Маленький исследователь. Звук.

Мы большие любители экспериментов. Сначала мы играли с солнечными зайчиками, потом мы все подряд смешивали, потом мы все подряд замораживали, 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!