Люди живут в мире звуков. С точки зрения физики звук – это механическая волна, которая возникает в результате колебания. Она распространяется в воздухе и воздействует на нашу барабанную перепонку, и мы слышим звук. Энергия, заключенная в нем, измеряется в децибелах (дБ). Шорох листьев – 10 дБ, шепот – до 30 дБ, громкая рок-музыка – 110 дБ. Самое шумное в мире животное – голубой кит. Он издает звук громкостью 188 дБ, который слышен в радиусе 850 км от него.

Когда звук встречает преграду на пути, то часть звука отражается от нее и возвращается обратно. И тогда мы слышим отраженный звук – всем известное эхо. На реке Рейн в Европе есть место, где эхо отражается 20 раз. И в горах оно хорошо «работает». Там даже (при определенных условиях) обыкновенный крик может вызвать ошеломительный сход лавины.

В общем, звук – это сила. А можно ли его увидеть? Попробуем разобраться, устроив этот простой домашний опыт для детей.

Эксперимент для детей

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.

С точки зрения физики, звук — это механическое колебание, распространяющееся в среде.

Опыт 1

Как частота возникающего звука зависит от длины колеблющегося тела?
Положите гибкую пластиковую или металлическую линейку на стол так, чтобы она примерно на три четверти выступала за край стола.
Крепко прижмите рукой один край линейки к столу. Другой рукой отогните свободный край линейки вниз и отпустите его.
Послушайте, какой звук при этом возникнет, и обратите внимание на то, как быстро колеблется свободный конец линейки.

Поставьте стакан без дна на динамик. Включите радио на небольшую громкость и найдите в эфире радиопомехи. Вы услышите постоянный звук одного тона. Определите, в каком положении должен находиться регулятор громкости в случае тихого, среднего и громкого звука. Выключите радио и положите одно зерно риса на центральный квадратик вощеной бумаги (на X).

Включите радио и поставьте громкость на тихий звук. Проследите за всеми движениями зерна риса из центрального квадратика.

Повторите ваш опыт со средним и громким звуком.
Оцените зависимость между громкостью и энергией звуковой волны.

Опыт 4

Звук может распространяться в твердом, жидком или газообразном веществе.
Как сравнить эффективность распространения звука в газе и твердом веществе?

Возьмите обычные наручные часы.
Вначале держите часы на расстоянии вытянутой руки. Медленно подносите часы к уху до тех пор, пока не услышите первое слабое тиканье. В этом положении измерьте расстояние от часов до уха.

Затем прижмите ухо к столу и положите часы на стол на расстоянии вытянутой руки от уха. Послушайте, не будет ли слышно тиканья часов. Если вы услышите тиканье в этом положении, попросите вашего помощника медленно отодвинуть часы подальше, пока тиканье не станет слабым.

Если же вы не услышите тиканья часов на расстоянии вытянутой руки, медленно придвигайте к себе часы и найдите положение, в котором они будут слышны. Измерьте расстояние от часов до уха и сравните его с тем расстоянием, на котором вы смогли услышать слабое тиканье часов, прислушиваясь к ним в воздухе.

Опыт 5

Как распространяется звук в воде?
Возьмите обычные наручные часы, поместите их в целый пластиковый пакет, туго завяжите пакет, чтобы не проникла вода. Привяжите к мешку веревку и опустите его в аквариум с водой.

Мешок с часами должен находиться на середине расстояния между дном и поверхностью воды, поблизости от стенки аквариума. Прижмите ухо к противоположной стенке аквариума.

Если вы услышите тиканье часов, измерьте расстояние до них. Если нет, попросите вашего помощника двигать часы в вашу сторону до тех пор, когда вы сможете услышать тиканье, Измерьте это расстояние. Сравните это расстояние с теми, которые вы получили в предыдущем опыте.

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»

А теперь мы добрались до звука. Мы извлекаем звук и даже попробовали увидеть звук. Все чудо-идеи экспериментов со звуком пришли не в мою голову, а в голову Стива Спенглера , уроками которого мы воспользовались. Зато сколько было удовольствия! Эксперименты со звуком очень наглядные и интересные не только для детей, но и для взрослых. А один из них даже ввел в замешательство не только ребенка, но и нас с мужем, и наших приятелей.

1. Колебания струны.
Для начала, можно посмотреть, как рождается звук во время колебания. Для этого взять обычную канцелярскую резинку, натянуть ее между пальцами, дернуть за нее пальцами другой руки и смотреть на вибрацию резинки. Это самое главное, что нам нужно знать при изучении звука. Звук — это колебательное движение.

2. Поющий шар.
Два простых эксперимента на вибрацию. Берем пачку воздушных шаров штук на 10, не меньше 🙂
Берем монеты разного размера (мы взяли 10 евроцентов, 50 евроцентов, 1 евро, 10 польских грошей и 50 польских грошей). Просовываем монеты в шарики, а потом их надуваем. Завязываем шарики и начинаем быстро вращать. Для наглядности можно пометить шарики значениями денежных номиналов, находящихся внутри.
Очень хорошо видно, точнее слышно, что чем больше и тяжелее монета, тем ниже звук ее вращения. Чем медленнее вращается монета, тем ниже звук.

Теперь берем шестигранную гайку. Вставляем в другой шарик, надуваем его и завязываем. Раскручиваем и наслаждаемся звуком вибрации вследствия соударения стенок гайки с внутренней стенкой шарика. Можно даже потрогать шарик во время вращения гайки, и почувствовать частоту вибрации: чем выше звук, тем больше частота, чем ниже звук, тем меньше частота.

Оригинал эксперимента:

3. Водяной свисток.
Тоже простой эксперимент. Понадобится стакан с водой и трубочка. Ножницами делаем надрез в трубочке, погружаем ее в воду. Сгибаем в месте надреза трубочку и дуем. Получается, что чем глубже в воду вставить трубочку, тем выше будет звук. Чем выше поднять трубочку, тем ниже будет звук. Работают колебания столба воздуха внутри трубки. В трубочке образуется воздушный столб, и чем глубже ее погружать, тем он меньше и тем чаще вибрации воздушного столба. И наоборот.

Оригинал эксперимента:

4. Сила звука.
Знакомьтесь, кукурузный крахмал! Наш фаворит сезона.
Рецепт прост. На 1 cтакан кукурузного крахмала берется 1/4-1/2 стакана воды. Всыпать в миску, и замесить чудо жидкость. Уже во время замешивания можно обратить внимание на чудо-свойства чудо-жидкости. Все чудеса ее в том, что чем больше ее сдавливать, тем она тверже, но чем меньше, тем она становится … текучей. Жидкость из раздела космической фантастики. Сейчас ее можно раскатывать в шарик, но только отпустил — она расплывается по рукам.
Она несет прямо какую-то медитативную функцию. Можно час напролет ее сжимать и разжимать, совершенно не ощущая времени. А во-вторых, она несет познавательную функцию.
Что происходит с жидким кукурузным крахмалом? Это пример неньютоновской жидкости. Если состояние ньютоновской жидкости зависит от температуры (например, масло твердеет при понижении температуры), то вязкость неньютоновской жидкости зависит от давления (скорости ее движения).
Когда ко мне пришла знакомая, я ей рассказала о нашей новинке, она мне не поверила. Я за две минуты организовала ей раствор кукурузного крахмала, и она просидела над ним 1,5 часа. У нас дома весело не только детям 😉

Оригинал эксперимента:

Кроме того, что ее можно сжимать/разжимать, по ней можно бегать!
Бегаешь — больше давление — больше градиент скорости молекул внутри жидкости — жидкость твердеет. Останавливаешься — меньше градиент скорости — погружаешься на дно.

Наш эксперимент:

Ну, и причем же тут звук.
А при том, что звук - это колебательное движение частиц, как мы помним.
Мы взяли музыкальный центр, компьютер с генератором звука (можно ограничиться Prodigy 🙂)
На динамик положили пленку, на пленку вылили жидкость. И включили генератор звука. Выше звук — чаще колебания, движения которых недостаточно для возбуждения вибрации жидкости — жидкость текучая. Ниже звук — реже колебания, движения которых достаточно для возбуждения колебаний в растворе кукурузного крахмала — жидкость твердеет. Правда, у нас добиться абсолютного повторения результата Стива Спенглера не получилось: мне кажется, дело в прокладке между динамиком и пленкой или в консистенции жидкости. Максимум, что у нас получилось - это выплевывание капель жидкости из общей массы. Нижний слой жидкости быстро твердел и выталкивал капли с верхнего слоя. А еще мы успели увидеть твердеющие волны по кольцу при понижении частоты во время проигрывания музыки. То, что эксперимент не удался — хороший признак, это значит, что мы его еще не раз повторим, каждый раз что-то меняя, и с каждым новым повторением будем все больше понимать физику процесса.
Другими словами, можно просто увидеть, как звук влияет на давление на жидкость и на ее текучесть. Оригинал эксперимента:

Эксперименты все очень простые, используются подручные материалы, зато как интересно!!! Попробуйте, уверена, и вам тоже они увлекут в мир звуков!

А если для малышей слишком много физики, можно закрепить увиденное и услышанное, посмотрев серию мультика «Волшебный школьный автобус» про звук.

Интересных исследований!

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.

Главная » Части речи » Описать опыт силу звука. Музыкальное экспериментирование