מהי השפעת המרחק על עוצמת הקול באוויר

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫נושא‪ :‬אנרגית קול‪ /‬כיתה ו'‬

‫מהי השפעת המרחק על עוצמת הקול באוויר?‬

‫אתגר‬

‫בחנו את התפשטות הקול באוויר לשם כך‪ ,‬הכינו קופסה שהקצה‬ ‫העליון שלה סגור ביריעת ניילון‪ ,‬הצטיידו בגרגרי אורז או סוכריות צבעוניות‪ .‬הניחו רמקול‬ ‫הבוקעים ממנו צלילים מתחת לקופסה שהקצה העליון שלה מכוסה ביריעת ניילון‪ .‬הניחו את‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫גרגירי אורז או הסוכריות הצבעוניות על גבי יריעת הניילון‪ .‬בדקו כיצד הקולות הבוקעים מן‬

‫הרמקולים יגרמו ליריעת הניילון להתנודד ולגרגרי האורז או הסוכריות הצבעוניות "‬

‫לקפץ "על‬

‫יריעת הניילון ‪ .‬שנו את עוצמת הקול ובדקו את השפעת השינוי בעוצמת הקולות הבוקעים מן‬ ‫הרמקול על תנודות יריעת הניילון (וגרגירי האורז או הסוכריות הצבעוניות)‪.‬‬

‫מתוך מסמך ההתנסויות‬

‫מה נחקור?‬ ‫במעבדה ממוחשבת זו נבחן את תופעת התפשטות הקול באוויר באמצעות ניסוי הבודק מהי‬ ‫השפעת המרחק על עוצמת הקול?‬ ‫נבצע חמש מדידות של עוצמת הקול המתקבלת במרחקים הבאים‪:‬‬ ‫‪ 5‬ס"מ‪ 30 ,‬ס"מ‪ 60 ,‬ס"מ‪ 90 ,‬ס"מ ו‪ 120 -‬ס"מ‪.‬‬

‫ציוד וחומרים‬ ‫‪‬‬

‫טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬

‫‪‬‬

‫חיישן קול‬

‫‪‬‬

‫מקור קול (‪)pure tone‬‬ ‫‪440Hz.wav‬‬

‫‪‬‬

‫גיליון נייר בגודל (‪)150 x 21 cm‬‬

‫‪‬‬

‫נייר דבק‬

‫‪‬‬

‫כלי כתיבה‬

‫‪‬‬

‫סרגל‬

‫העמדת הניסוי‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫עבודה קבוצתית‬ ‫‪ .1‬הפעילו את טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬ ‫‪ .2‬הקפידו לשמור על שקט בזמן מדידות עוצמת הקול‪.‬‬ ‫)‬

‫‪ .3‬לחצו על תוכנת ה‪) MiLAB-‬‬ ‫‪ .4‬הגדירו את מערך אוגר הנתונים‬

‫מערך אוגר הנתונים‬ ‫קול )‪ )45-110 dB‬חיצוני‬ ‫קצב הדגימה‪:‬‬

‫‪ 25‬דגימות בשניה‬

‫משך הדגימה‪:‬‬

‫‪ 30‬שניות‬

‫רגע לפני‪...‬‬ ‫שערו‪ :‬עוצמת הקול בדציבלים תעלה ‪ /‬תרד‪ /‬לא תשתנה ככל שנתרחק ממקור הקול‬ ‫ציירו לפחות ‪ 3‬עמודות המציגות את השערתכם‬

‫השפעת המרחק על עוצמת הקול‬

‫עוצמת הקול (דציבלים)‬

‫‪ 120‬סמ‬

‫‪ 90‬סמ‬

‫‪ 30‬סמ‬

‫‪ 60‬סמ‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫‪ 5‬סמ‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫מדידה ‪1‬‬

‫‪ .1‬חברו את כבל חיישן הקול לאחת היציאות בטאבלט‪.‬‬ ‫‪ .2‬הניחו את גיליון הנייר במרכז השולחן‬ ‫‪ .3‬חברו בנייר דבק את צידי הגיליון לשולחן‬ ‫‪ .4‬הניחו את מקור הקול במרכז צידו השמאלי של גיליון הנייר‪.‬‬ ‫‪ .5‬העבירו קו ישר באורך של ‪ 120‬סמ מהנקודה שם יונח מקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .6‬סמנו קווים על הישר במרחקים הבאים‪ 120 ,90 ,60 ,30 ,5 :‬סמ'‬ ‫‪ .7‬הציבו את חיישן הקול בניצב למקור הקול במרחק ‪ 5‬סמ' (הקפידו שהרמקול שלו‬ ‫יהיה מכוון לעבר מקור הקול)‪.‬‬ ‫‪ .8‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל )‬

‫( כדי להתחיל רישום של‬

‫הנתונים‪.‬‬ ‫‪ .9‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על צלמית עצור )‬

‫(‪.‬‬

‫‪ .10‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .11‬בסיום רשמו את ממוצע עוצמת הקול שנמדדה‪.‬‬ ‫‪ .12‬שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫) בסרגל הכלים העליון‪.‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫עיבוד נתונים‬ ‫) עמדו על דיאגרמת העמודות וגררו אותה למרכז‬

‫‪ .1‬לחצו על צלמית מדי תצוגה (‬ ‫המסך‬

‫‪ .2‬השלימו את הנתונים בטבלה והעלו את הממצאים לטבלה שיתופית‪.‬‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫מדידה ‪2‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫‪ .1‬בצעו מדידה נוספת כשחיישן הקול במרחק של ‪ 30‬סמ' ממקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל)‬ ‫‪ .3‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על עצור )‬

‫( כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫(‪.‬‬

‫‪ .4‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .5‬בסיום רשמו את ממוצע עוצמת הקול שנמדדה‬ ‫‪ .6‬שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל הכלים העליון‪.‬‬

‫עיבוד נתונים‬ ‫) עמדו על דיאגרמת העמודות וגררו אותה למרכז‬

‫‪ .1‬לחצו על צלמית מדי תצוגה (‬ ‫המסך‬

‫‪ .2‬השלימו את הנתונים בטבלה והעלו את הממצאים לטבלה שיתופית‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫ביצוע הניסוי ‪ -‬מדידה ‪3‬‬

‫‪ .1‬בצעו מדידה נוספת כשחיישן הקול במרחק של ‪ 60‬סמ' ממקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל)‬ ‫‪ .3‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על עצור )‬

‫( כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫(‪.‬‬

‫‪ .4‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .5‬בסיום רשמו את ממוצע עוצמת הקול שנמדדה‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪ .6‬שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל הכלים העליון‪.‬‬

‫עיבוד נתונים‬ ‫) עמדו על דיאגרמת העמודות וגררו אותה למרכז‬

‫‪ .1‬לחצו על צלמית מדי תצוגה (‬ ‫המסך‪.‬‬

‫‪ .2‬השלימו את הנתונים בטבלה והעלו את הממצאים לטבלה שיתופית‪.‬‬

‫‪ .3‬חזרו שוב על סעיפים ‪ 1-6‬בתהליך הניסוי במרחקים של ‪ 90‬ס"מ ו‪ 120-‬ס"מ ‪.‬‬ ‫‪ .4‬רשמו את תוצאות המדידות בטבלת עיבוד הנתונים‬

‫תוצאות ומסקנות‬ ‫השוו בין השערתכם אשר הצגתם בדיאגרמת עמודות לבין הממצאים המופיעים בדיאגרמת‬ ‫העמודות‬ ‫דונו בשאלות הבאות‪:‬‬ ‫דיון במליאה‬ ‫‪ .1‬עקבו אחר השינויים שחלו בעוצמת הקול כתלות במרחק‪:‬‬ ‫א‪ .‬באיזה מרחק היתה עוצמת הקול הגבוהה ביותר?‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫ב‪ .‬באיזה מרחק עוצמת הקול הנמוכה ביותר?‬ ‫‪ .2‬בחרו את המשפט הנכון‪:‬‬ ‫א‪.‬‬

‫ככל שמתרחקים ממקור הקול עוצמת הקול בדציבלים יורדת‪.‬‬

‫ב‪.‬‬

‫ככל שמתרחקים ממקור הקול עוצמת הקול בדציבלים עולה‪.‬‬

‫יישום‬ ‫עיינו בחוק הישראלי למניעת מפגעי רעש המתייחס למפגעי רעש מותרים באזור מגורים‬ ‫ותעשייה והכולל גם דוגמאות למפלסי רעש‪.‬‬ ‫אפשרות א‪ :‬תכננו ושרטטו שכונה קטנה הכוללת בתי מגורים‪ ,‬כביש ראשי‪ 2 ,‬מפעלי תעשייה‬ ‫ומרכז מסחרי‪.‬‬ ‫‪‬‬

‫היכן תמקמו את המפעלים?‬

‫‪‬‬

‫כיצד תתגברו על רעש המשאיות הפורקות סחורה במרכז מסחרי?‬

‫‪‬‬

‫היכן תמקמו את כניסת המשאיות ביחס לבתי המגורים?‬

‫‪‬‬

‫היכן תמקמו את הכביש הראשי?‬

‫אפשרות ב‪ :‬מתכננים לבנות שדה תעופה קטן לטיסות פנים ליד מקום מגוריכם‪ .‬כתבו מכתב‬ ‫למועצה האזורית שלכם והסבירו מדוע כדאי להקים את שדה התעופה במרחק רב מהיישוב?‬

‫רקע מדעי‬ ‫קול הוא צורה של אנרגיה המשמשת אותנו ואת בעלי החיים כדי ליצור תקשורת‪ .‬הקול נוצר על‬ ‫ידי תנודות שמעבירות אנרגיה דרך האוויר או דרך חומרים אחרים (נוזל‪ ,‬מוצק)‪ .‬כאשר נוצרת‬ ‫תנודה היא מתפשטת בחומר וגורמת לתנועה בחלקיקי החומר‪.‬חלקיקים אלה נעים ונתקלים‬ ‫בחלקיקים אחרים וגם חלקיקים אלה נעים ונתקלים בחלקיקים נוספים‪ .‬התנועה הזו מכונה גלי‬ ‫קול‪ .‬לקול יש שתי תכונות חשובות‪ :‬גובה הקול ועוצמת הקול‪ .‬גובה הקול נקבע על ידי התנודות‬ ‫שיוצרים חומרים שונים‪ .‬מספר גדול של תנודות בשנייה פרושו קול גבוה ומספר קטן של תנודות‬ ‫בשנייה פרושו קול נמוך‪ .‬מספר התנודות בשנייה מכונה תדירות‪(.‬קול בעל תדירות גבוהה הוא‬ ‫קול גבוה ולהיפך)‪ .‬עוצמת הקול מבטאת עד כמה חזקות התנודות שיוצרות את הקול (החוזק‬ ‫שבו אנו שומעים את הקולות)‪ .‬עוצמת הקול נמדדת ביחידות של דציבלים (‪.(dB‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫מתוך מסמך ההתנסויות המרכזיות המוצעות לכיתה ו'‬ ‫‪‬‬

‫אנרגיית הקול‬

‫‪‬‬

‫לאנרגיה מופעים שונים (סוגי אנרגיה)‬

‫ציוני דרך‬

‫‪‬‬

‫התפשטות הקול בחומר )הולכה בגז‪ ,‬בנוזל‪ ,‬במוצק ( ולא בריק)‬

‫מיומנויות‬

‫‪‬‬

‫ניסוי העלאת השערות לשאלה נתונה‬

‫‪‬‬

‫כיצד מתפשט הקול ?‬

‫‪‬‬

‫סיכום הניסוי‬

‫‪‬‬

‫הסבר לתופעה‪ :‬הקול נוצר מתנודות אוויר המתפשטות ומגיעות‬

‫רעיונות ודגשים‬

‫לאוזניים‪.‬‬ ‫ההתנסות‪-‬‬

‫‪‬‬

‫התפשטות הקול באוויר‬

‫הניסוי‪/‬התצפית‪/‬תהליך ‪‬‬

‫שינוי עוצמת הקול ובבדיקת השפעת השינוי בעוצמת הקולות‬

‫טכנולוגי‪/‬דגם‬

‫הבוקעים מן הרמקול על תנודות יריעת הניילון‪.‬‬

‫הצעות למקורות‬ ‫תומכים‬

‫‪‬‬

‫מדע וטכנולוגיה לכתה ו' הוצאת רמות אוניברסיטת תל אביב‬ ‫עמודים ‪.224- 225‬‬

‫‪‬‬

‫מסע מדע ו' הוצאת כינרת עמודים ‪.74-76‬‬

‫‪‬‬

‫מדע בעידן טכנולוגי חלק שישי ‪ ,‬הוצאת רכס עמודים ‪117-125‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬