Schlüsselkonzepte
Schallwellen
Hören
Hören

Von National Science Education Standards: Energieübertragung

Einführung
Haben Sie jemals versucht, ein Gespräch mit jemandem zu führen, der so weit entfernt ist, dass Sie sich nicht wirklich hören können? Ohne zu schreien ist es schwierig, ein langes Gespräch zu führen Entfernungen. Heutzutage ist es schön, mit jemandem telefonieren zu können – egal, ob er oder sie 100 Meter oder 100 Meilen entfernt ist.

Früher gab es Handys oder sogar schnurlose Telefone, alle Telefone wurden an Drähte angeschlossen, die dazu beitrugen, den Klang der Stimme einer Person (über ein elektrisches Signal) zu übertragen. Und Sie können das gleiche Konzept verwenden, um Ihr eigenes Telefon mit nur Tassen und einer Schnur zu bauen. Welche Botschaft werden Sie über die Saite teilen?

Hintergrund
Wenn wir sprechen, lassen unsere Stimmbänder Moleküle in der Luft vibrieren. (Sie können die Vibrationen fühlen, indem Sie Ihre Hand beim Sprechen gegen Ihren Hals halten.) Diese vibrierenden Luftmoleküle lassen andere Luftmoleküle um sie herum vibrieren und so weiter. So bewegt sich Schall durch die Luft. (Unterschiedliche Tonhöhen bewegen sich in Wellen mit unterschiedlichem Abstand – oder „Frequenz“.) Andere Schallquellen wie Gitarre, Violine oder Klaviersaiten sind gute Beispiele dafür, wie Vibrationen Schall erzeugen können.

In unseren Ohren sind winzige empfindliche Haare. Sie nehmen die Schwingungen auf und übertragen diese Informationen an unser Gehirn, das sie als Schall interpretiert. Das Gehirn interpretiert Geräusche so, dass sie unterschiedliche Tonhöhen oder Töne haben, basierend auf der Frequenz oder dem Abstand der Wellen.

Aber die Partikel in der Luft sind mehr voneinander verteilt als Partikel in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff . Schallschwingungen neigen also dazu, nachzulassen, bevor sie sich sehr weit bewegen. Ein weiches Verbindungsmaterial wie eine Baumwollschnur, die eine höhere Dichte oder Anzahl von Molekülen in einem bestimmten Raum als Luft aufweist, kann dazu beitragen, dass sich die Schallwellen über eine größere Entfernung bewegen.

Materialien
• Zwei große Pappbecher (Einweg-Plastikbecher funktionieren auch)
• Zwei Büroklammern oder Zahnstocher
• Länge der Baumwollschnur oder Angelschnur ca. 10 bis 30 Fuß lang
• Ruhiger Bereich

Vorbereitung
• Stanzen Sie ein kleines Loch in die Mitte des Bodens jeder Tasse (für Plastikbecher benötigen Sie möglicherweise einen Nagel oder ein anderes scharfes Werkzeug, seien Sie also vorsichtig, wenn Sie diesen Schritt ausführen).
• Faden Ein Ende der Schnur durch den Boden jeder Tasse.
• Legen Sie eine Büroklammer oder einen Zahnstocher in den Boden jeder Tasse und binden Sie das lose Ende der Schnur darum (der Clip oder Pickel ist nur hier, um ein Verrutschen der Schnur zu verhindern durch den Boden der Tasse).

Vorgehensweise
• Geben Sie Ihrem Gesprächspartner eine Tasse und halten Sie selbst eine.
• Gehen Sie langsam auseinander, bis sich die Schnur verbindet Die Tassen sind gerade und fest.
• Stellen Sie Ihre Tasse über Ihr Ohr und lassen Sie Ihren Partner in seine Tasse sprechen (halten Sie das Gespräch relativ ruhig, wenn Sie nahe beieinander stehen, aber sprechen Sie lauter als a Flüstern).
• Können Sie Ihren Partner sprechen hören?
• Jetzt versuchen Sie, in Ihre Tasse zu sprechen, und lassen Ihren Partner in seine Tasse hören. Kann er oder sie Sie hören?
• Versuchen Sie, die Saite locker zu lassen. Ist das Cup-and-String-Telefon noch wirksam?
• Versuchen Sie nun, ohne die Tassen zu verwenden, miteinander zu sprechen, indem Sie Ihre Stimme auf dem gleichen Niveau halten und den gleichen Abstand voneinander einhalten. Können Sie auch hören?
• Extra: Wenn Sie viel Platz haben, sehen Sie, wie weit Sie das Cup-and-String-Telefon zum Laufen bringen können.
• Extra: Wenn Sie eine dritte Person in der Nähe haben, Bitten Sie sie, sich mit der Hand an der Mitte der Schnur festzuhalten. Wird der Ton noch durchhalten? Warum oder warum nicht?
• Extra: Wenn Sie andere Materialien (wie Garn, Angelschnur, Nylonschnur usw.) zur Hand haben, probieren Sie diese aus. Wie verändern verschiedene Materialien die Klangqualität oder wie weit bewegt sich der Schall?

Lesen Sie weiter, um Beobachtungen, Ergebnisse und weitere Ressourcen zu erhalten.

Beobachtungen und Ergebnisse
Könnten Sie Ihren Partner besser mit den Bechern und der engen Schnur hören, als wenn Sie in der gleichen Lautstärke über die Luft miteinander sprechen würden?

Bei dieser Aktivität vibrierte Ihre Stimme die Luft im Inneren des Bechers Der Boden des Bechers vibrierte. Diese Vibrationen wurden auf die Saite und dann in den Boden des Bechers Ihres Partners übertragen, wodurch die Luft in seinem Becher vibrierte und ein wahrnehmbarer Klang wurde. Wenn die Saite locker wird, lösen sich die Vibrationen leichter auf und gehen verloren der Weg. (Festnetztelefone arbeiten nach der gleichen Idee, aber sie übertragen die Schallwellen in ein elektrisches Signal, das sich noch weiter über Kabel bewegen kann – und die Festnetzanschlüsse müssen nicht gespannt sein.)

Geräusche wie menschliche Sprache bewegen sich in unglaublich kleinen Wellen – unglaublich schnell (ungefähr 1.126 Fuß pro Sekunde), weshalb Sie sie nicht sehen oder eine Verzögerung feststellen konnten, während sie über die Tassen und die Schnur wanderten.

Haben Sie jemals bemerkt, wie sich die Dinge unter Wasser anders anhören? Da die Wassermoleküle enger zusammengepackt sind als die in der Luft, bewegen sich Schallwellen unter Wasser leichter – schneller und weiter -. Wale und andere Meerestiere, die Schall verwenden, um unter Wasser zu kommunizieren, nutzen diese Tatsache. Wissenschaftler glauben, dass Wale dies können Hören Sie sich aus Hunderten (und vielleicht sogar Tausenden) von Kilometern Entfernung – ohne ein String-Telefon!

Teilen Sie Ihre Beobachtungen und Ergebnisse mit dem String-Telefon! Hinterlassen Sie unten einen Kommentar oder teilen Sie Ihre Fotos und Ihr Feedback zu Scientific American. “ s Facebook-Seite.

Aufräumen
Lösen oder schneiden Sie die Schnur von den Büroklammern oder Zahnstochern. Recyceln oder wiederverwenden Sie die Materialien, die Sie verwenden können.

Weitere Informationen
„Ohrzellen verstärken den Schall aktiv“ von Scientific American
„(Nicht) Pumpen Sie die Lautstärke auf: Schallwellen bringen Wale zum Schweigen“ Song „von Scientific American
“ Sound „-Aktivitäten aus den NASA-Sci-Dateien
Übersicht über“ Frequenz, Wellenlänge und Tonhöhe „von Connexions
Sounds All Around von Wendy Pfeffer, Alter 4-8
Janice VanCleave“ s Physik für jedes Kind: 101 einfache Experimente mit Bewegung, Wärme, Licht, Maschinen und Klang von Janice VanCleave im Alter von 9 bis 12 Jahren

Als nächstes…
Hefe lebt! Hefe live und atme

Was Sie brauchen
• Frisches Päckchen Bäckerhefe (Verfallsdatum überprüfen)
• Esslöffel Zucker
• Klare Plastikflasche mit einer kleinen Öffnung (z. B. Wasser) Flasche)
• Trichter
• Kleiner Ballon
• Warmes Wasser