Pokaż spis treści
Wróć do informacji o e-podręczniku

Wyobraźmy sobie, że jesteśmy na koncercie. Widzimy gitarzystę, który bierze do ręki instrument i zaczyna grać. Mimo że gitara ma tylko kilka strun, słyszymy dźwięki wysokie i niskie, głośne i ciche. Jak to możliwe?

Już wiesz
  • co to jest fala dźwiękowa i jak powstaje;

  • w jaki sposób uszy odbierają dźwięki.

Nauczysz się
  • opisywać, jak powstaje dźwięk instrumentu muzycznego;

  • wyjaśniać, co wpływa na wysokość dźwięku;

  • wyjaśniać, jaki wpływ na wysokość dźwięku mają długość i napięcie struny.

1. Wysokość dźwięku

Zawsze, gdy gramy na jakimś instrumencie muzycznym, wprawiamy w drgania drobiny w otoczeniu. Jak to się dzieje, że z instrumentu wydobywają się tony wysokie i niskie? Od czego zależy wysokość dźwięku? Zbadajmy to, wykonując eksperyment.

Doświadczenie 1

Wytwarzanie dźwięków o różnej wysokości.

Co będzie potrzebne
  • małe plastikowe pudełko bez pokrywki,

  • 2 gumki recepturki o różnej grubości.

Instrukcja
  1. Załóż gumki na pudełko wzdłuż niego w takiej odległości od siebie, by móc każdą z nich oddzielnie złapać palcami.

  2. Szarpnij palcem za cieńszą gumkę. Oceń, czy dźwięk jest wysoki czy niski. Następnie szarpnij za grubszą i porównaj jej dźwięk z poprzednim.

  3. Złap za dowolną gumkę około 1 cm od brzegu pudełka i szarpnij za dłuższy koniec. Oceń, czy dźwięk jest wyższy czy niższy niż po pierwszym szarpnięciu.

Podsumowanie

Im krótszy odcinek gumki zostaje wprawiony w drgania, tym szybciej ona drga i tym wyższy dźwięk się z niej wydobywa. Ponadto, im grubsza jest gumka, tym niższy wydobywa się z niej dźwięk.

Im ciało drga szybciej, tym wyższe wydaje dźwięki. Jeśli przyjrzymy się grającemu gitarzyście, to zauważymy, że przyciska on struny tak, by drgały tylko ich fragmenty. W ten sposób zmienia się szybkość (częstotliwość) drgań. Im więcej drgań w ciągu sekundy, tym dźwięk jest wyższy. Przeciętne ludzkie ucho jest w stanie usłyszeć dźwięki o częstotliwości od 20 do około 20 000 drgań na sekundę. Wyższe dźwięki nazywamy ultradźwiękami.

Dźwięk gitary zależy od grubości struny i od tego, czy została ona przyciśnięta. Cieńsza struna wydaje wyższy dźwięk. Ponadto przyciśnięcie jej palcem sprawia, że drga tylko część, co również zwiększa wysokość dźwięku
Ciekawostka

Instrumenty muzyczne wydają dźwięki od 20 drgań na sekundę (takie dźwięki mogą wydawać na przykład kontrabas, pianino) do 4400 drgań na sekundę (fortepian, skrzypce). Jedynie niektóre organy kościelne zbudowane z tysięcy piszczałek obejmują niemal cały zakres drgań, jakie może usłyszeć człowiek.

2. Głośność dźwięku

Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości drgań źródła. Natomiast to, czy dźwięk jest głośny czy cichy – od siły drgań. Na przykład im mocniej szarpniemy strunę gitary, tym mocniej zadrży (mówimy, że większa jest amplituda drgań) i dźwięk będzie głośniejszy. Wysokość dźwięku nie ulegnie przy tym zmianie.
Im bardziej jesteśmy oddaleni od źródła dźwięku, tym bardziej dźwięk straci na sile. Drgania zmniejszają się, aż w końcu zanikają. Głośność dźwięku mierzymy w decybelach (dB). Dźwięki głośniejsze niż 130 dB mogą wywołać ból uszu, a nawet trwale uszkodzić narząd słuchu.

3. Echo

Jeśli obserwowany przez nas gitarzysta daje koncert w dużej sali, może się zdarzyć, że usłyszymy echo. Skąd się ono bierze? Otóż dźwięki mogą odbijać się od dużych powierzchni, np. ścian, stoków gór lub zwartej ściany lasu. Taki odbity od przeszkody dźwięk to właśnie echo. Niektóre zwierzęta potrafią wykorzystać to zjawisko do orientacji w otoczeniu.

Ciekawostka

Sonar, urządzenie służące do określania położenia obiektów pod wodą, przez wiele lat był objęty tajemnicą wojskową. Kiedy uczeni badający delfiny ogłosili, że zwierzęta te posługują się echolokacją, oskarżono ich o złamanie tajemnicy państwowej. Inżynierowie nie chcieli bowiem przyjąć do wiadomości, że zwierzęta mogą posiadać zmysł działający na zasadzie ich wynalazku.

4. Jak słyszą zwierzęta

Wszystkie instrumenty budowane są w ten sposób, by wydawały dźwięki słyszalne przez ludzi. Jednak niektóre ciała drgają z taką szybkością, że ich nie słyszymy. U ludzi słuch, chociaż pełni niezwykle ważną rolę, nie jest zmysłem najważniejszym. U wielu zwierząt jest inaczej. Na przykład u zwierząt nocnych słuch dostarcza najwięcej informacji o otoczeniu. Część zwierząt ma duże małżowiny uszne, którymi dodatkowo może poruszać. Jak sądzisz, w czym może im to pomagać?

Koty mają znakomity słuch – potrafią odbierać dźwięki o częstotliwości do 40 000 drgań na sekundę o bardzo małej sile. Mogą na przykład z odległości kilku metrów usłyszeć mysz idącą po piasku
Obserwacja 1

Odkrycie znaczenia dużych małżowin usznych.

Co będzie potrzebne
  • 2 kartki z bloku rysunkowego,

  • pomoc koleżanki lub kolegi.

Instrukcja
  1. Zwiń kartki tak, by powstały dwie tuby.

  2. Przyłóż tuby węższym końcem do ucha i poproś jedną osobę z klasy, by coś powiedziała z odległości około 10 metrów.

  3. Odwróć tuby i ponownie poproś tę samą osobę, by się odezwała. Oceń, kiedy lepiej słyszysz głos.

  4. Przyłóż ucho do klatki piersiowej osoby, z którą prowadzisz obserwację, i oceń, czy słyszysz bicie jej serca.

  5. Przyłóż do ucha tubę węższym końcem, a szerszy koniec przystaw do klatki piersiowej wybranej wcześniej osoby. Oceń, jak teraz słychać jej serce.

Podsumowanie

Tuby pozwalają lepiej słyszeć dźwięki.

Dzięki dużym i ruchomym małżowinom usznym zwierzęta słyszą cichsze dźwięki. Dlatego wiele zwierząt roślinożernych ma dobry słuch – mogą usłyszeć skradającego się drapieżnika, zanim go zobaczą, i uciec.

Zające co pewien czas unoszą się na tylnych łapach i nastawiają uszy, by lepiej słyszeć odgłosy otoczenia. Jeśli jakiś dźwięk je zaniepokoi, błyskawicznie uciekają
Ciekawostka

Czasami na filmach możemy zobaczyć zaklinaczy, którzy grą na flecie próbują oszołomić węża. W rzeczywistości zaklinacz dostosowuje melodię do ruchów zwierzęcia. Węże są bowiem zupełnie głuche. Potrafią za to doskonale wyczuwać drgania podłoża.

Polecenie 1

Wyjaśnij, dlaczego po uderzeniu w przedmiot nie zawsze słyszymy dźwięk.

Podsumowanie

  • Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości drgań. Im więcej drgań wykonuje przedmiot, tym wyższy dźwięk się z niego wydobywa.

  • Głośność dźwięku zależy od amplitudy drgań ciała będącego jego źródłem.

  • Człowiek słyszy dźwięki o częstotliwości od 20 do 20 000 drgań na sekundę.

Praca domowa
Polecenie 2.1

Wyjaśnij, jaki wpływ na dokładną lokalizację źródła dźwięku ma silne echo.

Słowniczek

amplituda

różnica między największą i najmniejszą wartością, np. wychylenia struny podczas drgań; im większa amplituda drgań, tym dźwięk jest głośniejszy

wysokość dźwięku

cecha dźwięku zależna od częstotliwości drgań źródła, czyli od liczby drgań w czasie 1 sekundy; im większa częstotliwość drgań, tym dźwięk jest wyższy

Zadania

Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3