Wydrukuj Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał Zapisz jako PDF

Na filmach fantastyczno‑naukowych często widzimy zapierające dech w piersiach pojedynki statków kosmicznych. Słyszymy towarzyszące walkom eksplozje, dźwięki uderzających w kadłub asteroidów i mnóstwo innych odgłosów. Dlaczego zatem prawdziwe nagrania ze stacji kosmicznej nie rejestrują nawet ryku silników?

R1M7zc4wIkruj1
Źródło: Fotolia (https://pl.fotolia.com), własność prywatna.
Już wiesz
  • że do człowieka docierają różnego rodzaju bodźce z otoczenia;

  • jakie zmysły posiada człowiek;

  • co jest receptorem dla danego zmysłu.

Nauczysz się
  • wyjaśniać, jak powstaje dźwięk;

  • opisywać, jak zbudowane jest ucho;

  • skąd biorą się dźwięki głośne i ciche.

iVt7cLBdj9_d5e181

1. Czym jest dźwięk?

Co to są dźwięki i skąd się biorą? Aby odpowiedzieć na to pytanie, włącz radio i zbliż dłoń do głośnika. Czy odczuwasz drgania powietrza? A teraz zbliż rękę do ust i powiedz coś. Czy teraz też wyczuwasz podobne drgania? Jak to się dzieje, że w ogóle jesteśmy w stanie wydać z siebie głos? Może wiesz coś o strunach głosowych?

Powstawanie dźwięków
Obserwacja 1

Ustalenie, gdzie w organizmie człowieka powstaje głos.

Co będzie potrzebne
  • nie potrzeba żadnych przedmiotów.

Instrukcja
  1. Przyłóż palce do krtani.

  2. Wypowiedz kilka słów. Co czujesz?

Podsumowanie

W krtani znajdują się struny głosowe. Kiedy mówimy na głos, struny drgają, co powoduje powstawanie dźwięków.

Dźwięki to nic innego jak drgania drobin. Mogą się one przemieszczać jedynie w ośrodku, czyli środowisku wypełnionym drobinami, np. w wodzie lub powietrzu. Wokół drgającego przedmiotu, czyli źródła dźwiękuźródła dźwiękuźródła dźwięku, w szybkim tempie powstają zagęszczenia i rozrzedzenia powietrza – fale dźwiękowefala dźwiękowafale dźwiękowe.

RlVgZNLfuHEEM1
Widoczny grający głośnik, tak że widać drgania jego membrany. Animacja przekroju głośnika, widoczna drgająca tam i z powrotem membrana. Animacja fal rozchodzących się od głośnika
iVt7cLBdj9_d5e259

2. Jak rozchodzi się dźwięk?

Wiemy już, że dźwięki powodowane są przez drgania przedmiotów. W jaki sposób dźwięki rozchodzą się w powietrzu?

R16I6N2hHUCJ91
Źródło: Anita Mowczan, licencja: CC BY 3.0.

Dźwięki rozprzestrzeniają się w powietrzu i w wodzie, ale też w skałach, metalach, szkle i innych materiałach. Przekonajmy się o tym, budując prosty telefon.

Rozchodzenie się dźwięku w różnych materiałach
Obserwacja 2

Zbadanie, czy dźwięk może rozchodzić się nie tylko w powietrzu.

Co będzie potrzebne
  • linijka,

  • miska z wodą,

  • nitka długości około 10 metrów,

  • 2 plastikowe kubki po napojach,

  • igła,

  • 2 guziki,

  • w drugiej części doświadczenia potrzebna będzie pomoc koleżanki lub kolegi.

Instrukcja
  1. Weź do ręki linijkę.

  2. Trzymając ją za jeden koniec, drugim uderz o brzeg miski i szybko, póki drży, zanurz linijkę w wodzie. Co obserwujesz?

  3. Dokładnie na środku spodów kubków wykonaj igłą dziurki i przewlecz przez nie nitki. Przywiąż guziki na końcach nitki, by nie wysunęły się z kubków.

  4. Poproś osobę z klasy, by wzięła jeden kubek, ty weź drugi. Odejdźcie na taką odległość, by nitka była naprężona. Przyłóż kubek do ucha – w tym momencie osoba, z którą wspólnie przeprowadzasz obserwację, powinna powiedzieć coś do swojego kubka. Potem zamieńcie się rolami.

Podsumowanie

Zarówno woda, jak i sznurek przenoszą drgania, a więc i dźwięki.

Ważne!

W przestrzeni kosmicznej panuje próżnia, to znaczy, że nie ma tam żadnych drobin. Oznacza to, że dźwięk nie może się tam przemieszczać. Dlatego w przestrzeni kosmicznej nie słychać zupełnie żadnego dźwięku.

Czy dźwięki zawsze rozchodzą się z taką samą prędkością? Otóż nie. Prędkość przemieszczania się fali dźwiękowej zależy od ośrodka, w którym się rozchodzi. Na przykład w wodzie dźwięk rozprzestrzenia się znacznie szybciej niż w powietrzu. Można się o tym przekonać nad jeziorem lub nad morzem – silnik płynącego statku słyszymy znacznie szybciej, jeśli nachylimy się nad wodą.

Rqe2cj291J5aV1
Indianie wiedzieli, że dźwięk galopującego stada bizonów jest doskonale przenoszony przez ziemię. Dzięki temu, przykładając ucho do podłoża, mogli wcześniej usłyszeć zbliżające się zwierzęta
Prędkość rozchodzenia się dźwięku w różnych ośrodkach

Ośrodek

Prędkość rozchodzenia się dźwięku (m/s)

szkło

6000

stal

5100–6000 (zależnie od składu)

lód

3300

woda

1500

powietrze na poziomie morza

340

Polecenie 1

Zastanów się, czy dźwięk rozchodzi się szybciej w powietrzu zimnym czy ciepłym oraz w powietrzu suchym czy wilgotnym.

Wskazówka

Czy w chłodniejszym powietrzu cząsteczki znajdują się bliżej, czy dalej od siebie w porównaniu z ciepłym powietrzem? Jak szybko rozchodzi się dźwięk w powietrzu, a jak w wodzie?

iVt7cLBdj9_d5e391

3. Jak uszy rejestrują dźwięk?

Skoro już wiemy, jak rozchodzi się dźwięk, dowiedzmy się, w jaki sposób go odbieramy. Narządem zmysłu słuchu są uszy. Przyjrzyjmy się, jak zbudowane są nasze czujniki dźwięków. Na zewnątrz widzimy tylko część ucha – małżowinę uszną, która działa podobnie jak mikrofon, czyli odbiera dźwięki z otoczenia. Właściwy narząd słuchu mieści się wewnątrz głowy.

R1aRXwR5CwnIe1
Animacja przedstawia drogę fali dźwiękowej w uchu. Fala dźwiękowa docierająca do ucha przechodzi kolejno przez: małżowinę, przewód słuchowy, wprawia w drgania błonę bębenkową. Następnie drgania zostają wzmocnione prze kosteczki słuchowe i przeniesione na ślimak, w którym zostają zamienione na impulsy nerwowe. Pojawia się wskazanie z opisem.
Ciekawostka

Zwierzęta, podobnie jak człowiek, odbierają fale dźwiękowe za pomocą uszu. Są jednak i takie organizmy, które do wykonywania tej czynności wykształciły inne przystosowania. U ryb na przykład występuje specjalny narząd położony wzdłuż całego ciała, który odbiera drgania wody. U koników polnych natomiast narząd słuchu znajduje się na odnóżach krocznych.

R11TQcgMzMzO61
Jeśli spojrzelibyśmy na tylne odnóża konika polnego przez lupę, to zobaczylibyśmy duże otwory. To one właśnie służą do odbierania dźwięków

Pamiętamy, że dwoje oczu pozwala nam widzieć przestrzennie. W jakim celu mamy zatem dwoje uszu?

Uszy
Obserwacja 3

Zbadanie, po co człowiek ma dwoje uszu.

Co będzie potrzebne
  • wata lub zatyczki do uszu,

  • pomoc kolegi.

Instrukcja
  1. Zamknij oczy i poproś osobę z klasy, by chodziła cicho dookoła ciebie i co jakiś czas coś mówiła. Wskaż ręką, gdzie się znajduje, gdy słyszysz jej głos. Otwórz oczy i spytaj, czy twoje wskazania były prawidłowe.

  2. Włóż do jednego ucha zatyczki do uszu lub watę i wykonajcie czynności z punktu 1. Czy twoje wskazania też były poprawne?

Podsumowanie

Dwoje uszu pozwala nam dokładnie określić, z którego kierunku dobiega dźwięk. Za pomocą jednego ucha nadal słyszymy dobrze, ale trudno nam precyzyjnie określić położenie źródła dźwięku.

Polecenie 2

Zastanów się, czy jesteś w stanie odczuwać pewne dźwięki, np. głębokie basy, innymi częściami swojego ciała.

iVt7cLBdj9_d5e489

Podsumowanie

  • Dźwięki powstają w wyniku drgań różnych ośrodków.

  • Fala dźwiękowa to drgania rozchodzące się od źródła dźwięku.

  • Narządem zmysłu słuchu jest ucho, które odbiera fale dźwiękowe i za pośrednictwem błony bębenkowej, kostek słuchowych przekazuje je do ślimaka. Tam są one przetwarzane na impulsy nerwowe i kierowane do mózgu.

Praca domowa
Polecenie 3.1

Zastanów się i uzasadnij, dlaczego stojąc nad brzegiem morza, dwa razy usłyszymy dźwięk eksplozji, która miała miejsce na morzu.

iVt7cLBdj9_d5e541

Słowniczek

fala dźwiękowa
fala dźwiękowa

rozchodzące się w przestrzeni drgania cząsteczek ośrodka, skutkiem których są chwilowe zagęszczenia i rozrzedzenia ośrodka

źródła dźwięku
źródła dźwięku

drgające ciała wytwarzające falę dźwiękową

iVt7cLBdj9_d5e599

Zadania

Ćwiczenie 1
R1asrxI7r8yIM1
zadanie interaktywne
Źródło: Dariusz Kajewski <Dariusz.kajewski@up.wroc.pl>, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R3CCsw38gWlg11
zadanie interaktywne
Źródło: Dariusz Kajewski <Dariusz.kajewski@up.wroc.pl>, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
R15uOJW5FYFQ71
zadanie interaktywne
Źródło: Marek Czowgan, licencja: CC BY 3.0.