מהי השפעת החומר על עוצמת הקול המתפשטת בחלל הקופסה - מדריך למורה

‫מהי השפעת החומר על עוצמת הקול המתפשטת בחלל הקופסה? מדריך למורה‬ ‫נושא‬

‫בליעת קול‪ -‬מיסוך קול‬

‫שכבת גיל‬

‫כיתה ו‬

‫זמן‬

‫‪ 90‬דקות‬

‫רציונאל‬

‫יחידה זו מתמקדת בנושא אנרגיית קול במסגרת תחום התוכן ‪ -‬מדעי החומר‪-‬‬ ‫פיזיקה‪ .‬במהלך היחידה התלמידים בוחנים את תופעת בליעת גלי קול בניסוי‬ ‫הבודק כיצד ריפוד קופסה בחומרים שונים משפיע על העברה ובליעת גלי הקול‬ ‫בחלל הקופסה‪ .‬התלמידים בודקים חומרים שונים ומדרגים את החומרים‬ ‫שבחנו על פי ממצאי הקבוצה והממצאים השיתופיים של קבוצות אחרות‬ ‫בכיתה‪ ,‬הם מארגנים את הנתונים בטבלה‪ ,‬מנתחים אותם ומסיקים מסקנות‬ ‫לגבי החומר שמשמש כמבודד הקול הטוב ביותר מבין כל החומרים שנבדקו‪.‬‬ ‫ביחידה זו מהווה המשך ליחידה העוסקת בהתפשטות הקול והעברתו (מהי‬ ‫השפעת המרחק על עוצמת הקול באוויר?) ומומלץ ללמד קודם את נושא‬ ‫התפשטות הקול ואחר כך בליעת קול‪.‬‬ ‫קולות וצלילים נוצרים על ידי תנודות שמעבירות אנרגיה דרך חומר (תווך)‬ ‫כלשהוא באוויר‪ ,‬במוצקים ונוזלים‪ .‬אחת מתכונות החומרים היא תכונה של‬ ‫אקוסטיות‪ ,‬תכונות אקוסטיות מתייחסות לתגובת חומר לגלי קול‪ .‬גלי הקול‬ ‫היוצאים מפינו‪ ,‬או ממקור הקול‪ ,‬מתקדמים ומתרחקים מאתנו בהתמדה‪ ,‬אלא‬ ‫אם כן הם נתקלים בדרכם במחסום‪ ,‬בחומר כלשהוא ‪ ,‬הגורם לשינוי במסלולם‪.‬‬ ‫כאשר גלי הקול המתפשטים בחלל נתקלים במחסום (למשל‪ ,‬חומרים כמו קיר‪,‬‬ ‫סלע) הם מושלכים חזרה ומגיעים שוב למקום ממנו יצאו‪( .‬תופעות של מעבר‬ ‫קול‪ ,‬והחזרת קול)‪ .‬באולמות קונצרטים ותיאטראות משתמשים לבניית הקירות‬ ‫בחומרים שיאפשרו החזרת קול בכוון הקהל‪.‬‬ ‫משטחים קשים וחלקים משמשים בדרך כלל כמחזירים טובים של גלי קול‪,‬‬ ‫ואילו משטחים רכים ומחוספסים‪ ,‬כגון בד הם מחזירים גרועים‪ .‬אם מדברים‬ ‫באולם ריק אפשר לשמוע הדהוד חוזר‪ .‬אם באותו אולם יושבים אנשים רבים‪,‬‬ ‫לא ישמע כמעט כל הד‪ ,‬כיון שהבגדים קולטים במידה מרובה את גלי הקול‪,‬‬ ‫ומונעים את החזרתם (בליעת קול)‪ .‬בכבישים בינעירוניים הקרובים למקומות‬ ‫מגורים בונים קירות אקוסטיים לאורך הכבישים הראשיים‪ .‬תפקידו של הקיר‬ ‫האקוסטי לבלוע את הקולות‪ .‬כאשר גלי הקול חודרים לחומר הם מאבדים‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫מהאנרגיה שלהם לחומר ובאופן זה גל הקול הולך ודועך והרעש הנוצר עקב‬ ‫תנועת המכוניות אינו מועבר לאיזור המגורים‪.‬‬

‫דוגמה נוספת היא קירות‬

‫אקוסטיים באולפני הקלטות הבולעים את הקולות‪.‬‬

‫מיפוי‬ ‫תכונות הקול‬

‫עוצמת הקול‬

‫החזרת קול‬

‫בליעת קול‬

‫סוגי תווך‬

‫מיסוך קול‬

‫במים‬

‫בחומרים‬ ‫שונים(מתכות‬ ‫‪ ,‬עץ‪)..‬‬

‫באוויר‬

‫מהירות הקול‬

‫תופעת ההד‬

‫עקרונות מדעיים ‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫גלי הקול אורכיים‪.‬‬ ‫גלי קול עוברים רק בתווך ( ולא בריק)‪.‬‬ ‫כשגל קול עובר בתווך חלק עובר וחלק ממנו נבלע‪.‬‬

‫מטרות תוכן‬

‫מדעי החומר –פיזיקה‬

‫וציוני דרך‬

‫תת נושא‪ :‬אנרגיה‬ ‫רעיונות והדגשים‪:‬‬ ‫לאנרגיה מופעים שונים (סוגי אנרגיה)‬ ‫ציוני דרך‪:‬‬ ‫התפשטות הקול בחומר‪ ,‬הולכה בגז‪ ,‬בנוזל‪ ,‬במוצק ( ולא בריק)‬

‫מושגים עיקריים‬ ‫ידע קודם נדרש‬

‫עוצמת קול‪ ,‬דציבל‪ ,‬בליעת קול‪ ,‬העברת קול‪ ,‬תווך‪ ,‬התפשטות הקול‪,‬‬ ‫ידע תחום התוכן‪:‬‬ ‫סוגי אנרגיה‬ ‫מיומנויות למידה‪:‬‬ ‫‪ -‬עריכת ניסוי איסוף נתונים והסקת מסקנות‪.‬‬

‫מיומנויות המאה ‪ 21-‬מיומנויות חקר וגילוי‪:‬‬ ‫‪ ‬העלאת השערה‪ ,‬עריכת ניסוי‪ ,‬קריאת נתונים מגרף‪ ,‬כתיבת‬ ‫תוצאות‪ ,‬הסקת מסקנות‪.‬‬ ‫‪ ‬חשיבה ביקורתית‬

‫מהלך הפעילות‬

‫אתגר‬

‫הפעילות פותחת בתיאור תופעת ההד הבאה לידי ביטוי אצל קבוצת חברים‬ ‫שמנגנים במרתף ריק‪ .‬מטרת האתגר ליצור עניין וסקרנות לתופעות הקשורות‬ ‫בקול‪ :‬העברת קול החזרת קול (הד) ובליעת קול‪ .‬הבעיה המוצגת לילדים‬ ‫יוצרת הנעה לחקור את התופעה של ההד (החזרת קול) ולהציע פיתרון לבעיה‬ ‫קבוצת חברים מכיתה ו' הקימה להקה‪ :‬אודי היה המתופף‪ ,‬אורית הזמרת‪,‬‬ ‫יואב ניגן בגיטרה בס‪.‬‬ ‫הם כתבו והלחינו את השירים והתאמנו במרתף הגדול והריק בביתו של אודי‪.‬‬ ‫הכל היה מושלם עבור הלהקה הצעירה למעט‪ ....‬ההד! בכל פעם ששרו וניגנו‬ ‫נשמע הד‪...‬ד‪...‬ד‪....‬‬ ‫כיוון שלא היה להם מספיק כסף להקליט באולפן הקלטות הם החליטו ללמוד‬ ‫הכל על הקול ולפתור את בעיית ההד במרתף‪.‬‬ ‫‪ .1‬תארו במילים את תופעת ההד‪.‬‬ ‫‪ .2‬הציעו רעיונות לפיתרון בעיית ההד המרתף?‬ ‫‪ .3‬הציעו דרך לבדוק את הרעיונות שהנכם מציעים‪.‬‬

‫מה נחקור?‬ ‫התלמידים בוחנים את תופעת בליעת הקול‪ .‬הם עורכים ניסוי הבודק כיצד‬ ‫ריפוד פנימי של קופסה כל פעם בחומר אחר משפיע על עוצמת הקול הנמדדת‬ ‫בתוך הקופסה כשהמטרה היא לגלות מיהו החומר מבודד הקול הטוב ביותר‬ ‫כדי שיוכלו בהמשך לייעץ ללהקת החברים מכיתה ו' כיצד להתגבר על תופעת‬ ‫החזרת קול (ההד)‪.‬‬ ‫במעבדה ממוחשבת זו נבחן את תופעת בליעת הקול באוויר באמצעות ניסוי‬ ‫הבודק השפעת חומרים שונים על עוצמת הקול המתפשטת בחלל קופסה‪.‬‬

‫במקום גליל שלם של סקוטש זכר ונקבה ניתן לרכוש ‪ 8‬רצועות בלבד‬ ‫זכר‪ +‬נקבה ברוחב של דופן הקופסה שתשמש למדידה‪ ,‬ועוד ‪ 18‬רצועות‬

‫ציוד‬

‫נקבה ברוחב דופן הקופסה ‪ 8 ,‬רצועות לכל חומר שיתחברו ל ‪ -4‬דפנות‬ ‫הפנימיות של הקופסה‪.‬‬ ‫‪‬‬

‫טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬

‫‪‬‬

‫חיישן קול‬

‫‪‬‬

‫מקור קול (‪( )pure tone‬מצורף‪ ,‬יש להעביר ל‪ MP4‬או לסולולארי‬ ‫להשמעה)‬

‫‪440Hz.wav‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫גליל סקוטש (זכר ונקבה)‬

‫‪‬‬

‫קופסת נעליים עם מכסה‬

‫‪‬‬

‫סרגל‬

‫‪‬‬

‫נייר דבק (סיילטייפ)‬

‫‪‬‬

‫‪ 3‬חומרים לבחירה‪:‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫צמר גפן‬ ‫קלקר‬ ‫קרטון‬ ‫ספוג‬ ‫נייר טואלט‬ ‫סול‬ ‫* הכמות של כל חומר צריכה לכסות את ‪ 4‬הפיאות הצדדיות של התיבה‬ ‫(בהתאם לגודל הקופסה שבחרתם)‪.‬‬ ‫עבודה קבוצתית‬

‫העמדת הניסוי‬

‫המדידה אינה אורכת יותר מ‪ 30- 20-‬שניות הארכת זמן המדידה בשל‬ ‫העובדה שהתלמידים קודם מפעילים את מקור הקול ‪ ,‬סוגרים את הקופסה ורק‬ ‫אחר כך מתחילים את הניסוי‪.‬‬

‫‪ .1‬הפעילו את טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬ ‫‪ .2‬הקפידו לשמור על שקט בזמן מדידות עוצמת הקול‪.‬‬ ‫‪ .3‬לחצו על תוכנת ה‪) MiLAB-‬‬

‫)‬

‫‪ .4‬הגדירו את מערך אוגר הנתונים‬

‫אוגר הנתונים‬

‫ביצוע הניסוי‬

‫חיישן קול )‪ )45-85 dB‬חיצוני‬ ‫קצב הדגימה‪:‬‬

‫‪ 25‬דגימות בשניה‬

‫משך הדגימה‪:‬‬

‫‪ 60‬שניות‬

‫עבודה קבוצתית‬ ‫ייצוג הנתונים גרף או עמודות?‬ ‫אנו בוחרים בגרף קווי כאשר אנו רוצים לתאר תופעה המשתנה באופן רציף‬ ‫עם הזמן או כקשר בין שני משתנים (למשל מרחק וקול)‪ .‬לעומת זאת במד‬ ‫תצוגה – עמודות‪ ,‬העמודה מציגה ערך נמדד בזמן מסויים או ערך מייצג של‬ ‫קבוצת נתונים (למשל ממוצע) ולא תופעה המשתנה כתלות בזמן‪ .‬במדידת‬ ‫עוצמת הקול בחלל הקופסה נבחר בבר תצוגה של עמודות או מד תצוגה‬ ‫דיגיטלי להציג את הנתונים ולא בגרף קווי‪.‬‬

‫חיבור חומרים לדפנות הפיאות הפנימיות‬ ‫בביצוע הניסוי כל פעם מחברים לדופן הפיאות הפנימיות חומר אחר‪ .‬בפיאות‬ ‫הפנימיות של הקופסה מדביקים באופן קבוע ‪ 4‬רצועות סקוטש זכר ואליהם‬ ‫מצמידים ברצועות סקוטש (נקבה) חומרים שונים‪ .‬כל חומר שהתלמידים‬ ‫בוחרים ידבק לרצועות נקבה (‪ 8‬רצועות לכל חומר) באמצעות קילוף נייר‬ ‫הדבק‪ ,‬ורצועות אילו יוצמדו כל פעם ל‪ 8-‬רצועות הזכר המודבקות באופן קבוע‬ ‫בפאות הפנימיות‪ .‬אפשר להכין את רצועות הנקבה והחומרים מראש ‪ ,‬יש‬ ‫לקחת בחשבון שהחומרים שיבדקו יהיו פחות או יותר בעובי ובכמות דומה כדי‬ ‫לשמור על גורמים קבועים בניסוי‪.‬‬

‫מדידה ‪1‬‬ ‫‪ .1‬בחרו את אחת הפינות בתוך קופסת הנעליים וקבעו בסיילוטיפ‬ ‫את מקור הקול בפינה זו‪.‬‬ ‫‪ .2‬חברו את כבל חיישן הקול לאחת היציאות בטאבלט‪.‬‬ ‫‪ .3‬הציבו את חיישן הקול ממול למקור הקול (הקפידו שהרמקול‬ ‫שלו יהיה מכוון לעבר מקור הקול) קבעו את חיישן הקול‬ ‫בסיילוטייפ לקופסה‪.‬‬ ‫‪ .4‬הקפידו לשמור על שקט בזמן מדידות עוצמת הקול‪.‬‬ ‫‪ .5‬הפעילו את מקור הקול‪ ,‬סגרו את הקופסה ולחצו על צלמית‬ ‫התחל )‬

‫( כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫‪ .6‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .7‬בסיום רשמו את ממוצע עוצמת הקול שנמדדה‪.‬‬ ‫‪ .8‬שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫)‬

‫בסרגל הכלים העליון‪.‬‬

‫עבודה קבוצתית‬ ‫עיבוד נתונים‬

‫התלמידים ממלאים את הטבלה במהלך המדידות חשוב להדגיש חזרתיות‬ ‫במדידה להעלאת מהימנות הניסוי‪ ,‬לראות שהתוצאות די דומות (אם לא‬ ‫לשאול את התלמידים מה לדעתם גרם לשינוי בתוצאות‪ ,‬ולחזור שוב על‬ ‫המדידה)‪ .‬ריכוז התוצאות בטבלה יעזור לתלמידים להסיק מידע ישיר‬ ‫(תוצאות ) ומידע עקיף(מסקנות)‪.‬‬ ‫‪ .1‬השלימו את הטבלה במהלך ביצוע המדידות‬ ‫‪ .2‬העלו את הממצאים לטבלה שיתופית‪.‬‬ ‫מדידת‬ ‫עוצמת הקול‬ ‫בקופסה‬ ‫הריקה‬

‫מדידת עוצמת הקול (‬ ‫‪ )dB‬בקופסה המכוסה‬ ‫בדפנות‬

‫בחומר צמר גפן‬

‫מדידת עוצמת‬

‫מדידת ע‬

‫הקול ( ‪)dB‬‬

‫הקול ( ‪B‬‬

‫בקופסה המכוסה‬

‫בקופסה‬

‫בדפנות‬

‫בדפנות‬

‫(דציבל ‪)dB‬‬

‫בחומר______‬

‫מדידה ‪1‬‬ ‫מדידה ‪2‬‬ ‫מדידה ‪3‬‬ ‫ממוצע‬

‫רגע לפני‪...‬‬

‫ההשערה מתבססת על המדידה של עוצמת הקול בתוך הקופסה ללא ריפוד‬ ‫מדידה זו משמשת כקבוצת ביקורת להשוואת עוצמות הקול שימדדו בהמשל‬ ‫לאחר ריפוד התיבה בחומרים השונים‪ .‬בתום המדידות מומלץ לחזור‬ ‫להשערות ולהשוות את ההשערות מול תוצאות המדידה שהתקבלו‪.‬‬ ‫ציירו את גובה העמודה שהתקבלה ממדידת עוצמת הקול בקופסה הריקה‪,‬‬ ‫(ציינו את עוצמת הקול בדציבלים בציר האנכי)‪.‬‬ ‫כעת שערו‪ :‬כיצד עוצמת הקול בדציבלים תעלה ‪ /‬תרד‪ /‬לא תשתנה כשנרפד‬ ‫את פיאות הקופסה כל פעם בחומר אחר?‬ ‫בחרו ‪ 2‬חומרים מתוך הרשימה המוצגת בציר האפקי וציירו את גובה‬ ‫העמודות המציגות את השערתכם‪.‬‬

‫השפעת החומר על עוצמת הקול‬

‫עוצמת הקול (דציבלים)‬

‫קרטון‬

‫ביצוע הניסוי‬

‫צמר גפן‬

‫קלקר סול‬

‫ספוג‬

‫נייר‬

‫התלמידים מחליפים את החומר צמר גפן בחומר אחר לבחירתם‪ .‬יש לנתק‬ ‫רק את רצועות הנקבה עם הצמר גפן המודבק‪ .‬להכין רצועות נקבה‬ ‫חדשות(‪ 8‬רצועות נקבה) עם חומר חדש לבירת התלמידים ולהצמיד‬ ‫לרצועות הזכר הקבועות בדפנות התיבה הפנימיות ‪ .‬לא לשכוח להזכיר‬ ‫לתלמידים להקפיד להדביק חומרים בכמויות ועובי קבועים‪.‬‬

‫בחומר_‬

‫מדידה ‪2‬‬ ‫‪ .1‬מדדו את רוחב הפאות הצדדיות בקופסה‪.‬‬ ‫‪ .2‬גזרו ‪ 8‬רצועות סקוטש (זכר ונקבה) ברוחב הפיאות של הקופסה‪2 ,‬‬ ‫לכל פאה (ברצועות אלה נשתמש לבדיקת החומר הראשון‪ -‬צמר גפן)‪.‬‬ ‫‪ .3‬גזרו עוד ‪ 16‬רצועות נקבה באותו הרוחב של הפיאות שגזרתם ‪.‬‬ ‫(ברצועות אלה נשתמש בהמשך לבדיקת ‪ 2‬חומרים נוספים ‪8 ,‬‬ ‫רצועות נקבה שיתחברו לכל חומר)‪.‬‬ ‫רצועות סקוטש (נקבה)‬

‫‪ .4‬הדביקו לרוחב כל אחת מהפאות בחלק הפנימי של הקופסה ‪2‬‬ ‫רצועות סקוטש (זכר) ‪ ,‬רצועה אחת בחלק העליון ורצועה שנייה בחלק‬ ‫התחתון של הפאה‪.‬‬

‫‪ .5‬הוציאו את נייר הדבק מעל רצועות הסקוטש (נקבה) והדביקו את צמר‬ ‫הגפן לרוחב הרצועות‪ ,‬כך שכל אחת מארבעת הפאות תהיה מרופדת‬ ‫בצמר גפן‪.‬‬

‫‪.6‬‬

‫הצמידו את רצועות הצמר גפן (נקבה ) אל הרצועות (זכר) בדופן‬ ‫הפנימית של התיבה‪.‬‬

‫‪ .7‬הקפידו שכל אחת מפאות הקופסה תהייה מרופדות בצמר הגפן‬ ‫באותה כמות ובאותו עובי‪.‬‬ ‫‪ .8‬הקפידו לשמור על שקט בזמן מדידות עוצמת הקול‪.‬‬ ‫‪ .9‬הפעילו את מקור הקול‪ ,‬סגרו את הקופסה ולחצו על צלמית התחל(‬ ‫)‬

‫כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫‪ .10‬ולחצו על צלמית התחל)‬

‫( כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫‪ .11‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .12‬בסיום רשמו את ממוצע עוצמת הקול שנמדדה‬ ‫‪ .13‬שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל‬

‫הכלים העליון‪.‬‬

‫התלמידים ממלאים את הטבלה במהלך המדידות חשוב להדגיש חזרתיות‬ ‫עיבוד נתונים‬

‫במדידה להעלאת מהימנות הניסוי‪ ,‬לראות שהתוצאות די דומות (אם לא‬ ‫לשאול את התלמידים מה לדעתם גרם לשינוי בתוצאות‪ ,‬ולחזור שוב על‬ ‫המדידה)‪ .‬ריכוז התוצאות בטבלה יעזור לתלמידים להסיק מידע ישיר‬ ‫(תוצאות ) ומידע עקיף(מסקנות)‪.‬‬ ‫‪ .1‬השלימו את הטבלה במהלך ביצוע המדידות‬ ‫‪ .2‬העלו את הממצאים לטבלה שיתופית‪.‬‬ ‫מדידת עוצמת‬ ‫הקול בקופסה‬ ‫הריקה‬

‫מדידת עוצמת הקול‬ ‫( ‪ )dB‬בקופסה‬ ‫המכוסה בדפנות‬

‫מדידת עוצמת הקול‬

‫מדידת ע‬

‫( ‪ )dB‬בקופסה‬

‫הקול ( ‪B‬‬

‫המכוסה בדפנות‬

‫(דציבל ‪)dB‬‬

‫בחומר צמר גפן‬

‫בחומר______‬

‫בקופסה‬ ‫בדפנות‬

‫בחומר_‬ ‫מדידה ‪1‬‬ ‫מדידה ‪2‬‬ ‫מדידה ‪3‬‬ ‫ממוצע‬

‫ביצוע הניסוי‬

‫התלמידים מחליפים את החומר צמר גפן בחומר אחר לבחירתם‪ .‬יש לנתק‬ ‫רק את רצועות הנקבה עם הצמר גפן המודבק‪ .‬להכין רצועות נקבה‬ ‫חדשות(‪ 8‬רצועות נקבה) עם חומר חדש לבירת התלמידים ולהצמיד‬ ‫לרצועות הזכר הקבועות בדפנות התיבה הפנימיות ‪ .‬לא לשכוח להזכיר‬ ‫לתלמידים להקפיד להדביק חומרים בכמויות ועובי קבועים‪.‬‬ ‫מדידה ‪3‬‬ ‫‪ .1‬כדי לבדוק חומר חדש יש להוציא את צמר הגפן מחיבורן לדופן‬ ‫הפאות הפנימיות‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפרידו את רצועות הנקבה של צמר הגפן מחיבורן לרצועות (הזכר)‬ ‫המודבקות על דופן התיבה והניחו בצד‪.‬‬ ‫‪ .3‬כעת נחבר חומר חדש לפי בחירתכם‪ ,‬לשם כך הפרידו מגליל‬ ‫הסקוטש את רצועות הנקבה‪( ,‬רצועות שתתחברנה לרצועות‬ ‫המודבקות בדופן התיבה)‪.‬‬ ‫‪ .4‬קחו ‪ 8‬רצועות שגזרתם ברוחב פיאות התיבה‪.‬‬ ‫רצועות סקוטש (נקבה)‬

‫‪ .5‬בחרו חומר נוסף מתוך רשימת החומרים המוצעת (קלקר‪ ,‬קרטון‪,‬‬ ‫ספוג‪ ,‬נייר טואלט‪,‬סול)‪.‬‬ ‫‪ .6‬הוציאו את נייר הדבק מעל רצועות הסקוטש (נקבה) והדביקו את‬ ‫החומר שבחרתם לרוחב הרצועות‪ ,‬כך שכל אחת מארבעת הפאות‬

‫הפנימיות תהיה מרופדת בחומר הנבחר‪.‬‬

‫דוגמא לחומר ספוג‬ ‫‪.7‬‬

‫הצמידו את רצועות החומר שבחרתם (נקבה ) אל הרצועות (זכר)‬ ‫בדופן הפנימית של הקופסה‪.‬‬

‫‪ .8‬הקפידו לשמור על אותה כמות ואותו עובי של החומרים השונים‬ ‫בריפוד הפאות של הקופסה בכל החומרים‪.‬‬ ‫‪ .9‬הקפידו לשמור על שקט בזמן מדידות עוצמת הקול‪.‬‬ ‫‪ .10‬הפעילו את מקור הקול‪ ,‬סגרו את הקופסה ולחצו על צלמית התחל(‬ ‫כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬ ‫)‬ ‫‪ .11‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫‪ .12‬בסיום רשמו את ממוצע עוצמת הקול שנמדדה‬ ‫‪ .13‬שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל‬

‫הכלים העליון‪.‬‬

‫התלמידים ממלאים את הטבלה במהלך המדידות חשוב להדגיש‬ ‫עיבוד נתונים‬

‫חזרתיות במדידה להעלאת מהימנות הניסוי‪ ,‬לראות שהתוצאות די דומות‬ ‫(אם לא לשאול את התלמידים מה לדעתם גרם לשינוי בתוצאות‪ ,‬ולחזור‬ ‫שוב על המדידה)‪ .‬ריכוז התוצאות בטבלה יעזור לתלמידים להסיק מידע‬

‫ישיר (תוצאות ) ומידע עקיף(מסקנות)‪.‬‬

‫‪ . 1‬השלימו את הטבלה במהלך ביצוע המדידות‬ ‫‪ .2‬העלו את הממצאים לטבלה שיתופית‪.‬‬ ‫מדידת עוצמת‬ ‫הקול בקופסה‬ ‫הריקה‬ ‫(דציבל ‪)dB‬‬

‫מדידת עוצמת‬ ‫הקול ( ‪)dB‬‬ ‫בקופסה המכוסה‬ ‫בדפנות‬

‫בחומר צמר גפן‬

‫מדידת עוצמת‬

‫מדידת ע‬

‫הקול ( ‪)dB‬‬

‫הקול ( ‪B‬‬

‫בקופסה המכוסה‬

‫בקופסה‬

‫בדפנות‬

‫בדפנות‬

‫בחומר______‬

‫בחומר_‬

‫מדידה ‪1‬‬ ‫מדידה ‪2‬‬ ‫מדידה ‪3‬‬ ‫ממוצע‬

‫ביצוע הניסוי‬

‫שוב התלמידים מחליפים את החומר צמר גפן בחומר אחר לבחירתם‪ .‬יש‬ ‫לנתק רק את רצועות הנקבה עם הצמר גפן המודבק‪ .‬להכין רצועות נקבה‬ ‫חדשות(‪ 8‬רצועות נקבה) עם חומר חדש לבירת התלמידים ולהצמיד‬ ‫לרצועות הזכר הקבועות בדפנות התיבה הפנימיות ‪ .‬לא לשכוח להזכיר‬ ‫לתלמידים להקפיד להדביק חומרים בכמויות ועובי קבועים‪.‬‬

‫מדידה ‪4‬‬ ‫‪ .1‬הפרידו את רצועות החומר שבחרתם מחיבורן לרצועות המודבקות על‬ ‫דופן התיבה והניחו בצד‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפרידו שוב מגליל הסקוטש את רצועות הנקבה‪( ,‬רצועות‬ ‫שתתחברנה לרצועות המודבקות בדופן התיבה)‬

‫‪ .3‬גזרו עוד ‪ 8‬רצועות ברוחב פיאות התיבה‪.‬‬

‫רצועות סקוטש (נקבה)‬

‫‪ .4‬בחרו חומר נוסף מתוך רשימת החומרים המוצעת (קלקר‪ ,‬קרטון‪,‬‬ ‫ספוג‪ ,‬נייר טואלט‪,‬סול)‪.‬‬ ‫‪ .5‬הוציאו את נייר הדבק מעל רצועות הסקוטש (נקבה) והדביקו את‬ ‫החומר שבחרתם לרוחב הרצועות‪ ,‬כך שכל אחת מארבעת הפאות‬ ‫תהיה מרופדת בחומר הנבחר‪.‬‬

‫דוגמא לחומר ספוג‬ ‫‪.6‬‬

‫הצמידו את רצועות החומר שבחרתם (נקבה ) אל הרצועות (זכר)‬ ‫בדופן הפנימית של הקופסה‪.‬‬

‫‪ .7‬הקפידו לשמור על אותה כמות ואותו עובי של החומרים השונים‬ ‫בריפוד הפאות של הקופסה בכל החומרים‪.‬‬ ‫‪ .8‬הקפידו לשמור על שקט בזמן מדידות עוצמת הקול‪.‬‬ ‫‪ .9‬הפעילו את מקור הקול‪ ,‬סגרו את הקופסה ולחצו על צלמית התחל(‬ ‫)‬

‫כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫‪ .10‬חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬

‫‪ .11‬בסיום רשמו את ממוצע עוצמת הקול שנמדדה‬ ‫‪ .12‬שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל‬

‫הכלים העליון‪.‬‬

‫התלמידים ממלאים את הטבלה במהלך המדידות חשוב להדגיש חזרתיות‬ ‫עיבוד נתונים‬

‫במדידה להעלאת מהימנות הניסוי‪ ,‬לראות שהתוצאות די דומות (אם לא‬ ‫לשאול את התלמידים מה לדעתם גרם לשינוי בתוצאות‪ ,‬ולחזור שוב על‬ ‫המדידה)‪ .‬ריכוז התוצאות בטבלה יעזור לתלמידים להסיק מידע ישיר‬ ‫(תוצאות ) ומידע עקיף(מסקנות)‪.‬‬ ‫‪ .1‬השלימו את הטבלה במהלך ביצוע המדידות‬ ‫‪ .2‬העלו את הממצאים לטבלה שיתופית‪.‬‬ ‫מדידת עוצמת‬ ‫הקול בקופסה‬ ‫הריקה‬ ‫(דציבל ‪)dB‬‬

‫מדידת עוצמת הקול‬ ‫( ‪ )dB‬בקופסה‬ ‫המכוסה בדפנות‬

‫מדידת עוצמת הקול‬

‫מדידת ע‬

‫( ‪ )dB‬בקופסה‬

‫( ‪ )dB‬בק‬

‫המכוסה בדפנות‬

‫המכוסה‬

‫בחומר צמר גפן‬

‫בחומר______‬

‫בחומר__‬

‫מדידה ‪1‬‬ ‫מדידה ‪2‬‬ ‫מדידה ‪3‬‬ ‫ממוצע‬

‫לאחר שהתלמידים משווים את השערתם לתוצאות המדידה הם מסיקים‬ ‫מסקנות ישירות מתוך התוצאות בטבלה‪:‬‬ ‫תוצאות‬ ‫ומסקנות‬

‫‪ .1‬ראשית התלמידים עושים מיפוי ברמת הקבוצה‪ :‬הם בודקים איזה‬ ‫חומר החזיר את רוב גלי הקול‪( -‬החומר שבו נמדדה עוצמת קול‬ ‫גבוהה ביותר)‪ .‬ואיזה חומר בלע את רוב גלי הקול (החומר שבו‬ ‫נמדדה עוצמת הקול הנמוכה ביותר)‪.‬‬ ‫‪ .2‬בשלב הבא התלמידים עושים מיון ברמת הכיתה ומדרגים את‬ ‫החומרים שהועלו לטבלה השיתופית לפי עוצמת הקול שנמדדה‪ ,‬הם‬ ‫בודקים איזה חומר החזיר את רוב גלי הקול‪( -‬החומר שבו נמדדה‬ ‫עוצמת קול גבוהה ביותר)‪ .‬ואיזה חומר בלע את רוב גלי הקול (החומר‬

‫שבו נמדדה עוצמת הקול הנמוכה ביותר)‪..‬‬ ‫‪ .3‬לאחר המיון נערך מיפוי ברמת הכיתה ‪ :‬הם בודקים איזה חומר‬ ‫החזיר את רוב גלי הקול‪ -‬וממשיגים את תופעת בליעת קול (והחזרת‬ ‫קול כתופעות המתקיימות יחד)‪.‬ולומדים מהו חומר מבודד קול‪.‬‬ ‫חומרים בהם נמדדה עוצמת הקול גבוהה החזירו את רוב גלי הקול ובלעו מעט‬ ‫ולהיפך‪ -‬חומרים בהם נמדדה עוצמת הקול נמוכה בלעו את רוב גלי הקול‬ ‫והחזירו מעט‪.‬‬ ‫השוו בין השערתכם אשר הצגתם בדיאגרמת עמודות לבין הממצאים‬ ‫המופיעים בדיאגרמת העמודות‬

‫דונו בשאלות הבאות‪:‬‬

‫דיון במליאה‬ ‫א‪.‬‬

‫באיזה חומר מתוך החומרים שמדדתם בקבוצה עוצמת קול‬ ‫הייתה הגבוהה ביותר?‬

‫ב‪.‬‬

‫באיזה חומר מתוך החומרים שמדדתם בקבוצה עוצמת קול‬ ‫הייתה הנמוכה ביותר?‬ ‫החומר מבודד הקול הטוב ביותר לפי ממצאי‬ ‫הקבוצה_______________(החומר שנמדדה בו עוצמת הקול‬ ‫הנמוכה ביותר הוא מבודד הקול הטוב ביותר‪ -‬רוב גלי הקול‬ ‫נבלעו בחומר ומעט גלי קול חזרו)‬ ‫השוו את תוצאות המדידות שקיבלתם לממצאים הכיתתיים ודרגו‬ ‫את החומרים לפי רמת עוצמת הקול שנמדדה מהגבוהה ביותר‬ ‫עד לנמוכה ביותר‪.‬‬ ‫החומר שבודד את גלי הקול בצורה הטובה ביותר לפי ממצאי‬ ‫הכיתה‪ _______________ :‬החומר שנמדדה בו עוצמת הקול‬ ‫הנמוכה ביותר הוא מבודד הקול הטוב ביותר‪ -‬רוב גלי הקול‬ ‫נבלעו בחומר ומעט גלי קול חזרו)‬ ‫חומר מבודד קול הינו חומר שבולע את רוב ‪ /‬מעט עוצמת הקול‬

‫ג‪.‬‬

‫ד‪.‬‬

‫ה‪.‬‬

‫ו‪.‬‬

‫ומחזיר רק חלק ממנה‪.‬‬ ‫לאחר שהתלמידים בדקו כיצד ריפוד דפנות הקופסה בחומרים שונים משפיע‬ ‫יישום‬

‫על עוצמת הקול הנמדדת והסיקו מסקנות לגבי חומרים המסייעים בבליעת קול‬ ‫הם חוזרים לבעיית האתגר ומציעים חומרים שיכולים לעזור בבידוד קול ומניעת‬ ‫ההד‪ .‬ניתן להעשיר את היישום בהפנייה לקטעי מידע בנושא קירות אקוסטיים‬ ‫ושימושים יישומיים לאקוסטיקה בחיי היומיום למשל באולמות של קונצרטים‬ ‫ותיאטראות‪ ,‬באולפני הקלטות‪ .‬בבתי קולנוע ובבתים פרטיים שרוצים אטימה‬ ‫מפני רעש‪.‬‬ ‫חזרו לבעיית האתגר שהוצגה בתחילת הפעילות‪ ,‬כעת לאחר שהתנסתם‬ ‫בבדיקת ההשפעה של חומרים שונים על התפשטות הקול בחלל ומצאתם‬ ‫חומרים שיכולים לבלוע קול ולעזור בפתרון בעיית ההד‪ ,‬הציעו ללהקת החברים‬

‫מכיתה ו' פתרונות יישומיים למניעת ההד במרתף ביתו של אודי‪.‬‬ ‫קולות וצלילים הם צורה של אנרגיה המשמשת אותנו ואת בעלי החיים כדי‬ ‫רקע מדעי‬

‫ליצור תקשורת‪ .‬הקול נוצר על ידי תנודות שמעבירות אנרגיה דרך האוויר או‬ ‫דרך חומרים אחרים (נוזל‪ ,‬מוצק)‪ .‬עוצמת הקול מבטאת עד כמה חזקות‬ ‫התנודות שיוצרות את הקול (החוזק שבו אנו שומעים את הקולות)‪ .‬עוצמת‬ ‫הקול נמדדת ביחידות של דציבלים (‪ .(dB‬תופעות הקשורות בקול ‪ :‬מעבר קול‪,‬‬ ‫החזרת קול (הד) ובליעת קול‪.‬‬ ‫גלי הקול היוצאים מפינו‪ ,‬או ממקור הקול‪ ,‬מתקדמים ומתרחקים מאתנו‬ ‫בהתמדה‪ ,‬אלא אם כן הם נתקלים בדרכם במחסום‪ ,‬כלומר ‪-‬בחומר כלשהוא‬ ‫הגורם לשינוי במסלולם‪ .‬כאשר גלי הקול המתפשטים בחלל נתקלים במחסום‬ ‫(למשל‪ ,‬חומרים כמו קיר‪ ,‬סלע) הם מושלכים חזרה ומגיעים שוב למקום ממנו‬ ‫יצאו‪( .‬תופעות של מעבר קול‪ ,‬והחזרת קול)‪ .‬באולמות קונצרטים ותיאטראות‬ ‫משתמשים לבניית הקירות בחומרים שיאפשרו החזרת קול בכוון הקהל‪.‬‬ ‫משטחים קשים וחלקים משמשים בדרך כלל כמחזירים טובים של גלי קול‪,‬‬ ‫כאשר גל קול פוגע במשטח קשה וחלק‪ ,‬חלק גדול מגלי הקול חוזר וחלק‬ ‫קטן נבלע ‪ .‬ואילו משטחים רכים ומחוספסים‪ ,‬כגון בד הם מחזירים גרועים‪ .‬אם‬ ‫מדברים באולם ריק אפשר לשמוע הדהוד חוזר‪ .‬אם באותו אולם יושבים‬ ‫אנשים רבים‪ ,‬לא ישמע כמעט כל הד‪ ,‬כיון שהבגדים קולטים במידה מרובה את‬ ‫גלי הקול‪ ,‬ומונעים את החזרתם ‪ .‬כאשר גלי קול פוגעים במשטחים רכים‬ ‫ומחוספסים חלק גדול מגלי הקול נבלע וחלק קטן חוזר‪.‬‬