Esperimenti di laboratorio: il suono
Lo studio del suono, o acustica, è un ramo affascinante della fisica che esplora le onde sonore, la loro propagazione, e come vengono percepite dagli esseri umani. Il suono è un fenomeno fisico che origina dalla vibrazione di oggetti, che a loro volta fanno vibrare l’aria circostante, creando onde sonore che viaggiano attraverso vari mezzi fino a raggiungere i nostri orecchi.
Gli esperimenti in laboratorio offrono opportunità uniche per osservare e analizzare il suono in maniera controllata, permettendo di esaminare aspetti come la frequenza, l’ampiezza, il timbro e la velocità di propagazione delle onde sonore. Vediamone alcuni insieme.
Il telefono a spago: esperimento sul suono
Per eseguire questo esperimento dobbiamo procurarci: una corda a spago, due lattine vuote (ad esempio quelle della passata di pomodoro o dei fagioli), un oggetto appuntito (come un chiodino) e un fermaglio per la carta.
Per prima cosa assicurati di essere in grado di forare la base della lattina senza farti del male. Se ti trovi in difficoltà chiedi l’aiuto di un adulto.
Con un chiodino (o con un qualsiasi oggetto appuntito) fora la base delle lattine al centro in modo da permettere allo spago di passare dal foro.
Con un fermaglio per la carta fai passare lo spago all’interno del foro della prima lattina e fissalo con un nodo. Procedi allo stesso modo portando l’altra estremità dello spago nella seconda lattina.
Tendi lo spago e trova un compagno con cui conversare.
Ricordati che per parlare e fare in modo che il tuo compagno senta dall’altra lattina, lo spago deve essere ben teso per fare in modo che l’onda sonora si trasmetta nel modo più pulito possibile senza interferenze.
Non appesantire lo spago e non pizzicarlo se vuoi che l’esperimento abbia successo.
Visualizzare il suono: come farlo in laboratorio
Per eseguire questo esperimento dobbiamo procurarci: un vaso da fiori, un palloncino, un tubo di plastica che abbia lo stesso diametro del foro della base del vaso e della sabbia.
Ritagliare il palloncino e utilizzarlo per sigillare la parte superiore del vaso in modo che sia teso in modo uniforme.
Inserire il tubo di plastica nel foro della base del vaso, facendo in modo che non vi siano fessure che permettano la fuoriuscita di aria.
Cospargere la sabbia sulla superficie del palloncino teso ed emettere suoni attraverso il tubo di plastica.
Variando l’intensità dei suoni la sabbia assumerà forme diverse sulla superficie della membrana.
Questo esperimento permette di visualizzare le onde sonore e di studiare la relazione che lega l’intensità dei suoni emessi e la frequenza con cui questi compaiono.
Il suono influenza la materia: esperimenti in laboratorio
Per eseguire questo esperimento dobbiamo procurarci: un recipiente di plastica tondo, un recipiente di plastica quadrato, un rotolo di pellicola trasparente da cucina, una confezione di semolino, una cassa acustica bluetooth, uno smartphone collegato alla cassa via bluetooth, uno smartphone con app “generatore di frequenza”, un setaccio.
Inseriamo la cassa Bluetooth collegata al primo smartphone nel recipiente di plastica quadrato.
Copriamo il recipiente con la pellicola trasparente da cucina in modo che sia il più tesa possibile.
Distribuiamo il semolino sopra la pellicola con l’aiuto del setaccio in modo che sia il più omogeneo possibile.
Attiviamo la registrazione con il secondo smartphone e con il primo emettiamo dei suoni con le diverse frequenze (misurate in Hertz).
Ripetiamo l’esperimento con il recipiente tondo.
Confrontando le immagini registrate del comportamento del semolino alle diverse frequenze si potrà notare che il semolino si accumula dinamicamente in determinate zone della pellicola piuttosto che in altre.
Questo dipende dal fatto che l’onda si trasmette fino all’estremità della pellicola e poi torna indietro con la stessa velocità. Se le nuove onde generate hanno la stessa frequenza e la stessa ampiezza ecco che vanno a sovrapporsi per il fenomeno della risonanza.
Ovviamente a diverse frequenze avremo diversi comportamenti ed è possibile vedere come il suono influenzi la materia che si accumula nella zona dei nodi e si allontana dai ventri e dalle creste delle onde stazionarie generate.