Nøglebegreber
Lyd og bølger
hørelse

Fra de nationale videnskabelige uddannelsesstandarder: Overførsel af energi

Introduktion
Har du nogensinde prøvet at føre en samtale med nogen så langt væk, at du ikke rigtig kunne høre hinanden? Uden at råbe er det svært at have en samtale over lang tid afstande. Så i disse dage er det rart at kunne bruge telefoner til at tale med nogen – hvad enten han eller hun er 100 yards eller 100 miles væk.

Tilbage før der var mobiltelefoner eller endda trådløse telefoner, alle telefoner. blev tilsluttet ledninger, der hjalp med at bære lyden af en persons stemme (via et elektrisk signal). Og du kan bruge det samme koncept til at opbygge din egen telefon ved hjælp af kun kopper og noget snor. Hvilken besked vil du dele over strengen?

Baggrund
Når vi snakker, får vores stemmebånd molekyler i luften til at vibrere. (Du kan mærke vibrationerne ved at holde din hånd mod din hals, mens du snakker.) Disse vibrerende luftmolekyler får andre luftmolekyler til at vibrere og så videre, hvilket er, hvordan lyd bevæger sig gennem luften. (Forskellige lydhøjder bevæger sig i bølger, der har forskellig afstand mellem dem – eller “frekvens”.) Andre lydkilder, såsom guitar, violin eller klaverstrenge, er gode eksempler på, hvordan vibrationer kan generere lyd.

Inde i vores ører er små følsomme hår. De opfanger vibrationerne og overfører disse oplysninger til vores hjerner, som fortolker det som lyd. Hjernen fortolker lyde som at have forskellige stigninger eller toner, baseret på bølgefrekvensen eller afstanden.

Men partiklerne i luft spredes mere fra hinanden end partikler i en væske eller et fast stof . Så lydvibrationer har tendens til at peter ud, før de rejser meget langt. At have et blødt forbindelsesmateriale, såsom bomuldsstreng – som har en højere tæthed eller et antal molekyler i en given mængde plads end luft – kan hjælpe lydbølgerne med at bevæge sig over en større afstand.

Materialer
• To store papirkopper (engangsplastkopper fungerer også)
• To papirclips eller tandstikkere
• Længde på bomuldssnor eller fiskesnøre ca. 10 til 30 fod lang • • Stille område

Forberedelse
• Stans et lille hul i midten af bunden af hver kop (til plastik kopper har du muligvis brug for et søm eller andet skarpt værktøj, så vær forsigtig, når du udfører dette trin). • • Tråd den ene ende af snoren gennem bunden af hver kop.
• Anbring en papirclips eller tandstikker i bunden af hver kop, og bind den løse ende af snoren rundt om den (klip eller pick er lige her for at holde strengen i at glide gennem bunden af koppen).

Fremgangsmåde
• Giv en kop til din samtalepartner, og hold en selv.
• Gå langsomt fra hinanden, indtil den streng, der forbinder kopperne er lige og stramme.
• Læg din kop over øret og få din partner til at tale ind i hans eller hendes kop (hold samtalen relativt stille, hvis du står tæt på hinanden, men sørg for at tale højere end en hviske).
• Kan du høre din partner tale?
• Nu prøver du at tale ind i din kop og få din partner til at lytte til hans eller hendes kop. Kan han eller hun høre dig?
• Prøv at lade strengen slække. Er cup-and-string-telefonen stadig effektiv?
• Hold nu din stemme på samme niveau og hold den samme afstand fra hinanden, og prøv at tale med hinanden uden at bruge kopperne. Kan du også høre?
• Ekstra: Hvis du har masser af plads, skal du se, hvor langt fra hinanden du kan få kop-og-streng-telefonen til at fungere.
• Ekstra: Hvis du har en tredje person i nærheden, bede dem om at holde i midten af strengen med deres hånd. Bliver lyden stadig igennem? Hvorfor eller hvorfor ikke?
• Ekstra: Hvis du har andre materialer (såsom garn, fiskesnøre, nylonstreng osv.), kan du prøve dem. Hvordan ændrer forskellige materialer lydkvaliteten, eller hvor langt lyden bevæger sig?

Læs videre for observationer, resultater og flere ressourcer.

Observationer og resultater
Kunne du høre din partner bedre ved hjælp af kopperne og den stramme streng, end hvis du talte til hinanden i samme lydstyrke over luften?

I denne aktivitet vibrerede din stemme luften inde i koppen, som til gengæld fik bunden af koppen til at vibrere. Disse vibrationer blev overført til strengen og derefter ned i bunden af din partners kop, hvilket fik luften inde i hans eller hendes kop til at vibrere og blive detekterbar lyd. Når strengen bliver slap, forsvinder vibrationerne lettere og går vild med vejen. (fasttelefoner arbejder på den samme idé, men de overfører lydbølgerne til et elektrisk signal, som kan bevæge sig endnu længere over ledninger – og fastnet behøver ikke holdes stramt.)

Lyd, som f.eks. Menneskelig tale, bevæger sig i utroligt små bølger – utroligt hurtigt (ca. 1.126 fod i sekundet), hvorfor du ikke kunne se det eller opdage en forsinkelse, mens det rejste over kopperne og snoren.

Har du nogensinde bemærket, hvordan ting lyder anderledes under vandet? Fordi vandets molekyler pakkes tættere sammen end dem i luften, bevæger lydbølger sig lettere – hurtigere og længere – under vand. Hvaler og andre havdyr, der bruger lyd til at kommunikere under vand, drager fordel af dette faktum. Forskere tror, at hvaler kan hør hinanden fra hundreder (og måske endda tusinder) miles væk – uden engang en strengtelefon!

Del dine strengtelefonobservationer og -resultater! Efterlad en kommentar nedenfor eller del dine fotos og feedback om Scientific American ” s Facebook-side.

Oprydning
Løsn eller klip strengen fra papirclips eller tandstikkere. Genbrug eller genbrug hvilke materialer, du kan.

Mere at udforske
“Øreceller forstærker lyd aktivt” fra Scientific American
“(Don” t) Pump Up the Volume: Sound Waves Silence Whales ” Sang “fra Scientific American
” Sound “-aktiviteter fra NASA Sci-filer
” Frekvens, bølgelængde og tonehøjde “oversigt fra Connexions
Sounds Around af Wendy Pfeffer, 4-8 år – Janice VanCleave” s Physics for Every Kid: 101 nemme eksperimenter i bevægelse, varme, lys, maskiner og lyd af Janice VanCleave i alderen 9-12

Næste gang …
Yeast Alive! Se Yeast Live and Breathe

Hvad du har brug for
• Frisk pakke bagegær (tjek udløbsdatoen)
• Spiseskefuld sukker
• Klar plastflaske med en lille åbning (såsom vand flaske)
• Tragt
• Lille ballon
• Varmt vand