4. Akustik

Centralt innehåll

Kapitlet handlar om:

  • olika slags ljud
  • att ljud sprids i materia.
  • höga och låga toner inom hörselområdet
  • infraljud och ultraljud 
  • decibel som enhet för att mäta ljudstyrka 
  • buller som kan vara skadligt för hörseln.

Undervisningstips och tilläggsinformation

s. 92 Vad är ljud?

Video:

Titta på videon om ljud: allt från vad ljud är, frekvenser, örat, decibel till hur en orgel fungerar.

Titta på simuleringen av vågor från vatten, ljud och ljus och jämför de olika vågorna. Låt sedan eleverna testa att ändra olika faktorer och utforska de olika vågorna.

s. 95 Stämgaffel och vattenglas

Utöver att titta på vad som händer kan man också lyssna på tonen. Hur förändras den när stämgaffeln sätts ner i vatten?

s. 96 Dansande socker

En enklare variant av det här försöket får man genom att ta vanlig plastfolie och spänna den över skålen. Som ljudkälla fungerar också den egna rösten. Sjung med en lång hög ton och byt sen till andra toner.

s. 98 Vibrerande stämgafflar

Video:

Titta på videon om resonans i stämgafflar.

s. 103–104 Frekvenser från låga toner till ultraljud

Ljudets hastighet i luft är ungefär 340 m/s, något snabbare om det är varmt i luften och långsammare om det är kallt. En stämgaffel ger tonen ettstrukna a, som för många är en bekväm ton att sjunga. Frekvensen på ettstrukna a är 440 Hz, 440 svängningar per sekund.

Vi kan räkna ut våglängden genom att dividera hastigheten i m/s med frekvensen i Hz.
(340 m/s)/(440 1/s) ≈ 0,77 Våglängden är alltså 77 cm. 
Obs! 440 Hz = 440 svängningar per sekund = 440 1/s.

Om vi slår på tangenten längst till vänster på ett vanligt piano är frekvensen 22 ½ Hz.
(340 m/s)/(22,5 1/s) ≈ 15 m
medan det som finns längst till höger på samma piano har frekvensen 3520 Hz.
(340 m/s)/(3520 1/s) ≈ 0,097 m = 9,7 cm 

Vid ultraljudsundersökningar används frekvenser på över 2 MHz, två miljoner Hertz. Där våglängden under en millimeter även om ljudet färdas fortare i kroppen, som till största delen består av vatten. Med en våglängd på en millimeter kan man se mer detaljer. Man kan inte se detaljer mindre än en halv våglängd. Hur mycket detaljer skulle vi se om ett foster undersöks med en frekvens vi kunde höra?

Tilläggsexperiment till kapitel 4

Ljud under vatten

Nästa gång ni besöker simhallen kan du be dina elever koncentrera sig på att lyssna till alla ljud de hör när de håller huvudet under vattnet. Hörs det när någon hoppar från en trampolin?
De kan till exempel låta en nyckel eller något annat metallföremål falla ner till botten av bassängen. Kan de höra ljudet som uppstår när nyckeln träffar botten? 
Tipsa också om att då de är ute och simmar under sommaren när en motorbåt passerar, så kan de passa på att dyka ner under ytan för att lyssna till ljudet från propellern.

Bildanalysfrågor

Här finns frågor som förslag till ganska fri bildanalys. Du kan använda frågeorden på pärmen, välja bland frågorna här under eller formulera helt egna frågor och funderingar.

s. 90 Inledningsbilden

Vad tror du bilden handlar om? Tänk på vad som har ändrats från bilden på sidan 58.
Ljud påverkar oss på olika sätt. Vilka ljud upplever du sköna på bilden och vilka upplever du obehagliga?
Vilka föremål på bilden är exempel på oscillatorer?
Vilka olika ljudkällor kan du hitta på bilden? Tänk kreativt!
Vilka saker på bilden kan ha så hög ljudvolym att det kan vara farligt för hörseln?

Efter att ni har läst kapitlet:
Hur hör begrepp som ultraljud och infraljud ihop med bilden?
Varför sprids ljud bättre i vattnet än i luften? 
Hur skulle du skydda dig mot bullret om du jobbade i maskinrummet på fartyget?
Vilka nya ord och begrepp som du lärt dig hittar du i bilden?

s. 105 Ljudfrekvenser

Vilka ljud på bilden kan du höra?
Tror du att du eller din lärare hör flera ljud?
Varför finns elefanten på gränsen till människans hörselområde?
Vad handlar den översta bilden om?
Har du undersökts med ultraljud någon gång? När och varför i så fall?

Efter att ni har läst kapitlet:
Beskriv tabellen och använd begrepp från kapitlet när du berättar.

s. 106–107 Decibelskala

Vilka ljud på bilden är farliga för din hörsel?
Varför använder vi inte hörselskydd inne i ett flygplan?
Var i kroppen kan du känna att ljudet är högt om du står nära en högtalare på en konsert?
Hur inverkar tiden vi utsätts för ljuden på hur våra öron klarar av de olika ljuden?
Hur påverkar avståndet till ljudkällan hur farligt det är för vår hörsel?
Vilken del i örat kan brista om vi utsätts för verkligt höga ljud över 180 dB?

Efter att ni har läst kapitlet:
Använd bilden och förklara begreppen buller och tinnitus.
Var och när kan du uppleva tystnad?

s. 108 Ekolod

Vad visar bilden?
Vad händer när ljudsignaler skickas ut från båten?
Vad ser du på ekolodets skärm?
Hur kan vi ha nytta av ekolod?

Facit till uppgifterna på sidorna 112–113

1.
A)
Ni kan till exempel välja flygplanet, gitarren, samtal, rasslande löv och telefonen om den ringer med hög eller låg volym. Då får ni ungefär följande decibelvärden för de mera fasta ljuden: flygplanet 130 dB, gitarren 80 dB, samtal 65 dB, rasslande löv 15 dB. 

Efter detta kan det vara intressant att tillsammans testa ringsignaler i elevernas mobiltelefoner och jämföra deras ljudvolym.

2.
A) Buller är störande ljud eller ljud utan specifik frekvens t.ex. trafikbuller.

B) Eko är reflekterat ljud, ljud som t.ex. reflekteras från en klippvägg eller husvägg.

3.
A) Ett ekolod fungerar så att det skickar ut en ljudsignal. Ljudsignalen studsar tillbaka när den träffar t.ex. stenar, fiskar eller botten av sjön. Ekolodet räknar hur lång tid det tar för ljudsignalen att komma tillbaka och omvandlar det till avståndet till föremålet. 

B) En båtförare har nytta av ekolod genom att hen kan kolla vattendjupet med det. Hen kan också se fiskstim på ekolod och därför använder både hobbyfiskare och yrkesfiskare ekolod. 

4.
A) Ofta har man någon form av gardiner i klassrummen. Textilier dämpar ljudet i stället för att det ska studsa tillbaka ut i rummet, alltså eka. En annat alternativ är att sätta någon form av mjukt material i taket. 

5.
Åskan är på 9 s ⋅ 340 m/s = 3060 m. Åskan är ungefär tre km bort.

Ordförklaringar

  • Buller 
  • Dopplereffekt 
  • Ekolod 
  • Hörselområde 
  • Infraljud 
  • Ljudvågor 
  • Longitudinell vågrörelse 
  • Resonans 
  • Ultraljud

Pdf-dokument att skriva ut. Kontrollera inställningarna på din skrivare så att korten skrivs ut rätt. Ordet ska finnas på kortets ena sida och förklaringen på andra sidan.