Zvuk u svemiru?

Mogu li dobiti malo mira i tišine ovdje?

Svi smo čeznuli za trenutak tišine. Ali čak i ako naš brat prestane "zujati", i dalje bismo mogli čuti promet na cesti ili susjedovog psa...

Zvuk nastaje vibracijama materijalnih objekata. Te se vibracije kreću u valovima koji putuju kroz medij poput plinova (poput zraka), tekućina (poput vode) i čvrstih tvari (poput zemlje). Naše uši čuju zvuk kad ti valovi dođu do naših bubnjića. Zvučni valovi tada uzrokuju da vibriraju kosti u našem srednjem uhu, a vibracije se prenose u tekućinu u našem unutarnjem uhu. Tada vibracije putuju do živaca koji prenose signal u naš mozak.

Znanstvenici opisuju različite zvučne valove svojom amplitudom i frekvencijom. Intenzitet zvuka mjeri se u decibelima (dB).

U ovom ćete eksperimentu pokazati što će se dogoditi ako nema medija za prostiranje zvuka. Simulirat ćete uvjete u svemirskom prostoru stvarajući vakuum i mjeriti kako to utječe na intenzitet zvuka pomoću Googleove aplikacije Science Journal.

Materijal i oprema

Jaka metalna žica (promjer oko 0,8 mm, dužine oko 15 cm)

Rezač ili makaze za žice

9V baterija

Buzzer (zujalica); dostupno od Jameca

Jaka traka, poput gaffer trake

500 ml tikvica s ravnim dnom (Erlenmeyer) izrađena od borosilikatnog stakla (tako da se može zagrijavati bez pucanja) s čvrsto prilijepljenim gumenim čepom; dostupno na Amazonu

Voda

Izvor topline (peć ili Bunsen plamenik)

Timer

Zaštitne rukavice

Pametni telefon ili tablet za snimanje vaših podataka

Eksperimentalna procedura

Napomena: U ovom znanstvenom projektu istražit ćete kako se intenzitet zvuka mijenja s padom tlaka zraka. Pomoću aplikacije Science Journal koristit ćete zvuk zujanja u tikvici, a unutra se stvara vakuum.

Science Journal je aplikacija koja omogućuje snimanje podataka pomoću senzora koji su ugrađeni u brojne pametne telefone, uključujući mikrofon koji možete koristiti za mjerenje zvuka. Da biste saznali kako koristiti aplikaciju Science Journal i kako koristiti zvučni senzor, možete pregledati relevantne vodiče na ovoj stranici. Dok snima zvuk zujanja, aplikacija stvara grafikon koji će vam pokazati koliko je glasno "zujanje" tokom vremena, mjereno u decibelima.

Rezačem žice izrežite žicu na dužinu od oko 12–15 cm. Preklopite žicu preko baterije od 9 V između plus i minus pola.

Zavijte oba kraja žice kao na slici

Otvorite aplikaciju Science Journal na svom telefonu i započnite novi eksperiment. Odaberite senzor jačine zvuka i provjerite da li je mikrofon namješten na vašem telefonu tako da brzo provjerite radi li vaše mjerenje zvuka. Na primjer, možete snimiti pjevanje kako biste provjerili ponaša li se senzor onako kako se očekuje.

Nakon što potvrdite da senzor djeluje i da ste upoznati s aplikacijom, možete početi s eksperimentom. Ovaj eksperiment bi trebali raditi u mirnom okruženju. Pozadinsko očitanje Vašeg mjerača zvuka kad u sobi nema buke trebalo bi biti u rasponu između 20-40 decibela (dB).

Za početak eksperimenta, u tikvicu dodajte oko 4-5 kašika vode do dubine od oko 0,5 cm.

Otvorite tikvicu (s čepom i zujalicom još uvijek isključenim), stavite tikvicu na izvor topline i dovedite vodu do vrenja. Prokuhajte jednu minutu.

Dok voda ključa, upotrijebite snažnu traku kako biste zalijepili zujalicu na bateriju.

Spojite duži kraj zvučnika s plus polovom baterije, a kraći kraj s minus polom baterije.

Ne stavljajte nikakve vrpce na rupu na vrhu zvučnika jer odatle dolazi zvuk.

Vaša postavka trebala bi izgledati na donjoj slici

Nakon što voda prokuha jednu minutu, isključite pećnicu ili Bunsen plamenik. Zatim stavite rukavice i pažljivo uklonite tikvicu sa izvora topline.

Brzo stavite čep s priloženom baterijom i zvučni izvor u tikvicu. Obavezno pričvrstite i ne dozvolite da baterija ili zujalica dodirnu čašu unutar, jer u protivnom neće raditi. Oprez! Čaša će biti vruća! Pazite da tikvicu ne dodirnete golim rukama i imajte na umu da vodena para unutar tikvice stvara nadtlak. Budite oprezni da ne opečete ruke vrućom parom!

Čim je čep sigurno i čvrsto pričvršćen u tikvicu, pritisnite dugme za snimanje na aplikaciji Science Journal i stavite tikvicu na vrh svog telefona, kao što je prikazano na slici

Dok aplikacija snima intenzitet zvuka zujanja, promatrajte tikvicu i također slušajte.

Obratite pažnju na stanje unutrašnjosti tikvice. Na primjer, je li zrak u tikvici čist? Vidite li kondenzaciju (kapljice vode) na stranama?

Koliko je glasno zujanje u početku? Postaje li zvuk glasniji ili tiši s vremenom?

Nakon otprilike 10–15 minuta, ili kad se tikvica ohladi na sobnu temperaturu, ispitivanje je završeno. Izvadite tikvicu s telefona i ponovno pritisnite tipku za snimanje kako biste zaustavili snimanje. Je li teže ukloniti čep sada, nego kad ste čep prvi put postavili?

Za svaki eksperiment važno je napraviti više ispitivanja kako biste osigurali da su vaši rezultati konzistentni.

Ponovite eksperiment barem još dva puta i zabilježite rezultate svakog pokusa.

Otvorite grafikone za svako svoje ispitivanje u aplikaciji koji pokazuju kako se intenzitet zvuka tokom vremena mijenja nakon zatvaranja tikvice. Vaši bi podaci trebali izgledati poput grafikona na slici

Intenzitet zvuka bi se s vremenom trebao smanjivati ​. Na slici se vidi najviši intenzitet zvuka (56,99 dB) bio je u 0: 11,4 minute (= 11,4 sekunde) i on se spustio na 31,66 dB nakon 9: 05,7 minuta (= 9 x 60 s + 5,7 s = 545,7 s) , Izračunajte razliku između ove dvije točke. Na slici 7 to bi bilo 546,7 s - 11,4 s, što je 534,3 s.

Science Buddies Staff. (2018, June 30). Can You Hear Sounds in Outer Space?