza del suono si indebolirà con la distanza molto meno che senza il corno.

Riso. 35 mostra come, grazie al corno, le vibrazioni sonore, riflesse dalle sue pareti, si propagano in direzione parallela all'asse del corno. Con l'aiuto di un buon corno lungo 2 metri, puoi parlare a una distanza di un chilometro, e con tempo calmo, e anche di notte, anche oltre.

Il suono viaggia così bene nei tubi che le istituzioni spesso mettono in atto comunicazioni molto semplici: fanno passare un tubo da una stanza all'altra e parlano su questo telefono primitivo.

Spesso sulle piccole imbarcazioni marittime e fluviali, la plancia del capitano e gli alloggi del timoniere sono collegati tramite tubi alla sala macchine. E a volte tra le cabine è installato un telefono così primitivo, ma molto affidabile.

Tuono artificiale. Non hai bisogno di apparecchiature elettriche per questa esperienza. Un pezzo di spago sostituirà il tutto. Metti un pezzo di spago all'orecchio e chiedi a un amico di allontanare l'altra estremità e tiralo abbastanza stretto. Ora, se il tuo amico colpisce molto piano la corda con le dita, sentirai qualcosa di simile al suono delle gocce di pioggia che colpiscono il telaio della finestra. Se trascina un chiodo lungo la corda, sentirai l'ululato di una tempesta. Se il tuo assistente fa rotolare la corda tra le dita, sentirai chiaramente il rombo del tuono. Con una leggera contrazione della corda si ha l'impressione che un orologio rintocchi.

Prova a legare una corda alle pinze di ferro usate per prendere il carbone dalla stufa, attacca le estremità della corda alle orecchie e colpisci le pinze sulla gamba di un tavolo o su qualche oggetto metallico (Fig. 36). Cosa ascolterai?

Riso. 36

Inganni acustici. L'udito, come gli altri sensi, a volte ci inganna. Puoi commettere un errore sia nella forza del suono che nel suo punto di partenza. I tuoni sono così potenti che troviamo difficile paragonarli a qualsiasi altro rumore, eppure il tuono può essere completamente soffocato accartocciando la carta vicino all'orecchio. Ciò non significa, ovviamente, che la carta accartocciata faccia più rumore del tuono. La differenza nelle distanze è semplicemente così grande che il suono della carta accartocciata viene da noi percepito più potente del terribile rombo del tuono.

Molto spesso si commettono errori nel determinare la direzione del suono. Spesso, quando si sente un'eco, si potrebbe pensare che ci sia una persona nella direzione da cui proveniva l'eco. Affrettandoci al tram, spesso corriamo invano per avere il tempo di salirci. Immagina di camminare lungo una strada che confina con un'altra, lungo la quale è posata una linea del tram, come mostrato in Fig. 37.

Riso. 37

Senti il ​​tram avvicinarsi, decidi che viene da sinistra e ti affretti a correre verso l'angolo. La maggior parte delle volte ti sbagli: si scopre che viene da destra. Succede anche il contrario: se devi salire su un tram che arriva da destra, quello a sinistra ti inganna. Questo è spiegato in modo molto semplice. Stai camminando lato destro strada e un tram si sta avvicinando da destra. Ti è nascosto dietro l'angolo della casa e non lo vedi, ma lo senti. In questo caso il suono non entra direttamente nell'orecchio. Sappiamo che il suono viaggia in tutte le direzioni. Possiamo chiamare ciascuna di queste direzioni un raggio sonoro.

Consideriamo uno dei raggi sonori emanati da un tram in movimento (nella figura è indicato con una linea in grassetto). Innanzitutto, il raggio sonoro cade lateralmente UN la strada lungo la quale passa il tram. Da questo lato, secondo la legge a noi già nota, si riflette e colpisce di lato B. Riflettendosi da esso, raggiunge il nostro orecchio sinistro. Si pensa quindi che il tram provenga dal lato sinistro, poiché siamo abituati a pensare che il suono provenga da un corpo situato nella linea del fascio sonoro.

Figure parlanti. Per questo esperimento abbiamo bisogno di due specchi concavi. Non sono difficili da realizzare da soli. Poiché questi specchi serviranno solo per esperimenti con il suono, possono essere realizzati da una cartella. Questi specchi non hanno bisogno di lucentezza e non richiedono nemmeno una precisione particolare.

Se immagini uno specchio concavo tagliato a metà attraverso il centro, allora, ovviamente, la linea di taglio sarà un arco, il cui raggio sarà uguale al raggio della palla di cui fa parte lo specchio concavo. Se vuoi realizzare uno specchio concavo con un raggio di 1 metro (questa dimensione va bene per il nostro esperimento), prendi un pezzo di cartone lungo circa settanta centimetri e una corda lunga un metro. Disegna un arco sul cartone in modo che copra l'intera lunghezza del cartone (Fig. 38, UN). Ritaglia con attenzione questa parte del cerchio e otterrai un cosiddetto modello.

Togliere il cartone non incollato e tagliarlo in 12-15 triangoli isosceli stretti, il cui lato lungo dovrebbe essere di circa 35 centimetri. Cuci questi triangoli (Fig. 38, B), di volta in volta applicando loro un modello. Assicurati che formino uno specchio concavo che corrisponda approssimativamente al modello. Per fare questo, otteniamo prima uno specchio conico molto piatto da questi triangoli cuciti. Per dargli la forma arrotondata che ci occorre, bagnamo il cartoncino e, una volta bagnato, stendetelo premendo con un piatto largo e con le mani finché la superficie non assume la forma concava che desideriamo. Applicando sempre il modello in direzioni diverse, assicurati che lo specchio abbia la forma corretta.

Metti lo specchio bagnato finito ad asciugare all'ombra, posizionando degli stracci sotto in modo che il cartone non si pieghi. Se vuoi realizzare uno specchio non molto grande, ad esempio con un diametro di 30-40 centimetri, puoi ricavarlo da un pezzo di cartone, ritagliando un cerchio del diametro di 45 centimetri e dopo averlo bagnato , allungalo secondo il modello.

Un ottimo specchio può essere realizzato in gesso. Il modello per questo specchio deve essere realizzato da una tavola, ma prendi il lato convesso anziché quello concavo. Pianta un chiodo nel mezzo di questa parte convessa del modello. Mordere la testa di questo chiodo e affilarla (Fig. 38, IN). Quindi ritaglia un cerchio da un cartone spesso con lo stesso diametro del diametro dello specchio, ad esempio 50-60 centimetri. Lungo i bordi del cerchio, cuci i bordi da una cartella alta 10-15 centimetri. Sigilla tutte le crepe con argilla o mastice. Versare in questo stampo il gesso mescolato con una piccola quantità di colla, impastare un po' e, quando la massa sarà diventata pastosa, inserire la sagoma al centro del fondo e attorcigliarla. La sagoma raschierà via l'intonaco in eccesso e l'intonaco rimanente si raffredderà e formerà una rientranza a forma di sagoma.

Quando il gesso sarà completamente asciutto otterrete un meraviglioso specchio concavo. Basta non asciugarlo vicino alla stufa o al sole, perché una rapida asciugatura causerà crepe nell'intonaco.

Per il nostro esperimento abbiamo bisogno di due specchi concavi identici. Appenderli in due stanze, esattamente una di fronte all'altra, in modo che ci sia una porta tra loro. Se gli specchi sono grandi, la distanza tra loro può arrivare fino a 10 metri. Metti una bambola al centro di uno specchio e annuncia ai presenti che questa piccola persona può parlare e rispondere alle domande.

Il fuoco dello specchio concavo si trova esattamente di fronte al suo centro, cioè di fronte al punto più profondo, a una distanza di metà del raggio di curvatura (Fig. 38, /), cioè a una distanza di metà del raggio con cui il modello è stato disegnato. Se hai disegnato un modello con un raggio di 1 metro, il fuoco dello specchio si trova a una distanza di 50 centimetri dal suo centro.

Riso. 38

I raggi sonori, emanati dal centro di quella superficie sferica di cui fa parte il nostro specchio, cadono sulla superficie dello specchio, ciascuno perpendicolare ad essa, e vengono riflessi allo stesso centro. Se il corpo che suona si trova in un punto leggermente più vicino allo specchio, i raggi sonori provenienti da esso, riflessi, si riuniranno in punti più distanti dallo specchio rispetto al suo centro. E se il punto di partenza dei suoni coincide con il fuoco dello specchio, allora, essendo stati riflessi, andranno paralleli all'asse principale dello specchio e, colpendo lo specchio concavo opposto, verranno riflessi da questo secondo specchio e si essere raccolto nel suo fuoco, che si trova anch'esso a metà raggio dal centro dello specchio.

Per nascondere un altro specchio agli spettatori, tenda porta aperta mussola o un lenzuolo sottile: trasmettono perfettamente le onde sonore. È meglio condurre esperimenti la sera, quindi puoi illuminare la stanza in cui si trova la bambola, ma non illuminare quella adiacente. Gli specchi devono essere appesi esattamente uno di fronte all'altro. Installarli non è semplice, quindi prima di mostrare questo esperimento al pubblico, controlla se gli specchi sono appesi correttamente, altrimenti potrebbe esserci imbarazzo.

Se nessuno ti aiuta con l'installazione, puoi appendere un orologio nel punto focale di uno specchio e ascoltarne il ticchettio nel secondo specchio in un'altra stanza.

Posiziona la statuetta in modo che la sua testa sia nel punto in cui puoi sentire meglio il ticchettio dell'orologio. Questo sarà esattamente nel fuoco dello specchio. Ma con l'esperienza, hai ancora bisogno di un assistente. Mettilo al centro di uno specchio appeso in una stanza buia e ascolta tutto ciò che viene detto all'orecchio della statuetta. Deve anche rispondere a tutte le domande, parlando a bassa voce davanti allo specchio, e poi colui che ha posto la domanda sentirà la risposta, avvicinando l'orecchio alla testa della figura. Si ha l'impressione che la bambola stia davvero parlando e probabilmente nessuno dei presenti sarà in grado di spiegare quale sia il segreto.

Per evitare che il tuo assistente seduto in una stanza buia commetta un errore e dia una risposta fuori fuoco, installa un piccolo megafono attraverso il quale puoi sia parlare che ascoltare. Il portavoce, la testa e le spalle di una persona che si avvicina allo specchio non interferiranno minimamente con la propagazione dei raggi sonori.

La tavola come strumento acustico. All'inizio di questo libro ti abbiamo spiegato come fare esperimenti con una trottola. Poi l'abbiamo fatto ruotare nelle posizioni più sorprendenti, e ora lo useremo come strumento musicale. Solo per questo esperimento è necessaria una capote particolarmente pesante. Forse qualche tornitore che conosci ti realizzerà una trottola del genere secondo i nostri disegni (Fig. 39).

Riso. 39

L'asse può essere di rame, affilato e il cono leggermente arrotondato nella parte inferiore. Il disco superiore stesso è meglio realizzato con una sorta di metallo pesante, come stagno o piombo. Il disco deve essere tornito. Sopra l'asse superiore è necessario praticare un foro al centro esattamente lungo l'asse. Selezionare un pezzo di filo d'acciaio adatto per questa rientranza e inserirlo nella maniglia di legno. Il supporto può essere in legno; basta inserire un cuscinetto di rame nella parte superiore, dove ruoterà l’estremità dell’asse del piano, e coprire il fondo del supporto con un panno in modo che non scivoli. Quanto più accuratamente vengono realizzate tutte le parti della trottola, tanto più a lungo ruota e, quindi, migliori risultano gli esperimenti con essa. Questo piano è iniziato da una corda, come mostrato in Fig. 40.

Si prega di notare che due piccoli perni devono essere inseriti sopra il disco superiore, su entrambi i lati dell'asse. Servono per poter installare sul piano i vari cerchi che compongono l'apparato acustico del piano.

Riso. 40

Utilizzando le forbici, ritagliate dalla latta o da una sottile lastra di rame due cerchi regolari con tre fori al centro: uno al centro per l'asse del piano, e due piccoli ai lati per i perni. Sulla circonferenza di uno di questi cerchi ritagliare con una lima dei denti delle più svariate dimensioni senza un ordine particolare, come mostrato in Fig. 41, UN. Ma le punte di tutti i denti devono raggiungere il bordo esterno.

Su un altro cerchio, crea i denti nel modo più preciso possibile (Fig. 41, 5), profondi 2-3 millimetri. Se l'ultimo polo risulta un po' più grande o più piccolo degli altri, non importa: un polo non rovinerà il lavoro.

Sapete già che ogni corpo che suona impartisce scosse alle particelle d'aria, e queste scosse vengono poi trasmesse al nostro orecchio. Una serie di scosse identiche e separate viene percepita dal nostro orecchio come un suono continuo solo se si susseguono abbastanza spesso. Non importa quanto ti affretti a colpire un tamburo con un bastone o un pezzo di cartone con una matita, si sentiranno comunque i singoli colpi.

Con i nostri cerchi seghettati potete colpire il cartone con una frequenza tale che i singoli colpi non possono essere distinti.

Posizionare sulla parte superiore un cerchio con i denti segati in modo casuale e attaccarvi un pezzo di cartone molto spesso e sottile (Fig. 41, UN). Sentirai uno scricchiolio disgustoso e acuto.

Riso. 41

Non è lo stesso con l’altro cerchio. Gli urti uniformi dei suoi denti regolari sul cartone, fondendosi, provocano una nota musicale (il cosiddetto tono), prima alta, e poi, man mano che la parte superiore rallenta, sempre più bassa.

Forse ti interessa sapere quanti impulsi successivi e uniformi si fondono nel nostro orecchio in una nota musicale e in quale? 16 shock al secondo si fondono già in una nota bassa e spessa e 435 vibrazioni al secondo danno il tono LA.

Questa è la stessa nota su cui è accordata la seconda corda del violino.

Ancora più interessante è conoscere la frequenza di vibrazione più alta che il nostro udito può percepire. Va notato che con un aumento del numero di vibrazioni al secondo oltre un certo limite, contemporaneamente ad un aumento del tono, la nostra percezione del suono si indebolisce.

All'altezza più alta di una corda di pianoforte, fa 5.000 vibrazioni al secondo, 20.000 vibrazioni al secondo producono un suono che è appena udibile per noi e 35.000 vibrazioni possono essere rilevate solo da un orecchio raro. Numero maggiore Il nostro orecchio non percepisce più le vibrazioni.

Tuttavia, ci siamo dimenticati della nostra trottola, e nel frattempo può ancora divertirci con i suoni musicali di scale e accordi. Solo per questo è necessario realizzare un altro cerchio, proprio come i primi due, di stagno o rame o anche di buon cartone (Fig. 42, UN). Non è difficile da realizzare, basta conoscere le dimensioni. Dividi lo stesso cerchio del primo in 6 parti uguali di raggio e disegna su di esso 4 cerchi, riducendo ogni volta il raggio della stessa quantità in modo che tutti gli spazi tra i cerchi siano uguali. Fai 12 fori sul cerchio interno, 15 sul secondo, 18 sul terzo e 24 sul cerchio esterno. Il diametro dei fori dovrebbe essere di 2-3 millimetri. Basta non forarli con un punteruolo, ma buttarli fuori con una tacca e generalmente cercare di fare il cerchio con molta attenzione.

Con l'aiuto di questo cerchio, puoi impartire all'aria gli shock corretti, uno dopo l'altro, il che significa provocare un tono musicale. Per fare ciò, mentre ruoti il ​​cerchio, devi soffiare in una delle file di fori. Un flusso d'aria viene fatto passare attraverso i fori o ritardato a intervalli. Questo spesso dà shock che si susseguono, cioè un tono. Dirigere un flusso d'aria nel cerchio attraverso un tubo di vetro tirato da un'estremità e piegato ad angolo, come mostrato in Fig. 42, B.

Se la trottola ruota alla velocità di 6 giri al secondo, la prima fila di fori ci darà 6 x 12 = 72 vibrazioni; il secondo - 6 x 15 = 90 vibrazioni; il terzo - 6 x 18 = 108 oscillazioni e il quarto - 6 x 24 = 144 oscillazioni al secondo. Una tale capote con dischi forati è chiamata sirena di Savara. La nostra sirena può produrre gli accordi di tre note corretti. Per fare ciò, hai solo bisogno di un altro dispositivo.

Prendi un sottile tubo di rame e saldane un'estremità. Praticare quattro fori sul lato del tubo alla stessa distanza tra loro dei cerchi forati sulla sirena. Saldare una piccola estensione del tubo a questi quattro fori. Quando metti un tubo di gomma sull'estremità aperta di questo tubo di metallo e soffi attraverso i quattro rami sottili sul cerchio rotante della sirena, tenendo il tubo in modo che l'aria dei tubi sottili colpisca contemporaneamente tutti i cerchi forati, tu sentirà gli accordi corretti, alti o bassi, a seconda della velocità di rotazione della trottola.

Riso. 42

Chiunque abbia familiarità con la musica può osservare fenomeni molto interessanti con l'aiuto di una trottola. Puoi realizzare, ad esempio, non quattro file di fori, ma otto: otterrai una gamma meravigliosa. Per fare ciò, devi posizionare i fori su otto cerchi in questo ordine: la prima fila - 24, la seconda - 27, la terza - 30, la quarta - 32, la quinta - 36, la sesta - 40, la settima - 45 e l'ottavo - 48 buche. La gamma è composta da sette toni, i cui numeri di vibrazioni al secondo sono correlati come una serie di questi numeri. Ciò è mostrato nella tabella seguente, che contiene anche i nomi più noti dei toni nella scala:

La parte superiore realizzata ci sarà successivamente utile per esperimenti ottici.

Il suono delle corde. Qualsiasi corpo che vibra rapidamente produce un suono. Sai che le corde tese che vibrano producono un tono musicale.

Prendi la corda tesa al centro con le dita, tirala leggermente di lato e rilasciala. La corda elastica ritornerà rapidamente nella sua posizione precedente, ma per inerzia si sposterà ulteriormente attraverso di essa, poi devierà di nuovo nella direzione in cui l'avete tirata prima, e oscillerà così per un po' di tempo, con sempre meno portata, fino a quando non finalmente si calma.

Le vibrazioni della corda provocavano scosse d'aria, che si susseguivano molto rapidamente una dopo l'altra. Questi shock si fondono nel nostro orecchio in un unico suono, ma questo suono della corda è molto debole e, per rafforzarlo, le corde vengono tirate su scatole di legno a pareti sottili. L'albero percepisce bene tutte le vibrazioni e le trasmette all'aria con una superficie maggiore. Pertanto, tutti gli strumenti a corda - violino, pianoforte, balalaika, arpa - sono realizzati in legno. Ha la notevole capacità di percepire ugualmente bene le vibrazioni di quasi tutti i suoni, mentre il metallo viene messo in vibrazione principalmente solo dal tono che emette quando viene colpito.

Chiunque abbia in casa un pianoforte a coda può verificarlo facilmente. Il corpo in legno del pianoforte esalta sorprendentemente tutti i toni; Ogni tono viene trasmesso con la stessa forza e chiarezza all'aria esterna. Apri il coperchio del pianoforte, premi il pedale destro e suona una nota con la tua voce. Sentirai il pianoforte ripetere il tono che hai suonato. Quando premi il pedale destro, tutte le corde vengono liberate dalle valvole di feltro e possono vibrare liberamente, ma in risposta alla tua voce vibra solo la corda del tono che hai suonato. Tutti gli altri non hanno risposto.

Vediamo ora come vibra la corda e che suoni produce nei diversi casi. Non devi essere un violinista per sapere che più stringi una corda di violino su un pirolo, più alto sarà il suono che produce. Ma se una corda è alta o bassa dipende da qualcosa di più che dalla forza con cui è tesa. Il tono è influenzato dal peso della corda e dalla sua lunghezza.

Le corde dei bassi pesanti avvolte nel filo non possono farlo. elevato numero vibrazioni al secondo, poiché anche i polmoni sono allungati e della stessa lunghezza. Ciò significa che il numero di vibrazioni della corda dipende anche dal suo peso per unità di lunghezza. Maggiore è il peso della corda, minori saranno le vibrazioni al secondo. I matematici dicono che il numero di vibrazioni di una corda è inversamente proporzionale al suo peso.

Se accorci la corda della metà, vibrerà due volte più spesso, e quindi il suono sarà più alto e, come si suol dire, un'ottava più alta. In generale, ad una data tensione, il numero di vibrazioni di una data corda al secondo è inversamente proporzionale alla sua lunghezza.

Armonica da bastoni di legno. Affinché una corda produca un suono, non solo può essere battuta, tirata o segata con un arco. Si può strofinare longitudinalmente con uno straccio cosparso di colofonia. Ma in questo caso le vibrazioni non saranno trasversali, ma longitudinali, non andranno lateralmente e la corda si accorcerà e si allungherà alternativamente.

Possiamo costruire uno strumento musicale basato su questo, mostrato in Fig. 43. In una scatola di legno lunga 50 centimetri e alta 15 centimetri, inserite 8 bastoncini di legno molto lisci spessi 1 centimetro ad uguale distanza l'uno dall'altro. I bastoncini devono essere inseriti esattamente perpendicolarmente al coperchio della scatola. È meglio realizzare la scatola e le bacchette con l'abete, ma si otterranno ottimi risultati se realizzi l'armonica con tavole di abete.

Per rendere stabile la scatola, allarga la sua base. La lunghezza dei bastoncini dipende da quale è il primo. Per realizzare questo strumento si possono prendere le seguenti dimensioni: il primo bastoncino sarà lungo 70 centimetri, il terzo ^terzo) dovrà essere

56 centimetri, quinto

46,7 centimetri, l'ottavo è la metà del primo - 35 centimetri. Le bacchette rimanenti possono essere regolate a orecchio sulle note intermedie dell'ottava secondo i toni della scala.

Riso. 43

Naturalmente, possono essere tagliati in base ai rapporti digitali dei suoni, ma è meglio adattarli in base al tono, perché si può facilmente commettere un errore durante il taglio a causa della sottile differenza nello spessore dei bastoncini. È meglio prima renderli un po’ più lunghi del necessario, e poi limarli gradualmente, ascoltando.

La lunghezza del secondo e del quarto bastoncino dovrebbe essere media tra quelli in piedi accanto a loro: secondo bastoncino

63 centimetri; il quarto

51,4 centimetri; La sesta e la settima bacchetta dovrebbero essere di lunghezza media e suonare tra la quinta e l'ottava.

Ora lo strumento è pronto e non è necessaria più alcuna attrezzatura per suonarlo. Con due dita leggermente umide, fai scorrere le bacchette e suonerà questa originale armonica.

Strumento musicale realizzato con occhiali. Un calice di vetro sottile può essere fatto in modo che emetta un suono forte. Pulisci il dito indice mano destra Utilizzare un panno umido per rimuovere lo sporco, quindi immergere il dito nell'acqua e passare il dito bagnato, esercitando una leggera pressione, lungo il bordo del vetro (Fig. 44). All'inizio sentirai un suono sgradevole. Ma quando i bordi del vetro saranno ben puliti, emetterà un suono canoro, più è delicato, più leggero premi con il dito.

L'altezza del suono dipende dalla dimensione del vetro e dallo spessore delle pareti. Non sarà difficile per te selezionare più bicchieri o bicchieri dal tono più basso a quello più alto. Puoi anche cambiare il tono aggiungendo acqua al bicchiere. Come più acqua versare, più basso sarà il tono.

Riso. 44

Con un'armonica realizzata con gli occhiali puoi suonare facilmente diverse melodie.

Quando fai scorrere il dito lungo i bordi di un bicchiere d'acqua, vedrai dall'alto come si increspa la superficie dell'acqua. Si muove continuamente a ondate. Queste onde sono molto piccole, ma puoi notare che sono più forti nel punto in cui si trova il dito. Le onde attraversano il vetro verso il lato opposto e altre onde si muovono ad angolo retto rispetto ad esse, passando anch'esse per il centro.

È molto interessante osservare questa increspatura sulla superficie a specchio dell'acqua e, ovviamente, capisci che proviene dallo scuotimento delle pareti del vetro, che viene trasmesso all'acqua. Non appena rimuovi il dito, sia il suono che il rigonfiamento scompariranno.

Il famoso scienziato americano Benjamin Franklin, che scoprì l'elettricità atmosferica, una volta realizzò uno strumento musicale piuttosto complesso come un'armonica con gli occhiali. Selezionò sedici tazze di vetro ben lucidate, fece dei fori al centro e le montò su un comune asse di legno. Sotto la scatola in cui erano installate queste campane di vetro, c'era un pedale incorporato, come una macchina da cucire. Con l'aiuto di questo pedale, di due pulegge e di una cinghia, è possibile ruotare facilmente l'asse con le tazze.

Dal tocco delle dita bagnate ai bordi delle tazze, i suoni si sono intensificati da un dolce sussurro a un fortissimo. Le persone che hanno ascoltato questo strumento hanno affermato che l'armonia dei suoi suoni era sorprendentemente piacevole. Nel 1763 Franklin donò il suo strumento all'inglese Miss Davis a Filadelfia, che lo mostrò nel 1765, prima in Inghilterra, poi in Francia e Germania, ma da allora questo strumento è scomparso senza lasciare traccia.

Figure sonore di Chladni. Nei teatri, per rappresentare sul palco il suono delle campane delle chiese, vengono solitamente utilizzate lunghe aste di acciaio o lamiere di ferro sospese liberamente. Conosciamo già le vibrazioni delle corde e dei bastoncini di legno, quindi ci è facile immaginare le vibrazioni delle verghe di ferro. Per quanto riguarda le lastre di ferro, qui il fenomeno è molto più complesso. Solo grazie ricerca interessante Fisica Chladni abbiamo dati precisi su questo tema. Ecco come lo stesso Chladni parla dei suoi esperimenti:

"Non sono riuscito a trovarlo da nessuna parte spiegazione scientifica vari tipi di vibrazioni e sonorità dei corpi. Per inciso, ho notato che una piccola piastra di vetro o di metallo sospesa in punti diversi produceva suoni diversi quando la colpivo. Volevo sapere il motivo di questa differenza di suoni. Devo aggiungere che all'epoca nessuno aveva ancora effettuato ricerche in questo ambito.

Ho tenuto una mola di ottone in una morsa vicino alla punta al centro e ho notato che l'arco del violino le faceva produrre suoni diversi a seconda del punto in cui toccava l'arco. Le osservazioni di Lichtenberg sui modelli della polvere di resina prodotta su lastre di vetro o resina sotto l'influenza dell'elettricità mi hanno portato all'idea che le varie vibrazioni del mio cerchio si sarebbero rivelate anche se lo avessi cosparso di sabbia o qualcosa del genere. Quando ho messo in pratica la mia idea, da questi esperimenti ho effettivamente ottenuto delle figure a forma di stella”.

Se volete ripetere l'esperimento di Chladni, prendete del vetro o, meglio ancora, una lastra quadrata di ottone con un lato di trenta centimetri e uno spessore di 1-2 millimetri. Una piastra irregolare o rotta non è adatta per l'esperimento.

Praticare un foro del diametro di 6 millimetri al centro della piastra. Perché un disco suoni, deve essere attaccato a qualcosa di solido solo al centro. Avvitatelo ad un piccolo pezzo di legno e fissate il pezzo di legno in una morsa avvitata al tavolo (Fig. 45). Per consentire alla piastra di vibrare liberamente, posizionare un pezzo piatto di sughero sotto la testa della vite. Ricopri ora il disco con vernice nera, strofina bene l'archetto con la colofonia e muovilo lentamente, come mostrato in figura, su e giù, premendo delicatamente. Forse non subito, ma presto produrrai un suono chiaro, anche se non particolarmente piacevole.

Versare la sabbia fine attraverso un setaccio sul piatto. Prova a versare in modo uniforme, ma non troppo spesso. Muovi l'archetto lungo uno dei bordi del disco e tocca lato opposto. Sulla superficie oscillante del disco, i granelli di sabbia rimbalzeranno e, infine, quando il suono del disco sarà stabilito, la sabbia giacerà simmetricamente su di esso sotto forma di una sorta di figura. Se tieni il dito al centro del bordo del piatto opposto all'arco, la sabbia su di esso si troverà su due linee in modo da dividere il piatto in 4 quadrati. Se tieni l'angolo del piatto, la sabbia lo coprirà lungo due diagonali.

La correttezza della cifra dipende dalla purezza del tono fornito dal disco. Se il tono è stridulo, sgradevole e poco chiaro, la cifra non è chiaramente indicata. Ma, avendo un piatto che dà un tono chiaro e puro, puoi “disegnare” su di esso figure sorprendentemente accurate e varie.

Riso. 45

Le figure si formano perché non tutti i punti della lastra vibrano quando vengono toccati dall'archetto. Quelle aree trattenute dalle dita non si muovono, mentre altre fluttuano rapidamente e fortemente. La sabbia scivola dai punti oscillanti e rimane nei luoghi stazionari, formando linee di figure.

Se si preme la piastra con due dita equidistanti dal centro di un lato (Fig. 45), e si sposta l'arco al centro del lato opposto, si otterrà la figura mostrata nella stessa figura. Osservando le figure nelle diverse posizioni delle dita sul disco, noterai che non appena cambia la posizione delle dita, il suono cambia e cambia immediatamente la posizione della sabbia sul disco.

Figure semplici sono evocate da note gravi; quelli più complessi si formano alle note alte.

Abbiamo già parlato molto delle vibrazioni sonore e ora non è difficile per noi spiegare l'aspetto delle figure di Chladni.

I suoni acuti sono causati da vibrazioni rapide. Queste oscillazioni possono essere eseguite solo da piccoli piani oscillanti. Pertanto, si formano un gran numero di punti fissi. Inutile dire che tavole diverse danno cifre diverse. L'esperimento può essere effettuato non solo con piastre quadrate, ma anche rotonde e poliedriche.

Nella parte inferiore della Fig. 45 mostra le figure sonore di Chladni ottenute da esperimenti con una piastra quadrata. Mostra solo le cifre più semplici tra gli innumerevoli numeri ottenuti da Chladni. Più alto è il tono del disco, più complessa risulta la figura e più sorprendente è la velocità con cui appare.

Canto del getto d'acqua. Le due esperienze precedenti hanno richiesto parecchi adattamenti. Ma l’esperienza con un getto d’acqua è molto più semplice. Trova un tubo di rame di 2 centimetri di diametro e 20 centimetri di lunghezza, un pezzo di gomma di un palloncino giocattolo e un altro pezzo di tubo di rame lungo 3 centimetri e 1,5 centimetri di diametro. Saldare il tubo corto preparato nel lungo tubo di rame sul lato, a 3 centimetri dall'estremità superiore (Fig. 46). Abbiamo bisogno di questo tubo per metterci sopra un imbuto di cartone.

Incolla un imbuto con una presa del diametro di 10 centimetri dal cartone. Incolla un bordo largo 1,5 centimetri sul lato stretto e metti l'imbuto sull'estremità sporgente del tubo sottile con questo bordo. Estendi leggermente l'estremità superiore del tubo spesso, stringilo con la gomma e legalo con uno spesso filo di lana. Il labbro su questo tubo è necessario in modo che la membrana di gomma non salti fuori dal tubo.

Posizionare questo dispositivo sul supporto in modo che l'estremità del tubo con la pellicola di gomma - la membrana - sia in alto. Il tubo può essere fissato su un supporto o con un picchetto, come mostrato in Fig. 46, a destra, oppure semplicemente ritagliarlo nel supporto.

Riso. 46

Questo è tutto il dispositivo.

Per comprendere il funzionamento del dispositivo, ricordiamo il fenomeno più ordinario, noto a tutti: se si apre leggermente il rubinetto di qualche recipiente con acqua, l'acqua uscirà goccia a goccia. Quando una goccia colpisce la carta, viene emesso un breve suono chiaramente udibile. Le gocce cadono di solito in modo uniforme, dopo un certo periodo di tempo, e se cadessero frequentemente, la loro caduta produrrebbe un suono piacevole, poiché il suono è formato da frequenti colpi ritmici d'aria.

Tuttavia, è impossibile ottenere una caduta di gocce così rapida per sentire il tono. Se apri ancora un po' il rubinetto, le gocce scorreranno in un ruscello.

Tuttavia, utilizzando le gocce che cadono dal rubinetto, si possono fare alcune osservazioni interessanti.

Se si avvicina gradualmente la carta o il cartone sottile al rubinetto, l'impatto delle gocce si sentirà sempre più debole e ad una certa altezza non si sentiranno affatto. Il nostro dispositivo con membrana in gomma agisce allo stesso modo della carta o di un pezzo di cartone, solo che è più sottile. Ogni colpo leggero sulla gomma è molto udibile perché amplificato dall'imbuto. Le gocce che cadono sulla gomma si sentono in tutta la stanza, come i colpi deboli di un martello sull'incudine.

Ma per la nostra esperienza non abbiamo bisogno di gocce, ma di un sottile ruscello.

Per ottenere un getto utilizziamo un tubo di vetro con un foro stretto all'estremità. Fai così: taglia il tubo (dovrebbe avere un diametro di 3 millimetri) in modo uniforme e tienine l'estremità sul fuoco di una lampada ad alcool, girandolo leggermente finché le pareti iniziano a sciogliersi e il foro inizia a chiudersi. Togliere quindi la pipa dal fuoco e soffiarvi dentro velocemente e con forza. In questo modo otterrete un foro rotondo del diametro di circa 1 millimetro (Fig. 46, in alto).

Lasciare entrare l'acqua nel tubo da un recipiente installato, ad esempio, su un mobile. Un flusso abbastanza forte scorrerà attraverso la sottile apertura del tubo. Tenere il tubo in posizione verticale. Dirigere il getto sulla gomma. Inizialmente, il rumore del getto che cade sarà piuttosto forte, ma avvicinando il tubo alla gomma, il suono forte si trasformerà in un suono sordo e infine il getto cadrà silenziosamente.