У меня дома есть электронный конструктор "ЗНАТОК" – это игра, тесно соединяющая знания о физическом мире, удовольствие и практическую полезность. Собирая те или иные электрические цепи, можно быстро усвоить уйму знаний и практических навыков по электронным схемам и, с удовольствием отдыхая, познакомиться с удивительным миром электроники. Конструктор содержит все необходимое, чтобы заинтересовать людей любого возраста - и дошкольников, и взрослых. В нем для каждой электрической схемы приводится только один способ сборки. Однако ее можно собрать разными способами, а также, используя свою изобретательность и творческий подход, придумать много других интересных схем.
Меня заинтересовала тема звуки. Изучая, эту тему я смогу узнать какими способами можно получить звук, в каких средах распространяется звук. И в этом мне поможет мой конструктор.
Вложение | Размер |
---|---|
izuchenie_zvuka_pri_pomoshchi_konstruktora._dlya_sayta.doc | 233.5 КБ |
Краевой открытый конкурс реферативных, научно-исследовательских, проектных и творческих работ учащихся «Озарение»
Номинация «Молодые учёные естественнонаучных дисциплин»
Изучение звука при помощи конструктора
(научно-исследовательская работа)
Выполнил:
Толмачёв Александр
ученик 6А класса
МБОУ СОШ № 7 города Алейска
Руководитель:
Коваленко Оксана Николаевна
учитель физики
Барнаул 2016
Оглавление:
I.Введение………………………………………………………Стр.2
II.Обзор литературы……………………………………………Стр.3
III.Собственные исследования………………………………....Стр.8
IV.Выводы и заключения……………………………………...Стр.17
V.Список литературы…………………………………………..Стр.17
Приложения……………………………………………………..Стр.18
Актуальность
У меня дома есть электронный конструктор "ЗНАТОК" – это игра, тесно соединяющая знания о физическом мире, удовольствие и практическую полезность. Собирая те или иные электрические цепи, можно быстро усвоить уйму знаний и практических навыков по электронным схемам и, с удовольствием отдыхая, познакомиться с удивительным миром электроники. Конструктор содержит все необходимое, чтобы заинтересовать людей любого возраста - и дошкольников, и взрослых. В нем для каждой электрической схемы приводится только один способ сборки. Однако ее можно собрать разными способами, а также, используя свою изобретательность и творческий подход, придумать много других интересных схем.
Меня заинтересовала тема звуки. Изучая, эту тему я смогу узнать какими способами можно получить звук, в каких средах распространяется звук. И в этом мне поможет мой конструктор.
Цель: Выяснить, какими способами, с помощью конструктора, можно получить звук.
Задачи:
1) Изучить литературу по теме.
2) Выяснить, как распространяется звук в различных средах.
3) Узнать, какими способами можно получить звук.
4) Создать собственную схему получения звука.
Методы:
1. Поиск информации по данной теме (книги, энциклопедии, журналы, информация из Интернета).
2. Проведение экспериментов.
3. Анализ результатов.
Объект исследования: звук.
Предмет исследования: конструктор, издающий звуки.
Гипотеза: предположим, что при помощи конструктора “ЗНАТОК” можно получить звук разными способами сборки схем, и предложить свою схему.
1.Что такое конструктор и его виды.
Конструктор (от латинского constructor —«строитель»).Детская игра, представляющая собой набор деталей, из которых можно собирать различные сооружения.
Самый первый металлический детский конструктор появился более ста лет назад, в самом начале двадцатого века, в 1901-м году. Этот конструктор изобрёл англичанин Фрэнк Хорнби. По одним сведениям, он был бухгалтером, по другим – приказчиком из мясной лавки. Мистер Хорнби рассказывал, что эта замечательная идея о том, что и ребёнок может создавать технические новшества, родилась в его голове, когда он путешествовал на поезде. Выглядел первый конструктор так: балки, уголки, перекрытия, колёсики, скобы и прочие детали, сделанные из металла, лежали в коробке небольшого размера. В деталях были уже заранее проделаны дырочки, и к ним прилагались гайки, болты, и прочие мелкие предметы, необходимые для соединения деталей, в наборе имелись отвёртка и гаечный ключ. Соединяя детали разными путями, можно было построить мосты, строительные краны, тележки, различные модели автомобилей. Традиционных домов, замков и городов в первом конструкторе не предполагалось, это был именно набор для будущих механиков и инженеров. Разумеется, предлагались эти игрушки, прежде всего, мальчикам. Компания, названная именем Хорнби, процветает и в настоящее время, предлагая миру потрясающие модели сборных железных дорог. (Приложение 1)
Кроме железных есть ещё и другие виды конструкторов (Приложение 2), на пример:
Лабиринт. Хитроумный лабиринт, по которому путешествуют шарики. Из предложенных деталей ребенок сможет построить множество разных лабиринтов, по которым будет двигаться шарик. Шарик движется по дорожкам, “исчезает”, проходя по трубкам лабиринта, прыгает. В собранном виде эта игрушка надолго привлечет внимание ребенка. Наблюдая за движением шариков по сложной траектории внутри лабиринта, ребенок сможет развивать такие важные навыки, как координацию, моторику, пространственное и трехмерное воображение.[1]
Электронный конструктор – отличная развивающая игра, предназначенная для популярного объяснения в интересной и увлекательной форме различных физических явлений и процессов.[2]
Мягкий объёмный конструктор из деталей-пазлов серии «Умбум»
(умная бумага)
Компания «Умная Бумага» – это известный бренд на рынке детских товаров. Компания занимается разработкой, производством сборных моделей и игрушек, развивающих игр, обычных и объемных (3D)пазлов.Все модели и игрушки, созданные по технологии UMBUM собираются без ножниц и клея, что является их неповторимой особенностью. Соединения деталей продуманы и просчитаны с такой точностью, что при правильной сборке с моделью можно играть, как с обычной игрушкой. Изначально «Умная Бумага» задумывалась, как позитивная альтернатива готовым игрушкам. Но появившиеся в модельном ряду сборные модели-копии также обратили на себя внимание людей увлеченных моделированием, благодаря своему высокому сходству с оригиналом и основательной для такого материалаконструкцией.Сборные модели и игрушки «Умная Бумага» уникальны и отвечают потребностям самых разных возрастных групп. Компания «Умная Бумага» всегда помнит о своей миссии–дарить людям радость творчества.
Оригинальность и качество продукции признаны и в России и за рубежом. Компания «Умная бумага» лауреат Российских и международных выставок.[3]
Конструкторы Лего и других фирм из пластмассовых кирпичиков. LEGO (от дат. Leg Godt — «играй хорошо») — серии игрушек, представляющие собой наборы деталей для сборки и моделирования разнообразных предметов. Наборы LEGO выпускает группа компаний LEGO Group, головной офис которой находится в Дании. Здесь же, в Дании, на полуострове Ютландия в небольшом городке Биллунд находится и самый большой Леголенд в мире — город, полностью построенный из конструктора LEGO. Основным продуктом компании LEGO являются разноцветные пластмассовые кирпичики, маленькие фигурки и т. д. Из LEGO можно собрать такие объекты, как транспортные средства, здания, а также движущихся роботов. Все, что построено, затем можно разобрать, а детали использовать для создания других объектов. Компания LEGO начала производство пластмассовых кирпичиков в 1949 году. С тех пор LEGO расширила сферу своей деятельности, создавая фильмы, игры, конкурсы, а также семь тематических парков развлечений. [4]
Керамические конструкторы. К примеру, конструктор из кирпичиков Брикник собирается при помощи смеси из кукурузного крахмала и речного песка, которая разводится водой и напоминает настоящий цемент. Для большего удобства при нанесении раствора на детали, каждый набор укомплектован дополнительно специальным мастерком, точно таким же, как у взрослых лишь в уменьшенном размере - как раз, для маленьких строителей.[5]
Звук — физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. В узком смысле под звуком имеют в виду эти колебания, рассматриваемые в связи с тем, как они воспринимаются органами чувств животных и человека.
Для того чтобы вы услышали звук должно быть соблюдено 3 условия:
В самом начале, звуком считалось все, что люди могут услышать. Но очень скоро человечество поняло, что животные слышат то, что не слышим мы. А значит, есть звуки, которые люди воспринять не могут (ультразвук и инфразвук). Сам по себе звук это колебания среды: твердой, жидкой или газообразной. Если эта среда находится в покое, то и колебаний нет. Таким образом, звуковая волна в воздухе, это чередование движущихся потоков более и менее плотных слоев воздуха.[6]
Летучие мыши издавать весьма не обычные звуки. Например, если их потревожить, то они начинают пищать и стрекотать. Но главным образом они издают звуки, применяемые ими в полете для создания полезных эхо, сообщающих им об удалённых объектах. [Скажем, звуки с частотой ниже 16 герц называют инфразвуком. И хотя наши уши такие колебания не “улавливают”, но каким-то образом человек всё-таки их воспринимает. При этом у нас возникают неприятные, а порой тревожные ощущения. Давно было замечено, что некоторые животные намного раньше человека испытывают чувство опасности. Они заранее реагируют на далёкий ураган или надвигающееся землетрясение. С другой стороны, учёные обнаружили, что при катастрофических событиях в природе возникает инфразвук, - низкочастотные колебания воздуха. Это и породило гипотезу о том, что животные благодаря острому чутью воспринимают такие сигналы раньше, чем человек. К сожалению, инфразвук создается многими машинами и промышленными установками. Если, скажем, он возникает в автомобиле или в самолете, то через какое-то время летчиков или водителей охватывает беспокойство, они быстрее утомляются, а это может быть причиной аварии.
Как можно назвать очень высокий звук? Такой вот писк, который для нашего уха не доступен? Это – ультразвук, колебания с частотой выше 20000 Герц. Человек к ультразвуку совершенно глух. Однако многие животные свободно его воспринимают. Это, в том числе, так хорошо знакомые нам собаки. Но “лаять” ультразвуком собаки, увы, не могут. А вот летучие мыши и дельфины обладают удивительной способностью и испускать и принимать ультразвук. [7]
3.Приборы и устройства, используемые в конструкторе.
Фоторезистор – полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления под действием света.
Электромотор — электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом при этом является выделение тепла.
Пьезокерамические излучатели (Пьезоизлучатели) — электроакустические устройства воспроизведения звука, использующие обратный пьезоэлектрический эффект. Пьезоизлучатели широко используются в различных электронных устройствах — часах-будильниках, телефонных аппаратах, электронных игрушках, бытовой технике. Часто используются в качестве излучателей ультразвуковых колебаний в устройствах отпугивания грызунов и насекомых, увлажнителях воздуха, ультразвуковых «стиральных машинах».
Геркон (акроним от «герметичный [магнитоуправляемый] контакт») — электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита, контакты замыкаются. Герконы используются как датчики положения, концевые выключатели и т. д.
Датчик (англ. Sensor- датчик) – термин систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный дл использования сигнал.
Интегральная схема - (англ. chip — тонкая пластинка — первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводнико-вой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус.[1]
Элементы схемы: батарейки, выключатель, громкоговоритель, сигнальная ИС (интегральная схема), провод с 5 соединительными клеммами, провод с 4 соединительными клеммами, 1 провод с 3 соединительными клеммами, 1 шайба с 1 соединительной клеммой, 4 провода с 2 соединительными клеммами.
План
1.Выключатель присоединяю к батарейкам.
2.Провод с 5 клеммами подсоединяю к батарейкам.
3.Провод с 2 клеммами подсоединяю к проводу с 5 клеммами и подсоединяю к сигнальной ИС.
4.Провод с 2 клеммами подсоединяю к сигнальной ИС, другой конец к громкоговорителю.
5.Провод с 4 клеммами подсоединяю к выключателю.
6.Провод с 2 клеммами подсоединяю к проводу с 4 клеммами.
7.Шайбу с 1 соединительной клеммой подсоединяю к сигнальной ИС к точке D.
8.Провод с 3 соединительными клеммами подсоединяю к сигнальной ИС (точка D) и к точке C.
9.Провод с 2 соединительными клеммами подсоединяю к громкоговорителю и к проводу с 4 клеммами.
10.Включаю схему, ухожу на расстояние 20 метров и закрываю двери.
Вывод: на расстоянии двадцати метров и трех преград (три двери) звука не слышно. Звук становится не слышим на определенном расстоянии и наличии преград.
Элементы схемы: батарейки, выключатель, громкоговоритель, сигнальная ИС (интегральная схема), провод с 5соединительными клеммами, провод с 4 соединительными клеммами, 1 провод с 3 соединительными клеммами, 1 шайба с 1 соединительной клеммой, 4 провода с 2 соединительными клеммами.
План
1.Выключатель присоединяю к батарейкам.
2.Провод с 5 клеммами подсоединяю к батарейкам.
3.Провод с 2 клеммами подсоединяю к проводу с 5 клеммами и подсоединяю к сигнальной ИС.
4.Провод с 2 клеммами подсоединяю к сигнальной ИС, другой конец к громкоговорителю.
5.Провод с 4 клеммами подсоединяю к выключателю.
6.Провод с 2 клеммами подсоединяю к проводу с 4 клеммами.
7.Шайбу с 1 соединительной клеммой подсоединяю к сигнальной ИС к точке D.
8.Провод с 3 соединительными клеммами подсоединяю к сигнальной ИС (точка D) и к точке C.
9.Провод с 2 соединительными клеммами подсоединяю к громкоговорителю и к проводу с 4 клеммами.
10. Схему помещаю под колокол воздушного насоса и выкачиваю воздух. Звука не слышно.
Вывод: по мере выкачивания воздуха звук от схемы постепенно ослабевает и наконец, исчезает. В безвоздушном пространстве звук не распространяется.
Элементы схемы: выключатель, 4 гальванических элемента, фоторезистор, пьезоизлучатель, 1 шайба с 1 соединительной клеммой, 5 проводов с 2 соединительными клеммами, 1 провод с 6 соединительными клеммами, 1 провод с 4 соединительными клеммами, 1 провод с 3 соединительными клеммами, сигнальная ИС (интегральная схема).
План
Вывод: каким-либо устройством можно управлять при помощи фоторезистора.
Элементы схемы: геркон, магнит, громкоговоритель, батарейки, 1 провод с 6 соединительными клеммами, 1 провод с 5 соединительными клеммами, 1 провод с 3 соединительными клеммами, 3 провода с 3 соединительными клеммами, сигнальная ИС.
План
Вывод: при помощи магнита и геркона можно замкнуть цепь и воспроизвести звуки.
Элементы схемы: батарейки, громкоговоритель, сенсор, ИС “ звёздные войны”, выключатель, 1 провод с 4 соединительными клеммами, 1 провод с 5 соединительными клеммами, 3 провода с 3 соединительными клеммами, 1 провод с 2 соединительными клеммами.
План
Вывод: с помощью сенсора можно управлять приборами.
Элементы схемы: 4 батарейки, выключатель, фоторезистор, пьезоизлучатель, сигнальная ИС, 2 провода с 3 соединительными клеммами, 3 провода с 2 соединительными клеммами, 1 провод с 6 соединительными клеммами, 1 провод с 4 соединительными клеммами.
План
1.Батарейки соединяю выключателем.
2.Провод с 4 соединительными клеммами соединяю с батарейками.
3.Сигнальную ИС соединяю проводом с 2 соединительными клеммами с 4 соединительными клеммами.
4. К батарейкам присоединяю провод с 6 соединительными клеммами
5.Провод с 3 соединительными клеммами присоединяю к точке C и D
6.Пьезоизлучатель и фоторезистор соединяю с точкой H с помощью провода с 3 соединительными клеммами.
7.Проводом с 2 соединительными клеммами соединяю пьезоизлучатель и провод с 6 клеммами.
8.Соединяю проводом с 2 клеммами фоторезистор и провод с 6 соединительными клеммами.
Вывод: чем больше света, тем громче звук.
Элементы схемы: громкоговоритель, электромотор, выключатель, сигнальная ИС, музыкальная ИС, батарейки, 1 провод с 6 соединительными клеммами, 1 провод с 5 соединительными клеммами, 1 провод с 4 соединительными клеммами, 3 провода с 3 соединительными клеммами, 2 провода с 2 соединительными клеммами.
План
1.К батарейкам присоединяю 1 провод с 6 соединительными клеммами.
2.Соединяю проводом с 2 соединительными клеммами музыкальную ИС и провод с 6 клеммами.
3.Соединяю сигнальную и музыкальную ИС проводом 2 соединительными клеммами.
4.Присоединяю громкоговоритель к сигнальной ИС и соединяю громкоговоритель и батарейки с помощью провода с 5 соединительными клеммами.
5.Провод с 5 соединительными клеммами присоединяю к выключателю.
6.Провод с 4 соединительными клеммами присоединяю к выключателю.
7.Провод с 3 соединительными клеммами присоединяю к проводу с 4 соединительными клеммами.
8.Соединяю электромотор с музыкальной ИС и присоединяю к нему провод с 3 соединительными клеммами.
9.Провод с 3 соединительными клеммами присоединяю к музыкальной ИС и к проводу с 3 соединительными клеммами.
10.Провод с 3 соединительными клеммами присоединяю к точкам C и D.
Вывод: делая механическую силу, электромотор превращает её в электрическую так и начинает работать прибор.
Элементы схемы: громкоговоритель, выключатель, батарейки, ИС “ звездные войны”, кнопка, провод с 5 соединительными клеммами, провод с 6 соединительными клеммами, провод с 4 соединительными клеммами, 2 провода с 3 соединительными клеммами.
План
1.К батарейкам присоединяю провод с 5 соединительными клеммами.
2. батарейкам присоединяю провод с 4 соединительными клеммами.
3.К проводу с 4 клеммами присоединяю провод с 6 соединительными клеммами.
4.К проводу с 5 соединительными клеммами присоединяю кнопку.
5.К проводу с 5 соединительными клеммами присоединяю провод с 3 соединительными клеммами.
6. К проводу с 5 соединительными клеммами присоединяю выключатель.
7.К выключателю, кнопке и проводу с 3 соединительными клеммами присоединяю ИС “звёздные войны”.
8.К ИС “звёздные войны” присоединяю провод с 3 соединительными клеммами.
9.Громкоговоритель соединяю с ИС “звёздные войны”.
Вывод: как и всеми приборами, звуками можно управлять в ручную.
Элементы схемы: батарейки, громкоговоритель, сенсорная пластина, музыкальная ИС, сигнальная ИС, выключатель, провод с 6 соединительными клеммами, провод с 5 соединительными клеммами, провод с 4 соединительными клеммами, 3 провода с 3 соединительными клеммами, 2 провода с 2 соединительными клеммами.
План
1.Провод с 5 соединительными клеммами присоединяю к батарейкам.
2.Провод с 4 соединительными клеммами присоединяю к батарейкам.
3.К проводу с 4 клеммами присоединяю провод с 3 соединительными клеммами.
4.Соединяю провод с 3 соединительными клеммами и музыкальную ИС с помощью провода с 2 соединительными клеммами.
5.Соединяю музыкальную и сигнальную ИС при помощи провода с 2 соединительными клеммами.
6.Громкоговоритель присоединяю к точке H и присоединяю к проводу с 5 соединительными клеммами.
7.К проводу с 5 соединительными клеммами присоединяю выключатель.
8.К выключателю присоединяю провод с 6 соединительными клеммами.
9.Присоединяю к музыкальной ИС и к проводу с 6 клеммами сенсорную пластину.
10. Присоединяю к музыкальной ИС и к проводу с 6 клеммами провод с 3 соединительными клеммами.
11.Провод с 3 соединительными клеммами присоединяю к точкам C и D.
Вывод: звуками можно управлять при помощи дождя.
Элементы схемы: выключатель, громкоговоритель, провод с 6 соединительными клеммами, провод с 5 соединительными клеммами, пьезоизлучатель, сигнальная ИС, музыкальная ИС,
Вывод: можно управлять звуком.
11. Моя схема. (Приложение 12)
Составил самостоятельно схему из основных элементов. Дополнительно использовал светодиод, геркон и сенсорную пластину. Можно одновременно включать геркон и загорается светодиод, звучит звук, а можно через сенсорную пластину и без светодиода.
Вывод: можно самостоятельно собрать схему для своих целей.
IV. Выводы и заключения.
Проведенные эксперименты, позволят сделать вывод, что при помощи конструктора “ЗНАТОК” можно получить звук разными способами сборки схем.
Заключение
Наша гипотеза о получении звука при помощи конструктора “ЗНАТОК” полностью подтвердилась. Кроме этого, мы доказали опытным путём, что звук не распространяется в безвоздушном пространстве и убывает при отдалении от источника звука.
V. Список литературы.
1.https://ru.wikipedia.org/wiki/
2. http://wundtoys.ru/catalog/toy.php?ID=438
3. http://volchok.com.ua/umbum-brand
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/LEGO
5. http://www.toys-for-kids.ru/gift_spisok.php?kod_groop=keram
6. Гриффин.Д. Эхо в жизни людей и животных. – М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961. – 58 с.
7. Леонович.А.А. Физика. Я познаю мир. – М.: АСТ,2003. – 303 – 316.
Приложение 1.
Модель сборной железной дороги
Приложение 2
Виды конструкторов
Лабиринт
Керамический конструктор
Электронный конструктор
Бумажный конструктор “УМБУМ"
Конструктор “Лего”.
Приложение 3
Схема “Сигналы полицейской машины”
Приложение 4.
Схема "Сигналы полицейской машины управляемые фоторезистором”
Приложение 5
Схема "Сигналы полицейской машины управляемые магнитом”
Приложение 6.
Схема “Звуки звёздных воин управляемые сенсором”
Приложение 7.
Схема “Сигналы полицейской машины управляемые светом”
Приложение 8.
Схема “Сигналы полицейской машины управляемые электромотором”
Приложение 9.
Схема “Звуки звездных войн управляемые вручную”
Приложение 10.
Схема “Сигналы полицейской машины управляемые дождём”
Приложение 11.
Схема “сигналы полицейской машины управляемые звуком”
Приложение 12.
Моя схема.
Весёлая кукушка
Загадочная система из шести экзопланет
Астрономический календарь. Ноябрь, 2018
Мост из бумаги для Киры и Вики
Акварельные гвоздики