Досліди зі звуком

Вивчаємо звуки: як чоловічки-молекули розповсюджують звук

У дитячих садках і початкових школах часто використовують досліди зі звуком: вони цікаві, наочні, діти можуть самі провести їх… Але досліди нечасто пояснюють, тому діти їх виконують, фактично не розуміючи що саме роблять. Звісно, неможливо пояснити малятам все про все так, щоб все було правильно з точки зору законів фізики (принаймні, щоб припущення та спрощення для малят не протирічили фізиці). Але я вирішила спробувати пояснити те, що можу.

Отже, я взяла за основу досліди зі звуком, які вже давно використовують педагоги (наприклад, вони опубліковані на сайті «Веселая наука» — «Необычное извлечение звука из обычных вещей», «Опыты со звуком, или поющие бокалы»), дещо розширила їх, додала роботу з дітьми, яка допомагає навчити малят досліджувати самостійно і спробувала пояснити принцип утворення звуку на прикладі історії про товариських і працелюбних чоловічків-молекул (я взяла за основу метод маленьких чоловічків з ТРВЗ), з яких складається все на світі, та навела приклади використання принципів акустики, зрозумілі дітям. Це вже не перше знайомство дітей з чоловічками-молекулами, тому пояснення хто вони такі я опустила.

Телефон зі стаканчиків

Підготуйте: два пластикові стаканчики; нитку завдовжки 4–6 м; шило.

У денцях обох стаканчиків (у центрі) зробіть отвори. Протягніть крізь них нитку й закріпіть вузликами. Телефон готовий! Щоб він добре працював, нитка не повинна провисати й торкатися будь-яких предметів.

Прикладіть один стаканчик до вуха, а ваш друг нехай прошепоче в інший своє повідомлення.

У цій саморобній «рації» стаканчики є і мікрофонами, й динаміками, а нитка слугує дротом, який проводить звукові хвилі.

Навкруги ми чуємо різні звуки. Навіть найменший наш рух може стати причиною звуку.

• Що як звучить? Спробуйте постукати по килиму на підлозі, стіні, столу. Чим звуки відрізняються? Як звук зробити гучнішим? Тихішим?

• Запропонуйте дітям не сходячи з місця видати звук.

• А тепер нехай діти заплющать очі, а один видає звук. Впізнайте, що звучало.

Зверніть увагу дітей на те, що ми всі знаходимося у різних місцях, а звук чуємо одночасно. Тож звук розповсюджується одразу ж у різних напрямах. А от як це у нього виходить? Хто розповсюджує звук?

Наші давні знайомці чоловічки-молекули дуже товариські, завжди передають новини один одному. Вони дуже уважні та чутливі: відчувають навіть найтихіші звуки.

Давайте зараз будемо сидіти дуже тихо і ми побачимо як чоловічки-молекули відчувають звуки. Піднесіть до склянки або скляній банки намистинку на ниточці (або щось інше дуже легеньке), дочекайтеся доки намистинка не буде хитатися і вдарьте олівцем чи ложкою по стінці склянки. Трішки терпіння і ви побачите, як намистинки почала коливатися!

Чоловічки-молекули відчувають всі звуки як такі коливання. Скажу по секрету, що коли ми говоримо коливається не тільки повітря, а й всі навколишні предмети — стіл, шафа, олівець в стаканчику і навіть наше тіло. Просто коливання дуже невеликі, тому ми їх не помічаємо і не відчуваємо.

А от чоловічки-молекули все це відчувають і передають один одному. Звісно, вони нічого не говорять, а передають так, як відчувають, тобто передають коливання.

Чоловічки дуже старанні, вони знають, що звуки мають чути всі, тому передають коливання одразу ж всім чоловічкам, що поряд з ними. Таким чином звук передається одразу всіх напрямах і ми сидячі у різних місцях чуємо одне й те саме.

Чому у нашому саморобному телефоні ми чуємо звук у стаканчику? Звук передається не тільки повітрям, а й мотузочкою, що з’єднує стаканчики. А ще чоловічки-молекули мотузочки передають звук стінкам стаканчика і ми чуємо звук краще. Тож мотузочка і стінки стаканчика коливаються під час нашої розмови.

Що вийде, якщо під час розмови доторкнутися пальцем до мотузочки? Розмова одразу припиниться. Чому? (Дайте змогу малята поміркувати, знайти самим відповідь.) Доторкнувшись до мотузочки, ми припинили її звукові коливання і передача звуку (коливань) припинилась. Якщо коливання не передаються, звуку немає.

Але чи в усіх місцях ми чуємо однаково голосно? Ні: чим далі від джерела звуку (того, хто цей звук створює), тим звук тихіше, тим звук гірше чутно. Тож щоб краще чути, треба наблизитися до джерела звуку.

Чому ж так відбувається? Чоловічки-молекули лінуються? Ні! Чоловічки дуже сумлінно все виконують, тільки не все в їхніх силах. Пригадаймо — звук розповсюджується в усіх напрямах. Чому? Тому що кожний чоловічок передає коливання всім, хто поряд. Але ж це не так просто!

Чоловічки-молекули втомлюються коливати все навкруги, адже чим далі звук від джерела звуку, тим більше роботи у чоловічків — треба передавати звукові коливання більшій кількості інших чоловічків. Ясно, що це не під силу маленьким чоловічкам, тому вони не так сильно коливають своїх друзів (сили в них немає). Коливання стають все меншими — звук тихіше.

Взагалі, передача звуку відбувається дуже схоже на те, як розходяться по воді хвилі від кинутого камінчика. (Мабуть тому так і кажуть — звукові хвилі.)

Проведіть з малятами дослід: на середину миски з водою киньте камінчик. Виникнуть водяні хвилі, які будуть розходитися одночасно в усіх напрямах (саме так розходяться і звукові хвилі). Де хвилі найбільші? Ті, що ближчі до місця, куди ми кинули камінчик. Чим далі від цього місця, тим хвилі стають меншими: хвилі захоплюють більший простір і чоловічки-молекули, які їх розповсюджують втомлюються. З часом хвилі стають все меншими і меншими — затухають (звук перестає звучати).

Чи всі предмети однаково передають звук? Давайте поставимо запитання ширше. Що краще передає звук?

Звук може передаватися повітрям: саме повітря передає нам звук під час нашої розмови.

Звук може передаватися водою: пригадайте, як рибки реагують на наш стук по стінкам акваріума. Рибки живуть у воді, тому й отримують звук від чоловічків води.

І, звичайно, звук передають тверді речовини: саме так ми передавали звук по саморобному телефону.

Щоб визначити чемпіона у передачі звукових хвиль, проведемо експеримент. Міцно прислоніть одне вушко до поверхні столу (друге буде слухати звук по повітрю, як йому вже звично). Педагог стукає по столу. Яке вушко чуло звук краще? Те, що слухало звук біля столу. Звук розповсюджувався по твердому.

Чому так відбувається? Далі розповідаємо і моделюємо з малятами розташування чоловічків-молекул. Пригадаймо, як розташовані чоловічки-молекули у різних речовинах — твердих, рідинах, газах.

У твердих речовинах чоловічки стоять дуже близько один біля одного, міцно тримаються за руки. Тож і передавати коливання найзручніше: всі чоловічки рядом, тільки рукою доторкнися. Ми вже зрозуміли (це показує наш попередній дослід), що тверді речовини вміють не тільки добре передавати звук, а ще й підсилюють його. А ще саме у твердих речовинах звук розповсюджується найшвидше, адже його передавати звучніше.

У рідинах чоловічки вже набагато далі один від одного, тож і передавати коливання вже не так зручно.

А от у газах чоловічки-молекули дуже далеко один від одного, тому й передавати коливання (торкатися) їм не так вже й зручно. Але все одно їх зусиль вистачає, що ми добре чули один одного.

Отже, чемпіони в передачі звуку — тверді речовини (запропонуйте дітям назвати їх, знайти навколо), друге місце — рідини, третє — гази (це й наше повітря).

Піднесіть мушлю до вуха. Чуєте? Це море звучить! Але як море опинилося у мушлі? Можливо, хитрюща мушля якимось чином запам’ятала шум моря і відтворює нам? Як же мушлі вдається створити так диво? Мушля — тверда, вона вміє підсилювати звуки, а не тільки розповсюджувати. Хитрюща мушля вигадала таке: вона збирає звуки з повітря і підсилює їх. (Помічали, що чим більше звуків навколо, тим голосніше чутно шум моря? Якщо внести мушлю в кімнату без звуків, то шум моря у ній зникне: їй просто не буде роботи, адже звуків немає і підсилювати-збирати немає чого.) Тому, прикладаючи до вуха мушлю, ми краще чуємо всі звуки, які навколо вже існують. Мушля збирає звуки, вони перемішуються і ми чуємо все вперемішку, тому й виходить щось таке незвичне, яке нагадує шум моря.

До речі, шум моря можна почути, якщо прикласти до вушка стакан, і навіть долоню, складену човником.

Ми вже зрозуміли, що стаканчики вміють посилювати звук. А тепер пригадайте, як добре чутно на стадіоні. А яку форму має стадіон? Він зроблений у формі чаши!

Цю ж властивість використовують лікарі. Пригадуєте, як лікар прикладає стетоскоп до наших грудей? Йому потрібно краще чути як ми дихаємо, як б’ється наше серце. Стетоскоп підсилює всі звуки і лікар все добре чує.

• А тепер послухаємо, як звучать різні предмети. Звук від яких предметів голосніший? Оригінальніший? (Запропонуйте дітям навчитися здобувати звук різними способами. Наприклад, постукати пальчиком, олівчиком, лінійкою…)

• Пограйте у гру: всі закривають очі. Одна дитина створює звук. Відкривши очі, решта дітей намагається зрозуміти, як звук створений, пробують відтворити звук. В кого це вдається найкраще, той і загадує наступний звук.

• Намалюймо звук! Діти закривають очі, педагог утворює звук. Малята розповідають, який звук чули (тут потрібно не вгадати, як створений звук, а дібрати слова, які описують звук, — сухий, голосний, строгий…), намагаються його намалювати.

• Потім можна запропонувати дітям намалювати звук вітру, шелестіння листочків, стукання тарілок… Хто впізнає звук за малюнком?

А далі досліди зі звуком.

Незвичайні музичні інструменти

Візьміть кілька порожніх однакових скляних пляшок (для зручності поставте їх рядочком), наповніть пляшки водою (першу невеликою кількістю води, наступні заповнювати по наростаючій, а останню наповніть доверху). Б’ючи по пляшках ложкою, ми змусимо воду коливатися. Звуки від пляшок будуть відрізнятися по висоті.

Візьміть картонну трубку, вставте в неї, як поршень, пробку з увіткненою в’язальної спицею. Дуємо в край трубки, переміщаючи поршень. Звучить флейта!

Візьміть коробку з краями, що не проминаються, надягніть на неї гумки у формі кола (чим тугіше охоплюють вони коробку, тим краще), і готова арфа! Перебираючи гумки, як струни, слухаємо мелодію!

Дуже схоже може звучати сильно натягнута звичайна нитка. Спробуйте пограти на натягнутих мотузках різної товщини, зроблених з різного матеріалу. Виходять різні звуки! Саме так утворюється звук в гітарі та арфі.

Струнний інструмент можна зробити також з паперового стаканчика, нитки і скріпки! Відріжте нитку довжиною 15-20 см. Натягніть нитку в руках таким чином, щоб у вас з’явилася можливість одним або краще двома пальцями смикати її як струну. От і готовий інструмент!

• Який виходить звук? Спробуйте натягнути сильніше. Змінився звук чи ні?

Зробіть отвір в центрі дна стаканчика за допомогою шила або кнопки і пропустіть крізь нього нитку. Прив’яжіть скріпку до того кінця нитки, який проходить через внутрішню частину стаканчика. Витягніть нитку з іншого кінця, щоб скріпка виявилася всередині стаканчика. Притисніть склянку шийкою до вуха і, натягнувши нитку, одним пальцем смикайте її.

Звук суттєво змінився!

• Яким став звук? Як ви думаєте, чому?

Коли ви смикали нитку, коливатися тільки ті частинки, які перебували в безпосередньому контакті з ниткою. Оскільки таких частинок не так вже й багато, звук вийшов тихий.

Коли ми додали стаканчик, коливання нитки передалися і йому, стаканчик підсилив звук, тому звук вийшов гучніший.

Подивіться з малятами мультфільм про фіксиків «Музична шкатулка» і проведіть аналогічний дослід з лінійкою.

• Які ще музичні інструменти можна придумати?

Стакан-півник

Так само як і в попередньому досліді зробіть отвір в центрі дна стаканчика. Відріжте нитку довжиною 50-60 см. Прив’яжіть скріпку до одного кінця нитки, а вільний кінець пропустіть через отвір в дні стаканчика таким чином, щоб скріпка була з зовнішньої сторони стакана.

Візьміть склянку догори дном так, щоб нитка вільно висіла. Іншою рукою візьміть вологу серветку і акуратно проведіть по нитці, ковзаючи, вниз. Що ви при цьому чуєте? Так! Кричить півень! Якщо нічого не чути, то це означає, що серветка мало зволожена — намочіть її більше і спробуйте ще раз!

• Дослідіть, чи впливає розмір стаканчика на звук? Як саме?

Музичний келих

Звичайний келих (без малюнків і бокал без прикрас) необхідно наповнити водою, а потім змоченим у воді пальцем треба потерти в будь-якому місці келиха. Нам більше сподобалося водити по краю. Потрібно трохи пристосуватися, відрегулювати силу натискання пальця і виходить відмінний спів келиха!

На цьому ми не стали зупинятися і провели змагання келихів, наповнюючи їх різною кількістю води. Одні келихи співали високо, інші низько.

При співі келиха на поверхні води можна помітити хвилі, такі як утворюються, якщо кинути камінчик в воду. А якщо води налити максимально багато, то з’являються навіть бризки!

Навіть тихий звук може наробити багато галасу, якщо скористатися хорошим провідником звуку. Проведіть експеримент з повітряною кулькою і своїми власними вухами.

Надуйте повітряну кульку. Тримаючи кульку біля вуха, злегка постукайте нігтем з іншого боку. Що відбувається? Незважаючи на те, що ви лише злегка торкнулися нігтем кулі, у вухах чути гучний шум.

Чому так вийшло? Коли ми надули кульку ми змусили чоловічків-молекул повітря всередині притиснутися ближче однин до одного (вони не можуть триматися далі, бо кулька їх не пускає). Тепер чоловічкам-молекулам повітря простіше передавати звук: адже вони знаходяться ближче. Тому й звук чутно краще, а ще оболонка кульки звук передавати трохи допомагає.

Ірина СТЕЦЕНКО,

науковий співробітник Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій та систем Національної академії наук України

та Міністерства освіти і науки України,

автор технології «Логіки світу»

для дітей від 4 до 12 років

Дізнайтеся про що блог

Читайте роздуми щодо теми блогу

Автор: Ірина Стеценко