Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины Исследовательская работа » Визуализация звуковых колебаний»

Исследовательская работа » Визуализация звуковых колебаний»

Автор: Закурдаев Артём Андреевич

Место работы/учебы (аффилиация): МБОУ Гимназия №1 имени Героя Советского Союза Н.Т. Антошкина городского округа город Кумертау Республики Башкортостан, 7 класс

Научный руководитель: Абукаева Лилия Минегужаевна, учитель физики

Мы живем в мире звуков. Оказывается звуки можно не только услышать, но и увидеть. Я узнал об этом при посещении музея занимательных наук «Интеллектус» в городе Уфе. Меня заинтересовал опыт с песком, рассыпанным на металлической пластине. Когда смычком проводили по пластине, возникал звук и песок располагался на пластине так, что появлялся красивый узор. Я узнал, что этот узор называется фигурой Хладни. В честь немецкого физика основателя экспериментальной акустики Эрнста Хладни.

Цель моей работы: визуализировать звуковые колебания и выявить зависимость фигуры Хладни от свойств пластины и сыпучего материала.

Задачи: изучить биографию Эрнста Хладни и теорию о звуковых и стоячих волнах, собрать установку и получить фигуры Хладни, выяснить зависимость изображения от свойств пластины и сыпучего материала.

В упругой пластине под действием звука возникают стоячие волны, как результат сложения самой волны и волны, отраженной от края пластины.
Фигура Хладни образуется, потому что мелкая частица подпрыгивает на вибрирующей от звука пластине и стремится туда, где вибрация наименьшая. Для получения фигур Хладни, я собрал установку из компьютерных колонок и динамика домашнего кинотеатра. К динамику прикрепил пластмассовый стакан, а к нему лист ДВП. Для того чтобы настраивать частоту звука я скачал на смартфон программу звукового генератора.

С помощью этой установки я провел 6 экспериментов.

  1. Эксперимент 1. Исследовал зависимость фигур Хладни от выбора источника звуковых волн. Сначала я получил фигуру на листе ДВП из манной крупы, используя компьютерную колонку. Затем я провел этот же опыт с автомобильной колонкой. Что интересно, при одной и той же частоте звуковой волны, в обоих опытах фигуры получились одинаковые.
  2. Эксперимент №2. Исследовал зависимость фигур Хладни от частоты звуковой волны. С помощью смартфона я менял частоту звуковой волны и наблюдал за картиной узлов и пучностей. Оказалось, что простые фигуры образуются низкими частотами, а более сложные — высокими частотами.
  3. Эксперимент №3. Исследовал зависимость фигур Хладни от материала пластин. Я взял лист ДВП размером 40 на 40 см. и лист пластика таких же размеров. Получил на них фигуры Хладни при одинаковой частоте. Эти фигуры отличались друг от друга. Значит, картина узлов и пучностей зависит от материала пластины.
  4. Эксперимент №4. Исследовал зависимость фигур Хладни от рода сыпучих материалов. Я наблюдал за узорами, которые создавали на пластине частички манной крупы при частоте звуковой волны 110 Гц. А затем повторил опыт, но заменил крупу на соль. Сравнив узоры, пришел к выводу, что вид фигур Хладни не зависит от размеров сыпучих материалов.
  5. Эксперимент №5. Исследовал зависимость фигур Хладни от формы пластин. Я получил фигуры Хладни на четырех листах пластика, имеющих разную форму. Узоры отличались друг от друга. Следовательно, картина узлов и пучностей зависит от формы пластины.
  6. Эксперимент №6. Получить фигуры Хладни на поверхности воды. Я расположил динамик на ровной поверхности, на него поставили ванночку с водой. Увидел, что появление стоячих волн и фигур Хладни можно наблюдать и в жидкой среде.

Результаты моей исследовательской работы можно использовать в учебных целях во время уроков или внеурочной деятельности для наглядной демонстрации стоячих волн на примере фигур Хладни.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Исследовательский проект «Введение в термоакустику. Полуволновой резонатор. четвертьволновой резонатор»

Цель проекта: Разработать наглядное пособие, демонстрирующее термоакустические явления в полуволновом, четвертьволновом и двойном четвертьволновом резонаторах для инженерных классов в средней школе. Задачи проекта: Провести анализ учебных, научных и…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Фигуры Хладни. Как стоячие волны и песок создают магию на глазах»

Цель — исследовать принципы образования фигур Хладни и воссоздать эксперимент. Задачи включают изучение литературы, анализ колебаний в одномерных и двумерных системах, историю открытия, принципы работы, сборку установки, проведение опытов на разных ч…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

Цель проекта: практическим путём изучить процесс кристаллизации и вырастить в домашних условиях кристаллы из различных веществ (сахара, медного купороса, перманганата калия), сравнив их свойства и скорость роста. Предмет исследования: кристаллы, выра…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Индустрия чудесных превращений»: сладкие кристаллы»

Цель работы: Провести исследование по выращиванию кристаллов сахара в домашних условиях, изучив их свойства и значение в жизни людей. Задачи: Изучить литературу и интернет-ресурсы о природе и свойствах кристаллов. Проанализировать роль кристаллов в ч…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Физика в футболе: важные аспекты и их влияние на игру»

Цель исследования — сформировать целостное представление о влиянии физических законов на футбольную игру и доказать, что физика является неотъемлемой частью успешного футбола. Гипотеза: знание основ физики способствует повышению спортивного мастерств…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Удивительные кристаллы в домашних условиях»

Цель работы — исследовать процесс выращивания кристаллов из доступных материалов: медного купороса, соли, соды и квасцов в домашних условиях. Задачи включают изучение методов выращивания, оценку сложности и доступности процесса. Актуальность: Кристал…
Посмотреть работу

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

Международный конкурс исследовательских работ школьников «Research start 2018/2019»

Направление

Физико-математические дисциплины

Форма представления работы

Исследовательская работа

Ключевые слова

Проект по физике

Дата публикации работы

22.02.2019