makoland

הַשְׁמִיעוּ קול

לחישה, צעקה, ציוץ וזמזום. איך נוֹצָרִים הצלילים שאנחנו שומעים? ניסויים מדעיים לילדים

קדם לוי | מקולנד | פורסם 17/02/11 07:22:45
נכד לוחש לסבתו באוזן כל הצלילים הם תוצאה של רעידות | צילום: istockphoto

העולם שסביבנו אינו שָׁקֵט אפילו לרגע. תמיד שומעים משהו, אפילו בשעות הלילה, אפילו באמצע המִדְבָּר - אזעקה של מכונית, תינוק בוכה, יתוש מְעוֹפֵף, אריה שואג במרחק, עלים שנָעִים ברוח. הצלילים האלה שונים מאוד זה מזה, כל אחד נשמע לנו אחרת, אבל בכל זאת יש משהו משותף לכל צליל שאנו שומעים - כולם תוצאה של רְעִידוֹת.

אם מכים על השולחן שומעים קול, שהוא תוצאת הרעידה של החומר שממנו עשוי השולחן. הרְאִייָה שלנו אינה מספיקה כדי לראות את הרעידה הזו, אבל אם היה לנו חַיישָׁן תנועה היינו מזהים אותה בקלות. בכלי נגינה קורה אותו הדבר בדיוק: בכינור הקשת מניעה את המיתרים, הנעים ומשמיעים צליל חלש. הצליל הזה מוגבר באמצעות תנועתו של האוויר בתוך תיבת התְּהוּדָה של הכלי, שגורמת לעֵץ שממנו הוא בנוי לרעוד - וכך אנחנו שומעים אותו.

בשלב הבא של יצירת הצליל, תיבת התהודה הרועדת גורמת לאוויר להידחס ואחר כך להתפשט. כך נוצר גל, שמתבטא בצוּרַת שינויים מהירים בלחץ האוויר. התנועה של הגל דומה לגלים שנוצרים כאשר זורקים אבן למים: גל במים מתפשט לכל הכיוונים מהנקודה שבָּה פגעה האבן, וגל הקול מתפשט מכלי הנגינה דרך האוויר.

מולקולות האוויר נעות קדימה ואחורה למרחקים קצרים, ויוצרות אזורים של לַחַץ אוויר מעט גבוה מהממוצע ואזורים של לחץ אוויר מעט נמוך מהממוצע. אתם יכולים לדמיין את הגל כמִשְׂחַק דּוֹמִינוֹ של מולקולות, הנעות קדימה ואחורה. המולקולות נעות רק מעט, אבל הגל עצמו, שהוא מֵעֵין הפרעה באוויר המועברת באמצעות המולקולות המִתְנַגְּשׁוֹת זו בזו, יכול לעבור מרחקים גדולים.

מה קורה באוזן?

האיבר שאַחְרַאי על קליטת הצלילים הוא האוזניים, שבתוכן נמצא עוֹר התּוֹף. זהו קְרוּם דק ביותר ורגיש מאוד שחָשׁ בתנועה של אוויר. כאשר מגיע אליו גל קול הוא מתחיל לרעוד בעצמו, ובעזרת החלקים הפנימיים של האוזן התנועה שלו מתורגמת לאותות חשמליים העוברים אל המוח. שם האותות נקלטים, והמוח מְפָרֵשׁ אותם כצלילים.

אגב, אם תָּטוּסוּ לחלל לא תשמעו שם קולות בכלל - דְּמָמָה מוחלטת. זהו קורה משום שמקורו של הצליל ברעידה של חֵפֶץ כלשהו, והוא עובר באמצעות רעידות מהירות במיוחד של הרבה מאוד מולקולות. זה אומר שגל קול חייב תָּוֶוךְ לנוע בו, משהו שימשיך את הרעידות, אחרת הוא לא ימשיך להתקדם. ומכיוון שבחלל החיצון קיים רִיק, הרי שהצליל לא יכול להתקדם ואתם לא תִּשְׁמְעוּ דבר.

ניסוי 1: טלפון חוטי

חומרים:

* חוט פשוט

* 2 כוסות חד פעמיות

* מִסְפָּרַייִם או סכין יפנית

* שתי חתיכות עץ באורך 2 סנטימטרים (אפשר לשבור שִׁיפּוּד)

מה עושים?

1. מְנַקְּבִים חור קטן בתחתית שתי הכוסות.

2. מעבירים את החוט דרך החורים, וקושרים כל קצה חוט לחתיכת עץ אחת. ניסוי טלפון אלחוטי מעבירים את החוט דרך החורים, וקושרים כל קצה חוט לחתיכת עץ אחת | צילום: ifeel

3. מחזיקים את הכוסות ומותחים את החוט. חשוב שהוא יהיה מתוח היטב.

4. מצמידים את הכוסות לאוזן ולפה, אחד מְדַבֵּר והשני מאזין, ואז מחליפים תפקידים. ניסוי טלפון חוטי מחזיקים את הכוסות ומותחים את החוט | צילום: ifeel

הסבר:

כאשר אנחנו מדברים או שרים, גלי הקול עוברים דרך האוויר. בניסוי הזה התווך אינו האוויר אלא החוט המתוח: הדיבור לתוך הכוס מרעיד את האוויר בצד האחד של המערכת, ובעקבותיו רועד החוט ומניע את הגלים הזעירים אל הכוס השנייה, ומשם לאוויר ולאוזן. אם בוחנים דיבור דרך הכוסות ודיבור רגיל, מְגַלִּים שבמרחקים גדולים יחסית זו דרך מאוד יעילה להעברת הצליל - כל עוד מצליחים לשמור על החוט מתוח. אם הוא רָפוּי הרעידות אינן עוברות בו, ולא שומעים דבר.

ניסוי 2: תותח אוויר

חומרים:

* בקבוק פלסטיק חד-פעמי

* סכין יפנית

* כְּפָפָה דקה או בלון

* גומייה

* נר

1. חותכים את הבקבוק לשניים לרוחבו, ומשאירים את החלק העליון (עם הפִּייָה).

2. מלבישים את הכפפה או הבלון על החלק החתוך. יש להקפיד שהכפפה תהיה מתוחה. אם צריך לחזק את המתיחה כּוֹרְכִים סביב הכפפה את הגומייה. ניסוי תותח אוויר חותכים את הבקבוק לשניים לרוחבו, ומשאירים את החלק העליון | צילום: ifeel

3. בודקים אם התותח מוכן באמצעות מכה קלה על הכפפה המתוחה. הכפפה צריכה לנוע אבל לא להשתחרר ממקומה.

4. מְכַוְונִים את התותח אל נר דולק, מכים קלות על הכפפה ומנסים לכבות אותו. ניסוי תותח אוויר בודקים אם התותח מוכן באמצעות מכה קלה על הכפפה המתוחה | צילום: ifeel התותח בפעולה התותח בפעולה | צילום: ifeel

הסבר:

התותח הוא דוגמה להנעת אוויר באמצעות תנועה של מִשְׁטָח. המכה בכפפה גורמת לאוויר לנוע בתוך הבקבוק, וכך נוצרת עֲלִייָה בלחץ האוויר. מִחוּץ לבקבוק לחץ האוויר נמוך יותר, לכן האוויר יוצא דרך הפתח בצד השני, ומִכֵּיוָון שהפֶּתַח קָטָן הוא יוצא ממנו במהירות. אם המכה משמיעה גם צליל, זה קורה מפני שהמשטח המתוח מתחיל לרעוד ומתפקד ממש כמו תוף. גלי הקול מגיעים אליכם ישירות מהמשטח הרועד.

הדגימו: יונתן ושירה אברם

מתוך: מגזין גליליאו צעיר

לקבלת גליון של עיתון חי במתנה לחץ כאן

ותקבלו את כל הסיפורים ישירות לפייסבוק שלכם
תגיות: לחישה   צליל   קול   אקוסטיקה  
תגובות

הוסף תגובה

 
שם
נושא
תוכן
 
ביטול  |  
מקרא: = תגובה ללא תוכן   = תגובה עם תוכן