FARE SCIENZA NELLA SCUOLA D INFANZIA a cura di Alberto Panzarasa e Paola Tacconi Tutor ISS provincia di Pavia
FISICA: IL SUONO A.Panzarasa, P. Tacconi 2
COME SI PRODUCE UN SUONO Esperimento 1: LE ONDE SONORE NEL NOSTRO CORPO Capire che per produrre un suono occorre un corpo che vibra. Insieme ai bambini produciamo suoni di diversa altezza e scopriamo quali parti del corpo vibrano di più. Premendo lievemente con le dita la gola mentre si sta parlando, abbiamo percepito delle vibrazioni che non si avvertono se siamo in silenzio. Se emettiamo suoni gravi, la vibrazione si sente nella zona dell addome; se emettiamo suoni acuti, essa la percepiamo anche sulla parte alta della testa. Esperimento 2: CHE COSA SONO LE VIBRAZIONI? Osservare le vibrazioni e collegare il movimento al suono Un elastico 1. Prendi un estremità dell elastico e tienila ferma tra l indice e il pollice. 2. Fai tener ferma l altra estremità da un tuo compagno. 3. Controlla che l elastico sia ben teso (tirato). 4. Sollevalo nella parte centrale. 5. Lascialo andare improvvisamente. 6. Osservane il comportamento. Oscilla (vibra) diverse volte e infine torna alla posizione centrale. Durante la vibrazione si può udire un lieve ronzio. Esperimento n. 2 Esperimento 3: OGGETTI IN VIBRAZIONE Capire come produrre un suono e quindi generare onde sonore Un righello o una lamina sottile e flessibile lunga da 10 a 20 centimetri. 1. Prendi il righello 2. Appoggia un estremità a un tavolo e tienila ben ferma 3. Lascia l altra estremità sospesa nel vuoto 4. Imprimi un impulso all estremità priva di appoggio 5. Osserva il comportamento del righello Il righello oscilla diverse volte prima di ritornare nella posizione iniziale Durante la vibrazione si può avvertire un lieve ronzio Elastico e righello sono flessibili A.Panzarasa, P. Tacconi 3
Se ricevono un impulso oscillano (vibrano) Le oscillazioni danno origine a un lieve suono Le vibrazioni sono causate dallo spostamento di un corpo flessibile che ha ricevuto un impulso. Questi spostamenti fanno muovere l aria. Le vibrazioni di un corpo flessibile sono molto numerose. Queste vibrazioni danno origine a un suono. I suoni sono prodotti dalle vibrazioni di materiali elastici, le vibrazioni sono dette onde sonore. Esperimento 4: COME SI TRASMETTE IL SUONO Capire come si trasmette il suono Due bacinelle piene d acqua. Getta in una delle bacinelle piene di acqua un sasso, o comunque un oggetto abbastanza pesante. Osserva quello che avviene nell acqua delle due bacinelle. Nella bacinella 1 in cui non è stato gettato il sasso, l acqua è immobile. Non c è movimento, non c è alcun rumore. Nella bacinella 2, intorno al punto in cui è caduto il sasso, che cosa si è formato? Le particelle di acqua, sotto la spinta del sasso, oscillano, fanno muovere l acqua e trasmettono le oscillazioni ad altre particelle dell elemento liquido. Si forma così un sistema di onde che si allontanano dal punto in cui è caduto il sasso. Puoi sentire il rumore dell acqua che si muove. La stessa cosa avviene nell aria, anche quando non possiamo vedere né le vibrazioni, né le onde. Le vibrazioni si allontanano dall oggetto che le ha prodotte in forma di onde sonore. IL SUONO SI PROPAGA NELL'ARIA Esperimento 5: IL SALE BALLERINO Capire che il suono passa nell aria contenitore concavo, sale grosso, pellicola elastica (palloncino, guanto di gomma), coperchio, cucchiaio fissiamo la pellicola sul contenitore e vi appoggiamo dei granelli di sale grosso; avviciniamo alla tazza un coperchio e lo battiamo varie volte con un cucchiaio; con il rumore i granelli di sale saltano. Quando viene colpito il coperchio vibra e fa vibrare anche l'aria che lo circonda. Le onde prodotte arrivano alla pellicola e la fanno vibrare, così il sale saltella. Esperimento 6: UN SUONO POTENTE : candelina, accendino, tubo di cartoncino chiuso ad una estremità e con un foro dall'altra. A.Panzarasa, P. Tacconi 4
accendiamo la candela fissata al banco ed avviciniamo l'estremità del tubo con il foro alla fiamma; dando un colpo secco all'estremità opposta si produce un rumore e la fiamma prima si sposta e poi si spegne. Il colpo dato all estremità chiusa del "fucile sonoro" fa vibrare l'aria al suo interno. Appena queste vibrazioni giungono al foro dall'altra estremità, dal foro esce un soffio d'aria che fa spegnere la fiamma. Le vibrazioni degli oggetti fanno comprimere e dilatare l aria producendo variazioni di pressione. Le onde sonore sono vibrazioni invisibili che diffondendosi nell aria giungono all orecchio. Il suono si trasmette grazie alle molecole dell aria che ci circonda. Le molecole, infatti, sono un mezzo che le vibrazioni utilizzano per spostarsi, prima comprimendo l aria grazie al movimento di andata dell oscillazione, poi permettendo che l aria si espanda di nuovo con il movimento di ritorno dell oscillazione. La vibrazione arriva così sino al timpano. Le vibrazioni si trasmettono facendo dunque oscillare le molecole del mezzo che utilizzano per propagarsi. L aria e l acqua sono il mezzo che le vibrazioni utilizzano per spostarsi. Esperimento 7: QUALE PARTE DELL'ORECCHIO È SENSIBILE ALLE VIBRAZIONI? Comprendere quali sono le parti dell orecchio sensibili alle vibrazioni I bambini sono invitati a toccarsi e guardarsi vicendevolmente le orecchia. I bambini sono invitati a chiudere le orecchia con le mani. Conversazione di gruppo. (Come sono fatti le orecchia cosa si prova con le orecchia chiuse.) Esperimento 8: L ORECCHIO DELL ELEFANTE Comprendere il funzionamento dell orecchio Materiali Cornetta (cartoncino avvolto a cono e fissato con nastro adesivo) una radio o uno strumento musicale ( fonte sonora). Ogni bambino usa la cornetta: appoggia la parte più stretta del cono all orecchio e dirigere la parte A.Panzarasa, P. Tacconi 5
più ampia verso la fonte sonora e verifica se il suono arriva più chiaramente. Nell'orecchio deve esserci qualcosa che funziona come la pellicola della tazza usata nel nostro esperimento. La maestra ci dice che c'è una membrana, il timpano, che vibra quando è colpita dalle onde sonore raccolte dal padiglione auricolare. Le vibrazioni vengono trasmesse agli ossicini e da lì al liquido contenuto nella chiocciola dove è immerso il nervo acustico. Quest'ultimo trasmette dei segnali al cervello che li traduce in suoni. Così avviene la ricezione del suono. IL SUONO VIAGGIA IN TUTTI I MATERIALI? Esperimento 9: COSTRUZIONE DI UN TELEFONO 2 Bicchieri di plastica, 2 m di spago a) Abbiamo inserito lo spago dopo aver praticato un foro sul fondo di due bicchieri di plastica. Che cosa accade Due di noi conversano; pur parlando sottovoce, utilizzando i bicchieri come apparecchi telefonici, odono le voci nitidamente. b) Prova ora a tenere la corda meno tesa e ripeti l esperimento. Che cosa accade Non riesci a sentire più nulla. Perché Le voci venivano percepite perché le onde si trasmettevano dalla sorgente sonora alle molecole dell aria e al filo che essendo un solido propaga il suono meglio e più velocemente che l aria: attraverso la corda tesa riesci a sentire bene quello che dice il compagno. Se la corda non è ben tesa non riuscirai a sentirlo, perché la corda non può vibrare e quindi trasmettere la sua voce. IL SUONO NEI MATERIALI SOLIDI Scegliamo i metalli, il vetro, il legno, la carta, la pelle, l'acciaio, la stoffa, la spugna, il cemento e i mattoni come solidi e l'acqua come liquido. Esperimento 10: IL SUONO VIAGGIA NEI MATTONI Un nostro compagno batte ritmicamente dei colpi sulla parete esterna dell'aula. Appoggiando l'orecchio al muro, si riesce a distinguere nettamente la sequenza dei suoni prodotti. Esperimento 11: IL SUONO VIAGGIA NEL LEGNO Orologio da tavolo e banco. Descrizione dell esperimento A.Panzarasa, P. Tacconi 6
Abbiamo liberato un banco e vi abbiamo appoggiato un orologio da tavolo. Con l orecchio ci siamo posizionati nella parte opposta del banco ed abbiamo sentito battiti regolari. Conclusione Il banco di legno fa sentire il TIC TAC dell orologio e lo aumenta, quindi è un buon trasmettitore ed amplificatore di suoni. Esperimento 12 IL SUONO TRA LEGNO E LEGNO Banco e penna. Descrizione dell esperimento Si uniscono due banchi, un bambino batte la penna sul proprio banco e tutti e due ascoltano appoggiando l orecchio sui rispettivi banchi. Poi si staccano i banchi, mentre un bambino batte sul proprio banco l altro bambino appoggia l orecchio sull altro banco. Conclusione Nel primo caso si sentono nitidamente i battiti perché i banchi essendo uniti permettono alle vibrazioni sonore di passare; nel secondo caso non si sente nulla perché i banchi sono separati. Esperimento 13 IL SUONO VIAGGIA NEL METALLO Diamo dei colpi sul termosifone dell'aula adiacente alla nostra. Appoggiando l'orecchio sul termosifone della nostra aula li percepiamo chiaramente. Perché I termosifoni sono collegati tra loro da tubi metallici e il suono viaggia attraverso di essi. Esperimento 14 IL SUONO VIAGGIA NEL VETRO Appoggiando l'orecchio sul vetro della finestra sentiamo voci di bambini che giocano in giardino, rombi di veicoli che passano sulla strada e versi di animali. Perché Oltre che nell aria il suono si trasmette anche nei solidi e nei liquidi. In genere i solidi conducono meglio dei liquidi e i liquidi conducono meglio die gas. La velocità di propagazione dipende dalla struttura molecolare del mezzo cioè dal modo in cui le sue particelle sono unite tra loro. Esperimento 15: IL SUONO VIAGGIA NELL ACCIAIO Forchetta Un bambino fa vibrare le punte di una forchetta di acciaio tenendola in mano: la vibrazione prodotta è debole e si sente un suono leggero. Successivamente la forchetta viene fatta vibrare tenuta tra i denti : nella testa del bambino risuona un rumore molto più forte e fastidioso. A.Panzarasa, P. Tacconi 7
La prima volta il suono emesso dalle punte della forchetta viaggia nell'aria, la seconda volta si propaga dall'acciaio della forchetta alle ossa della testa che sono collegate all'orecchio. IL DIAPASON Esperimento 16: ESPERIENZE CON IL DIAPASON Il diapason è una forcella di metallo che, percossa, vibra emettendo una nota: generalmente il LA. I rebbi del diapason colpiti con un martelletto vibrano: si produce un suono quasi impercettibile e l'ampiezza della vibrazione è appena visibile. Descrizione dell esperimento Battere il diapason e appoggiarlo alle dita della nostra mano. Si sentono le vibrazioni. Lo battiamo di nuovo e lo appoggiamo su una superficie rigida. Sentiamo un suono preciso: la nota LA. Conclusione Il diapason amplifica la nota la se viene appoggiato su di una superficie. Esperimento 17: IL SUONO NEI MATERIALI RIGIDI Diapason, legno, ceramica, plastica Colpire i rebbi del diapason e appoggiare subito il piede del diapason su oggetti fatti da vari materiali: di legno, di ceramica, di plastica. I suoni ottenuti sono diversi. Un materiale duro produce un suono forte perché anch'esso può vibrare. Un diapason risuona molto quando fa vibrare fortemente la superficie su cui appoggia. Esperimento 18: IL SUONO VIAGGIA NEI MATERIALI MORBIDI Comprendere che i materiali morbidi assorbono le vibrazioni Spugna, cuscino, carta Proviamo a far vibrare oggetti morbidi come spugna, cuscino, carta. A.Panzarasa, P. Tacconi 8
Non sentiamo alcun suono. Da un materiale morbido esce una vibrazione leggera, perciò il suono è debole e non viene amplificato Esperimento 19: IL SUONO VIAGGIA NEI LIQUIDI? Premessa Pensando alle esperienze personali sappiamo che si possono sentire le voci degli istruttori di nuoto stando immersi totalmente nell'acqua di una piscina o il rumore di due sassi battuti insieme sott'acqua al mare. Diapason, bicchiere, acqua, martelletto percussore Abbiamo riempito il bicchiere di acqua e dopo aver percosso il diapason lo abbiamo immerso nell acqua. Il diapason dopo essere stato percosso, ha prodotto delle vibrazioni, che a loro volta si sono propagate nelle molecole d acqua. Maggiore è la velocità di oscillazione dei rebbi del diapason, più velocemente oscilleranno le molecole intorno. Esperimento 20: BICCHIERI SONORI occorrente: Acqua, bicchieri o provette, martelletto costruito con una matita alla cui estremità si applica un tappo di sughero. Riempire in scala i bicchieri di acqua, percuoterli con il martelletto. Si avvertono dei suoni diversi. Nel bicchiere più colmo si avverte un suono più grave, mentre negli altri il suono è più acuto. La colonna d aria influenza l altezza del suono. UN GIOCATTOLO SONORO Esperimento 21: IL BASTONE DELLA PIOGGIA L interno di un rotolo di carta cucina, un foglio di carta non troppo sottile ( quella per le fotocopie va benissimo), colla (tipo attaccatutto), una manciata di riso, una matita, colori a tempera o pennarelli. A.Panzarasa, P. Tacconi 9
Appoggia un estremità del rotolo sul foglio di carta e disegnane il contorno (per 2 volte). Ritaglia i dischi leggermente più grandi (circa 1 cm.).colorali, ti serviranno da tappi. Disegna e colora il rotolo come preferisci. Applica la colla sul bordo del tubo, appoggiavi sopra un disco di carta, quando sarà bene asciutta, ripiega verso il basso la carta in più ed incollala al tubo. Versa dentro al tubo il riso e chiudi con il secondo disco di carta anche questo lato. Ecco pronto il tuo strumento musicale muovilo lentamente e sentirai A.Panzarasa, P. Tacconi 10