Лаборатория открытий. Проводная связь: от теории к проекту по изготовлению самодельного телефона

Ранее в "Лаборатории открытий"  мы конструировали противошумные наушники, чтобы понять, как звук можно ослабить, а так же  разбирались, как его усилить с помощью рупора. Сегодня решили пойти дальше и выяснить: как звук передаётся на расстояние? Мы решили поговорить о телефонной связи. И тут мы столкнулись с неожиданностью. Оказывается, для некоторых наших юных учёных проводной телефон — это что-то из мира динозавров: многие его вживую не видели и лишь примерно представляют, как он работает.

Нужно срочно исправлять ситуацию: идём в учительскую на знакомство! 

Рассмотрели стационарный аппарат, слушали гудки, спорили. И пришли к выводу: звук передаётся по проводам. А что, если попробовать создать экспериментальный телефон, чтобы разобраться, как именно работает передача звука.

Что использовали в качестве «провода»?

— проволока (металл, высокая упругость)

— моделька (резинка, эластичный полимер)

— леска (синтетическая нить, низкое внутреннее трение, но тоже эластична)

Микрофоном и наушником стали бумажные стаканчики. На прошлом занятии мы уже выяснили, что для звуковых опытов они подходят лучше всего.

 Кстати, выбор объёма тоже важен! Большинство взяли маленькие, а Даник Тысевич решил пойти своим путём и сделал модель из стаканчиков побольше — для чистоты сравнения .

Дальше — технологический этап: надрез на дне, продеваем «провод», закрепляем зубочисткой (она работает как якорь, передавая колебания от дна к нити и обратно). Всё гениальное просто!

Испытания. Работали в парах: говорили в один стаканчик, второй использовали как наушник. 

И — о чудо! — звук действительно передаётся! 

Главное открытие сделали с моделькой (резинкой). При слабом натяжении звук еле пробивался, но стоило натянуть сильнее — и связь становилась чёткой. Именно резинка наглядно продемонстрировала физический принцип: натяжение создаёт среду, в которой колебания распространяются без затухания. Если случайно коснуться «провода» или перехватить рукой — колебания гасятся, и звук теряется.

А теперь — научный итог. Все три модели работали, но лучший результат показала проволока. Почему?

Все три модели работали, но лучше всех звук передавала проволока. А чтобы понять почему, давайте заглянем внутрь материалов — туда, где живут наши знакомые из Лаборатории открытий — человечки-молекулы.

Звук — это механические колебания. Когда мы говорим в стаканчик, дно начинает вибрировать. Эти колебания передаются вдоль «провода» и заставляют вибрировать дно второго стаканчика, превращая его в динамик. Чтобы связь была качественной, нужно два условия: жёсткая связь между стаканчиками и хорошее натяжение «провода». Без натяжения колебания просто не дойдут до адресата.

А теперь заглянем внутрь материалов — туда, где живут наши знакомые из Лаборатории открытий — человечки-молекулы.

В проволоке человечки стоят плотно, держатся друг за друга крепко и почти не двигаются с места. Когда приходит толчок, они моментально передают его дальше, потому что стоят плотно друг к другу. Звук бежит быстро и чётко.

В модельке (резинке) человечки устроены иначе: они любят тянуться и прыгать. Когда приходит толчок, часть энергии уходит на то, чтобы растянуть этих человечков, а до соседей добирается уже не весь сигнал. В леске человечки тоже не такие плотные, как в проволоке, они чуть подвижнее, поэтому часть толчков тратится на их раскачивание. Звук доходит, но уже не такой громкий и чёткий.

Ребята были в полном восторге! Модели телефонов они отнесли в группу продлённого дня. Там устроили настоящую презентацию для других ребят: показали, как это работает, и объяснили физику процесса — от колебаний до натяжения. Теперь у них есть новая игра, сделанная своими руками… с самым настоящим научным подходом!