2012: 1
INNEHÅLL Inledning... 4 Genomförande... 5 Ljud... 6 Centralt innehåll... 6 Ljud... 7 Ljud - En presentation... 7 Uppdragskort... 8 2 Radioparabolen... 8 3 DigiWall, ljudmemory... 8 4. Skrikmätaren... 8 5 Luftorgeln... 9 6 Seismografen... 9 7 Hörseltestet... 10 9 Takdroppet... 10 10 Tuboscilloskopet... 11 11 Ljusorkestern... 11 12 Stetoskopet... 12 13 Örat... 12 14 Geishaskålen... 13 Frågeställningar Ljud... 14 Uppföljning i klassrummet... 15 Hur kan man göra musik med spända strängar?... 15 2
Hur kan man göra musik med spända skinn?... 16 Hur kan man göra musik med saker som skramlar?... 18 3
INLEDNING Vi har samlat massor av roliga och kunskapsrika uppgifter på kort som eleverna kan arbeta med under sitt besök på Tom Tits Experiment. Korten är indelade i olika teman. Du som lärare skriver ut Tänk & Testa korten innan ert besök hos oss. Du är ansvarig för gruppen och vägleder eleverna utifrån korten och det genomförande du/ni har valt. När du bokar in besöket finns det möjlighet att välja en kortare introduktion till Tom Tits Experiment gratis. Hos oss på Tom Tits Experiment vill vi att barn och vuxna testar, vänder, vrider, känner på och undersöker våra experiment på ett ansvarsfullt sätt. I utställningen finns det få beskrivningar och förklaringar till experimenten och det kan vara så att ni får med er fler frågor hem än när ni kom hit. Det är många skolklasser och besökare som experimenterar i våra utställningar och besöker Tom Tits Experiment. Vi vill att alla som kommer hit ska få ett minnesvärt och trevligt besök. Under maj och juni har vi hårt tryck i utställningarna och det kan vara svårt att arbeta med uppdragskorten. Vi rekommenderar därför att korten används augusti-april. På Tom Tits Experiment finns ett matsäcksrum där man kan äta matsäck och hänga av sig jackor och väskor. Värdesaker ska inte lämnas i matsäcksummet. Det finns ett antal låsbara myntskåp där man kan låsa in värdesakerna. 4
GENOMFÖRANDE Du kan använda Tänk & Testa korten på flera olika sätt. Du kan välja att introducera ett ämnesområde med Tänk & Testa-korten eller använda dem när ni har arbetat ett tag med ämnesområdet. Prova ett förslag nedan eller hitta på ett eget. Skriv ut en uppsättning kort till dig själv så du känner till uppdragen. I. När du kommer med klassen har du med dig dina Tänk & Testa-kort som du delar ut ett i taget till eleverna. Korten ställer frågor eller ger uppmaningar om experimenten. Eleverna kan arbeta enskilt eller i grupp. Små grupper är oftast mest effektivt. Du placerar dig på en lämplig plats dit eleverna kommer för att rapportera och berätta om det experiment de undersökt. Här kan du med fördel be gruppen att formulera en egen frågeställning kring kortet och redovisa denna. Om du är nöjd ger du dem ett nytt uppdrag. II. Innan du med din grupp besöker Tom Tits Experiment går ni igenom temats kort tillsammans i klassrummet. Sedan låter du eleverna enskilt eller i grupp välja ut några kort som de tycker verkar vara intressanta och som de ska undersöka när ni kommer hit. Kanske har de egna frågeställningar som de vill undersöka? Kan det då behövas tidtagarur, måttband eller annan utrustning? Bestäm innan hur de ska redovisa sina undersökningar. Ska de kanske fota/filma experimentet och visa och berätta för sina klasskompisar/föräldrar när de kommer tillbaka till skolan? III. Du kan även låta en grupp enbart fokusera på ett experiment och så gör ni en vandring tillsammans där varje grupp får berätta om sitt experiment och sina funderingar kring det. För att underlätta fortsatt arbete i klassrummet finns denna lärarhandledning med förklarade texter till de uppdrag som ingår i temat. Sist i denna handledning finns några frågeställningar kring temat samt ett par experiment som ni kan göra tillsammans i klassrummet. 5
LJUD Tänk och Testa är skapat med stöd av kursplanen i de naturorienterade ämnena biologi, fysik och kemi som syftar till att eleverna ska ges förutsättningar att: Utveckla kunskaper om naturvetenskapliga sammanhang och nyfikenhet på och intresse för att undersöka omvärlden Ställa frågor om naturvetenskapliga företeelser och sammanhang utifrån egna upplevelser och aktuella händelser Söka svar på frågor med hjälp av systematiska undersökningar Använda och utveckla kunskaper och redskap för att formulera egna och granska andras argument i sammanhang där kunskaper i biologi, fysik och kemi har betydelse Utveckla förtrogenhet med naturvetenskapens begrepp, modeller och teorier samt förståelse för hur de formas i samspel med erfarenheter från undersökningar av omvärlden samt att beskriva och förklara biologiska, fysikaliska och kemiska samband i naturen och samhället Utveckla perspektiv på utvecklingen av naturvetenskapens världsbild och ge inblick i hur naturvetenskapen och kulturen ömsesidigt påverkar varandra Centralt innehåll Tänk & Testa-korten med temat Ljud är utformade med utgångspunkt i följande centrala innehåll NO åk 1-3 Kropp och hälsa Människans upplevelser av ljud med hjälp av olika sinnen Fysik åk 4-6 Fysiken i vardagslivet Hur ljud uppstår, breder ut sig och uppfattas av örat Fysiken och världsbilden 6
Några historiska och nutida upptäckter inom fysikområdet och deras betydelse för människans levnadsvillkor och syn på världen Fysikens metoder och arbetssätt Enkla systematiska undersökningar. Planering, utförande och utvärdering Naturvetenskapens metoder och arbetssätt Enkla systematiska undersökningar. Planering, utförande och utvärdering Dokumentation av enkla undersökningar med tabeller, bilder och enkla skriftliga rapporter LJUD Ord och Begrepp Tänk & Testa med temat Ljud behandlar bland annat följande fysikaliska ord och begrepp; ljud, buller, ljudvåg, ton, frekvens, våglängd, tonstyrka, tonhöjd, ljudnivå, resonans, ultraljud, infraljud, eko, ljudets fart, efterklang, vibrationer, tinnitus, hörsel Ljud - En presentation Allt som vi uppfattar med hörseln brukar vi kalla för ljud. Ljudet kan fortplantas i luft, gaser, vätskor och fasta ämnen. Ljudets hastighet i luft är cirka 340 m/s. i vatten är hastigheten 1440 m/s och i aluminium 5100 m/s. När valar kommunicerar med varandra under vattnet går alltså ljudet tre gånger snabbare än ovanför ytan. För en fysiker är ljud en sorts vågrörelser men olika de vågor man kan se på vattenytan. I stället för att svänga upp och ned (som i vattnet) trycks luftens molekyler samman, för att i nästa ögonblick spridas igen. Ljudets tonhöjd beror på antalet svängningar per sekund (frekvens). En svängning är en förtätning och en förtunning tillsammans. Ljudstyrkan beror på hur tät varje förtätning är, ju tätare desto större styrka (mäts i decibel). Det kan man se på ett vibrerande membran i en högtalare. Ju snabbare vibrationer desto högre ton och ju kraftigare vibrationer desto högre ljudstyrka. 7
UPPDRAGSKORT Här presenteras de uppdragskort som finns med frågeställning samt en kort lärarförklaring till. Uppdragen rekomederas för de yngre åldrarna. 2 Radioparabolen Plan 1 Ställ dig vid den ena parabolen och lyssna om du kan höra radion som sitter i andra ändan av rummet. Med hjälp av paraboler kan man uppfatta mycket svaga ljud på långt håll. Radion som spelar musik på låg volym är riktad mot en parabol. Ljudet hörs när man är i närheten av radion. Bättre hör det när man kliver upp för trätrappan till hyllan där man befinner sig i jämnhöjd med radion. Allra bäst hörs musiken om man lägger örat mot hålet i den andra parabolens stålställning. Där finns parabolens brännpunkt. Ljudvågorna från radion reflekteras mot den första parabolen, transporteras parallellt genom luften till den andra parabolen, reflekteras även där och samlas ihop i den andra parabolens brännpunkt. Eftersom ljudet samlas ihop i en liten punkt förstärks det och hörs bättre just i brännpunkten. Paraboler används för att fånga in och förstärka signaler av olika slag, t.ex. för tvsignaler. 3 DigiWall, ljudmemory Plan 1 Spela ljudmemory, det gäller att lösa memoryt så fort som möjligt. Den digitala klätterväggen ger träningsmöjligheter utöver det vanliga. Förutom träning kan du med hjälp av ljudmemoryt träna minnet och testa hörseln. Se om du kan höra, minnas och para ihop samma ljud med varandra. 4. Skrikmätaren Plan 4 Skrik så högt du kan. Hur många lampor tänds? 8
Vågar du skrika allt du kan eller vill du vara rädd om stämbanden? När luft passerar genom stämbandsspalten vibrerar stämbanden, vilket framkallar ljudvågor. Frekvensen hos ljudvågorna är beroende av spänning, tjocklek och längden på stämbanden. Tonhöjden mäts i hertz (Hz), förändringarna i omgivningen är ljudtryck, decibel (db). Är stämbanden långa, tjocka och avslappnade svänger de långsamt. Rösten får en låg ton som hos en bassångare. Är stämbanden korta, smalare och spända svänger de snabbt. Rösten få en ljus ton som hos en sopran. I tunnan finns det en nedsänkt mikrofon kopplad till en förstärkare vars ljudstyrka, angiven i decibel, avtecknar sig på glödlampornas pelare. Den första lampan motsvarar 70 db och styrkan ökar sedan med 2 db per lampa. Det djur som är bäst på att göra sig hörd är vrålapan. Den kan höras på upp till 15 kilometers avstånd. 5 Luftorgeln Plan 2 Kan man skapa musik med luft? Spela på rören med hjälp av läderlapparna. Kan du spela Gubben Noak? När man slår med lappen av läder på rören uppstår olika toner. Det beror på att rören är olika långa. Luftmolekylerna trycks samman. De puttar till andra molekyler i närheten som i sin tur puttar till andra osv. Då uppstår vågrörelser i röret vilket ger upphov till ljud. Ju längre rör desto lägre ton medan ett kortare rör ger en högre ton. Samma fenomen uppstår när man blåser i glasflaskor med olika mycket vätska i. 6 Seismografen Plan 2 Kan du få jorden att röra sig? Stampa i golvet och se vad som händer på skärmen. 9
Gungar jorden under dina fötter? En seismograf mäter vibrationer (jordrörelser) av mycket låg frekvens. Den består av en seismometer och en skivanordning och används för att lyssna efter jordbävningar eller andra vibrationer. Seismometern på Tom Tits Experiment har en 5 kilos magnet/vikt upphängd i fjädrar. Resten av seismometern står fastskruvad på golvet. När golvet rör sig uppåt och nedåt följer hela seismometern med. Eftersom magneten är upphängd i fjädrar kommer magneten at stå still när övriga delas av seismometern rör sig. Skrivaranordningen är till för att på papper dokumentera eventuella skalv eller som här på en dataskärm. Seismometern har använts för att lyssna efter underjordiska kärnexplosioner. Den är så känslig att den till och med kan registrera jordbävningar på andra sidan jordklotet. Idag finns seismometrar utplacerade på månen och på mars. Prova att stå på tåspetsarna och gunga upp och ner. Kontrollera om vibrationen ger utslag på seismografen. 7 Hörseltestet Plan 4 Sätt på dig lurarna och testa hur bra hörsel du har. Hörselförmågan kan testas med audiometern. Det som mäts är känsligheten för toner av olika frekvenser. Den svagaste tonen (mäts i decibel db) som kan höras inom respektive frekvens (Hz) kallas för hörseltröskeln. Ett audiogram är en kurva som visar tröskelvärden i olika frekvensområden. Vi hör bäst i frekvensområden mellan 1000 och 4000 Hz, normalt är hörseltröskeln här 0 db. I utställningsmiljö är det rimligare att höra vid 20 30 db. Infraljud är ljud som har lägre frekvens än 20 Hz, ultraljud över 20 000 Hz. 9 Takdroppet Plan 2 10
Sätt dig i soffan och lyssna om du kan höra regnet droppa. Ljudet av vattendroppar som faller ner på plåttaket kan uppfattas som antingen rofyllt eller störande. Vid takets kant hänger en kedja som vattnet rinner längs innan det droppar ner i tunnan. Vattnet följer kedjan tack vare dessadhesion, vidhäftningsförmågan. Fler exempel på adhesion är att blyerts fäster på papper eller att kritstrecken fastnar på svarta tavlan. 10 Tuboscilloskopet Plan 1 Kan man se ljudet? Prata i slangen och se vad som händer. En laser lyser mot en liten spegel som sitter fast på ett gummimembran (en bit ballong på ändan av ett rör). Ljud får gummimembranet att vibrera, vilket i sin tur får spegeln att röra på sig. Ljudvågor är en snabb fram- och återgående rörelse (vibration) som fortplantas i luft. Ett föremål som rör sig fram och tillbaka i luften bildar ljudvågor. Om ett föremål rör sig med en viss frekvens, uppfattar vi det som ett hörbart ljud. Oftast brukar man anse att hörbart ljud har ett frekvensområde från 20 hertz till 20 000 hertz (1 hertz = 1 svängning/sekund). Om frekvensen är lägre än 20 hertz kallar vi det infraljud. Detta ljud kan inte människan höra, men t.ex. elefanter pratar med varandra med hjälp av infraljud. Fladdermöss utnyttjar ultraljud med så hög frekvens att människor inte kan höra det. Hundar kan dock höra ultraljud. När en ljudvåg träffar ett föremål i kan i vissa fall ljudenergin överföras från luften till föremålet. Detta är mest tydligt om föremålet är mycket lätt (tunt papper, plastfolie) eller om föremålets egenskaper är speciellt avpassade i längd, vikt eller dylikt. En gitarrsträng ger ifrån sig olika frekvenser beroende på hur tjock den är respektive hur hårt spänd den är. Ballongbiten i änden på röret är olika hårt spänd i olika riktningar (x och y). Detta innebär att gummiduken reagerar olika mycket på olika frekvenser i x och y-led. Eftersom talet är en blandning av olika frekvenser kommer spegeln att vicka åt olika håll beroende på vilket ljud man ger ifrån sig. 11 Ljusorkestern 11
Plan 2 Testa att skapa musik genom att bryta ljusstrålarna. Kliv in i ringen oh styr spelandet genom att samspela med de olika ljusstrålarna. Ljus från strålkastarna träffar reflektioner på golvet. Genom att bryta ljusstrålarna, med tex en hand eller en fot, uppstår olika ljud. 12 Stetoskopet Plan 4 Sätt på dig stetoskopet och se om du kan höra ditt hjärta. Med ett stetoskop kan kroppens olika ljud höras. Slagen låter ungefär som lubb-dubb, lubb-dubb. Det vita platta membranet sätts mot den nakna huden. Placera stetoskopet på bröstkorgen under vänstra bröstvårta hörs hjärtats toner. Det som hörs är klaffarna mellan hjärtats hålrum som öppnas och stängs. Testa att hålla andan eller att hoppa på stället några gånger för att höra hjärtljuden tydligare. Men även andra ljud i kroppen kan höras med hjälp av ett stetoskop. Sätter man stetoskopet på ryggen hörs lungornas andningsljud. Andningsljuden i luftstrupen kan höras när stetoskopet under hakan mot halsens framsida. För att höra mag- oh tarmljud sätts stetoskopet över naveln. 13 Örat Plan 4 Undersök örat. Kan du hitta alla olika delar inne i örat? Ytterörat är bara ett hål i huvudet, ett veck och ett rör som leder in till mer komplicerade anordningar. Hörselsinnet sitter långt in i örat, väl skyddat av skallen. Ljudvågor fångas upp av ytterörat som sedan får trumhinnan att vibrera. Då sätts de tre hörselbenen i mellanörat i rörelse. Hammaren sitter fäst på trumhinnan och överför sin rörelse till städet som i sin tur sätter fart på stigbygeln. Denna är i sin tur fäst vid det ovala fönstret som leder vibrationerna vidare till innerörats vätska. Rörelserna i vätskan kan sedan uppfattas av hörselns sinnesceller inuti snäckan. Där överförs det hela till nervinpulser som skickas till hjärnan. Ben 12
som skadas i mellanörat kan ersättas med en protes av specialglas eller keramik. 14 Geishaskålen Plan 2 Fukta dina händer lite och gnid dem mot handtagen. Vad händer? Med lite fuktiga händer som gnids mot handtagen sätts vattenskålen i vibration och ljudvågor sprids. Det är skålens resonansfrekvens som avgör vågmönstret i skålen. På fyra ställen förstärker ljudvågorna varandra och vattnet börjar skvätta medan vågorna utsläcker varandra i andra delar av skålen. Det sägs att de förnämsta geishorna inte fick doppa händerna i vatten och tvätta sig på vanligt sätt. Genom att gnida händerna mot tempelskålens handtag och luta sig framåt kunde de ändå skölja ansiktet. 13
FRÅGESTÄLLNINGAR LJUD Här nedan presenteras några öppna frågeställningar som man kan arbeta med innan, under eller efter besöket. Vad tror du det är för skillnad på ett barns hörsel jämfört med en äldre människas? Vad kan göra att hörseln blir sämre? Prova att försöka höra flera saker samtidigt t.ex. flera samtal runt om dig, hur går det? Varför har vi två öron? Varför tror du öronen är placerade som de är på huvudet. Finns det exempel på andra levade varelser som har öronen placerade på annat sätt eller hör på annat sätt? Vad händer om något inne i örat går sönder? Går det att laga? Hur då? 14
UPPFÖLJNING I KLASSRUMMET Hur kan man göra musik med spända strängar? Hur kan man göra för att få olika toner? Hur kan man göra för att tonhöjden ska ändras? Hur kan man göra för att ljudstyrkan ska ändras? Hur kan man göra för att ljudstyrkan skall bli högre utan att man spelar starkare? 15
Hur kan man göra musik med spända skinn? Hur kan man göra för att få olika toner? Hur kan man göra för att tonhöjden ska ändras? 16
Hur kan man göra för att ljudstyrkan ska ändras? Hur kan man göra för att ljudstyrkan skall bli högre utan att man spelar starkare? 17
Hur kan man göra musik med saker som skramlar? Hur många olika skramlande ljud kan ni göra? Vilket skramlande tyckte ni var bäst? Förklara varför! Hur kan man göra för att ljudet ska bli starkare? 18
Hur kan man göra för att ljudet ska bli mjukare? 19