Relatia intre inaltime si frecventa – Masurare cu Sensor-CASSY si CASSY-Display

Relatia intre inaltime si frecventa – Masurare cu Sensor-CASSY si CASSY-Display – Experiment demonstrativ

Relatia intre inaltime si frecventa – Masurare cu Sensor-CASSY si CASSY-Display este un instrument didactic inovator ce aduce in centrul atentiei legatura profunda dintre caracteristicile fizice ale sunetului si principiile fundamentale ale acusticii. Acest experiment are ca obiective explorarea relatiei intre inaltimea si frecventa sunetului emis de tuburile individuale ale unui nai si analiza impactului lungimii acestor tuburi asupra frecventei notelor.

Obiectivele exprimentului

Obiectivele experimentelor sunt structurate in doua domenii distincte, fiecare avand un scop bine definit si contribuind la intelegerea si explorarea relatiei complexe dintre inaltimea sunetului si frecventa acestuia.

1. Investigarea relatiei intre inaltimea si frecventa sunetului cand tuburile individuale ale naiului sunt suflate:

   • Scopul principal al acestui experiment este de a examina modul in care inaltimea unui sunet, adica cat de inalt sau cat de joasa percepe urechea umana o nota muzicala, este corelata cu frecventa acestuia.
   • Astfel, se urmareste masurarea si intelegerea modului in care variind inaltimea unei note muzicale afecteaza frecventa de vibratie a aerului in tuburile naiului.

2. Investigarea relatiei dintre lungimea tuburilor naiului si frecventa notelor muzicale:

   • Acest al doilea experiment are ca scop analiza influentei lungimii fiecarui tub al naiului asupra frecventei emise de respectivul tub.
   • Prin masurarea lungimilor tuburilor si compararea acestora cu frecventele masurate in primul experiment, se cauta sa se evidentieze corelatia intre aceste doua variabile si sa se inteleaga principiile fizice care stau la baza acestui fenomen acustic.

Pregatirea experimentului

Configurarea echipamentului reprezinta o etapa esentiala in desfasurarea experimentului si este conceputa pentru a asigura conditiile optime de masurare si inregistrare a datelor.

Setari microfon:

• Semnal de iesire
  

  Pentru a obtine rezultate precise, semnalul de iesire trebuie setat pe impulsuri

• Amplificare
  

  Amplificarea microfonului trebuie setata la nivel maxim pentru a detecta si inregistra cu precizie semnalele sonore.

• Baterie
  

  Asigurati-va ca bateria este incarcata la maxim () pentru a evita orice posibile interferente si pentru a asigura stabilitatea masuratorilor.

Pregatirea masuratorilor de frecventa:

1. Activarea CASSY-Display:

   • Conectati CASSY-Display la Sensor-CASSY.
   • Conectati cutia de temporizare la intrarea A a CASSY-ului.

2. Conectarea microfonului:

   • Conectati microfonul la intrarea E a cutiei de temporizare si porniti-l.

3. Setarea afisajului:

   • Afisajul intrarii A trebuie setat pentru a masura frecventa in unitati de hertzi (Hz).
   • Afisajul intrarii B trebuie dezactivat pentru a evita interferentele.

Observatii privind masuratorile de frecventa:

• Pentru a asigura rezultate precise, tuburile naiului trebuie suflate uniform, iar fiecare nota trebuie mentinuta timp de cateva secunde.
• Pentru o identificare usoara in timpul masuratorilor, este recomandata numerotarea consecutiva a tuburilor.

Prin urmare, configurarea echipamentului este esentiala pentru desfasurarea cu succes a experimentului. Odata ce toate componentele sunt setate corespunzator conform instructiunilor furnizate, se poate trece la etapa urmatoare a experimentului, respectiv efectuarea masuratorilor si analiza datelor obtinute.

Desfasurarea experimentului

Desfasurarea experimentului implica suflare si mentinerea notelor pe tuburile individuale ale naiului, urmate de masurarea si compararea frecventelor pentru a explora relatia dintre inaltime, lungimea tubului si frecventa.

1. Relatia intre inaltimea si frecventa sunetului:

• Suflare si mentinere
  

  Incepeti experimentul sufland tubul 1 al naiului si mentinand nota timp de cateva secunde.

• Citirea frecventei
  

  Cand frecventa sunetului devine aproximativ constanta, cititi-o de pe afisaj si notati-o.

• Repetarea procedurii
  

  Repetati aceeasi procedura pentru tuburile 2 pana la 8 ale naiului.

• Compararea notelor
  

  Sufland repetat tuburile 1 pana la 8, comparati notele individuale intre ele si cu frecventele masurate anterior (comparatie calitativa).

• Determinarea tonurilor gamelor majore
  

  Folosind frecventele masurate, determinati tonurile corespunzatoare gamelor majore.

2. Relatia dintre lungimea tuburilor si frecventa sunetului:

• Masurarea lungimii tuburilor
  

  Utilizand o scara metalica, masurati lungimile () tuburilor si notati aceste valori.

• Compararea cu frecventele masurate
  

  Comparati lungimile tuburilor cu frecventele masurate in primul experiment pentru a identifica corelatiile dintre acestea.

In concluzie, desfasurarea experimentului se realizeaza in doua etape distincte, fiecare avand proceduri clare si obiective bine definite. Prin urmarirea acestor etape si analiza datelor obtinute, elevii vor putea intelege si explora in detaliu fenomenele acustice fundamentale si relatiile complexe dintre caracteristicile fizice ale sunetului si proprietatile acestuia.

Evaluarea rezultatelor

Evaluarea experimentului consta in analiza atenta a datelor obtinute, interpretarea rezultatelor si trasearea concluziilor relevante pentru a indeplini obiectivele experimentale si pentru a avansa cunostintele in domeniul acusticii si al fizicii.

1. Cu cat nota emisa de un tub este mai ascutita, adica cu cat sunetul este perceput ca fiind mai inalt in tonalitate, cu atat frecventa sa este mai mare.

   • Aceasta inseamna ca tuburile care produc sunete mai inalte vibreaza la o frecventa mai mare decat cele care produc sunete mai joase.

2. De asemenea, cu cat frecventa unei note este mai mare, cu atat tubul care o emite este mai scurt.

   • Aceasta se datoreaza faptului ca lungimea tubului influenteaza modul in care vibreaza coloana de aer inauntrul sau, iar o lungime mai mica a tubului inseamna ca vibratiile sunt mai rapide, ceea ce duce la o frecventa mai mare a sunetului emis.

Observatii

Notele din gama pot fi identificate folosind un tabel specific care stabileste corespondenta intre frecventa fiecarei note si pozitia sa pe scara muzicala. Acest tabel este esential pentru a determina corect notele emise de tuburile naiului si pentru a interpreta rezultatele experimentului in contextul teoriei muzicale si acustice.

Frecventa notei emise de un tub inchis poate fi calculata din viteza sunetului c (c = 344 m/s) si lungimea () coloanei de aer oscilante (care corespunde aproximativ lungimii tubului naiului):