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

Исследовательская работа «Исследование поверхностного натяжения жидкости»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель работы: выявление и анализ зависимости коэффициента поверхностного натяжения от природы вещества, наличия примесей и изменений температуры. Задачи исследования: Изучить физические основы явления поверхностного натяжения жидкостей. Ознакомиться с…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Эффект лотоса: применение водоотталкивания»

Цель работы — экспериментально изучить механизм самоочищения поверхности листа лотоса и создать практический продукт — водоотталкивающее покрытие для ткани, воспроизводящее этот природный принцип. Актуальность. Обусловлена повседневной проблемой загр…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Исследование дисперсии в радуге»

Цель работы — изучить природу дисперсии света, экспериментально подтвердить гипотезу о сложном составе белого света (наличии в нём всех цветов радуги) и продемонстрировать возможности голографии в визуализации оптических явлений. Актуальность. Обусло…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Инженерная магия формулы-1: От чертежа до победы»

Цель работы — изучить и объяснить, как законы аэродинамики помогают болидам Формулы-1 оставаться невероятно быстрыми и устойчивыми на трассе, а также продемонстрировать примеры использования этих же «воздушных хитростей» в повседневной жизни. Актуаль…
Посмотреть работу

Проект «Электричество в доме»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель работы — изучить пути поступления и использования электричества в жилом доме, исследовать факторы электробезопасности и наглядно продемонстрировать механизмы энергосбережения на практике (включая создание физического макета). Актуальность. В усл…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Сравнение оптических характеристик бинокля, подзорной трубы и телескопа, сделанного своими руками»

Цель работы — разработка и сборка действующей модели телескопа из доступных материалов, а также проведение сравнительного анализа его оптических характеристик с заводскими приборами (подзорной трубой и биноклем). Актуальность. Астрономия привлекает м…
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