متوسطه یک صبا

فیزیک نجوم- پایه نهم-بوق بادکنکی

عنوان طرح:بوق بادکنکی

اعضای گروه:سارا خدابخشنده ،نسترن ریوندی ، صبا افضلی نژاد

دبیر راهنما: خانم طباطبایی

 

چکیده:

فرکانس اندازه گیری تعداد تکرار اتفاقی در واحد زمان است. برای محاسبه فرکانس بر روی یک بازه زمانی ثابت، تعداد دفعات وقوع یک حادثه را در آن بازه می شماریم و سپس این تعداد را بر طول بازه زمانی تقسیم می کنیم.فرکانس با هرتز(Hz) اندازه گیری می شود. یک هرتز به این معنی است که یک واقعه یک بار بر ثانیه رخ می دهد. وقتی که به یک جسم جامد ضربه وارد می‌سازیم، تولید صدا می‌کند. تحت بعضی از شرایط صدای حاصل، به گوش انسان خوش آیند و مطبوع است و این در واقع اساس پیدایش علم موسیقی است که سالیان دراز قبل از تاریخ ضبط صوت، موجود بوده‌است.

ساختن یک بوق بادکنکی با استفاده از مواد اولیه ی لازم و بررسی کردن فرکانس ها و صدا های تولید شده توسط بوق بادکنکی با استفاده از برنامه ی آنالیزگر طیف یا FFT spectrum analyzer با تغییر دادن متغیر های به کار برده شده مانند طول لوله ، اندازه ظرف ، میزان کشسانی بادکنک و... در ساختار بوق و کشیدن جدول ها و نمودار های مناسب و سپس مقایسه کردن فرکانس ها و صدا های تولید شده توسط بوق بادکنکی .

مقدمه :

موج عبارت است از نوعی آشفتگی یا تغییر شکل دوره ای که در محیط منتشر می شود و انرژی را بدون انتقال ماده جابه جا می کند. موج ، نوعی انتقال انرژیست که بدون جابه جایی ماده و در اثر ارتعاش اجسام به وجود می آید و در محیط منتشر می شود. رایج ترین انواع موج بر دو نوع است : موج طولی و موج عرضی . موجی که در آن جابه جایی هر نقطه از محیط قابل ارتعاش عمود بر انتشار موج باشد موج عرضی خواهد بود.موجی که در آن جابه جایی هر نقطه از محیط قابل ارتعاش در راستای انتشار موج می باشد،موج طولی نامیده می شود. مسافتی که موج در هر دوره طی می کند ،طول موج می گوییند .

عامل به وجود آورنده ی موج منبع موج و محیطی را که موج در آن منتشر می شود محیط قابل ارتعاش می نامند.سرعت صوت در جامد ها بیشتر از مایع ها و در مایع ها بیشتر از گاز ها است. هرچه، ماده متراکم تر باشد؛ سرعت صوت در آن بیشتر است. در مواد جامد مولکول ها نسبت به گاز ها ، به یکدیگر نزدیکترند و در نتیجه سرعت موج در آنها بیشتر است. سرعت انتشار موج همان سرعت انتقال انرژی است.

روش تحقیق:

برای ساختن بوق بادکنکی در آزمایشگاه از وسایل مورد نیاز استفاده کردیم. برای این منظور درون یک قوطی خالی با استفاده از حرارت دو حفره ایجاد کردیم. یکی برای دمیدن در قوطی برای تولید صدا که در بدنه ی قوطی قرار گرفته و دیگری که در زیر قوطی قرار گرفته به طوری که قطر آن با قطر لوله برابری می کند.

یک بادکنک را بر روی حفره ای که از آن به عنوان درب قوطی استفاده می شده قرار دادیم به طوری که سطح بادکنک چروکیده نشود. ظرف دوم را به همان صورت نیز ساختیم.

سپس دو ظرف مورد استفاده را شماره گذاری کردیم. هر کدام از نی هارا درون حفره ی زیر ظرف قرار داده و درون حفره ی روی بدنه قوطی می دمیم. سپس با برنامه FFT Spectrum Analyzer میزان فرکانس های تولید شده توسط بوق را اندازه گیری می کنیم.

آزمایش شماره یک:

در این آزمایش ما ظرف شماره یک و نی با طول 10 سانتی متر را در اختیار داشته ایم. برای کم شدن خطای ازمایش و اینکه بتوانیم در نهایت از داده هایمان میانگیری کنیم و نتیجه بهتری بگیریم نه بار ازمایش را تکرار کردیم.

همان طور که در جدول مشاهده میکنید نه ردیف وجود دارند که برای هر سری از ازمایش تعداد ماکسیمم شدت هایی که بعد از دمیدن در دستگاه تولید شده است را نوشته ایم. به طور مثال همان طور که در تصویر زیر مشاهده میکنید برای ازمایش شماره ی یک دو فرکانس شدت زیادی داشت. فرکانس 546 و 1070 هرتز شدت های بالایی داشته اند بنابر این ما این عدد را در جدول وارد کردیم. برای بقیه ازمایش ها هم به همین روش ادامه دادیم و در نهایت در ستون میانگیری از اعدادی که برای هر سری از ازمایش نوشته ایم یک میانگین گرفتته ایم. این عدد نشان دهنده ی فرکانس صدای تولید شده در اون ازمایش مشخص است. برای نه بار ازمایش به صورت قبل میانگیری کردیم وستون اخر در جدول را نوشتیم.

نتیجه گیری:
 
طبق آزمایش های انجام شده و ثبت داده ها و میانگین گیری، جدولی به این صورت رسم کردیم.

طبق نتایج این جدول ظرف شماره یک با نی کوچک و ظرف شماره دو با نی متوسط بیشترین میانگین فرکانس را در بین بقیه دارند، بنابر این طبق این داده ها نتیجه می گیریم که اگر نی موجود در بوق بادکنکی کوچکتر باشد، فرکانس تولید شده پس از دمیدن بیشتر می باشد و همچنین اگر نی بزرگتر باشد، فرکانس تولید شده کمتر می باشد.