Dźwięki wokół nas
Na filmach fantastyczno‑naukowych często widzimy zapierające dech w piersiach pojedynki statków kosmicznych. Słyszymy towarzyszące walkom eksplozje, dźwięki uderzających w kadłub asteroidów i mnóstwo innych odgłosów. Dlaczego zatem prawdziwe nagrania ze stacji kosmicznej nie rejestrują nawet ryku silników?
że do człowieka docierają różnego rodzaju bodźce z otoczenia;
jakie zmysły posiada człowiek;
co jest receptorem dla danego zmysłu.
wyjaśniać, jak powstaje dźwięk;
opisywać, jak zbudowane jest ucho;
skąd biorą się dźwięki głośne i ciche.
1. Czym jest dźwięk?
Co to są dźwięki i skąd się biorą? Aby odpowiedzieć na to pytanie, włącz radio i zbliż dłoń do głośnika. Czy odczuwasz drgania powietrza? A teraz zbliż rękę do ust i powiedz coś. Czy teraz też wyczuwasz podobne drgania? Jak to się dzieje, że w ogóle jesteśmy w stanie wydać z siebie głos? Może wiesz coś o strunach głosowych?
Ustalenie, gdzie w organizmie człowieka powstaje głos.
nie potrzeba żadnych przedmiotów.
Przyłóż palce do krtani.
Wypowiedz kilka słów. Co czujesz?
W krtani znajdują się struny głosowe. Kiedy mówimy na głos, struny drgają, co powoduje powstawanie dźwięków.
Dźwięki to nic innego jak drgania drobin. Mogą się one przemieszczać jedynie w ośrodku, czyli środowisku wypełnionym drobinami, np. w wodzie lub powietrzu. Wokół drgającego przedmiotu, czyli źródła dźwiękuźródła dźwięku, w szybkim tempie powstają zagęszczenia i rozrzedzenia powietrza – fale dźwiękowefale dźwiękowe.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiygRT5uB
Widoczny grający głośnik, tak że widać drgania jego membrany. Animacja przekroju głośnika, widoczna drgająca tam i z powrotem membrana. Animacja fal rozchodzących się od głośnika
2. Jak rozchodzi się dźwięk?
Wiemy już, że dźwięki powodowane są przez drgania przedmiotów. W jaki sposób dźwięki rozchodzą się w powietrzu?
Dźwięki rozprzestrzeniają się w powietrzu i w wodzie, ale też w skałach, metalach, szkle i innych materiałach. Przekonajmy się o tym, budując prosty telefon.
Zbadanie, czy dźwięk może rozchodzić się nie tylko w powietrzu.
linijka,
miska z wodą,
nitka długości około 10 metrów,
2 plastikowe kubki po napojach,
igła,
2 guziki,
w drugiej części doświadczenia potrzebna będzie pomoc koleżanki lub kolegi.
Weź do ręki linijkę.
Trzymając ją za jeden koniec, drugim uderz o brzeg miski i szybko, póki drży, zanurz linijkę w wodzie. Co obserwujesz?
Dokładnie na środku spodów kubków wykonaj igłą dziurki i przewlecz przez nie nitki. Przywiąż guziki na końcach nitki, by nie wysunęły się z kubków.
Poproś osobę z klasy, by wzięła jeden kubek, ty weź drugi. Odejdźcie na taką odległość, by nitka była naprężona. Przyłóż kubek do ucha – w tym momencie osoba, z którą wspólnie przeprowadzasz obserwację, powinna powiedzieć coś do swojego kubka. Potem zamieńcie się rolami.
Zarówno woda, jak i sznurek przenoszą drgania, a więc i dźwięki.
W przestrzeni kosmicznej panuje próżnia, to znaczy, że nie ma tam żadnych drobin. Oznacza to, że dźwięk nie może się tam przemieszczać. Dlatego w przestrzeni kosmicznej nie słychać zupełnie żadnego dźwięku.
Czy dźwięki zawsze rozchodzą się z taką samą prędkością? Otóż nie. Prędkość przemieszczania się fali dźwiękowej zależy od ośrodka, w którym się rozchodzi. Na przykład w wodzie dźwięk rozprzestrzenia się znacznie szybciej niż w powietrzu. Można się o tym przekonać nad jeziorem lub nad morzem – silnik płynącego statku słyszymy znacznie szybciej, jeśli nachylimy się nad wodą.
Ośrodek | Prędkość rozchodzenia się dźwięku () |
szkło | 6000 |
stal | 5100–6000 (zależnie od składu) |
lód | 3300 |
woda | 1500 |
powietrze na poziomie morza | 340 |
Zastanów się, czy dźwięk rozchodzi się szybciej w powietrzu zimnym czy ciepłym oraz w powietrzu suchym czy wilgotnym.
Czy w chłodniejszym powietrzu cząsteczki znajdują się bliżej, czy dalej od siebie w porównaniu z ciepłym powietrzem? Jak szybko rozchodzi się dźwięk w powietrzu, a jak w wodzie?
3. Jak uszy rejestrują dźwięk?
Skoro już wiemy, jak rozchodzi się dźwięk, dowiedzmy się, w jaki sposób go odbieramy. Narządem zmysłu słuchu są uszy. Przyjrzyjmy się, jak zbudowane są nasze czujniki dźwięków. Na zewnątrz widzimy tylko część ucha – małżowinę uszną, która działa podobnie jak mikrofon, czyli odbiera dźwięki z otoczenia. Właściwy narząd słuchu mieści się wewnątrz głowy.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiygRT5uB
Animacja przedstawia drogę fali dźwiękowej w uchu. Fala dźwiękowa docierająca do ucha przechodzi kolejno przez: małżowinę, przewód słuchowy, wprawia w drgania błonę bębenkową. Następnie drgania zostają wzmocnione prze kosteczki słuchowe i przeniesione na ślimak, w którym zostają zamienione na impulsy nerwowe. Pojawia się wskazanie z opisem.
Zwierzęta, podobnie jak człowiek, odbierają fale dźwiękowe za pomocą uszu. Są jednak i takie organizmy, które do wykonywania tej czynności wykształciły inne przystosowania. U ryb na przykład występuje specjalny narząd położony wzdłuż całego ciała, który odbiera drgania wody. U koników polnych natomiast narząd słuchu znajduje się na odnóżach krocznych.
Pamiętamy, że dwoje oczu pozwala nam widzieć przestrzennie. W jakim celu mamy zatem dwoje uszu?
Zbadanie, po co człowiek ma dwoje uszu.
wata lub zatyczki do uszu,
pomoc kolegi.
Zamknij oczy i poproś osobę z klasy, by chodziła cicho dookoła ciebie i co jakiś czas coś mówiła. Wskaż ręką, gdzie się znajduje, gdy słyszysz jej głos. Otwórz oczy i spytaj, czy twoje wskazania były prawidłowe.
Włóż do jednego ucha zatyczki do uszu lub watę i wykonajcie czynności z punktu 1. Czy twoje wskazania też były poprawne?
Dwoje uszu pozwala nam dokładnie określić, z którego kierunku dobiega dźwięk. Za pomocą jednego ucha nadal słyszymy dobrze, ale trudno nam precyzyjnie określić położenie źródła dźwięku.
Zastanów się, czy jesteś w stanie odczuwać pewne dźwięki, np. głębokie basy, innymi częściami swojego ciała.
Podsumowanie
Dźwięki powstają w wyniku drgań różnych ośrodków.
Fala dźwiękowa to drgania rozchodzące się od źródła dźwięku.
Narządem zmysłu słuchu jest ucho, które odbiera fale dźwiękowe i za pośrednictwem błony bębenkowej, kostek słuchowych przekazuje je do ślimaka. Tam są one przetwarzane na impulsy nerwowe i kierowane do mózgu.
Zastanów się i uzasadnij, dlaczego stojąc nad brzegiem morza, dwa razy usłyszymy dźwięk eksplozji, która miała miejsce na morzu.
Słowniczek
rozchodzące się w przestrzeni drgania cząsteczek ośrodka, skutkiem których są chwilowe zagęszczenia i rozrzedzenia ośrodka
drgające ciała wytwarzające falę dźwiękową
Zadania
Zaznacz prawidłowe zdanie.
- Dźwięk to rozchodzenie się drgań drobin ośrodka.
- Dźwięk to fala związana z każdym ruchem drobin w ośrodku.
- Dźwięk powstaje, gdy drobiny przemieszczają się z miejsca na miejsce.
Zaznacz, które zdania są prawdziwie, a które fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Słyszymy dźwięki o dowolnej częstotliwości. | □ | □ |
| Dźwięki rozchodzą się z różną prędkością, zależną od tego, w jakim ośrodku się przemieszczają. | □ | □ |
| Dźwięki nie mogą rozchodzić się w próżni. | □ | □ |
| Dźwięki w wodzie rozchodzą się wolniej niż w powietrzu. | □ | □ |
Ułóż elementy budowy ucha w takiej kolejności, w jakiej pokonuje je dźwięk.
- kosteczki słuchowe
- małżowina uszna
- ślimak
- błona bębenkowa
- przewód słuchowy