Kernbegrippen
Geluid en Golven
Horen

Van National Science Education Standards: Overdracht van energie

Inleiding
Heb je ooit geprobeerd een gesprek te voeren met iemand die zo ver weg is dat je elkaar niet echt kon verstaan? Zonder te schreeuwen is het moeilijk om een lang gesprek te voeren afstanden. Dus tegenwoordig is het fijn om telefoons te kunnen gebruiken om met iemand te praten – of hij of zij nu 100 meter of 160 kilometer verwijderd is.

Vroeger waren er mobiele telefoons of zelfs draadloze telefoons, alle telefoons waren aangesloten op draden die hielpen om het geluid van iemands stem over te dragen (via een elektrisch signaal). En je kunt hetzelfde concept gebruiken om je eigen telefoon te bouwen met alleen kopjes en wat touwtjes. Welke boodschap ga je delen via de snaar?

Achtergrond
Als we praten, laten onze stembanden moleculen in de lucht trillen. (Je kunt de trillingen voelen door je hand tegen je keel te houden terwijl je praat.) Die vibrerende luchtmoleculen laten andere luchtmoleculen om hen heen trillen, enzovoort, en dat is hoe geluid door de lucht reist. (Verschillende toonhoogtes van geluid bewegen in golven die een verschillende tussenruimte hebben – of ‘frequentie’.) Andere geluidsbronnen, zoals gitaar-, viool- of pianosnaren zijn goede voorbeelden van hoe trillingen geluid kunnen genereren.

In onze oren zitten kleine gevoelige haartjes. Ze vangen de trillingen op en sturen die informatie naar onze hersenen, die het interpreteren als geluid. De hersenen interpreteren geluiden als verschillende toonhoogtes of tonen, gebaseerd op de frequentie of afstand van de golven.

Maar de deeltjes in de lucht worden meer van elkaar verspreid dan deeltjes in een vloeistof of vaste stof . Dus geluidstrillingen verdwijnen meestal voordat ze erg ver reizen. Het hebben van een zacht bindmateriaal, zoals katoenen koord – dat een hogere dichtheid heeft, of een hoger aantal moleculen in een bepaalde hoeveelheid ruimte, dan lucht – kan de geluidsgolven helpen over een grotere afstand te bewegen.

Materialen
• Twee grote papieren bekers (plastic wegwerpbekers werken ook)
• Twee paperclips of tandenstokers
• Lengte van katoenen touw of vislijn van ongeveer 3 tot 10 meter lang
• Rustige omgeving

Voorbereiding
• Maak een klein gaatje in het midden van de bodem van elke beker (voor plastic bekers heb je misschien een spijker of ander scherp gereedschap nodig, dus wees voorzichtig bij het voltooien van deze stap).
• Draad een uiteinde van het touwtje door de onderkant van elke beker.
• Plaats een paperclip of tandenstoker in de bodem van elke beker en knoop het losse uiteinde van het touwtje eromheen (de clip of plectrum is alleen hier om te voorkomen dat het touwtje wegglijdt door de bodem van de beker).

Procedure
• Geef een beker aan je gesprekspartner en houd er zelf een vast.
• Loop langzaam uit elkaar totdat het touwtje aansluit de cups zijn recht en strak.
• Plaats je cup over je oor en laat je partner in zijn of haar cup praten (houd het gesprek relatief stil als je dicht bij elkaar staat, maar zorg ervoor dat je luider praat dan een fluisteren).
• Kunt u uw partner horen praten?
• Nu probeer je in je kopje te praten en je partner in zijn of haar kopje te laten luisteren. Kan hij of zij je horen?
• Probeer het touwtje slap te laten hangen. Werkt de telefoon met beker en koord nog steeds?
• Houd nu uw stem op hetzelfde niveau en op dezelfde afstand van elkaar, probeer met elkaar te praten zonder de bekers te gebruiken. Hoor jij ook?
• Extra: als je voldoende ruimte hebt, kijk dan hoe ver je uit elkaar kunt komen om de telefoon met beker en snaar te laten werken.
• Extra: als je een derde persoon in de buurt hebt, vraag hen om met hun hand het midden van de draad vast te houden. Zal het geluid nog steeds doorgaan? Waarom of waarom niet?
• Extra: als je andere materialen (zoals garen, vislijn, nylondraad, enz.) bij de hand hebt, probeer ze dan uit. Hoe veranderen verschillende materialen de geluidskwaliteit of hoe ver het geluid zal reizen?

Lees verder voor observaties, resultaten en meer bronnen.

Observaties en resultaten
Zou je je partner beter kunnen horen met behulp van de cups en het strakke koordje dan wanneer je met elkaar in hetzelfde volume over de lucht sprak?

Bij deze activiteit trilde je stem de lucht in de beker, die op zijn beurt deed de onderkant van de beker trillen. Deze trillingen werden overgebracht op de snaar en vervolgens in de bodem van de beker van je partner, waardoor de lucht in zijn of haar beker trilde en een waarneembaar geluid werd. Wanneer de snaar slap wordt, verdwijnen de trillingen gemakkelijker en gaan ze verloren. (Vaste telefoons werken volgens hetzelfde idee, maar ze zetten de geluidsgolven om in een elektrisch signaal, dat nog verder over draden kan reizen – en de vaste lijnen hoeven niet strak te worden gehouden.)

Geluid, zoals menselijke spraak, reist in ongelooflijk kleine golven – ongelooflijk snel (ongeveer 1126 voet per seconde), en daarom kon je het niet zien of een vertraging detecteren terwijl het over de cups en het touw reisde.

Is het je ooit opgevallen hoe dingen onder water anders klinken? Omdat de watermoleculen dichter bij elkaar zijn gepakt dan die in de lucht, bewegen geluidsgolven zich gemakkelijker – sneller en verder – onder water. Walvissen en andere zeedieren die geluid gebruiken om onder water te communiceren, profiteren van dit feit. Wetenschappers denken dat walvissen dat kunnen. hoor elkaar op honderden (en misschien zelfs duizenden) kilometers afstand – zonder zelfs maar een snaartelefoon!

Deel uw snaartelefoonwaarnemingen en resultaten! Laat hieronder een reactie achter of deel uw foto’s en feedback op Scientific American ” s Facebook-pagina.

Opruimen
Maak het touwtje los of knip het van de paperclips of tandenstokers. Recycle of hergebruik alle mogelijke materialen.

Meer om te ontdekken
“Oorcellen versterken geluid actief” van Scientific American
“(Don” t) Pomp het volume op: geluidsgolven brengen walvissen tot zwijgen ” Lied “van Scientific American
” Geluid “Activiteiten van de NASA Sci-bestanden
” Frequentie, golflengte en toonhoogte “overzicht van Connexions
Geluiden overal door Wendy Pfeffer, leeftijden 4-8
Janice VanCleave” s Physics for Every Kid: 101 eenvoudige experimenten in beweging, warmte, licht, machines en geluid door Janice VanCleave, van 9-12 jaar

Volgende…
Yeast Alive! Bekijk Yeast Live and Breathe

Wat je nodig hebt
• Vers pakje bakkersgist (controleer de houdbaarheidsdatum)
• Eetlepel suiker
• Doorzichtige plastic fles met een kleine opening (zoals water fles)
• Trechter
• Kleine ballon
• Warm water