Экспериментальное исследование музыкального инструмента на основе стеклянных бутылок
Проведя теоретические исследования, связанные с темой моей работы, я сформулировала цель своей экспериментальной деятельности: собрать музыкальную установку с помощью бутылок.
Для проведения исследования мне понадобилось:
• 7 одинаковых стеклянных бутылок (поскольку в нотном ряду 7 нот);
• обычная деревянная палочка, которой я буду стучать по бутылкам, извлекая звук;
• измерительный прибор: мензурка;
• приложение: "Тюнер-Pitched";
• жидкости: вода, чёрный чай, столовый уксус, оливковое масло, томатный сок, апельсиновый сок, молоко;
• дополнительные материалы: соль, воронка;
• приёмник звука — ухо.
Эксперимент 1
1. Выстроила 7 бутылок в одну линию на небольшом расстоянии друг от друга.
2. Наполнила бутылки одну за одной холодной водой: в первую бутылку я налила воду и начала постукивать по ней палочкой и подбирать ноту «до», сравнивая со звуком в приложении "Тюнер-Pitched", при этом то добавляя, то убавляя воду, пока не получила звук, близкий к ноте «до». Далее убавляла, доливала воду во вторую бутылку и сравнивала со звуком ноты «ре» в той же самой октаве. И так далее, пока не получила звуковой ряд из семи нот.
3. Взяла деревянную палочку и начала играть простую мелодию: "В траве сидел кузнечик".
4. Зафиксировала звук.
Результаты эксперимента 1
Я выстроила бутылки в соответствии с нотным рядом и получила музыкальный инструмент. На полученном инструменте мне удалось сыграть простейшую мелодию: "В траве сидел кузнечик". Я составила таблицу, в которой определила, какой объём налитой воды соответствует музыкальной ноте (в мл.). Исходя из полученных в эксперименте данных, выяснила, что по мере увеличения объёма жидкости в сосуде, частота колебаний уменьшается, увеличивается акустическое сопротивление, что приводит к уменьшению частоты звука, т.е. звук становится ниже, и наоборот. Это можно объяснить и по-другому: звук, извлекаемый из бутылок, напрямую связан с количеством воздуха, оставшегося внутри. Если незанятого водой пространства оказывается больше, то звук, резонируя от стенок, будет выше. Если, наоборот, воздуха в бутылке мало, а воды много, то и звук будет низким, басовым, принуждённым проходить в ограниченном воздушном пространстве.
Эксперимент 2
1. Налила в одну из бутылок холодную воду в количестве 250 мл.
2. Налила подогретую воду (температура воды - 90 градусов) в другую бутылку (в том же количестве).
3. Взяла деревянную палочку и начала сравнивать звук первой бутылки с холодной водой и звук второй бутылки с подогретой водой (с помощью приложения "Тюнер-Pitched").
4. Зафиксировала звук.
Результаты эксперимента 2
Мне удалось выяснить, что температура воды не влияет на тон звука и тон остается такой же, как и в эксперименте 1.
Эксперимент 3
1. Взяла бутылку с тем же количеством воды, что и в эксперименте 2.
2. Взяла деревянную палочку и начала стучать не в месте, где налита вода, а в частях бутылки, наполненной воздухом, причем в одной и той же бутылке в четырёх разных точках (на уровне воды, ближе к уровню воды, посередине воздушного столба, ближе к горлу бутылки).
3. Зафиксировала звук.
Результаты эксперимента 3
Звук, полученный от постукивания палочкой в четырёх разных точках каждой бутылки, отличается. Из чего можно сделать вывод: на звук, раздающийся при постукивании о бутылку палочкой, влияет и площадь сечения бутылки, и высота воздушного столба в бутылке. Эти особенности влияют на ход звуковых волн. При увеличении высоты воздушного столба и уменьшении площади поперечного сечения бутылки, частота звуковой волны увеличивается. Следовательно, и высота соответствующей ноты повышается.
Эксперимент 4
1. Наполнила одну бутылку тем же количеством холодной воды, что и в эксперименте 2.
2. В другую бутылку воды добавила 1 столовую ложку соли и растворила её.
3. Взяла деревянную палочку и начала сравнивать звук бутылки без соли со звуком бутылки с солью (с помощью приложения "Тюнер-Pitched").
4. Зафиксировала звук.
Результаты эксперимента 4
Звук, полученный от постукивания палочкой в одном и том же месте бутылки с одинаковым количеством воды, но в одном случае без соли, а в другом с солью, отличается. При добавлении соли высота тона звука понизилась.
Эксперимент 5
1. В каждую бутылку налила одинаковое количество (250 мл.) разных веществ: вода, чёрный чай, столовый уксус (9%), подсолнечное масло, томатный сок, апельсиновый сок, молоко.
2. Взяла деревянную палочку и начала сравнивать звук каждой бутылки (с помощью приложения "Тюнер-Pitched").
3. Зафиксировала звук.
Результаты эксперимента 5
Звук, полученный от постукивания палочкой в одном и том же месте бутылки с разными жидкостями, значительно отличается. Это можно объяснить тем, что каждая жидкость обладает своими особенными характеристиками: вязкость и плотность. Вязкость определяет текучесть жидкости. Плотность показывает, сколько массы содержится в определённом объёме вещества. Исходя из данного эксперимента, можно сделать вывод, что тон звука жидкости в бутылке повышается по мере увеличения плотности жидкости. Поэтому бутылки с жидкостями можно расположить в следующем порядке (от самого низкого звука до самого высокого):
1. Подсолнечное масло
2. Вода
3. Чёрный чай
4. Столовый уксус (9%)
5. Томатный сок
6. Молоко
7. Апельсиновый сок
Эксперимент 6
1. Наполнила одну бутылку тем же количеством холодной воды, что и в эксперименте 2.
2. Взяла деревянную палочку и начала стучать по бутылке с разной силой.
3. Зафиксировала звук.
Результаты эксперимента 6
Частота звука, полученная от постукивания палочкой в одном и том же месте бутылки с разной силой, изменяется. При более сильном ударе частота звука выше. Тон звука не изменяется.