آنچه نیاز دارید

5 عدد بطری شیر(بطری شیشه‌ای با دهانه‌ی باریک)

مقداری آب

رنگ

قطره چکان

قاشق

چوب باریک

شرح بازی

مانند شکل مقداری آب در هریک از بطری ها بریزید. در هر کدام از بطری‌ها به‌گونه‌ای آب بریزید که در بطری اول از سمت چپ بیشترین مقدار آب نسبت با سایر بطری ‌ها و به ترتیب مقدار آب را کمتر و کمتر بریزید طوری که اخرین بطری از سمت چپ کمترین مقدار آب را داشته باشد.

با استفاده از رنگ و قطره‌چکان هریک از آب‌ها را به رنگی دربیاورید تا آزمایش شما زیباتر شود.

با استفاده از چوب خیلی آرام به هریک از بطری‌ها بزنید و به صدایی که از آن خارج می‌شود به دقت گوش دهید. مشاهده می کنید که صوتی که از هر بطری خارج می‌شود با بطری دیگر متفاوت است. شما می‌توانید با استفاده از چوب و این بطری ها یک آهنگ زیبا بسازید.

آنچه اتفاق می افتد...

آیا تا به حال توانسته اید با دمیدن بر در یک بطری صدایی دلپذیر تولید کنید؟

فکر می کنید این صدا چگونه با دمیدن هوا تولید می شود؟

بطری در واقع یک ستون هوای با انتهای بسته است. کلارینت مثالی از آلات موسیقی است که مشابه با این بطری کار می کنند. در این فعالیت علمی، شما با استفاده از بطری بررسی خواهید کرد که چگونه طول یک ستون هوای انتها بسته بر صدای تولید شده توسط آن تأثیر می گذارد.

برخی از آلات موسیقی با ارتعاش رشته ها تولید صدا می کنند و برخی دیگر توسط ستون های هوا. در این فعالیت علمی شما با نمونه ای ساده از ابزار موسیقی دارای ستون هوا کار خواهید کرد: یک بطری با سر نازک که بخشی از آن پر از آب است، این بطری ها به عنوان ستون های هوای انتها بسته عمل می کنند که اساساً لوله هایی با یک انتهای باز و یک انتهای بسته (یا پوشیده شده) هستند.

آلات موسیقی چگونه تولید صدا می کنند؟ همه صداها توسط ارتعاشاتی که در هوا جابه جا می شوند به وجود می آیند. به طور دقیق، این ارتعاشات سبب ایجاد الگویی از فشار هوا می شود که به صورت موج حرکت می کند و در اثر آن هوا دچار افزایش فشار و سپس کاهش فشار می شود. این نشان می دهد که چگونه صوت یک موج است. نوع صدایی که می شنویم وابسته به فرکانس موج صوتی، یعنی سرعت افزایش فشار هوا و به دنبالش کاهش فشار آن است. صداهای بالاتر فرکانس بیشتری دارند.

آیا صدای تولید شده توسط بطری خالی دارای پایین ترین فرکانس است؟ آیا بطری پر شده از آب تا سه چهارم ارتفاع صدایی با بالاترین فرکانس در این بین را تولید می کند؟

در حین نواختن یک ساز موسیقی دارای ستون هوای انتها بسته مانند بطری ها در این فعالیت علمی، صدای تولید شده وابسته به ارتفاع ستون هوا است. به بیان دیگر صدای تولیدی به این بستگی دارد که چه میزان آب در بطری ریخته شده است و چه قدر از بطری خالی است. زیرا نوع صدای تولید شده که به گوش ما می رسد به فرکانس موجی که در هوای بطری ایجاد می شود مرتبط است. هر چه ستون هوا کوتاه تر باشد (یعنی ارتفاع قسمت خالی در بطری کمتر باشد) فرکانس تولید شده بیشتر است و در نتیجه صدایی که می شنویم بالاتر است. به همین دلیل بطری خالی موج صوتی با فرکانس کمتر از سایر بطری ها و بطری تقریباً پر (سه چهارم) موج صوتی با فرکانس بیشتر از همه تولید می کنند.

در واقع، چون ارتفاع ستون هوا در بطری نیمه پر نصف ارتفاع ستون هوا در بطری خالی است، فرکانس موج تولید شده توسط بطری نیمه پر دو برابر فرکانس تولید شده توسط بطری خالی است. به طور مشابه، بطری که سه چهارم پر شده است موجی با فرکانس دو برابر موج تولیدی بطری نیمه پر ایجاد می کند. زمانی که یک موج صوتی فرکانسی دو برابر موج صوتی دیگر داشته باشد، یک اوکتاو از آن فاصله می گیرد. (برای مثال نت C میانی در پیانو فرکانس ۲۶۲ هرتز دارد، در حالی که فرکانس C یک اکتاو بالاتر ۵۲۴ هرتز است) این به آن معناست که صدای تولید شده توسط بطری نیمه پر یک اکتاو بالاتر از صدای بطری خالی است و همچنین صدای بطری سه چهارم پر یک اکتاو و بالاتر از صدای بطری نیمه پر است.