Webbläsaren som du använder stöds inte av denna webbplats. Alla versioner av Internet Explorer stöds inte längre, av oss eller Microsoft (läs mer här: * https://www.microsoft.com/en-us/microsoft-365/windows/end-of-ie-support).

Var god och använd en modern webbläsare för att ta del av denna webbplats, som t.ex. nyaste versioner av Edge, Chrome, Firefox eller Safari osv.

Ljud i sikte

Årskurs: 7-9, Gymnasiet
Ämnesområde: Ljus och ljud, Våglära och optik

I det här experimentet tittar vi bokstavligen närmare på ljud med olika frekvens och synliggör deras individuella vågmönster genom att låta dem sätta salt i rörelse. Dessutom skruvar vi upp volymen och får saltkornen att hoppa högt!

Material

  • Enkel, lätt högtalare. Typ datorhögtalare.
  • Papprulle.
  • Diskhandske.
  • Gummiband.
  • Häftmassa.
  • Salt.
  • Dator och tongenerator.

I det här experimentet använder vi en digital tongenerator för att via datorn få ljud i högtalaren. Det finns flera sådana att hitta på nätet (se länk till ett exempel nedan). Det finns även mobilappar, bland annat PhyPhox eller Physics Toolbox Suite.

Ta del av ton- och funktionsgeneratorn på Giesons hemsida (ny flik)

Tillverka

Ställ papprullen vertikalt. Trä och spänn diskhandsken över papprullens övre öppning så att ett membran bildas. Fäst diskhandsken/membranet med gummibandet. Rulla en sträng av häftmassan och fäst längs kanten av papprullens nedre öppning. Tryck fast papprullen mot den liggande högtalaren så att öppningen täcker högtalarens ljudelement. Koppla in högtalaren i datorn och starta tongeneratorn. 

Experimentet

Lyft upp den liggande högtalaren med papprullen i handen och häll salt på det utspända membranet. Sätt i gång tongenretorn och observera vad som händer vid olika frekvenser. Vad sker om man höjer volymen?

Vad händer?

Från högtalaren till våra öron färdas ljudet i form av en tryckvåg. Tryckvågen fortplantar sig som förtätningar och förtunningar i luften och kan sätta föremål i rörelse. Till exempel den utspända diskhandsken i vårt försök. 

Skärmavbild av ljudvåg med toppar och bukar. Foto.

Titta på diskhandsken från sidan så ser ni saltkornen hoppa. Är ljudet starkare vibrerar luftmolekylerna mer och kan överföra ytterligare energi till membranet. Saltet hoppar därför högre när man ökar volymen.

Stilla linjer
När ljudvågen träffar den utspända diskhandsken ligger saltkornen alldeles stilla längs vissa linjer på membranet, medan de skakas bort från andra delar. Att saltet ligger stilla innebär att membranet är stilla just där. 

Membranet uppvisar en stående våg där noderna synliggörs av saltlinjerna. Där saltet skakas bort rör sig membranet upp och ner. Här finns alltså den stående vågens bukar. Jämför med de noder och bukar som fås om man svänger ett rep eller en fjäder.

Tjusiga varianter
På nätet finns imponerande och tjusiga varianter av vårt enkla försök. Där man använt större högtalare, fristående tongeneratorer och fina, regelbundna, vibrerande skivor/membran.

Se till exempel filmerna nedan ”Amazing Resonance Experiment!” och ” Sound Waves”.

Eftersom vårt membran inte är perfekt runt, och säkert har en lite ojämn spänning, får vi asymmetriska mönster. Med hjälp av simuleringar kan den intresserade studera svängningar i perfekt cirkulära membran.

Besök sidan: Circular Membrane Applet (ny flik)

Salt i högtalaren
Det kommer lätt in salt i högtalaren när man gör försöket. Våra högtalare verkade inte ta skada av det men använd för säkerhets skull inte dyra högtalare.

I försöket har vi svärtat membranytan på diskhandsken så att de vita saltkornen syns bättre. Det var enbart för att saltmönstren överhuvudtaget skulle synas på film. Så det behöver ni inte göra om experimentet utförs i klassrummet.

(Skapat av Per Beckman och Carina Fasth.)      
 

2023-02-28