ניסוי לבית ספר יסודי - מהי השפעת המרחק על עוצמת הקול

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫נושא‪ :‬מהי השפעת המרחק על עוצמת הקול?‬

‫רקע מדעי‬ ‫קול הוא צורה של אנרגיה המשמשת אותנו ואת בעלי החיים כדי ליצור תקשורת‪ .‬הקול נוצר על‬ ‫ידי תנודות שמעבירות אנרגיה דרך האוויר או דרך חומרים אחרים (נוזל‪ ,‬מוצק)‪ .‬כאשר נוצרת‬ ‫תנודה היא מתפשטת בחומר וגורמת לתנועה בחלקיקי החומר‪.‬חלקיקים אלה נעים ונתקלים‬ ‫בחלקיקים אחרים וגם חלקיקים אלה נעים ונתקלים בחלקיקים נוספים‪ .‬התנועה הזו מכונה גלי‬ ‫קול‪ .‬לקול יש שתי תכונות חשובות‪ :‬גובה הקול ועוצמת הקול‪ .‬גובה הקול נקבע על ידי התנודות‬ ‫שיוצרים חומרים שונים‪ .‬מספר גדול של תנודות בשנייה פרושו קול גבוה ומספר קטן של תנודות‬ ‫בשנייה פרושו קול נמוך‪ .‬מספר התנודות בשנייה מכונה תדירות‪(.‬קול בעל תדירות גבוהה הוא קול‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫גבוה ולהיפך‪ .‬עוצמת הקול מבטאת עד כמה חזקות התנודות שיוצרות את הקול (החוזק שבו אנו‬ ‫שומעים את הקולות)‪ .‬עוצמת הקול נמדדת ביחידות של דציבלים ‪.dB‬‬

‫מה נחקור?‬ ‫במעבדה ממוחשבת זו נבחן את תופעת העברת קול באמצעות ניסוי הבודק כיצד המרחק משפיע‬ ‫על עוצמת הקול?‬ ‫נבצע חמש מדידות של עוצמת הקול המתקבלת במרחקים הבאים‪:‬‬ ‫‪ 5‬ס"מ‪ 30 ,‬ס"מ‪ 60 ,‬ס"מ‪ 90 ,‬ס"מ ו‪ 120 -‬ס"מ‪.‬‬

‫ציוד וחומרים‬ ‫● ‪ einstein™ Tablet‬או ‪einstein™ LabMate‬‬ ‫● חיישן קול‬ ‫● מקור קול (‪)pure tone‬‬ ‫● גיליון נייר בגודל (‪)x 21 cm 150‬‬ ‫● נייר דבק‬ ‫● כלי כתיבה‬ ‫● סרגל‬

‫העמדת הניסוי‬ ‫עבודה קבוצתית‬ ‫‪ .1 .1‬הפעילו את ‪ einstein™ Tablet‬או ‪ .einstein™ LabMate‬בהפעלת וחיבור ה‬ ‫‪ einstein™ LabMate‬יש לקשר את אוסף הנתונים לתוכנה ע"י חיבורית‬ ‫ה‪ .bluetooth‬לפרטים נוספים יש להוריד את מדריך המשתמש​​מהאתר‪.‬‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪ .2‬הקפידו לשמור על שקט בזמן מדידות עוצמת הקול‪.‬‬ ‫‪ .3‬לחצו על תוכנת ה‪ MiLABEx -‬ועל הכפתור ‪MiLABEx‬‬

‫בעמוד הכניסה‬

‫מערך אוגר הנתונים‬ ‫קול‬ ‫קצב הדגימה‪:‬‬

‫‪ 25‬דגימות בשניה‬

‫‪:‬משך הדגימה‬

‫‪ 30‬שניות‬

‫רגע לפני‪...‬‬ ‫שערו‪ :‬עוצמת הקול בדציבלים תעלה ‪ /‬תרד‪ /‬לא תשתנה ככל שנתרחק ממקור הקול‬ ‫ציירו לפחות ‪ 3‬עמודות המציגות את השערתכם‬

‫השפעת המרחק על עוצמת הקול‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫מדידה ‪1‬‬

‫‪ .1‬חברו את כבל חיישן הקול לאחת היציאות בטאבלט‪.‬‬ ‫‪ .2‬הניחו את גיליון הנייר במרכז השולחן‬ ‫‪ .3‬חברו בנייר דבק את צידי הגיליון לשולחן‬ ‫‪ .4‬הניחו את מקור הקול במרכז צידו השמאלי של גיליון הנייר‪.‬‬ ‫‪ .5‬העבירו קו ישר באורך של ‪ 120‬סמ מהנקודה שם יונח מקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .6‬סמנו קווים על הישר במרחקים הבאים‪ 120 ,90 ,60 ,30 ,5 :‬סמ'‬ ‫‪ .7‬הציבו את חיישן הקול בניצב למקור הקול במרחק ‪ 5‬סמ' (הקפידו שהרמקול שלו‬ ‫יהיה מכוון לעבר מקור הקול)‪.‬‬ ‫‪ .8‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל (‬

‫) כדי להתחיל רישום של‬

‫הנתונים‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪ .9‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על צלמית עצור ‪( .‬‬

‫)‬

‫‪ .10‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .11‬בסיום שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל הכלים‬

‫העליון‪.‬‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫מדידה ‪2‬‬

‫‪ .1‬בצעו מדידה נוספת כשחיישן הקול במרחק של ‪ 30‬סמ' ממקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל (‬ ‫‪ .3‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על עצור ‪( .‬‬

‫)כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫)‬

‫‪ .4‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .5‬בסיום המדידה שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬ ‫העליון‪.‬‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫) בסרגל הכלים‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫ביצוע הניסוי‬

‫מדידה ‪3‬‬ ‫‪ .1‬בצעו מדידה נוספת כשחיישן הקול במרחק של ‪ 60‬סמ' ממקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל (‬ ‫‪ .3‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על עצור ‪( .‬‬

‫)כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫)‬

‫‪ .4‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .5‬בסיום המדידה שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬ ‫העליון‪.‬‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫) בסרגל הכלים‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫מדידה ‪4‬‬

‫‪ .1‬בצעו מדידה נוספת כשחיישן הקול במרחק של ‪ 90‬סמ' ממקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל (‬ ‫‪ .3‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על עצור ‪( .‬‬

‫)כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫)‬

‫‪ .4‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫בסיום המדידה שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל הכלים העליון‪.‬‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫מדידה ‪5‬‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫‪ .1‬בצעו מדידה נוספת כשחיישן הקול במרחק של ‪ 120‬סמ' ממקור הקול‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפעילו את מקור הקול ולחצו על צלמית התחל (‬ ‫‪ .3‬המתינו ‪ 30‬שניות ולחצו על עצור ‪( .‬‬

‫)כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫)‬

‫‪ .4‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .5‬בסיום המדידה שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל הכלים‬

‫העליון‪.‬‬

‫תוצאות ומסקנות‬ ‫השוו בין השערתכם אשר הצגתם בדיאגרמת עמודות לבין הממצאים המופיעים בדיאגרמת‬ ‫העמודות‬

‫דונו בשאלות הבאות‪:‬‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫דיון בכיתה‬ ‫עקבו אחר השינויים שחלו בעוצמת הקול כתלות במרחק‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫‪.1‬‬

‫באיזה מרחק היתה עוצמת הקול הגבוהה ביותר?‬

‫‪ .2‬באיזה מרחק עוצמת הקול הנמוכה ביותר?‬ ‫בחרו את המשפט הנכון‪:‬‬

‫‪.2‬‬ ‫‪.1‬‬

‫ככל שמתרחקים ממקור הקול עוצמת הקול בדציבלים יורדת‪.‬‬

‫‪.2‬‬

‫ככל שמתרחקים ממקור הקול עוצמת הקול בדציבלים עולה‪.‬‬

‫‪ .3‬מדוע התבקשת לחזור על הניסוי ‪ 3‬פעמים?‬

‫יישום‬ ‫עיינו בחוק הישראלי למניעת מפגעי רעש המתייחס למפגעי רעש מותרים באזור מגורים ותעשייה‬ ‫והכולל גם דוגמאות למפלסי רעש‪.‬‬ ‫אפשרות א‪ :‬תכננו ושרטטו שכונה קטנה הכוללת בתי מגורים‪ ,‬כביש ראשי‪ 2 ,‬מפעלי תעשייה‬ ‫ומרכז מסחרי‪.‬‬ ‫● היכן תמקמו את המפעלים?‬ ‫● כיצד תתגברו על רעש המשאיות הפורקות סחורה במרכז מסחרי?‬ ‫● היכן תמקמו את כניסת המשאיות ביחס לבתי המגורים?‬ ‫● היכן תמקמו את הכביש הראשי?‬ ‫אפשרות ב‪ :‬מתכננים לבנות שדה תעופה קטן לטיסות פנים ליד מקום מגוריכם‪ .‬כתבו מכתב‬ ‫למועצה האזורית שלכם והסבירו מדוע כדאי להקים את שדה התעופה במרחק רב מהיישוב?‬

‫חקירת המשך‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫תכננו ניסוי הבודק את התפשטות הקול כיצד גלי קול עוברים גופים הניצבים בדרך?‬ ‫מתוך מסמך ההתנסויות המרכזיות המוצעות לכיתה‬ ‫רעיונות ודגשים ● אנרגיית הקול‬ ‫● לאנרגיה מופעים שונים (סוגי אנרגיה)‬ ‫ציוני דרך ● התפשטות הקול בחומר (הולכה בגז‪ ,‬בנוזל‪ ,‬במוצק) ולא בריק)‬ ‫מיומנויות ● ניסוי העלאת השערות לשאלה נתונה‬ ‫● כיצד מתפשט הקול ?‬ ‫●‬

‫סיכום הניסוי‬

‫●‬

‫הסבר לתופעה‪ :‬הקול נוצר מתנודות אוויר המתפשטות ומגיעות‬ ‫לאוזניים‪.‬‬

‫ההתנסות‪ ● -‬התפשטות הקול באוויר‬ ‫הניסוי‪/‬התצפית‪/‬תהלי ● שינוי עוצמת הקול ובבדיקת השפעת השינוי בעוצמת הקולות‬ ‫ך טכנולוגי‪/‬דגם‬

‫הבוקעים מן הרמקול על תנודות יריעת הניילון‪.‬‬

‫הצעות למקורות ● מדע וטכנולוגיה לכתה ו' הוצאת רמות אוניברסיטת תל אביב‬ ‫תומכים‬ ‫עמודים ‪.224- 225‬‬ ‫● מסע מדע ו' הוצאת כינרת עמודים ‪.74-76‬‬ ‫● מדע בעידן טכנולוגי חלק שישי ‪ ,‬הוצאת רכס עמודים ‪117-125‬‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬