Opis
Osiem stalowych kamertonów o różnych tonach podstawowych wraz z młoteczkiem pozwala przeprowadzić kilka doświadczeń, przede wszystkim związanych z rezonansem akustycznym, między innymi wyznaczyć wartość prędkości dźwięku w powietrzu.
Budowa/Opis techniczny:
Zestaw składa się z ośmiu stalowych kamertonów i młoteczka gumowego do wzbudzania ich drgań. Częstotliwości podstawowe kamertonów to 256 Hz, 288 Hz, 320 Hz, 341,3 Hz, 384 Hz, 426,6 Hz, 480 Hz i 512 Hz.
Działanie:
Przykładowe doświadczenia w których mogą znaleźć zastosowanie kamertony:
- kamerton trzymany w ręce za uchwyt i pobudzony do drgań przykładamy nóżką do stołu; słyszymy wyraźnie zwiększone natężenie dźwięku docierającego do naszych uszu;
- aby wykazać drgania widełek kamertonu należy po pobudzeniu go do emisji dźwięku przytknąć delikatnie do piłeczki ping-pongowej zawieszonej na nici; piłeczka wyraźnie odskoczy (i będzie odskakiwać jeśli kamerton przytrzymamy w jej położeniu równowagi);
- aby wyznaczyć wartość prędkości dźwięku w powietrzu wykorzystać należy jeden z kamertonów i wysoki cylinder (szklany lub z tworzywa sztucznego; ważne, aby miał przezroczyste ściany aby widać było wysokość lustra wody, na przykład Zestaw nr 90); do cylindra wlewamy jednostajnie wodę, jednocześnie kamerton trzymając tuż nad cylindrem i pobudzając go co chwilę do drgań; w pewnych położeniach lustra wody (ostatnie w odległości ćwierci długości fali od wylotu cylindra, przedostatnie – ¾ długości fali itd.) będzie słyszane wyraźne wzmocnienie rezonansowe drgań – nastąpi dostrojenie długości drgającego w cylindrze słupa powietrza do długości fali; mierząc odpowiednie odcinki mierzymy praktycznie długość fali w powietrzu a znając jej częstotliwość (nadawaną przez dany kamerton) możemy obliczyć wartość prędkości dźwięku: v=λf;
- aby zademonstrować sinusoidalny charakter drgań widełek kamertonu należy do końca jednego z nich przymocować drucik lub np. szpilkę (za pomocą np. małego magnesu neodymowego); po pobudzeniu kamertonu do silnych drgań należy szybko przeciągnąć ostry koniec szpilki po okopconej szybce szklanej; w warstwie sadzy szpilka wytrze sinusoidalny ślad.
Przykładowe wykorzystanie pomocne w realizacji podstawy programowej z fizyki:
III etap edukacyjny, punkt 6., podpunkty 4-6). „Uczeń posługuje się pojęciami: amplitudy, okresu i częstotliwości, prędkości i długości fali do opisu fal harmonicznych oraz stosuje do obliczeń związki między tymi wielkościami, opisuje mechanizm wytwarzania dźwięku w instrumentach muzycznych, wymienia, od jakich wielkości fizycznych zależy wysokość i głośność dźwięku”.
IV etap edukacyjny, zakres rozszerzony, punkt 6., podpunkty 6) i 8). „Uczeń opisuje zjawisko rezonansu mechanicznego na wybranych przykładach i stosuje w obliczeniach związek między parametrami fali: długością, częstotliwością, okresem, prędkością.
