Pozor! Jste na staveništi. Více informací zde.
logo RVP.CZ
Přihlásit se
Titulka > Modul články > gymnaziální vzdělávání

Zobrazit na úvodní stránce článků

Titulka > Modul články > gymnaziální vzdělávání > Zvuk deformuje membránu

Zvuk deformuje membránu

Praktický příspěvek
inspirace
uč.hodina

Řada žáků se v současné době neobejde bez přehrávače souborů ve formátu MP3 nebo jiného zařízení, které dokáže reprodukovat hudbu. Hudbu pak žáci poslouchají sluchátky, a aby si patřičně vychutnali zejména některé hudební žánry, mají hlasitost nastavenou na maximum. Přitom si neuvědomují, že tímto hlasitým poslechem si mohou vážně poškodit sluch. Fakt, že zvuk přenáší energii a ta se mění na deformaci membrány, na kterou zvuk dopadá, můžeme předvést jednoduchým experimentem.

Příprava pomůcky

Pomůcku zhotovíme z běžně dostupných materiálů a předmětů. Budeme potřebovat plechovou konzervu (např. od psího žrádla, od guláše…), vrchní část PET lahve, pouťový balonek a hrubou mouku nebo jemný písek (viz obr. 1).

PomĹŻcky na experiment
1. Potřebné pomůcky k experimentu
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 1

Do pláště plechovky uděláme zhruba v polovině její výšky vrtačkou takový otvor, aby do něj bylo možné pohodlně zasunout víčko od PET lahve (pokud jde víčko zasunout ztuha, tím lépe). Víčko částečně zasuneme do vzniklého otvoru a zajistíme lepidlem. Po zaschnutí lepidla našroubujeme seříznutou vrchní část PET lahve (viz obr. 2). Tím jsme vytvořili jakýsi trychtýř, který bude zachytávat zvuk, a rezonanční skříň (viz obr. 3).

Na otevřenou část plechovky nyní navlékneme pouťový balonek, který bude tvořit membránu. Balonek podélně rozstřihneme, vezmeme do obou rukou, roztáhneme a navlékneme na plechovku (viz obr. 4). Ve většině případů není nutné balonek nijak upevňovat. Síly pružnosti materiálu balonku ho na plechovce samy drží. Pokud tomu tak není, zajistíme balonek lepidlem nebo gumičkou.

Hotová pomůcka - pohled z boku
2. Hotová pomůcka - pohled z boku
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 2

Hotová pomůcka - pohled shora
3. Hotová pomůcka - pohled shora
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 3

 

Pomůcka s membránou
4. Pomůcka s membránou
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 4

Tím je pomůcka připravena k použití.

Provedení experimentu

Před provedením experimentu na membránu vyrobenou z pouťového balonku nasypeme hrubou mouku nebo jemný písek (viz obr. 5). Nyní do trychtýře z části PET lahve zakřičíme, zazpíváme nebo vytvoříme jiný zvuk. Mouka, resp. písek na membráně se přeskupí (viz obr. 6) – v místech, ve kterých mouka poskakovala po membráně nejvíce, byly kmity stojatého vlnění, které na membráně vzniklo. V místech, ve kterých zůstala mouka v klidu, byly uzly stojatého vlnění. Před dalším experimentem je nejlepší mouku sesypat na čistý papír a nasypat na membránu novou. Mouku vysypanou na papír pak můžeme opětovně použít.

Průběh experimentu - začátek
5. Průběh experimentu - začátek
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 5

Průběh experimentu - konec
6. Průběh experimentu - konec
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 6

Tímto způsobem lze zjišťovat závislost tvaru obrazců vzniklých na membráně na frekvenci dopadajícího zvukového vlnění (stejný člověk zazpívá postupně různé tóny), na zdroji zvukového vlnění (stejný tón zazpívají různí lidé, zahrajeme na různé nástroje...) a dalších vlastnostech zvuku. K trychtýři lze též přiložit reproduktor, do kterého pustíme nějakou skladbu, a sledovat, jak se obrazec na membráně mění v závislosti na zastoupení různých nástrojů v hrající skladbě.

Membrána není příliš citlivá, proto musí mít zvuk, který chceme tímto způsobem analyzovat, dostatečnou hlasitost.

Vysvětlení experimentu

Právě popsaným experimentem je možné prokázat, že zvukové vlnění dopadající na překážku předává této překážce určitou energii. A tedy že zvukové vlnění předává tímto způsobem energii i bubínku lidského ucha, jehož poškození by mohlo mít závažné důsledky pro další pohodlný život člověka.

Zároveň lze názorně objasnit princip vzniku tzv. Chladniho obrazců, které jsou důležité pro určování vlastností chvějících se membrán.

V případě pochybností o aktuálnosti či funkčnosti příspěvku využijte tlačítko „Napište nám“.
Napište nám