نشاط عملي يوّضح طريقة صنع مزماراً بواسطة “مصاصات الشراب”

2011 تجارب علمية الصوت والسمع

كريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مصاصات الشراب مزمار الفيزياء

الأهداف

1- توليد موجة موقوفة داخل أنبوبة مفتوحة من طرفيها.

2- ملاحظة العلاقة بين الطول الموجي للصوت وطول الأنبوبة.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– عدة مصاصات شراب متساوية الطول

– مسطرة

– قلم

– مقص

– شريط لاصق

– صلصال اللعب (من أجل استخدامه في نشاط المتابعة)

 

خطوات العمل:

1– خذ مصاصة شراب واستعمل المسطرة لقياس 1 بوصة (2.5 سم) من أحد طرفي المصاصة. ارسم خطاً على المصاصة لتحديد هذه النقطة.

2- اقطع مصاصة الشراب عند مكان الخط الذي قمت برسمه وارمِ القطعة الصغيرة.

3- خذ المزيد من المصاصات الشراب وكرر الخطوات 1 و2، وفي كل مرة اقطع بوصة واحدة إضافية من الأسفل إلى أن يتكون لديك ست أو سبع مصاصات كل منها بفارق بوصة واحدة عن الأخرى.

4– صف المصاصات بالترتيب حسب الطول، من الأطول إلى الأقصر، ثم ألصقها معاً لتصنع مزماراً من مصاصات الشراب.

5- انفخ عبر الجزء العلوي من المزمار ولاحظ كيف تتغير درجة الصوت كلما كانت المصاصة أطول أو أقصر.

 

إذا كانت لديك آلة موسيقية، قارن النغمات الصادرة عن المزمار الذي صنعته مع تلك الأنغام التي تصدر عن آلتك الموسيقية.

حاول أن تحدد الأنابيب التي تصدر نغمات كتلك التي تصدرها آلتك الموسيقية.

قد لا تكون النغمات الصادرة عن مزمار مصاصات الشراب مشابهة تماماً لنغمات الآلة، لكن هناك تشابه معقول يكفي للمقارنة بين الصوتين.

 

استخدم قطعاً صغيرة من صلصال اللعب كي تسد نهاية كل مزمار من مجموعة المزامير التي صنعتها. هل أصبحت نغمة الصوت أعلى أم أخفض بهذه الطريقة؟

تستطيع أيضاً أن تتفحص كيفية تغير النغمات من خلال طول المصاصة بطريقة أخرى. خذ مصاصة شراب وقِسْ طولها كي تحدد نقطة الوسط وأحدث فيه شقاً.

 

قم بثني المصاصة بزاوية قائمة بحيث تفتح الشق. انفخ أحد طرفي مصاصة الشراب واستمع إلى النغمة التي تصدرها.

سدّ بإصبعك الطرف النهائي من المصاصة وانفخ في طرفها المنبسط. استمع ثانية إلى النغمة الموسيقية. ما وجه الاختلاف بينهما؟

 

تحليل النشاط:

إن طول الأنبوبة المفتوحة يساوي نصف الطول الموجي للصوت الصادر عنها. وكي تكتشف الطول الموجي للنغمة قِسْ طول كل أنبوبة ثم اضرب طول كل أنبوبة بالرقم 2.

وباستخدام الناتج الذي حصلت عليه عند حسابك سرعة الصوت في النشاط (3) (الصفحات 18 – 23) تستطيع الآن أن تحسب تردد كل نغمة. وإذا كان التردد × الطول الموجي = سرعة الصوت، فإن التردد = سرعة الصوت + الطول الموجي.

لذلك فإن تردد كل نغمة يساوي سرعة الصوت تقسيم طول الموجة.

 

وعليك أن تتذكر أن سرعة الصوت والطول الموجي يجب أن يكونا بالوحدة ذاتها (لذلك يمكنك إما استخدام القدم أو البوصة أو الأمتار خلال العملية الحسابية بأكملها).

عندما نفخت في المزمار سببت اهتزاز الهواء داخل المصاصات المفتوحة، ما أدى إلى نشوء موجات موقوفة. وكلما كانت المصاصة أكثر طولاً كان الطول الموجي للموجة الموقوفة المتكونة داخلها أطول.

وبما أن الأطوال الموجية الأكثر طولاً تصدر ترددات أخفض (درجة صوت أخفض) من الأطوال الموجية القصيرة، ينبغي لك أن تلاحظ أن المصاصات الأكثر طولاً تصدر النغمات بترددات منخفضة.

 

عندما نفخت في المصاصة المشقوقة في نشاط المتابعة اندفع الهواء على امتداد المزمار الأول، وعبر النهاية المفتوحة من المزمار الثاني، الذي ثنيته بزوايا قائمة مع الأول.

وبالتالي أحدث ذلك موجة موقوفة في الأنبوب الثاني إضافة إلى قمة موجة الطرفين وعقدة في الوسط، وهذا يعني أن الموجة في المزمار الثاني لن يستطيع الهواء أن يهتز في الطرف السفلي.

لقد تكوّن لديك الآن مزمار مغلق يحوي قاع موجة في الأعلى وعقدة في الأسفل. إن الموجة الموقوفة في هذه الحالة تساوي ربع طول موجي. والنتيجة هي أن المزمار المسدود ينتج طول موجة أقصر من حيث النغمة (ودرجة صوت أعلى) من المزمار المفتوح.

 

ماذا لو أنني لم أتمكن من إصدار أي أصوات؟

من المحتمل أنك لم تنفخ في أعلى المصاصات بشكل صحيح. تحتاج إلى قليل من التمرين للقيام بهذا العمل. لذا تدرب على إصدار الصوت.

وإذا لم يعمل المزمار بعد ذلك ربما تكون المصاصات التي صنعت منها آلتك رقيقة جدا أو ليست طويلة بالقدر الكافي. حاول أن تصنع مزماراً آخر باستخدام مصاصات مختلفة.

 

الموجة الموقوفة

تقوم في هذا النشاط بصنع آلة نفخ موسيقية بسيطة باستخدام مصاصات الشراب. وتستطيع إضافة العدد الذي تشاء من هذه المصاصات لصنع هذه الآلة.

لكنك لن تنجح في صنع آلة شبيهة بأكبر آلة نفخ موسيقية في العالم. وقد حظي بهذا اللقب آلة الأرغن الموسيقية المعروضة في قاعة "أتلانتك سيتي" بنيوجيرسي.

وتضم هذه الآلة 32000 مزمار منفصل، أكبرها يزيد طوله على 64 قدماً (19.5 م)، وقطر فتحته من الأعلى 3 أقدام (1م)، وقد جرى نحته من شجرة واحدة!

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]