Некоторые сведения о звуке. Наше ухо - удивительно тонкий инструмент, воспринимающий звуковые явления. Каждое вызванное хотя бы легким толчком воздуха колебание тонкой кожицы, так называемой барабанной перепонки, туго натянутой в ухе, воспринимается нами как звук.
Склейте из картона два небольших стакана, донышки их проткните в центре, проденьте сквозь них тонкий крепкий шнур и закрепите его на дне стаканов деревянной палочкой. Длина шнура может быть более 20 метров. Участники разговора получают по стакану и расходятся, насколько позволяет шнур. Теперь, если один из участников будет говорить в стакан, а другой приставит свой стакан к уху, то даже тихо произносимые слова будут отлично слышны (рис. 34). Звук проводится шнуром хорошо только тогда, когда шнур натянут.
Рис. 34
Рупор. Мы уже знаем, что воздух состоит из многочисленных отдельных частиц. При возникновении звука частицы воздуха, находящиеся около звучащего тела, передают толчки соседним частицам, которые толкают следующие, и т. д., и таким образом звук доходит до нашего уха.
При разрежении воздуха расстояния между частицами увеличиваются, и передача толчков, а значит, и звука ослабляется. В безвоздушном пространстве звук передаваться вообще не может. У кого есть воздушный насос, тот легко может в этом убедиться.
Возьмите, например, электрический звонок и положите его под колпак воздушного насоса. Звонок нужно положить на небольшую подушечку, чтобы звук его не передавался наружу через стол. Включите ток и, пока звонок работает, начните выкачивать воздух. Сначала звон будет сильным, потом станет тише и наконец будет едва слышен, как будто звонок звонит далеко и еле-еле работает, хотя на самом деле вы видите частые удары молоточка, которые показывают, что звонок действует.
Частицы воздуха напоминают по своим свойствам упругие мячики. Поэтому, пользуясь обычным резиновым мячом, можно получать некоторые явления, похожие на те, которые происходят в воздухе при передаче звука его частицами.
Сделайте, например, пометку мелом на стенке, на высоте вашего роста, прямо против себя, и с силой бросьте мячик в стену. Он вернется по тому же направлению, по которому был брошен. Если вы отойдете в сторону от пометки на стене и бросите в нее мячик, он отскочит в противоположную от вас сторону. Можно заранее сказать, в каком направлении он отскочит от стены. Если восставить перпендикуляр из точки удара мячика о стену и измерить угол, под которым мячик ударился, можно заметить, что он отскочил от стены под тем же углом к перпендикуляру. Первый угол называется углом падения, а второй - углом отражения. Поэтому физики говорят, что угол падения равен углу отражения (рис. 35, внизу). Этому же закону подчиняется и звук.
Рис. 35
Явление отражения звука навело на мысль построить такие инструменты, при помощи которых звук можно передавать на большие расстояния. Мы знаем, что звук распространяется во всех направлениях и поэтому очень быстро ослабевает. С помощью рупора мы можем направить звук большой силы в одном определенном направлении. Сотни лет искали наилучшую форму рупора, но оказалось, что, какую бы фигуру ему ни придавали, он не получается много лучше простого рупора, который легко сделать самому.
Склейте из картона коническую трубу длиной примерно 1 метр так, чтобы диаметр раструба получился 15–20 сантиметров и узкий конец конуса имел отверстие диаметром сантиметра три. К этому концу рупора приклейте небольшую воронку так, чтобы ею удобно было закрывать рот. Когда рупор высохнет, приложите рот к воронке, а раструб направьте в ту сторону, куда хотите направить звук. Стенки рупора не дадут рассеяться звуку во все стороны, и сила звука будет ослабевать с расстоянием значительно меньше, чем без рупора.
Рис. 35 показывает, как благодаря рупору звуковые колебания, отражаясь от его стенок, распространяются по направлению параллельному оси рупора. С помощью хорошего рупора длиной 2 метра можно разговаривать на расстоянии в километр, а при тихой погоде, да еще ночью, даже дальше.
Звук так хорошо распространяется в трубах, что часто в учреждениях устраивают очень простую связь: из одного помещения в другое проводят трубу и разговаривают по этому примитивному телефону.
Часто на небольших морских и речных судах капитанский мостик и помещение рулевого связаны трубами с машинным отделением. Да и между каютами иногда прокладывают такой примитивный, но очень надежный телефон.
Искусственный гром. Для этого опыта вам не нужно никаких электрических приборов. Все заменит кусок бечевки. Приложите один кусок бечевки к уху и попросите товарища отойти с другим концом ее и довольно сильно натянуть. Теперь, если ваш товарищ будет очень тихо ударять по бечевке пальцами, вы услышите как бы стук дождевых капель о раму окна. Если он будет водить по бечевке гвоздем, вам послышится завывание бури. Если же ваш помощник будет катать шнур между пальцами, вы ясно услышите раскаты грома. При легком подергивании бечевки получается впечатление боя часов.
Попробуйте привязать бечевку к железным щипцам, которыми берут уголь из печи, приложите концы бечевки к ушам и стукните щипцами о ножку стола или какой-нибудь металлический предмет (рис. 36). Что вы услышите?
Рис. 36
Акустические обманы. Слух, как и другие наши чувства, иногда обманывает нас. Можно ошибиться и в силе звука, и в исходной точке его. Раскаты грома так могущественны, что мы затрудняемся сравнивать их с каким-нибудь другим шумом, и все-таки гром можно совершенно заглушить, комкая бумагу у самого уха. Это не значит, конечно, что комканье бумаги громче грома. Просто настолько велика разница в расстояниях, что звук комканья бумаги воспринимается нами сильнее страшных раскатов грома.
Очень часто бывают ошибки в определении направления звука. Часто, услышав эхо, можно подумать, что именно в той стороне, откуда послышалось эхо, находится человек. Торопясь к трамваю, мы часто зря бежим, чтобы успеть сесть в него. Представьте себе, что вы идете по улице, упирающейся в другую, по которой проложена трамвайная линия, как показано на рис. 37.
Рис. 37
Вы слышите приближение трамвая, решаете, что он идет слева, торопитесь добежать до угла. В большинстве случаев вы ошибаетесь: оказывается, что он идет справа. Бывает и наоборот: если вам нужно сесть в трамвай, идущий справа, левый трамвай вводит вас в заблуждение. Объясняется это очень просто. Вы идете по правой стороне улицы, и трамвай приближается справа. Он скрыт от вас углом дома, и вы его не видите, но слышите. Звук в этом случае попадает в ухо не прямым путем. Мы знаем, что звук распространяется во все стороны. Каждое из этих направлений мы можем назвать звуковым лучом.
Рассмотрим один из звуковых лучей, исходящих от движущегося трамвая (на рисунке он обозначен жирной чертой). Сначала луч звука падает на сторону А улицы, по которой идет трамвай. От этой стороны, по известному уже нам закону, он отражается и попадает на сторону Б. Отразившись и от нее, он достигает нашего левого уха. Поэтому вы думаете, что трамвай идет с левой стороны, так как мы привыкли считать, что звук исходит от тела, находящегося на линии звукового луча.
Говорящие фигуры. Для этого опыта нам нужны два вогнутых зеркала. Их нетрудно сделать самому. Так как зеркала эти будут служить только для опытов со звуком, их можно сделать из папки. Блеск этим зеркалам не нужен, и особенной точности тоже не требуется.
Если вы представите себе вогнутое зеркало, рассеченное через центр пополам, то, очевидно, линия разреза будет дугой, радиус которой будет равен радиусу того шара, часть которого составляет вогнутое зеркало. Если вы захотите сделать вогнутое зеркало с радиусом 1 метр (этот размер как раз хорош для нашего опыта), возьмите кусок картона длиной сантиметров семьдесят и метровый шнурок. Начертите на картоне дугу так, чтобы захватить ею всю длину картона (рис. 38, А). Вырежьте аккуратно эту часть круга, и у вас получится так называемый шаблон.
Достаньте непроклеенный картон и нарежьте из него 12–15 узких равнобедренных треугольников, длинная сторона которых должна равняться примерно 35 сантиметрам. Сшейте эти треугольники (рис. 38, Б), время от времени прикладывая к ним шаблон. Добейтесь того, чтобы они образовали вогнутое зеркало, примерно соответствующее шаблону. Для этого сначала из этих сшитых треугольников получаем очень плоское коническое зеркало. Чтобы придать ему необходимую нам округлую форму, намочите картон и, когда он размокнет, растягивайте его, нажимая большим плоским блюдом и руками до тех пор, пока поверхность не станет такой вогнутой формы, какая нам нужна. Все время прикладывая шаблон по разным направлениям, добейтесь того, чтобы зеркало получилось правильной формы.
Готовое мокрое зеркало положите сушить в тени, подложив под него тряпки, чтобы картон не провис. Если хотите сделать зеркало не такое большое, например диаметром 30–40 сантиметров, его можно сделать из одного куска картона, вырезав круг диаметром 45 сантиметров, и, намочив, вытянуть его по шаблону.
Очень хорошее зеркало можно сделать из гипса. Шаблон этого зеркала нужно сделать из доски, но взять не вогнутую сторону, а выпуклую. В середине этой выпуклой части шаблона вбейте гвоздь. Откусите головку этого гвоздя и заострите его (рис. 38, В). Затем вырежьте из толстого картона круг такого диаметра, каким должен быть диаметр зеркала, например 50–60 сантиметров. По краям круга пришейте борта из папки 10–15 сантиметров вышиной. Все щели замажьте глиной или замазкой. В эту форму налейте гипс, смешанный с небольшим количеством клея, замешайте немного и, когда масса сделается тестообразной, вставьте шаблон в центр дна и вертите его. Шаблон соскребет излишек гипса, а оставшийся гипс остынет и образует выемку по форме шаблона.
Когда гипс окончательно засохнет, вы получите замечательное вогнутое зеркало. Только не сушите его около печки или на солнце, потому что при быстрой сушке на гипсе получаются трещины.
Для нашего опыта нужны два одинаковых вогнутых зеркала. Повесьте их в двух комнатах, точно друг против друга, так чтобы между ними приходилась дверь. Если зеркала большие, расстояние между ними можно взять до 10 метров. В фокусе одного зеркала поставьте какую-нибудь куклу и объявите присутствующим, что эта маленькая особа может говорить и отвечать на вопросы.
Фокус вогнутого зеркала находится как раз против центра его, то есть против самого глубокого места, на расстоянии половины радиуса изгиба (рис. 38, /), то есть на расстоянии половины того радиуса, которым чертился шаблон. Если вы чертили шаблон радиусом 1 метр, значит, фокус зеркала находится на расстоянии 50 сантиметров от центра его.
Рис. 38
Звуковые лучи, исходя из центра той шаровой поверхности, часть которой составляет наше зеркало, падают на зеркальную поверхность, каждый перпендикулярно к ней, и отражаются обратно в тот же центр. Если же звучащее тело находится в точке, расположенной несколько ближе к зеркалу, то идущие от него звуковые лучи, отражаясь, соберутся в точках более удаленных от зеркала, чем его центр. А если исходная точка звуков будет совпадать с фокусом зеркала, то, отразившись, они пойдут параллельно главной оси зеркала и, попав на противоположное вогнутое зеркало, отразятся уже от этого второго зеркала и соберутся в его фокусе, который находится тоже на расстоянии полурадиуса от середины зеркала.
Чтобы скрыть другое зеркало от зрителей, завесьте открытую дверь кисеей или тонкой простыней - они отлично пропускают звуковые волны. Лучше всего производить опыты вечером, тогда вы можете осветить ту комнату, в которой находится кукла, а смежную не освещать. Зеркала должны обязательно висеть точно одно напротив другого. Установить их нелегко, так что перед тем, как показывать этот опыт собравшимся, проверьте, правильно ли висят зеркала, иначе может получиться конфуз.
Если вам никто не помогает при установке, можно повесить в фокусе одного зеркала часы, а тиканье их слушать у второго зеркала в другой комнате.
Фигурку установите так, чтобы голова ее была в том месте, где лучше всего слышно тиканье часов. Это будет как раз в фокусе зеркала. Но при опыте вам все-таки необходим помощник. Пусть он станет у фокуса зеркала, висящего в темной комнате, и слушает все, что будут говорить фигурке на ухо. Он же должен и отвечать на все вопросы, тихо говоря в фокус зеркала, и тогда задавший вопрос услышит ответ, держа ухо у головы фигурки. Получается такое впечатление, что действительно говорит кукла, и никто из присутствующих наверняка не сможет объяснить, в чем тут секрет.
Чтобы ваш помощник, сидящий в темной комнате, не ошибся и не дал ответ не в фокус зеркала, установите небольшой рупор, через который можно будет и разговаривать и слушать. Рупор, голова и плечи человека, подходящего к зеркалу, мало помешают распространению звуковых лучей.
Волчок как акустический инструмент. В начале этой книги мы рассказывали, как проделать опыты с волчком. Тогда мы заставляли его вращаться в самых удивительных положениях, а сейчас воспользуемся им как музыкальным инструментом. Только для этого опыта нужен волчок особенно тяжелый. Может быть, какой-нибудь знакомый токарь выточит вам такой волчок по нашим рисункам (рис. 39).
Рис. 39
Ось можно сделать медную, заострить и немного закруглить конус внизу Самый диск волчка лучше всего сделать из какого-нибудь тяжелого металла, например олова или свинца. Диск надо обязательно выточить на токарном станке. Сверху оси волчка надо просверлить в центре углубление точно по оси. К этому углублению подберите подходящий отрезок стальной проволоки и вставьте его в деревянную ручку. Подставку можно сделать из дерева, только сверху, там, где будет вращаться конец оси волчка, вставьте медный подшипник, а низ подставки, чтобы она не скользила, оклейте сукном. Чем точнее сделаны все части волчка, тем дольше он вращается и, значит, тем лучше получаются опыты с ним. Волчок этот запускается шнурком, как показано на рис. 40.
Обратите внимание на то, что над диском волчка, по обе стороны оси, должны быть вставлены два маленьких штифтика. Они нужны для того, чтобы устанавливать на волчке различные круги, которые составляют акустический аппарат волчка.
Рис. 40
Вырежьте ножницами из жести или тонкого листа меди два правильных круга с тремя отверстиями посредине: одно в центре - для оси волчка, и два маленьких по бокам - для штифтов. На окружности одного из этих кружков выпилите напильником зубцы самой разнообразной величины без всякого определенного порядка, как показано на рис. 41, А. Но острия всех зубцов должны доходить до наружного края.
На другом кружке сделайте зубцы как можно точнее (рис. 41, 5), глубиной 2–3 миллиметра. Если последний зубец выйдет немного больше или меньше остальных, это не беда - один зубец дела не испортит.
Вы уже знаете, что всякое звучащее тело сообщает толчки частицам воздуха, и эти толчки передаются затем нашему уху. Ряд таких отдельных одинаковых толчков воспринимается нашим ухом в виде сплошного звука лишь в том случае, если они следуют один за другим достаточно часто. Как бы вы ни торопились бить палкой по барабану или карандашом по кусочку картона, все же отдельные удары будут слышны.
При помощи наших зубчатых кружков можно ударять по картону с такой частотой, что отдельные удары нельзя будет различить.
Положите на волчок кружок с беспорядочно выпиленными зубцами и приложите к нему кусочек очень плотного и тонкого картона (рис. 41, А). Вы услышите отвратительный, визгливый скрип.
Рис. 41
Не то получается с другим кружком. Равномерные удары его правильных зубцов о картонку, сливаясь, вызывают одну музыкальную ноту (так называемый тон), сначала высокую, а затем, по мере замедления хода волчка, все более и более низкую.
Может быть, вам интересно знать, сколько последовательных равномерно следующих толчков сливается в нашем ухе в одну музыкальную ноту и в какую именно? 16 толчков в одну секунду уже сливаются в низкую, густую ноту, а 435 колебаний в секунду дают тон ля.
Это та самая нота, на которую настраивается вторая скрипичная струна.
Еще интереснее знать наибольшую частоту колебаний, которую может воспринимать наш слух. Надо заметить, что с увеличением числа колебаний в секунду после известного предела одновременно с повышением тона идет ослабление восприятия нами звука.
При самом высоком тоне рояльной струны она совершает 5000 колебаний в секунду, 20 ООО колебаний в секунду производят едва слышимый нами звук, а 35 ООО колебаний может уловить только редкий слух. Большее число колебаний наше ухо уже не воспринимает.
Однако мы забыли про наш волчок, а он между тем может еще потешить нас музыкальными звуками гаммы и аккордами. Только для этого надо сделать еще один кружок, так же как и первые два из жести или меди или даже из хорошего картона (рис. 42, А). Сделать его нетрудно, только надо знать размеры. Такой же кружок, как и первый, разделите радиусами на 6 равных частей и прочертите на нем 4 круга, каждый раз уменьшая радиус на одну и ту же величину, чтобы все промежутки между окружностями были равны. На внутреннем круге сделайте 12 дырочек, на втором - 15, на третьем - 18, а на наружном - 24. Диаметр отверстий должен быть 2–3 миллиметра. Только не протыкайте их шилом, а выбейте просечкой и вообще постарайтесь изготовить круг очень тщательно.
С помощью этого кружка можно сообщить воздуху правильные, следующие друг за другом толчки - значит, вызвать музыкальный тон. Для этого во время вращения круга нужно дуть в один из рядов отверстий. Струя воздуха то пропускается через отверстия, то задерживается промежутками. Это дает часто следующие друг за другом толчки, то есть тон. Струю воздуха направьте на круг через оттянутую с одного конца и загнутую под углом стеклянную трубочку, как показано на рис. 42, Б.
Если волчок вращается со скоростью 6 оборотов в секунду, первый ряд дырочек даст нам 6 х 12 = 72 колебания; второй - 6 х 15 = 90 колебаний; третий - 6 x 18 = 108 колебаний и четвертый - 6 х 24 = 144 колебания в секунду. Такой волчок с продырявленными дисками называется сиреной Савара. Наша сирена может издавать правильные аккорды из трех нот. Для этого надо только еще одно приспособление.
Возьмите тонкую медную трубку и один конец ее запаяйте. Сбоку трубки просверлите четыре отверстия на таком же расстоянии одно от другого, на каком находятся круги с дырочками на сирене. К этим четырем отверстиям припаяйте по маленькому отростку трубки. Когда на открытый конец этой металлической трубки вы наденете резиновую трубку и будете дуть сквозь четыре тоненьких отростка на вращающийся круг сирены, держа трубку так, чтобы воздух из тоненьких трубочек попадал сразу на все круги с дырочками, вы услышите правильные аккорды, высокие или низкие, в зависимости от скорости вращения волчка.
Рис. 42
Тот, кто знаком с музыкой, может с помощью волчка наблюдать очень интересные явления. Можно сделать, например, не четыре ряда дырочек, а восемь - получится чудесная гамма. Для этого на восьми окружностях надо расположить дырочки в таком порядке: первый ряд - 24, второй - 27, третий - 30, четвертый - 32, пятый - 36, шестой - 40, седьмой - 45 и восьмой - 48 дырочек. Гамма состоит из семи тонов, числа колебаний которых в одну секунду относятся как ряд этих чисел. Это показано в следующей табличке, в которой имеются и общеизвестные названия тонов в гамме:
Изготовленный волчок позже пригодится нам еще для оптических опытов.
Звучание струн. Всякое быстро колеблющееся тело издает звук. Вы знаете, что колеблющиеся натянутые струны издают музыкальный тон.
Возьмите натянутую струну посредине пальцами, оттяните ее чуть-чуть в сторону и отпустите. Упругая струна быстро вернется в свое прежнее положение, но по инерции перейдет через него дальше, затем снова отклонится в ту сторону, куда вы ее раньше оттянули, и будет колебаться так некоторое время, все с меньшим и меньшим размахом, пока, наконец, не успокоится.
Колебания струны вызвали толчки воздуха, следующие очень быстро один задругам. Эти толчки сливаются в нашем ухе в один звук, но такой звук струны очень слаб, и, чтобы усилить его, струны натягивают на тонкостенные деревянные ящики. Дерево хорошо воспринимает все колебания и передает их воздуху уже большей поверхностью. Поэтому все струнные инструменты - скрипка, рояль, балалайка, арфа - делаются из дерева. Оно обладает замечательной способностью одинаково хорошо воспринимать колебания почти всех звуков, в то время как металл приводится в колебание главным образом только тем тоном, который сам издает при ударе.
У кого дома есть рояль или пианино, тот легко может убедиться в этом. Деревянный корпус рояля удивительно усиливает все тона; каждый тон передается наружному воздуху одинаково громко и ясно. Откройте крышку рояля, нажмите правую педаль и возьмите голосом какую-нибудь ноту. Вы услышите, что рояль повторит взятый вами тон. При нажиме правой педали все струны освобождаются от суконных клапанов и могут свободно колебаться, но в ответ на ваш голос заколебалась только струна того тона, который вы взяли. Все остальные не отозвались.
Посмотрим теперь, как колеблется струна и какие звуки она издает в разных случаях. Не надо быть скрипачом, чтобы знать, что чем сильнее натянешь струну скрипки на колок, тем выше будет издаваемый ею звук. Но высокий или низкий тон струны зависит не только от того, насколько сильно она натянута. На тон влияют вес струны и ее длина.
Тяжелые басовые струны, обмотанные проволокой, не могут дать такого большого числа колебаний в секунду, как так же натянутые и той же длины легкие. Значит, число колебаний струны зависит и от ее веса на единицу длины. Чем больше вес струны, тем меньшее число колебаний в секунду она дает. Математики говорят, что число колебаний струны обратно пропорционально ее весу.
Если вдвое укоротить струну, колебания ее будут вдвое чаще, а потому и звук будет выше, и притом, как говорят, на октаву выше. Вообще при данном натяжении число колебаний данной струны в одну секунду обратно пропорционально ее длине.
Гармоника из деревянных палочек. Для того чтобы струна издала звук, ее не только можно бить, дергать или пилить поперек смычком. Ее можно тереть вдоль тряпкой, посыпанной канифолью. Но в этом случае колебания будут не поперечными, а продольными, они будут идти не в стороны, а струна будет попеременно то сокращаться, то удлиняться.
Мы можем устроить основанный на этом музыкальный инструмент, показанный на рис. 43. В деревянный ящик длиной 50 сантиметров и высотой 15 сантиметров вделайте на равном расстоянии одну от другой 8 деревянных очень гладких палочек толщиной 1 сантиметр. Палочки должны быть вделаны точно перпендикулярно к крышке ящика. Лучше всего сделать ящик и палочки из пихты, но очень хорошие результаты получатся, если сделать гармонику из еловых досок.
Для того чтобы ящик был устойчивым, основание его сделайте пошире. Длина палочек зависит от того, какой будет первая из них. Для изготовления этого инструмента вы можете взять такие размеры: первая палочка длиной 70 сантиметров, третья ^терция) должна быть = 56 сантиметров, пятая = 46,7 сантиметра, восьмая вдвое меньше первой - 35 сантиметров. Остальные палочки можно подогнать по слуху к промежуточным нотам октавы по тонам гаммы.
Рис. 43
Конечно, их можно обрезать и по цифровым соотношениям звуков, но по тону пригонять лучше, потому что можно легко ошибиться при разрезывании из-за неуловимой на глаз разницы в толщине палочек. Лучше сделать их сначала немного длиннее, чем надо, а потом постепенно подпиливать, прислушиваясь.
Длина второй и четвертой палочек должна быть средней между стоящими рядом с ними: вторая палочка = 63 сантиметра; четвертая 51,4 сантиметра; шестая и седьмая палочки должны быть средними по длине и по звуку между пятой и восьмой.
Теперь инструмент готов, и для игры на нем больше никаких приспособлений не нужно. Двумя слегка влажными пальцами скользите по палочкам вниз, и эта оригинальная гармоника будет звучать.
Музыкальный инструмент из бокалов. Нетолстый стеклянный бокал можно заставить издавать громкий звук. Оботрите указательный палец правой руки мокрым полотенцем, чтобы удалить грязь, обмакните затем палец в воду и мокрым пальцем водите, осторожно нажимая, по краю бокала (рис. 44). Сначала вы услышите неприятный звук. Но когда края бокала хорошо оботрутся, он будет издавать поющий звук тем нежнее, чем легче вы будете нажимать пальцем.
Высота звука зависит от величины бокала и толщины стенок. Вам нетрудно будет подобрать несколько бокалов или стаканов от самого низкого до самого высокого тона. Изменять тон можно еще, подливая воду в бокал. Чем больше воды нальете, тем ниже будет тон.
Рис. 44
На такой гармонике из бокалов очень легко можно исполнять разные мелодии.
Когда вы будете вести пальцем по краям бокала с водой, вы увидите сверху, как поверхность воды колышется. Она непрерывно волнообразно движется. Волны эти очень малы, но можно заметить, что они сильнее в том месте, в котором находится палец. Волны идут поперек бокала к противоположной стороне, а под прямым углом к ним двигаются другие волны, тоже проходящие через центр.
Правильность фигуры зависит от чистоты тона, который дает пластинка. Если тон скрипучий, неприятный и неясный, фигура ясно не обозначается. Но зато, имея пластинку, дающую ясный и чистый тон, вы можете «рисовать» на ней фигуры удивительно точные и разнообразные.
Рис. 45
Фигуры образуются оттого, что не все точки пластинки колеблются от прикосновения смычка. Те участки, которые придерживаются пальцами, не двигаются, а другие быстро и сильно колеблются. Песок соскальзывает с колеблющихся точек и остается на неподвижных местах, образуя линии фигур.
Если вы будете нажимать на пластинку двумя пальцами на равных расстояниях от середины одной стороны (рис. 45), а смычком водить посредине противоположной стороны, вы получите фигуру, изображенную на том же рисунке. Наблюдая за фигурами при различных положениях пальцев на пластинке, вы заметите, что, как только меняется положение пальцев, изменяется звук и сейчас же изменяется расположение песка на пластинке.
Простые фигуры вызываются низкими басовыми нотами; более сложные образуются при высоких нотах.
Мы уже много говорили о звуковых колебаниях, и теперь нам нетрудно объяснить появление фигур Хладни.
Высокие звуки вызываются быстрыми колебаниями. Эти колебания могут совершать только малые колеблющиеся плоскости. Поэтому в них образуется большое количество неподвижных точек. Само собой понятно, что разные пластинки дают разные фигуры. Опыт можно производить не только с квадратной, но и с круглой и многогранной пластинками.
В нижней части рис. 45 показаны звуковые фигуры Хладни, полученные при опытах с квадратной пластинкой. Там показаны только самые простые фигуры из бесчисленного множества фигур, полученных Хладни. Чем выше тон пластинки, тем более сложной получается фигура и тем поразительнее скорость появления ее.
Поющая водяная струя. Два предшествовавших опыта требовали довольно много приспособлений. Зато опыт с водяной струей много проще. Найдите медную трубку диаметром 2 сантиметра и длиной 20 сантиметров, кусочек резины от игрушечного воздушного шара и еще один обрезок медной трубки длиной 3 сантиметра и диаметром 1,5 сантиметра. В длинную медную трубку впаяйте сбоку, отступя на 3 сантиметра от верхнего конца (рис. 46), заготовленную короткую трубку. Эта трубка нужна нам для надевания на нее воронки из картона.
Воронку с диаметром раструба 10 сантиметров склейте из картона. С узкой стороны ее приклейте ободок шириной 1,5 сантиметра и наденьте этим ободком воронку на выступающий конец тонкой трубки. Верхний конец толстой трубки немного расширьте, затяните его резиной и привяжите ее толстой шерстяной ниткой. Бортик на этой трубке нужен для того, чтобы резиновая перепонка не соскакивала с трубки.
Это приспособление установите на подставку так, чтобы конец трубки с резиновой пленкой - мембраной - был наверху. Трубку можно укрепить на подставке или с помощью шпенька, как показано на рис. 46, справа или просто врезать ее в подставку.
Рис. 46
Вот и все приспособление.
Чтобы понять действие прибора, вспомним самое обыкновенное явление, всякому известное: если чуть-чуть открыть кран какого-нибудь сосуда с водой, вода будет вытекать по капле. Попадая на бумагу, капля издает ясно слышный короткий звук. Капли обычно падают равномерно, через известный промежуток времени, и если бы они падали часто, то падение их вызывало бы приятный тон, так как звук образуется из частых ритмичных толчков воздуха.
В продаже иногда бывают газовые горелки, которые устанавливаются отдельно, и к ним газ подводится резиновыми трубками. Такие горелки очень хороши для наших опытов. Только помните, что с газом нужно обращаться с очень большой осторожностью.
Если не достанете готовой горелки, можете сделать ее сами. В магазине химической посуды нужно достать склянку, имеющую отверстие сбоку. В это отверстие вставьте пробку с короткой стеклянной трубкой. На стеклянную трубку наденьте резиновую и присоедините ее к газовой плите. В верхнее отверстие склянки можете вставлять трубки с различными отверстиями.
Такая простая самодельная газовая горелка показана на рис. 47.
Рис. 47
Когда пустите газ в эту горелку, не торопитесь зажигать ее. Дайте газу вытеснить весь воздух из склянки, а то там образуется смесь газа с воздухом, которая при зажигании может взорваться.
Но чтобы газ в такой горелке лучше горел, к нему нужно все время подмешивать немного воздуха. На 2–3 сантиметра ниже верхнего отверстия трубки сделайте сбоку одно-два отверстия и наденьте на трубку широкое кольцо. Передвигая его, можно будет открывать отверстия больше и меньше, изменяя этим подачу воздуха. Если вы осмотрите трубку газовой плиты, подводящую газ к горелке, вы увидите, что в ней снизу тоже есть отверстие, которое закрывается заслонкой. Обычно к этой заслонке прикреплен стержень и выведен к крану горелки, чтобы удобно было регулировать пламя, приспособляясь к давлению газа, подаваемого с завода.
Когда зажжете горелку, попробуйте хлопнуть в ладоши, свистнуть, потрясти связкой ключей, бить молотком по жести, разрывать бумагу - и вы увидите, что какой-либо из этих звуков, а может быть и не один даже, заставит отзываться пламя горелки. Только горелка обязательно должна давать длинное остроконечное пламя; с широким шипящим пламенем эти опыты не будут удаваться.
Огонь некоторых горелок улавливает малейшие звуки и сейчас же принимает вид взъерошенной метлы. Огонь иногда до того чувствителен, что трудно удержаться от смеха, а он и смех сейчас же передразнивает.
Известный английский физик Тиндаль говорил, что некоторые отдельные слоги речи огонь улавливает едва заметным кивком вперед, при других он склоняется более решительно и, наконец, при третьих делает глубокий поклон, оставаясь глухим к остальным звукам. Если вы будете произносить перед ним гласные, то на «у» он не обратит внимания, на «о» едва-едва ответит, на «а» очень мало; зато «е» и особенно «и» приведут пламя в нервное состояние и заставят его съежиться.
Чуткость огня дает возможность науке исследовать разницу в звуках.
Прокофьева Елена Юрьевна
Должность:
воспитатель
Учебное заведение:
ГБОУ школа № 38 Приморского района Санкт–Петербурга отделения дошкольного образования детей
Населённый пункт:
Санкт–Петербург
Наименование материала:
статья
Тема:
Занимательные эксперименты со звуками в детском саду
Дата публикации:
16.10.2018
Раздел:
дошкольное образование
Статья на тему: «Занимательные эксперименты со звуками в детском саду .
К старшему дошкольному возрасту заметно возрастают возможности инициативной
преобразующей активности ребенка Этот возраст важен для развития познавательной
потребности ребенка, которая находит выражение в форме поисковой, исследовательской
деятельности, направленной на «открытие» нового.При этом главным фактором
выступает характер деятельности.
В работах многих отечественных педагогов говорится о необходимости включения
дошкольников в осмысленную деятельность, в процессе которой они сами смогли бы
обнаруживать новые свойства предметов, их сходство и различия, о предоставлении им
возможности преобретать знания самостоятельно (Г.М.Лямина, А.П.Усова, Е.А.Панько и
В связи с этим особый интерес представляет изучение детского экспериментирования.
Основной особенностью этой познавательной деятельности является то, что ребенок
познает объект в ходе практической деятельности с ним. Усваивается все прочно и
надолго, когда ребенок слышит, видит и делает сам. Вот на этом и основано активное
внедрение детского экспериментирования в практику работы детских дошкольных
учреждений.
Итак, термин «экспериментирование» - это особый способ освоения
действительности, направленный на создание таких условий, в которых предметы
наиболее ярко обнаруживают свою сущность, скрытую в обычных ситуациях .
Роль экспериментирования в образовательном процессе:
Позволяет ребенку моделировать в сознании картину мира, основанную на
собственных наблюдениях и опытах
Вызывают у ребенка интерес к окружающему миру, развивает мыслительную
деятельность
Стимулирует познавательную активность и любознательность ребёнка, умение
устанавливать взаимосвязи между различными явлениями
Ребёнок в мире звуков.
«Звук живет в любом предмете,
Сколько их – посмотри,
Звук – шутник,
Играя с нами,
Любит прятаться внутри»
В повседневной жизни мы окружены звуками и шумами. Они помогают понять нам все,
что происходит вокруг нас. Звуки может издавать любой предмет, природный объект или
человек. Если положить руки на горло, сказать что – нибудь, то почувствуешь, как
Бесконечно разнообразный мир звуков вызывает у детей живой интерес,
любознательность и много вопросов.Каким образом мы воспринимаем звуки? Что
требуется для распространения звука? Где прячется звук? Эти и другие вопросы о звуках и
послужили поводом для более полного изучения данной темы: Экспериментирование со
звуками для старших дошкольников».
Множество опытов, которые легко поставить дома и в детском саду открывают детям
секреты звука.
Примерное содержание уголка экспериментирования по теме «Звук»
Различные музыкальные инструменты, в том числе самодельные шумовые
музыкальные инструменты (пластмассовые бутылки с различным наполнителем)
Картотека д/и и сами д/и
Иллюстративный материал
Подбор картинок на разные звуки
Разнообразные сосуды разного объема и формы из различных материалов
(пластмасса, стекло, металл)
Природный материал: камешки, шишки, орехи, ракушки и т.п.
Бросовый материал: крышки, стаканчики, трубочки из – под сока и т.п.
одном месте. Оно может быть мобильно и распределяться по всей развивающей среде
Система работы над звуком в старшем дошкольном возрасте .
Цель: развитие познавательной активности ребёнка в процессе анализа различных звуков.
Закреплять представления детей о понятии «звук»
Сформировать представления о характеристике звука – громкости, тембре,
длительности
Развивать умение сравнивать различные звуки, определять их источники,
зависимость звучащих предметов от их размера
Подводить к пониманию причин возникновения звука – распространение звуковых
Познакомить с понятием «эхо»
Выявить причины усиления ослабления звука
Развивать слуховое внимание, фонематический слух и артикуляционный аппарат
Этапы работы:
Определение уровня сформированности представлений детей о звуке,
использовании звуков, о слухе и способах его сохранения:
Проведение элементарных опытов «Что звучит» (определение на слух различных
звуков:стук, льющаяся вода, рвущаяся бумага и т. д.)
Попытка определить, какой предмет издаёт звук и из чего он сделан
Определение происхождения звука и различение музыкальных и шумовых звуков
«Звук живёт в любом предмете»: детям предлагаются предметы из разных
материалов
«Музыкальные трубочки»: дыхание заставляет воздух вибрировать и получается
звук Распознавание звуков окружающего мира: какие звуки издают предметы
дома, характерные звуки детского сада, звуки улицы, звуки живой и неживой
Звук живет внутри нас
слова то шепотом, то очень громко, то тише и выясняют,что почувствовали
рукой, когда говорили громко(в горлышке что –то дрожало, вибрировало); когда
говорили шепотом(дрожания нет)
«Еле слышен шепот»:дети выясняют, почему не слышно звуки «Язык позволяет
издавать звуки»:дети выясняют, чтобы произносить разные звуки нужен ещё
один помощник – язык
Знакомство со строением уха позволило подвести к пониманию причин
возникновения звука и понять, что органы слуха позволяют слышать всё, что
происходит вокруг
3 Проведение опытов с музыкальными инструментами
Знакомство с высокими и низкими звуками
Определение зависимости звучащих предметов от их размеров
Знакомство с характеристикой звука – громкость, тембр, длительность
Музыкальное экспериментирование
Музыка – это множество звуков, соединенных в мелодию, но без человека музыкальный
инструмент не зазвучит.
Опыт «Как появляется песенка?»:выявить одну из причин возникновения высоких и
низких звуков, зависимость звучащих предметов от их размера
«Почему все звучит?»:звучать музыкальному инструменту помогает человек,дети
выбирают инструменты с высокими и низкими звуками и слушают их
4 Причина возникновения звука – распространение звуковых волн
Опыт ««Звучащийстакан»
Цель: Подвести к пониманию того, что звук появляется при помощи звуковых волн.
Материал:пластмассовый стакан, резинка.
Ход: Надеть резинку на стакан, поставить стакан на стол, побренчать резинкой,
приложить стакан к уху, тоже побренчать резинкой.
Результат: Предмет звучит, когда он колеблется. Совершая колебания, он ударяет по
воздуху или по другому предмету, если тот находиться рядом.Колебания идут по воздуху,
который воздействует на уши, и мы слышим звук.
5 Причина возникновения эха
Опыт «Где живет эхо»
Цель:Подвести к пониманию возникновения эха.
Материал: Пустой аквариум, ведра пластмассовые и металлические, кусочки ткани,
веточки, мяч.
Ход: Дети определяют, что такое эхо (явление, когда сказанное слово, песенка слышится
еще раз, как будто кто – то повторяет их). Называют, где можно услышать эхо (в лесу, в
арке дома, в пустой комнате). Каждый ребенок выбирает емкость и материал для ее
заполнения. Сначала произносят какое – нибудь слово в пустой аквариум или большую
стеклянную банку, ведро. Выясняют, есть ли в нем эхо (да, звуки повторяются). Затем
заполняют емкости тканью, веточками, сухими листочками и т.п.; произносят звуки.
Выясняют, повторяются ли сейчас (нет, эхо исчезло).
6 Причина усиления и ослаблен
Опыт «Как сделать звук громче?»
Цель: Выявить причины усиления звука.
Материал:Пластмассовая расческа.
Ход: Взрослый предлагает детям выяснить, может ли расческа издавать звуки. Дети
проводят пальцем по концам зубьев, получают звук. Объясняют, почему возникает звук от
прикосновения к зубьям расчески (зубья расчески дрожат от прикосновения пальцев и
издают звуки; дрожание по воздуху доходит до слуха и слышится звук). Звук очень тихий,
слабый. Ставят один конец расчески на стул. Повторяют опыт. Выясняют, почему звук
стал громче, что чувствуют пальцы
7 Экспериментирование в области коммуникации: опыта с речевым аппаратом, д/и
типа «Собери ромашку», «Какой звук спрятался во всех картинках», «Звук заблудился»
Мастер - класс для педагогов
Мастер – класс для педагогов
«Опыты со звуками для дошкольников»
Цель: Продемонстрировать некоторые виды экспериментирования со звуками для детей разных возрастных групп.
Задачи:
1. Показать, как можно использовать опыты в экспериментальной деятельности детей.
2. Развивать познавательный интерес к окружающему, умение делиться приобретенным опытом с другими людьми.
Практическая значимость: Данный мастер класс может быть интересен педагогам, работающим по теме экспериментирования и поисковой деятельности детей. Педагог, использующий экспериментирование в своей работе, найдет для себя что-то новое, а неработающий, поймет насколько это интересное и увлекательное занятие.
Ход мастер-класса
Объяснялки (от детей):
1. Это такое помещение, где стоит много всяких баночек, в них что-то кипит. Они стеклянные и могут разбиться, поэтому надо быть осторожными. А ещё там по - разному пахнет, иногда даже взрывается. Там очень интересно, я бы хотел там работать. Люди там работают в белых халатах. (ЛАБОРАТОРИЯ) .
2. Это такое дело, когда хотят что-то узнать и специально устраивают, а потом смотрят. Если всё получилось, то говорят что он удачный, а если нет, то что-нибудь меняют и снова смотрят, и так пока не получится. Мне нравиться это делать, это интересно, только не всегда разрешают. (ЭКСПЕРИМЕНТ).
Как вы поняли, речь сегодня пойдет об организации экспериментальной деятельности с детьми. Китайская пословица гласит:
“Расскажи – и я забуду,
покажи – и я запомню,
дай попробовать – и я пойму”.
«Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», - гласит народная мудрость. «Лучше один раз испытать, попробовать, сделать своими руками» - утверждают педагоги-практики.
«Чем больше ребенок видит, слышит и переживает, чем больше он узнает и усваивает, чем большим количеством элементов действительности он располагает в своем опыте, тем значительнее и продуктивнее при других равных условиях будет его творческая деятельность», - писал классик отечественной психологической науки Лев Семенович Выготский.
Малыш - природный исследователь окружающего мира. Мир открывается ребенку через опыт его личных ощущений, действий, переживаний.
Благодаря этому он познает мир, в который пришел. Он изучает все как может и чем может – глазами, руками, языком, носом. Он радуется даже самому маленькому открытию.
Дети дошкольного возраста по природе своей – пытливые исследователи окружающего мира. В старшем дошкольном возрасте у них развиваются потребности познания этого мира, которые находят отражение в форме поисковой, исследовательской деятельности, направленные на «открытие нового», которая развивает продуктивные формы мышления. Экспериментирование принципиально отличается от любой другой деятельности тем, что образ цели, определяющий эту деятельность, сам ещё не сформирован и характеризуется неопределённостью, неустойчивостью. В ходе эксперимента он уточняется, проясняется.
В силу своей профессиональной деятельности мне наиболее близки опыты со звуками. С некоторыми из них я сегодня вас познакомлю.
С воспитанниками второй младшей группы можно провести опыт:
«Музыка или шум?»
Цель: Научить определять происхождение звука и различать музыкальные и шумовые звуки.
Материалы и оборудование: Металлофон, балалайка, трубочка, ксилофон, деревянные ложки, металлические пластины, кубики, коробочки со «звуками» (наполненные пуговицами, горохом, пшеном, перышками, ватой, бумагой и др.)..
Ход: Дети рассматривают предметы (музыкальные и шумовые). Взрослый выясняет вместе с детьми, какие из них могут издавать музыку. Дети называют предметы, извлекают один-два звука, вслушиваясь в них. Взрослый проигрывает на одном из инструментов несложную мелодию и спрашивает, какая это песенка. Затем выясняет, получится ли песенка, если просто постучать по трубочке (нет); как назвать то, что получится (шум). Дети рассматривают коробочки со «звуками», заглядывая в них, и определяют, одинаковые ли будут звуки и почему (нет, так как разные предметы «шумят» по-разному). Затем извлекают звук из каждой коробочки, стараясь запомнить шум разных коробочек. Одному из детей завязывают глаза, остальные по очереди извлекают звуки из предметов. Ребенок с завязанными глазами должен угадать название музыкального инструмента или звучащего предмета.
В средней группе можно провести опыт «Почему все звучит?»
Цель: Подвести к пониманию причин возникновения звука: колебание предметов.
Материалы и оборудование: длинная деревянная линейка, лист бумаги, металлофон, пустой аквариум, стеклянная палочка, струна, натянутая на гриф (гитара, балалайка), детская металлическая посуда, стеклянный стакан.
Ход: Взрослый предлагает выяснить, почему предмет начинает звучать. Ответ на этот вопрос получают из серии опытов: -рассматривают деревянную линейку и выясняют, есть ли у нее «голос» (если линейку не трогать, она не издает звук). Один конец линейки плотно прижимают к столу, за свободный конец дергают- возникает звук. Выясняют, что происходит в это время с линейкой (она дрожит, колеблется). Останавливают дрожание и уточняют, есть ли звук (он прекращается); -рассматривают натянутую струну и выясняют, как заставить ее звучать (подергать, сделать так, чтобы струна дрожала) и как заставить замолчать (не дать ей колебаться, зажать рукой или каким-нибудь предметом); -лист бумаги сворачивают в трубочку, дуют в нее легко, не сжимая, держа ее пальцами. Выясняют, что почувствовали (звук заставил дрожать бумаг, пальцы почувствовали дрожание). Делают вывод о том, что звучит только то, что дрожит (колеблется). Дети разбиваются на пары. Первый ребенок выбирает предмет, заставляет его звучать, второй- проверяет, касаясь пальцами, есть ли дрожание; объясняет, как сделать, чтобы звук смолк, (прижать предмет, взять его в руки- прекратить колебание предмета).
Для воспитанников старшей группы можно подготовить следующий опыт «Как распространяется звук?»
Цель: Понять, как распространяются звуковые волны.
Материалы и оборудование: Емкость с водой, камешки; шашки (или монеты), стол с ровной поверхностью; глубокая емкость с водой или бассейн; тонкостенный гладкий бокал с водой (до 200 мл) на ножке.
Ход: Взрослый предлагает выяснить, почему мы можем слышать друг друга (звук по воздуху долетает от одного человека к другому, от звучащего предмета к человеку). Дети бросают камешки в емкость с водой. Определяют, что увидели (по воде расходятся круги). То же самое происходит со звуками, только звуковая волна невидима и передается по воздуху. Дети выполняют опыт по алгоритму: ребенок прикладывает ухо к емкости или краю бассейна. Другое ухо закрывает тампоном; второй ребенок бросает камешки. Первого ребенка спрашивают, сколько камешков брошено и как он догадался (услышал 3 удара, их звуки передались воде). Наполняют водой тонкостенный гладкий бокал на ножке, водят пальцем по краю бокала, извлекая тонкий звук. Выясняют, что происходит с водой) по воде пошли волны- передается звук).Ставят один конец расчески на стул, Повторяют опыт. Выясняют, почему звук стал громче (в случае затруднения предлагают одному ребенку проводить пальцем по зубьям, а другому в это время –легонько пальцами коснуться стула), что чувствуют пальцы. Делают вывод: дрожит не только расческа, но и стул. Стул больше, и звук получается громче. Взрослый предлагает проверить этот вывод, прикладывая конец расчески к разнообразным предметам: к столу, кубику, книге, цветочному горшку и т.д. (звук усиливается, так как колеблется большой по размеру предмет). Дети представляют, что заблудились в лесу, пытаются позвать кого-нибудь издалека, приложив руки рупором ко рту, выясняют, что ощущают руки (колебания), стал ли звук громче (звук усилился), какой прибор часто используют капитаны на кораблях, командиры, когда отдают команды (рупор). Дети берут рупор, уходят в самый дальний конец помещения, подают команды сначала без использования рупора, а затем через рупор. Делают вывод: команды через рупор громче, так как от голоса начинает дрожать рупор, и звук получается более сильным.
С воспитанниками подготовительной к школе группы целесообразно провести опыт «Почему комар пищит, а шмель жужжит»
Цель: Выявить причины происхождения низких и высоких звуков (частота звука).
Материалы и оборудование: Пластмассовые расчески с разной частотой и размером зубьев.
Ход: Взрослый предлагает детям провести пластмассовой пластиной по зубьям разных расчесок, определить, одинаковый ли звук и от чего зависит частота звука. Дети обращают внимание на частоту зубьев и размер расчесок. Выясняют, что у расчесок с крупными редкими зубьями звук низкий, грубый, громкий; у расчесок с частыми мелкими зубьями- звук тонкий, высокий. Дети рассматривают иллюстрации комара и шмеля, определяют их величину. Затем имитируют звуки, издаваемые ими: у комара звук тонкий, высокий, он звучит, как «з-з-з»; у шмеля- низкий, грубый, звучит, как «ж-ж-ж». Дети рассказывают, что комар маленький, крыльями машет очень быстро, часто, поэтому звук получается высокий. Шмель машет крыльями медленно, летит тяжело, поэтому звук получается низкий.
Проведение опытов со звуками интересно и детям, и взрослым. С другими опытами вы можете ознакомиться в составленной мною картотеке опытов.
Я надеюсь, что информация, полученная на мастер - классе, вам пригодится. Спасибо за внимание.
Вопрос: Какие интересные демонстрационные опыты, связанные со звуком, можно поставить, используя приборы, находящиеся в кабинете физики (в этом кабинете не так много приборов) или приборы которые я могу смастерить сам в домашних условиях за небольшой промежуток времени(1-2 дня). Так же, если можно, пришлите список подходящей литературы.
Ответ: Вероятно, при изучении темы «звуковые волны» (и, вообще, волны) было бы полезно проделать следующие демонстрации:
1. Волны в натянутой струне: для демонстрации лучше всего взять резиновую ленту метра 3-4 длинной, один конец привязать — другой взять в руку. С помощью этого простого «инструмента» можно показать бегущую и стоячую волны. Несмотря на свою простоту демонстрация может быть довольно интересной.
2. В своей лекции «О корабельных волнах» лорд Кельвин рассказывал: «. одно открытие фактически сделано лошадью, ежедневно тащившей лодку по канату между Глазго и Ардроссаном. Однажды лошадь понеслась, и возница, будучи наблюдательным человеком, заметил, что, когда лошадь достигла определенной скорости, тянуть лодку стало явно легче и позади нее не осталось волнового следа».
Объяснение этого явления заключается в том, что скорость лодки и скорость волны, которую возбуждает лодка в реке, совпали. Если бы лошадь побежала еще быстрее (скорость лодки стала бы больше скорости волны), то за лодкой возникнет ударная волна. Ударная волна от сверхзвукового самолета возникает точно так же.
Для демонстрации можно взять обычную ванночку с водой, а вместо лодки использовать свой палец. Можно показать механизм возникновения ударной волны. Если взять прозрачную ванночку, а воду подкрасить, то с помощью проектора можно спроектировать эту картинку на доску.
3. С помощью ванночки с водой и пальца можно продемонстрировать эффект Доплера.
4. Интерференция звука: прибор для демонстрации интерференции звука представлен на рисунке 5. В самом начале прибор имеет два одинаковых — верхний и нижний звукопровода. Затем нижний звукопровод удлиняют. При (— скорость звука в воздухе (примерно 330 м/с), — частота звука, поступающего из динамика A) звучание из рупора B максимально ослабится. При Гц см, так что прибор должен быть достаточно большим.
5. Резонансные частоты: поднесем вибрирующий камертон к высокому цилиндрическому сосуду, в который понемногу наливается вода. Мы услышим то усиливающийся звук, то ослабевающий, то снова усиливающийся. Можно также посвистеть в бутылку с водой — тон свиста меняется с изменением уровня воды в бутылке.
6. Тоже относится к резонансным частотам: если взять шарик с гелием и вдохнуть гелий в себя, то ваш голос на некоторое время станет писклявым. Резонансная частота повышается при повышении скорости звука в среде. Скорость звука в гелии выше, чем в воздухе.
7. Визуализация звуковых волн в воде: требуется источник звуковых волн, который можно засунуть в банку с водой (пьезокерамическая пластинка подойдет идеально). Если динамик расположить параллельно дну или поверхности воды (неважно) и подобрать частоту, чтобы возникла стоячая волна (несколько килогерц), то можно заметить, что пузырьки воздуха (всегда присутствуют в водопроводной воде) группируются в узлах давления — видна структура стоячей волны.
8. В книге Дж. Уокера «Физический фейерверк» описано два красивых опыта, связанных с волнами:
(a) Фигуры Хладни. Фигуры Хладни получают на закрепленном в центре металлическом диске, на который насыпан песок. Когда по краю диска проводят смычком, песок образует различные (в зависимости от того, где и как провели смычком) геометрические узоры.
(b) Пылевые фигуры Кундта. Трубка Кундта является простым приспособлением для демонстрации стоячих звуковых волн. Трубка Кундта представляет собой длинную стеклянную трубку, в которой насыпано немного легкого порошка (например пробковой пыли). Один конец трубки запаян, в другом с помощью пробки укреплен медный стержень. Если потереть стержень наканифоленной замшей, то он начнет скрипеть, а пыль расположится аккуратными кучками вдоль трубки. Такое распределение обусловлено стоячими звуковыми волнами.
Используемая литература: 1. Дж. Уокер, Физический фейерверк, Издательство Мир, 1989
2. Задачи по физике: Учебное пособие под редакцией Савченко, издательство Наука, 1981, и 1988 с изменениями — основной учебник по физике для ФМШ при НГУ. Скоро будет еще один выпуск.
Опыты со звуком, или поющие бокалы
Наука — это весело, поэтому приступим к веселому изучению!
Скоро Новый год! Это так здорово. У многих хозяек уже начались предновогодние хлопоты. И я не исключение – мою, чищу, опять мою. Вот добралась до наведения порядка в посуде – решила натереть бокалы. И, как всегда, не обошлось без маленьких открытий.
Оказывается, бокалы способны петь . Конечно, это не Бетховен или Бах, но очень необычный и интересный звук они издают. Напишу подробнее.
Бокал необходимо наполнить водой, а потом можно смоченным в воде пальцем потереть в любом месте бокала. Нам больше понравилось водить по краю. Нужно немного приноровиться, отрегулировать силу нажатия пальца и получается отличное пение бокала!
На этом мы не стали останавливаться и провели соревнования бокалов, наполняя их различным количеством воды. Одни бокалы пели высоко, другие низко. Владка занимается в школе искусств на фольклорном отделении, поэтому без моих подсказок распознал высоту звуков.
При пении бокала на поверхности воды можно заметить волны, такие как образуются, если бросить камешек в воду. А если воды налить максимально много, то появляются даже брызги!
Этот музыкальный опыт со звуком можно немного преобразовать. Следует сделать бумажный крест из тонких полосок бумаги, концы его загнуть под прямым углом, чтобы он не соскользнул в бок. Наполнить бокал водой до краев и вытереть хорошенько эти самые края, а уже сверху положить крест. Далее смоченным в воде пальцем потереть стенку бокала в любом месте, что бы он запел. Теперь самое интересное! Если палец трет бокал между двух концов бумажно креста, то он начинает медленно вращаться. Прекращается трение – прекращается вращение. Это завораживает.
Проводили с детками в клубе этот опыт, не у всех получилось. Может быть, кому-то не хватает координации движений или силы нажатия. В ходе эксперимента родилась идея аккуратно прикоснуться острием карандаша к бокалу. Звук очень изменился. Но прикосновение должно быть легким, что тоже оказалось не всем под силу.
Мы поговорили с ребятами и о голосовых связках , а потом к удивлению мам, ожидающих в фойе, покричали, повизжали и пошумели. Поговорили о барабанных перепонках в ушах. А еще о мухах, комарах и шмелях, которые жужжат крылышками .
Как обычно, я не ставила перед собой задачи детального разбора опытов. Мне главное, разжечь интерес у ребят-дошкольников, научить их задавать вопросы и позволить им веселиться и удивляться!
На занятии мы послушали, как шумит море в ракушке , а потом ее нарисовали. Всегда удивляюсь, какие интересные и не похожие рисунки получаются у детей (я им не показываю образцов, а просто говорю, что рисуем, как шипит сода с уксусом или как шумит ракушка).
И в завершении занятия, немного похулиганили и смастерили устройство по обману ушей. О том, как его сделать, читайте в статье «Зачем человеку два уха или опыты со звуком».
Звуки могут быть яркими, звонкими, шуршащими, трещащими, жужжащими, шумящими и не только. У каждого звука свой цвет, своё тепло и даже прохлада. Если вам понравились поющие бокалы, то хочу подарить вам свою книгу. Приглашаю вас в увлекательный мир опытов со звуком. Сфотографируйте ваши опыты. Мы с удовольствием побываем в вашей домашней лаборатории, если вы пригласите к себе в гости. До скорой встречи.
10.12.2014 в 08:13
Галина, какие у вас на сайте описываются замечательные опыты. Да вам сам бог велел поучаствовать в моем конкурсе Новогодние фантазии». Думаю, что призами книгами вы знакомы уже и опыты берете отттуда. Но интересен же сам процесс. Что вы на это скажете?
Галина Кузьмина
10.12.2014 в 12:01
Зоя, Вы не поверите, но книг этих в руках не держала))) С удовольствием поучаствуем!
Сайт построен на Genesis Framework · Дизайн WP Fairytale
Для участников фотогалереи «Мой любимый опыт» в октябре есть чудесная возможность выиграть подарок от «Простой науки».
Вся серия «Экспериментов в коробочке».
В комплект входят 10 наборов «Эксперименты в коробочках:
- Фараонова змея
- Вулканчик
- Горячий лёд
- Кристалл
- Хэндгам
- Химический ластик
- Опыты с шариками
- Искусственный снег
- Коллоидный сад
- Голограмма
Подарки отправляются только по России.
- Общий срок проведения конкурса с 01 октября 2016 по 31 октября включительно 2016.
- Вручение призов до 31.12 2016 года включительно
- Присылайте ваши фотографии для участия в Фотогалерее «Мой любимый опыт» на адрес
- В теме указывайте Фотогалерея.
- Указывайте название работы, возраст экспериментаторов.
- От одного участника принимается не более трех работ.
- Определение победителей до 7 ноября 2016.
- Победитель определяется по наибольшему количеству голосов, отданных за фотоработу.
Призы отправляются только по территории Российской Федерации
Опыты со звуком в домашних условиях
Лисоченко Ольга Викторовна
Персональный сайт музыкального руководителя МБДОУ детского сада комбинированного вида №11 “Журавушка” города Ставрополя
Мастер — класс для педагогов
Мастер – класс для педагогов
«Опыты со звуками для дошкольников»
Цель: Продемонстрировать некоторые виды экспериментирования со звуками для детей разных возрастных групп.
1. Показать, как можно использовать опыты в экспериментальной деятельности детей.
2. Развивать познавательный интерес к окружающему, умение делиться приобретенным опытом с другими людьми.
Практическая значимость: Данный мастер класс может быть интересен педагогам, работающим по теме экспериментирования и поисковой деятельности детей. Педагог, использующий экспериментирование в своей работе, найдет для себя что-то новое, а неработающий, поймет насколько это интересное и увлекательное занятие.
Объяснялки (от детей):
1. Это такое помещение, где стоит много всяких баночек, в них что-то кипит. Они стеклянные и могут разбиться, поэтому надо быть осторожными. А ещё там по — разному пахнет, иногда даже взрывается. Там очень интересно, я бы хотел там работать. Люди там работают в белых халатах. (ЛАБОРАТОРИЯ) .
2. Это такое дело, когда хотят что-то узнать и специально устраивают, а потом смотрят. Если всё получилось, то говорят что он удачный, а если нет, то что-нибудь меняют и снова смотрят, и так пока не получится. Мне нравиться это делать, это интересно, только не всегда разрешают. (ЭКСПЕРИМЕНТ).
Как вы поняли, речь сегодня пойдет об организации экспериментальной деятельности с детьми. Китайская пословица гласит:
“Расскажи – и я забуду,
покажи – и я запомню,
дай попробовать – и я пойму”.
«Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», - гласит народная мудрость. «Лучше один раз испытать, попробовать, сделать своими руками» — утверждают педагоги-практики.
«Чем больше ребенок видит, слышит и переживает, чем больше он узнает и усваивает, чем большим количеством элементов действительности он располагает в своем опыте, тем значительнее и продуктивнее при других равных условиях будет его творческая деятельность», - писал классик отечественной психологической науки Лев Семенович Выготский.
Малыш - природный исследователь окружающего мира. Мир открывается ребенку через опыт его личных ощущений, действий, переживаний.
Благодаря этому он познает мир, в который пришел. Он изучает все как может и чем может – глазами, руками, языком, носом. Он радуется даже самому маленькому открытию.
Дети дошкольного возраста по природе своей – пытливые исследователи окружающего мира. В старшем дошкольном возрасте у них развиваются потребности познания этого мира, которые находят отражение в форме поисковой, исследовательской деятельности, направленные на «открытие нового», которая развивает продуктивные формы мышления. Экспериментирование принципиально отличается от любой другой деятельности тем, что образ цели, определяющий эту деятельность, сам ещё не сформирован и характеризуется неопределённостью, неустойчивостью. В ходе эксперимента он уточняется, проясняется.
В силу своей профессиональной деятельности мне наиболее близки опыты со звуками. С некоторыми из них я сегодня вас познакомлю.
С воспитанниками второй младшей группы можно провести опыт:
Цель: Научить определять происхождение звука и различать музыкальные и шумовые звуки.
Материалы и оборудование: Металлофон, балалайка, трубочка, ксилофон, деревянные ложки, металлические пластины, кубики, коробочки со «звуками» (наполненные пуговицами, горохом, пшеном, перышками, ватой, бумагой и др.)..
Ход: Дети рассматривают предметы (музыкальные и шумовые). Взрослый выясняет вместе с детьми, какие из них могут издавать музыку. Дети называют предметы, извлекают один-два звука, вслушиваясь в них. Взрослый проигрывает на одном из инструментов несложную мелодию и спрашивает, какая это песенка. Затем выясняет, получится ли песенка, если просто постучать по трубочке (нет); как назвать то, что получится (шум). Дети рассматривают коробочки со «звуками», заглядывая в них, и определяют, одинаковые ли будут звуки и почему (нет, так как разные предметы «шумят» по-разному). Затем извлекают звук из каждой коробочки, стараясь запомнить шум разных коробочек. Одному из детей завязывают глаза, остальные по очереди извлекают звуки из предметов. Ребенок с завязанными глазами должен угадать название музыкального инструмента или звучащего предмета.
В средней группе можно провести опыт «Почему все звучит?»
Цель: Подвести к пониманию причин возникновения звука: колебание предметов.
Материалы и оборудование: длинная деревянная линейка, лист бумаги, металлофон, пустой аквариум, стеклянная палочка, струна, натянутая на гриф (гитара, балалайка), детская металлическая посуда, стеклянный стакан.
Ход: Взрослый предлагает выяснить, почему предмет начинает звучать. Ответ на этот вопрос получают из серии опытов: -рассматривают деревянную линейку и выясняют, есть ли у нее «голос» (если линейку не трогать, она не издает звук). Один конец линейки плотно прижимают к столу, за свободный конец дергают- возникает звук. Выясняют, что происходит в это время с линейкой (она дрожит, колеблется). Останавливают дрожание и уточняют, есть ли звук (он прекращается); -рассматривают натянутую струну и выясняют, как заставить ее звучать (подергать, сделать так, чтобы струна дрожала) и как заставить замолчать (не дать ей колебаться, зажать рукой или каким-нибудь предметом); -лист бумаги сворачивают в трубочку, дуют в нее легко, не сжимая, держа ее пальцами. Выясняют, что почувствовали (звук заставил дрожать бумаг, пальцы почувствовали дрожание). Делают вывод о том, что звучит только то, что дрожит (колеблется). Дети разбиваются на пары. Первый ребенок выбирает предмет, заставляет его звучать, второй- проверяет, касаясь пальцами, есть ли дрожание; объясняет, как сделать, чтобы звук смолк, (прижать предмет, взять его в руки- прекратить колебание предмета).
Для воспитанников старшей группы можно подготовить следующий опыт «Как распространяется звук?»
Цель: Понять, как распространяются звуковые волны.
Материалы и оборудование: Емкость с водой, камешки; шашки (или монеты), стол с ровной поверхностью; глубокая емкость с водой или бассейн; тонкостенный гладкий бокал с водой (до 200 мл) на ножке.
Ход: Взрослый предлагает выяснить, почему мы можем слышать друг друга (звук по воздуху долетает от одного человека к другому, от звучащего предмета к человеку). Дети бросают камешки в емкость с водой. Определяют, что увидели (по воде расходятся круги). То же самое происходит со звуками, только звуковая волна невидима и передается по воздуху. Дети выполняют опыт по алгоритму: ребенок прикладывает ухо к емкости или краю бассейна. Другое ухо закрывает тампоном; второй ребенок бросает камешки. Первого ребенка спрашивают, сколько камешков брошено и как он догадался (услышал 3 удара, их звуки передались воде). Наполняют водой тонкостенный гладкий бокал на ножке, водят пальцем по краю бокала, извлекая тонкий звук. Выясняют, что происходит с водой) по воде пошли волны- передается звук).Ставят один конец расчески на стул, Повторяют опыт. Выясняют, почему звук стал громче (в случае затруднения предлагают одному ребенку проводить пальцем по зубьям, а другому в это время –легонько пальцами коснуться стула), что чувствуют пальцы. Делают вывод: дрожит не только расческа, но и стул. Стул больше, и звук получается громче. Взрослый предлагает проверить этот вывод, прикладывая конец расчески к разнообразным предметам: к столу, кубику, книге, цветочному горшку и т.д. (звук усиливается, так как колеблется большой по размеру предмет). Дети представляют, что заблудились в лесу, пытаются позвать кого-нибудь издалека, приложив руки рупором ко рту, выясняют, что ощущают руки (колебания), стал ли звук громче (звук усилился), какой прибор часто используют капитаны на кораблях, командиры, когда отдают команды (рупор). Дети берут рупор, уходят в самый дальний конец помещения, подают команды сначала без использования рупора, а затем через рупор. Делают вывод: команды через рупор громче, так как от голоса начинает дрожать рупор, и звук получается более сильным.
С воспитанниками подготовительной к школе группы целесообразно провести опыт «Почему комар пищит, а шмель жужжит»
Цель: Выявить причины происхождения низких и высоких звуков (частота звука).
Материалы и оборудование: Пластмассовые расчески с разной частотой и размером зубьев.
Ход: Взрослый предлагает детям провести пластмассовой пластиной по зубьям разных расчесок, определить, одинаковый ли звук и от чего зависит частота звука. Дети обращают внимание на частоту зубьев и размер расчесок. Выясняют, что у расчесок с крупными редкими зубьями звук низкий, грубый, громкий; у расчесок с частыми мелкими зубьями- звук тонкий, высокий. Дети рассматривают иллюстрации комара и шмеля, определяют их величину. Затем имитируют звуки, издаваемые ими: у комара звук тонкий, высокий, он звучит, как «з-з-з»; у шмеля- низкий, грубый, звучит, как «ж-ж-ж». Дети рассказывают, что комар маленький, крыльями машет очень быстро, часто, поэтому звук получается высокий. Шмель машет крыльями медленно, летит тяжело, поэтому звук получается низкий.
Проведение опытов со звуками интересно и детям, и взрослым. С другими опытами вы можете ознакомиться в составленной мною картотеке опытов.
Я надеюсь, что информация, полученная на мастер — классе, вам пригодится. Спасибо за внимание.
конструктивная и познавательная деятельность).
Тема: «Опыты со слухом и звуком».
Цель: Развитие познавательной активности ребенка в процессе анализа различных звуков.
Задачи: Закреплять представления детей о понятии «звук».
Сформировать представления о характере звука – громкости, длительности, высоте.
Развивать умение сравнивать различные звуки, определять их источники, зависимость звучащих предметов от их размера.
Подводить к пониманию причин возникновения звука – распространение звуковых волн.
Выявить причины усиления и ослабления звука.
Развивать слуховое внимание, фонематический слух и артикуляционный аппарат ребенка.
Интеграция образовательных областей: «Социализация», «Коммуникация», «Познание», «Физическое развитие»
Материалы и оборудование: расчёски, бутылочки с водой, картонные конусы, линейка с натянутой нитью, слайд «Строение органов речи», слайд «Строение органов слуха», металлическая миска с плёнкой, отрывок из мультфильма «Фиксики» , бокалы.
Ход НОД.
1.Организационный момент.
Сегодня мы с вами совершим путешествие в волшебный мир звуков. Начнем с веселой зарядки.
Мы, ребятки, дружно, вместе
Совершаем бег на месте.
Если в сердце не покой,
Громко топнули ногой.
И другой!
А теперь, мои хорошие,
Громко хлопайте в ладоши!
И садитесь!
- Что мы сейчас делали?
(Топали, хлопали, шумели.)
Как можно назвать такие звуки? (топот, хлопки, стук)
Они называются – шумы.
А какие еще существуют звуки?
Присаживайтесь. А сейчас посмотрите я вам сыграю короткую мелодию на бокалах.(палочкой стучу по бокалам). Что вы слышите? (Перезвон)
А какие еще существуют звуки? (музыкальные)
Какой мы сделаем вывод ?
Вокруг нас много вещей, которые издают звуки. Мы слышим шелест листьев, шум двигателей самолета, плеск воды, голоса животных, речь человека.
Схема строения органов речи
Взрослый предлагает детям «пошептаться» - сказать друг другу « по секрету», тихо, какие-нибудь слова. Затем повторить эти слова так, чтобы услышали все. Выясняем, что мы для этого сделали. (Сказали громким голосом)
Откуда выходили громкие звуки? (Из горла) Дети подносят руку к горлу, произносят слова то шепотом, то очень громко и объясняют, что почувствовали рукой: когда говорили громко – в голе что-то дрожало, шепотом – дрожания не было.)
Что надо сделать для того, чтобы звук был громким. (Дёрнуть посильнее и звук усилится).
Если горлышко дрожит – значит звучит.
Я приглашаю вас в путешествие, в страну «Звуков»
-Цель нашей поездки: Узнать откуда берется звук? Где он прячется? Что требуется для его распространения?
3. Опыт с бутылкой «Вибрация».
Посмотрите на бутылочки с водой, вы слышите от них звук? Нет! А что нужно сделать, чтобы услышать плеск воды? Правильно, покачать эти бутылочки с водой, заставить их вибрировать.
4. Рассказ о слуховом аппарате.
- Как вы думаете, ребята, зачем нам уши?
- Правильно! Уши для того, чтобы слышать окружающие нас звуки. Они могут быть приятные и…(дети называют антонимы: неприятные), громкие и …(тихие), нежные и…(грубые), высокие и …(низкие)…Они окружают нас повсюду!
Слышали ли вы как про кого – то говорят «У него ушки на макушке?»
Где у человека расположена макушка?
Что у человека находится на макушке?
Где у человека расположены уши?
Кого же имели в виду, употребляя такое выражение?
Значит, про человека, который внимательно к чему – то прислушивается, и говорят, что у него ушки на макушке.
Сравните размер ушей зверей и людей.
Как вы думаете, зачем зверям нужны такие большие уши?
В какой сказке девочка интересовалась размерами ушей своей бабушки?
Что ответил Красной Шапочке волк?
Я предлагаю выяснить, зачем зверям такие большие уши?
5. Опыт с воронкой.
Дети должны попытаться услышать сказанное, но сходить с места и приближаться к музыкальному руководителю нельзя.
Если дети не могут услышать, что говорит музыкальный руководитель, можно предложить им представить, что делает плохо слышащий человек.
(Дети должны приложить руку к уху, тем самым сделав ухо больше).
Что нужно сделать, чтобы лучше слышать?
Дети проводят самостоятельный эксперимент с воронками, после чего делается
Вывод: стало лучше слышно, потому что через воронку в ухо попадает больше звука. Делается вывод и о том, зверям большие уши нужны для того, чтобы в них попадало больше звука. Тонкое слышание спасает их от опасности.
Показ слайда «Как устроено ухо?»
Звук – это энергия. Она образуется, когда что-то дрожит, то есть быстро перемещается вперед-назад. Это движение называется вибрацией. Мы слышим звуки, потому что вибрации предметов вызывают вибрации воздуха, которые достигают наших ушей.
6.Опыт «Как передаётся звук».
1. Надо взять металлическую миску. Затем – отрезать от полиэтиленового пакета кусок, по размеру больший, чем миска. Положить эту заготовку из пакета на миску и завязать веревкой или зафиксировать большой прочной резинкой сверху. Получится «барабан».
2. Скатать из салфеток маленькие шарики и положить сверху на поверхность «барабана».
3. Поставить миску вплотную к музыкальному центру (либо магнитофону или колонкам от компьютера). Включить музыку.
4. Шарики начнут подпрыгивать, словно танцевать.
Объяснение эксперимента для детей
Звук из колонки волной проходит по воздуху и бьет по натянутой пленке, которая колеблется, и бумажные шарики подскакивают вверх. Чем громче звук, тем сильнее подскакивают шарики. Но заметьте, тем и дискомфортнее вашим ушам, которые воспринимают звуковую волну.
Звуки – это волны, только воздушные, наши глаза их не видят, а уши слышат.
7. Физминутка.
Я предлагаю озвучить стихотворения. Придумайте, ка вы можете его озвучить.
Была тишина,
Грохотом
Сменилась
И вот уже дождик
Тихонько-
Ты слышишь?-
Закапал по крыше…
Барабанить
Он станет…
Барабанит!
Уже, барабанит! (А. Шибаев)
Лес ночной
Был полон звуков:
Кто-то выл,
А кто - мяукал,
Кто-то хрюкал,
Кто-то топал,
Кто-то крыльями
Захлопал.
Кто-то ухал
И кричал
И глазищами
Вращал,
Ну а кто-то
Тихо-тихо
Тонким голосом
МОЛЧАЛ! (С. Пшеничных)
8. Опыт «Как сделать звук громче?»
Выявить причину усиления звука.
Пластмассовая расческа
Может ли звучать расческа? (пробуют, объясняют причину: зубья расчески дрожат от прикосновения пальцев и издаю звук, дрожание по воздуху доходит до слуха и мы его слышим) Звук очень тихий, слабый.
Ставим расческу одним концом на стул, повторяем опыт. Выясняем, почему звук стал громче.
Что чувствую пальцы?
- Делаем вывод: дрожат не только расческа, но и стул. Стул больше, и звук громче.
Проверяем вывод, прикладывая конец расчески к разным предметам: столу, кубику, книге и т.д. (Звуки получаются разные по силе)
9. Опыт «Почему комар пищит, а шмель жужжит?»
Проведите пластмассовой пластинкой по зубьям разных расчесок.
Одинаковый ли звук получился?
Выясняют. Что у расчесок с крупными резкими зубьями звук низкий. Грубый, громкий.
У расчесок с мелкими частыми зубьями – звук тонкий, высокий.
Иллюстрации комара и шмеля. Одинаковые они?.
Какие звуки они издают? У комара звук тонкий, он звучит, как «з-з-з», у шмеля – низкий. Грубый, он звучит, как «ж-ж-ж».
Комар маленький и крыльями машет очень быстро, часто, поэтому звук получается высокий, шмель машет крыльями медленнее, летит тяжело, поэтому и звук получается низкий.
10. Итог занятия.
Просмотр отрывка из мультфильма «Фиксики».
