Il suono gioca un ruolo importante nelle nostre vite. L'orecchio essendo uno dei nostri organi di senso ci dà la capacità di ascoltare il mondo che ci circonda. Il suono è fondamentale per condividere informazioni, creare arte, interagire con le persone, regolare gli orari di lavoro e molti altri innumerevoli aspetti della vita.
Cerchiamo di capire:
Prendi un elastico e mettilo attorno al lato più lungo dell'astuccio. Inserisci due matite tra la scatola e la gomma tesa. Ora pizzica l'elastico da qualche parte nel mezzo. Cosa osservi?
Quando una banda ben tesa viene pizzicata, vibra e produce suono . Quando smette di vibrare, non produce suono. Il movimento avanti e indietro, o avanti e indietro di un oggetto, è chiamato vibrazione.
Negli esseri umani, il suono è prodotto dalla scatola vocale o dalla laringe . Metti le dita sulla gola e trova una protuberanza dura che sembra muoversi quando deglutisci. Questa parte del corpo è conosciuta come la casella vocale. Due corde vocali sono tese attraverso la scatola vocale in modo tale da lasciare una stretta fessura tra di loro per il passaggio dell'aria. Quando i polmoni forzano l'aria attraverso la fessura, le corde vocali vibrano, producendo il suono. I muscoli attaccati alle corde vocali possono stringere o allentare le corde.
Perché le voci di uomini, donne e bambini sono diverse?
È perché le corde vocali negli uomini sono lunghe circa 20 mm. Nelle donne, questi sono più corti di circa 5 mm. I bambini hanno corde vocali molto corte.
Sentiamo il suono attraverso le nostre orecchie. La forma della parte esterna dell'orecchio è come un imbuto. Quando il suono entra nelle nostre orecchie, viaggia lungo un canale alla cui estremità si trova una sottile membrana tesa chiamata timpano. Le vibrazioni sonore fanno vibrare il timpano. Il timpano invia vibrazioni all'orecchio interno che invia il segnale al cervello ed è così che ascoltiamo.
Il suono ha bisogno di un mezzo per la sua propagazione. Non può viaggiare nel vuoto. Questo è il motivo per cui due astronauti non possono sentirsi l'un l'altro nello spazio o sulla luna dove non c'è atmosfera. Il suono può viaggiare nei solidi, nei liquidi e nei gas. La sua velocità è maggiore nei solidi, minore nei liquidi e ancora minore nei gas. Ad esempio, la velocità del suono nel ferro è di circa 5000 m/s, nell'acqua è di circa 1500 m/s e nell'aria è di circa 330 m/s. Cosa implica questo? Ciò implica che più vicine sono le particelle, più veloce può viaggiare il suono.
Vediamo come il suono viaggia in un mezzo.
Immagina di ascoltare musica attraverso un altoparlante. In che modo il suono dell'altoparlante raggiunge il tuo orecchio? Un suono è una forma di energia che ha bisogno di materiale per viaggiare. Il suono viaggia come un'onda o perturbazione delle particelle d'aria. Quando la musica è in riproduzione, l'altoparlante vibra. Quando la musica è spenta, gli strati d'aria sono fermi, ma quando l'altoparlante è acceso, le vibrazioni disturbano questi strati d'aria. Le particelle non viaggiano dall'oggetto vibrante all'orecchio. Una particella del mezzo in contatto con l'oggetto vibrante viene prima spostata dalla sua posizione di equilibrio. Quindi esercita una forza sulla particella adiacente. Di conseguenza la particella adiacente viene spostata dalla sua posizione di riposo. Dopo aver spostato la particella adiacente, la prima particella ritorna nella sua posizione originale. Questo processo continua nel mezzo finché il suono non raggiunge il tuo orecchio. Questo è ciò che accade durante la propagazione del suono in un mezzo, quindi il suono può essere visualizzato come un'onda.
Quando un oggetto vibrante si sposta in avanti, spinge e comprime l'aria davanti a sé creando una regione di alta pressione. Questa regione è chiamata compressione (C). Questa compressione inizia ad allontanarsi dall'oggetto vibrante. Quando l'oggetto vibrante si muove all'indietro, crea una regione di bassa pressione chiamata rarefazione (R) . Mentre l'oggetto si muove rapidamente avanti e indietro, nell'aria si creano una serie di compressioni e rarefazioni. Questi fanno l'onda sonora che si propaga attraverso il mezzo. La compressione è la regione dell'alta pressione e la rarefazione è la regione della bassa pressione. La pressione è correlata al numero di particelle di un mezzo in un dato volume. Un movimento completo avanti e indietro forma una compressione e una rarefazione che insieme costituiscono un'onda. Quest'onda in cui le particelle del mezzo vibrano attorno alle loro posizioni medie nella direzione di propagazione del suono è chiamata onda longitudinale.
Alcuni termini relativi all'onda:
1) Ampiezza: lo spostamento massimo della particella di un mezzo su entrambi i lati della sua posizione media è chiamato ampiezza di un'onda. È indicato dalla lettera a e la sua unità SI è il metro.
2) Periodo di tempo: il tempo impiegato da una particella del mezzo per completare la vibrazione è chiamato periodo di tempo dell'onda. È indicato dalla lettera T e la sua unità SI è la seconda.
3) Frequenza: il numero di vibrazioni prodotte da una particella del mezzo in un secondo è chiamato frequenza dell'onda. È indicato dalla lettera f e la sua unità SI è il secondo -1 o hertz(Hz).
Nel tempo T, il numero di onde = 1, quindi in 1 secondo il numero di onde o frequenza è
\(f = \frac{1}{T}\)
4) Lunghezza d'onda: La distanza percorsa dall'onda in un periodo di vibrazione della particella del mezzo è chiamata lunghezza d'onda ed è indicata dal simbolo λ. La sua unità SI è metro. In un'onda longitudinale, la distanza tra due compressioni consecutive o due rarefazioni consecutive è uguale a una lunghezza d'onda.
Suoni di frequenze inferiori a circa 20 vibrazioni al secondo (20 Hz) non possono essere rilevati dall'orecchio umano. Tali suoni sono chiamati impercettibili. Sul lato superiore, anche i suoni di frequenze superiori a circa 20.000 vibrazioni al secondo (20 kHz) non sono udibili dall'orecchio umano. Pertanto, per l'orecchio umano, la gamma di frequenze udibili va approssimativamente da 20 a 20.000 Hz. Alcuni animali come i cani possono sentire suoni di frequenze superiori a 20.000 Hz.
Creiamo il nostro telefono stringa.
Materiale richiesto: 2 bicchieri di carta, un pezzo di spago intorno a 2 piedi, unghia per fare un buco nei bicchieri di carta
1. Usa un chiodo per fare un piccolo foro sul fondo di ogni bicchiere di carta
2. Tirare la corda attraverso la tazza e fare un nodo. Usa un lungo pezzo di corda per aiutare il suono a viaggiare più lontano
3. Una persona può tenere il telefono vicino all'orecchio e l'altra persona può parlare nell'altra tazza. Tieni la corda tesa o le onde sonore non viaggeranno correttamente.
Come funziona?
Le onde sonore vengono create quando i suoni fanno vibrazioni nell'aria. In questa attività, la tua voce fa vibrare l'aria all'interno della tazza, che viene poi trasferita sul fondo della tazza. Il fondo della coppa trasmette le onde sonore alla corda e così via all'altra coppa.
