调整你的橡皮筋吉他!

来自科学伙伴的引人入胜的活动

发出一些声音!了解一下每段吉他音符背后的物理原理——通过制作你自己的乐器。

乔治·雷泽克

核心概念
物理学
声波
频率
音调

简介
你知道现代吉他是一种可以追溯到 4000 多年前的乐器吗?第一首有文字记载的吉他音乐是在 16 世纪出版的,那时吉他的琴弦仍然是用动物肠子制成的!尽管吉他有着悠久的历史,但在现代音乐中仍然非常受欢迎。你有没有想过它们是如何发出你每天听到的音乐的?在这个活动中,我们将制作我们自己的吉他,并测试我们可以创造的不同声音。

背景
声音以声波的形式传到我们的耳朵——我们感知为声音的空气振动。这些波是由介质中物体的振动或运动产生的。它们最常通过空气传播到达我们,尽管它们也可以穿过液体和固体——这就是为什么你可以在水下或当你把耳朵贴在墙上时听到东西。一个振动的物体,例如音叉,产生一个声波。音叉的振动导致周围的空气粒子以相同的频率振动。这些空气粒子撞击它们周围的空气粒子,并且声波从音叉向外传播。


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当吉他手拨动吉他弦时,它会以特定的频率振动,这决定了我们听到的声音的音调。更快的振动产生更高音调的声音。儿童通常有更小、更薄的声带,其振动速度比成人的快得多。因此,儿童的声音听起来更高。

在这个活动中,你将制作你自己的吉他,并探索频率如何改变我们听到的声音的音调。是时候调整了!

材料

  • 四根粗细不同但长度相同的橡皮筋

  • 胶水

  • 包装胶带(或其他强力胶带)

  • 空纸巾盒

  • 剪刀

  • 两根大工艺棒

  • 空纸巾卷筒  

准备工作

  • 移除纸巾盒孔内的塑料。

  • 使用胶带将纸巾卷筒连接到纸巾盒的短端之一。确保它与盒子上的孔对齐。

  • 将一根工艺棒粘在纸巾盒孔的每一端。木棒应垂直于孔的方向并且靠近其边缘。让胶水干燥。 

步骤

  • 将每根橡皮筋纵向缠绕在纸巾盒上,使其靠在工艺棒上。橡皮筋可以交叉在纸巾盒顶部的孔上,但只要它们靠在工艺棒上,就不需要这样。

  • 握住纸巾卷筒上的吉他,轻轻拨动每根橡皮筋。所有的橡皮筋听起来都一样吗?如果不一样,哪一根发出更高音调的声音,细的还是粗的橡皮筋?除了声音之外,当您拨动橡皮筋时,您能感觉到有什么事情发生吗?

  • 选择一根橡皮筋并拨动它。仔细听它发出的声音。用手指按住橡皮筋,使其夹在手指和其中一根工艺棒之间。当你的手指按在橡皮筋上时,声音会改变吗?如果是,它有什么变化?

  • 尝试将每根橡皮筋按在工艺棒上。注意这如何改变橡皮筋发出的声音。

  • 额外内容: 尝试增大纸巾盒孔的大小。这如何改变声音?

观察结果
你的乐器发出的声音是当你拨动橡皮筋时橡皮筋振动产生的声音,就像真正的吉他弦在被音乐家演奏时振动一样。当你拨动乐器的琴弦时,你可能已经注意到你可以感觉到橡皮筋的振动穿过纸巾盒。

橡皮筋的粗细改变了你拨动它时听到的声音的音调。吉他上较细的弦会发出更高音调的声音,因为它们比粗的弦振动得更快。你橡皮筋吉他上的细弦也是如此——它们振动得更快,我们认为这些振动是更高音调的声音。

当你按住橡皮筋时,声音会发生变化,最终完全没有声音。由此你可以观察到声音是由橡皮筋产生的——当你阻止橡皮筋移动时,你就无法产生任何声音。

此外,在这个活动中,你应该已经注意到你可以通过按下橡皮筋来改变声音的音调。当你按下它时,橡皮筋的振动部分变短了。结果,声音的音调变高了。

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此活动与科学伙伴合作推出

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