Nøkkelbegreper
lyd
bølger og hørsel

Fra nasjonale vitenskapsutdanningsstandarder: Overføring av energi

Innledning
Har du noen gang prøvd å føre en samtale med noen så langt borte at du ikke virkelig kunne høre hverandre? Uten å rope, er det vanskelig å ha en samtale over lang tid avstander. Så i disse dager er det hyggelig å kunne bruke telefoner til å snakke med noen – enten han eller hun er 100 meter unna.

Tilbake før det var mobiltelefoner eller trådløse telefoner, alle telefoner. ble koblet til ledninger som bidro til å bære lyden til en persons stemme (via et elektrisk signal). Og du kan bruke det samme konseptet til å lage din egen telefon ved hjelp av bare kopper og litt streng. Hvilken melding skal du dele over strengen?

Bakgrunn
Når vi snakker, får stemmebåndene våre molekyler i luften til å vibrere. (Du kan føle vibrasjonene ved å holde hånden mot halsen mens du snakker.) Disse vibrerende luftmolekylene får andre luftmolekyler rundt dem til å vibrere, og så videre, det er slik lyd beveger seg gjennom luften. (Ulike lydhøyder beveger seg i bølger som har forskjellig avstand mellom seg – eller «frekvens».) Andre lydkilder, som gitar, fiolin eller pianostrenger, er gode eksempler på hvordan vibrasjoner kan generere lyd.

Inne i ørene våre er små følsomme hår. De tar opp vibrasjonene og overfører den informasjonen til hjernen vår, som tolker den som lyd. Hjernen tolker lyder som at de har forskjellige stigninger, eller toner, basert på frekvensen eller avstanden til bølgene.

Men partiklene i luften spres ut fra hverandre mer enn partikler i en væske eller et fast stoff . Så lydvibrasjoner pleier å pette ut før de reiser veldig langt. Å ha et mykt bindemateriale, for eksempel bomullsstreng – som har høyere tetthet eller antall molekyler i en gitt mengde plass enn luft – kan hjelpe lydbølgene med å bevege seg over større avstand.

Materialer
• To store papirkopper (engangsplastkopper vil også fungere)
• To binders eller tannpirkere
• Lengde på bomullssnor eller fiskesnøre ca. 10 til 30 meter lang
• Rolig område

Klargjøring
• Stikk et lite hull i midten av bunnen av hver kopp (for plastkopper trenger du kanskje en spiker eller annet skarpt verktøy, så vær forsiktig når du fullfører dette trinnet). • • Tråd den ene enden av snoren gjennom bunnen av hver kopp.
• Plasser en binders eller tannpirker i bunnen av hver kopp og knytt den løse enden av strengen rundt den (klipsen eller plukket er bare her for å hindre at strengen glir gjennom bunnen av koppen.

Fremgangsmåte
• Gi en kopp til samtalepartneren din og hold en selv.
• Gå sakte fra hverandre til strengen som forbinder koppene er rette og tette.
• Legg koppen over øret ditt og få partneren til å snakke i koppen hans (hold samtalen relativt stille hvis du står nær hverandre, men sørg for å snakke høyere enn en hviske).
• Kan du høre partneren din snakke?
• Nå prøver du å snakke inn i koppen din og få partneren din til å lytte til koppen hans eller henne. Kan han eller hun høre deg?
• Prøv å la strengen bli slapp. Er cup-and-string-telefonen fremdeles effektiv?
• Nå som du holder stemmen din på samme nivå og holder deg like langt fra hverandre, kan du prøve å snakke med hverandre uten å bruke koppene. Kan du høre også?
• Ekstra: Hvis du har god plass, kan du se hvor langt fra hverandre du kan få kopp-og-streng-telefonen til å fungere.
• Ekstra: Hvis du har en tredje person i nærheten, be dem om å holde i midten av strengen med hånden. Vil lyden fremdeles gjennomføre? Hvorfor eller hvorfor ikke?
• Ekstra: Hvis du har andre materialer (som garn, fiskelinje, nylonstreng osv.), kan du prøve dem. Hvordan endrer forskjellige materialer lydkvaliteten eller hvor langt lyden vil reise?

Les videre for observasjoner, resultater og flere ressurser.

Observasjoner og resultater
Kunne du høre partneren din bedre å bruke koppene og den stramme snoren enn om du snakket med hverandre i samme volum over lufta?

I denne aktiviteten vibrerte stemmen din luften inne i koppen, som i sin tur fikk bunnen av koppen til å vibrere. Disse vibrasjonene ble overført til strengen og deretter ned i bunnen av partnerens kopp, som fikk luften inni koppen til å vibrere og bli detekterbar lyd. Når strengen blir slapp, forsvinner vibrasjonene lettere og går seg vill sammen veien. (fasttelefoner fungerer på den samme ideen, men de overfører lydbølgene til et elektrisk signal, som kan bevege seg enda lenger over ledninger – og fasttelefonene trenger ikke holdes stramme.)

Lyd, for eksempel menneskelig tale, beveger seg i utrolig små bølger – utrolig raskt (ca. 1,126 fot per sekund), og det er derfor du ikke kunne se det eller oppdage en forsinkelse mens den reiste over koppene og strengen.

Har du noen gang lagt merke til hvordan ting høres annerledes ut under vann? Fordi vannmolekylene pakkes tettere sammen enn de i luften, beveger lydbølger seg lettere – raskere og lenger – under vann. Hvaler og andre marine dyr som bruker lyd til å kommunisere under vann, utnytter dette faktum. Forskere tror at hval kan hør hverandre fra hundrevis (og kanskje til og med tusenvis) miles unna – uten engang en strengtelefon!

Del dine strengtelefonobservasjoner og -resultater! Legg igjen en kommentar nedenfor eller del dine bilder og tilbakemeldinger på Scientific American » s Facebook-side.

Opprydding
Løs eller klipp av snoren fra binders eller tannpirkere. Resirkuler eller gjenbruk materialene du kan.

Mer å utforske
«Ear Cells Actively Amplify Sound» from Scientific American
«(Don» t) Pump Up the Volume: Sound Waves Silence Whales » Sang «fra Scientific American
» Sound «-aktiviteter fra NASA Sci-filer
» Frequency, Wavelength and Pitch «oversikt fra Connexions
Sounds All Around av Wendy Pfeffer, 4-8 år – Janice VanCleave» s Physics for Every Kid: 101 enkle eksperimenter i bevegelse, varme, lys, maskiner og lyd av Janice VanCleave, 9-12 år gammel

Neste …
Yeast Alive! Se Yeast Live and Breathe

Hva du trenger
• Fersk pakke bakegjær (sjekk utløpsdatoen)
• Spiseskje sukker
• Klar plastflaske med en liten åpning (for eksempel vann flaske)
• Trakt
• Liten ballong
• Varmt vann