Vedi "Onde sonore e crea il tuo boom sonico!

L'Unità di studio di questo numero offre diversi modi per studiare l'udito. Per provarlo, andremo un po 'oltre e esamineremo i principi alla base del perché ascoltiamo e di ciò che ascoltiamo. Inizieremo con due progetti che dimostreranno il principio delle onde sonore, incluso farti vedere i loro effetti visivamente. Dopodiché, ti mostreremo un modo rapido per creare un boom sonoro nel tuo cortile! (Ma non preoccuparti, mamma, questa non romperà le finestre o farà tintinnare i piatti!)

Il suono è in realtà causato da un disturbo di qualche tipo che fa vibrare le molecole nell'aria intorno a noi e si scontrano. Il disturbo - diciamo, un'auto che si ritorce contro - provoca lo spostamento di alcune molecole d'aria. Questo fa sì che le molecole si urtino l'una contro l'altra. Questo effetto viaggia in modo ondulatorio, ma l'onda è solo il risultato delle molecole che sbattono insieme. Le molecole stesse rimangono nello stesso posto in cui passa l'onda sonora.

Suona strano? Probabilmente sì, ma la nostra prima attività illustrerà questo principio. Prendi tre quarti e appoggiali su una superficie dura e piatta. Ora prendi il dito e "ruba" il primo quarto della linea in modo che colpisca in modo intelligente contro il secondo quarto. Noterai che, quando il primo quarto colpisce il secondo, smette di muoversi. Ma l'energia (movimento) viene trasferita al secondo trimestre, che viene rovesciato fino a quando non urta il terzo trimestre. Se avessi una lunga serie di quarti, questo processo andrebbe avanti fino a quando non ci fosse energia da trasferire in un altro quarto.

In questo esperimento, i quarti rappresentano molecole d'aria, il tuo "thunk" rappresenta un disturbo che produce rumore e il movimento dei quarti rappresenta un'onda sonora. Guardandolo in questo modo, puoi vedere come il disturbo provoca la scossa reciproca delle molecole d'aria, che a loro volta si scontrano con altre molecole, con ciascuna molecola che si trova approssimativamente nello stesso posto. Quando l'onda sonora raggiunge le tue orecchie, il tuo cervello la interpreta come un suono.

"Vedi" onde sonore

- Una grande lattina, più grande è, meglio è. Assicurarsi che il coperchio sia completamente rimosso e che non vi siano spigoli vivi.

- Un sacchetto di plastica. I sacchetti di immondizia funzionano bene. La plastica scura è la migliore.

- Un robusto elastico.

- Forbici.

- Sale, zucchero o sabbia fine.

Con le forbici, ritaglia un quadrato dal sacchetto di plastica. Il quadrato dovrebbe essere abbastanza grande da coprire interamente l'estremità aperta del barattolo di latta, con circa tre pollici in più su ciascun lato. Posiziona il quadrato di plastica sopra l'apertura della lattina, quindi abbassa i bordi sui lati della lattina in modo da poter utilizzare l'elastico per tenerlo in posizione. La plastica dovrebbe essere allungata il più strettamente possibile sopra la parte superiore della lattina.

Ora, cospargere un po 'di sale (o zucchero) sulla plastica. Fai un passo indietro di qualche metro e prova a emettere diversi tipi di suoni. Parla, grida, fai scoppiare le pentole insieme o suona l'inizio della 5a Sinfonia di Beethoven con il volume alzato. Noterai che il sale sopra la plastica "salta" su e giù. Ciò è causato dalle onde sonore che creano una vibrazione sulla plastica, che fa saltare il sale come fagioli saltanti!

Prova a sperimentare diversi tipi e volumi di suoni ea diverse distanze dalla lattina. Scoprirai che alcuni suoni non causano affatto vibrazioni visibili, mentre altri suoni producono molte vibrazioni. Guarda quanto riesci a far "ballare" il sale in cima alla lattina!

Crea il tuo boom sonico!

La maggior parte delle persone di età inferiore ai 25 anni probabilmente non ha mai sentito i "boom sonici" che si verificano quando un aereo raggiunge la velocità del suono. So di non averlo mai fatto. Ma ho sentito che, negli anni '70, i boom sonici erano abbastanza comuni. Mentre i boom sonici causati dagli aerei che rompono la barriera del suono erano piuttosto rumorosi e talvolta potevano rompere le finestre, scuotere le case e scuotere i piatti nell'armadio, il boom sonico che faremo in questo progetto sarà su una scala molto più piccola.

Si noti che questo progetto richiede la supervisione di un adulto. L'esperimento è perfettamente sicuro se vengono seguite le regole di sicurezza di base, ma la disattenzione può provocare lesioni gravi, tra cui danni agli occhi o altri gravi danni fisici. Gli adulti dovrebbero prima dimostrare questo esperimento e tutti gli spettatori dovrebbero essere sempre a distanza di sicurezza.

Ecco cosa ti serve per creare il tuo boom sonico:

- Bastone corto, dritto, robusto, lungo circa diciotto pollici.

- Tre pezzi di spago forte e grosso, lunghi circa quattro piedi ciascuno. Lo spago "juta" funziona bene.

- Nastro adesivo.

Per cominciare, prendi i tuoi tre pezzi di spago e intrecciali strettamente per formare una corda. Lasciare circa due pollici di spago non intrecciato a ciascuna estremità. A un'estremità della corda, prendi una striscia molto stretta di nastro adesivo e avvolgila intorno alla corda per diversi giri, proprio nel punto in cui termina la treccia in modo che non possa essere intrecciata. All'altra estremità della corda, lega le estremità non intrecciate a un'estremità del bastone. Potresti anche voler avvolgere il nastro isolante attorno allo stick in cui hai legato la corda.

Adesso hai una frusta corta. Questo è tutto ciò che serve per creare un boom sonico!

Esci e, con tutti gli spettatori ad almeno quindici metri di distanza, prendi la frusta per la maniglia. Oscillalo verso l'alto, delicatamente ma rapidamente. Quindi, inverti improvvisamente il movimento con un rapido schiocco del polso e un rapido movimento verso il basso con il braccio. Dopo alcuni tentativi di pratica, dovresti essere in grado di "spezzare la frusta" in modo che emetta un suono acuto.

Anche se quel suono potrebbe non essere così impressionante per i suoi meriti, è interessante pensare a quello che sta succedendo. Quando si solleva la frusta, la fune si muove a una velocità moderata. Quando inverti improvvisamente la direzione, l'estremità libera della fune raggiunge velocità estremamente elevate a causa della maggiore distanza dalla mano. Se fatto correttamente, l'estremità della corda supererà la velocità del suono. Poiché un boom sonico viene creato quando un oggetto supera la velocità del suono, la crepa della frusta è in realtà un piccolo boom sonico!

In una nota a margine, potrebbe essere utile capire perché l'estremità della fune deve viaggiare così velocemente. La ragione di ciò può essere meglio spiegata pensando a un cerchio. Se fai oscillare la frusta sopra la testa, l'estremità libera della corda viaggerà più velocemente della tua mano. Questo perché la tua mano è al centro del cerchio e l'estremità della corda si trova all'estremità del cerchio. L'estremità della fune deve viaggiare più velocemente perché deve andare oltre per ogni rivoluzione. Quando ti spezzi la frusta, fai oscillare la corda in un cerchio parziale. Mentre lo sollevi, la corda non va da nessuna parte vicino alla velocità del suono. Ma quando inverti rapidamente le direzioni con la mano, anche la corda deve seguire molto rapidamente, e poiché ha più da percorrere, deve raggiungere una velocità molto più elevata di quella che potresti muovere.

Per sperimentare ulteriormente come creare i tuoi boom sonici, prova a intrecciare corde più lunghe per la tua frusta. Una corda più lunga raggiungerà velocità più elevate e quindi creerà un boom sonico più forte, ma sarà anche più difficile da usare. Puoi anche provare a usare materiali diversi per la tua corda o provare a usare corde di diverso diametro. I "Bullwhackers" del 1800 usavano fruste di cuoio di diciotto piedi che erano grandi circa quanto il mignolo di un uomo e potevano romperle forte come un colpo di pistola.


Matthew Lewis è un 24enne laureato in scienze domiciliari. Oltre ad essere il webmaster di Home School Enrichment, consulta anche altri sviluppatori web e si diverte a scrivere l'articolo occasionale. Puoi inviargli un'e-mail all'indirizzo .

Questo articolo è stato originariamente pubblicato nel numero di settembre / ottobre '05 della rivista Home School Enrichment. Per ulteriori dettagli, visitare //HomeSchoolEnrichment.com Per richiedere una copia di prova gratuita, visitare //homeschoolenrichment.com/magazine/request-sample-issue.html

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