pondělí 15. září 2014

Něco málo o kmitání a zvucích

Dnes se pokusíme nechat do sebe narážet miniaturní a prostým okem neviditelné částice vzduchu a vyrábět tak zvuk. Na úvod trochu nezbytné teorie. Kmitavý pohyb těles je takový pohyb, kdy se těleso nebo jeho část opakovaně vrací do výchozí polohy. Tyto pohyby bychom mohli rozdělit na vynucené kmitání (to je jak název napovídá takový pohyb, ke kterému musíte těleso nějakým způsobem stále nutit) a volné kmitání. Volné kmity těleso koná v případě, že ho nějakým způsobem uvedete do pohybu a ve zbytku času těleso tento pohyb opakovaně vykonává. Příkladem volného kmitání je úder do volně zavěšeného kovového tělesa – těleso se úderem rozezvoní a poté po určitou dobu vydává zvuk bez dalších silových pobídek, dokud jeho kmitání odpor okolního prostředí neutlumí. Příkladem vynucených kmitů je chování pračky, která nestojí přesně vodorovně. Tehdy dochází k jejímu pravidelnému „viklání se“. To, jak pračka „lítá ze strany na stranu“, je vynucené právě jejím špatným postavením na podlaze. Z donucení mohou třeba kmitat také stavby při zemětřesení.

Zvuk a kmity spolu velice úzce souvisí.  Ke vzniku tělesa je třeba kmitající těleso. A pokud chcete libovolný zvuk slyšet, je nutné, aby dokázal dostatečně rozkmitat „součástky“ ve vašem uchu. Podrobným popisem zvuku se zabývat nebudeme, to je na delší povídání. Museli bychom si postupně vysvětlovat o to je frekvence, vlnová délka, perioda, amplituda, intenzita, rychlost a další pojmy.
K dnešnímu pokusu budete potřebovat plastové nebo kovové pravítku a desku stolu.  Pravítko položte na stůl – jedna polovina leží na stole a druhá přečnívá přes okraj stolu. Pravítko pevně rukou přitlačte ke stolu a druhou rukou opačný konec pravítka zvedněte pravítko do výšky (opatrně, pokud se vám pravítko zlomí, je po pokusování). V nejvyšším možném bodě pravítko uvolněte a poslouchejte zvuk, který jeho kmitáním vzniká. Pokus několikrát zopakujte a vznikající zvuky porovnávejte. Jsou stejné, nebo se liší? Teď podmínky pokusu změňte. Vytáhněte pravítko více mimo stůl a pokus stejným způsobem několikrát zopakujte. Jak bude zvuk vydávaný pravítkem znít, když bude na stole položený větší částí? A teď přichází čas na otázky a zajímavější úkoly. Dokážete měnit výšku zvuku? Jak to budete dělat a jak se bude výška měnit? Pokuste se posouváním pravítka zahrát nějakou jednoduchou písničku – třeba Ovčáci, čtveráci. Vytvořte si hudební nástroj z více pravítek více či méně zasunutých. Pravítka vám mohou držet kamarádi, nebo si je ke stolu přilepte pravítkem a drnkejte na ně vybranou melodii. Nebo složte vlastní skladbu. Napište na pár řádcích, jak se vám dařilo, doplňte nákresem, případně svými postřehy a pošlete na naši debrujárskou emailovou adresu.

Jak je možné, že slyšíme, jak pravítko kmitá? Pohybující se volný konce pravítka naráží na molekuly vzduchu a rozkmitává je. Pravidelnými pohyby nahoru a dolů pravítko molekuly vzduchu buď stláčí k sobě (zahušťuje je), nebo rozhání od sebe (zřeďuje je). Takto se vytváří zvláštní zvukové vlny, které vniknou do vašeho ucha a rozkmitají v něm bubínek a středoušní kůstky. Ve speciálních orgánech se přemění mechanické kmity na elektrické impulsy, které nám mozek předá jako zvukový vjem.  

Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte. A hlavně se u pokusů dobře bavte!
Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby – i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy.


Žádné komentáře:

Okomentovat