Liste der Stationen - Energie
Werbung
Exp. Station Thema A1.01 1 Das Stimmlippenmodell A1.02 2 Die Stimmgabel A1.03 3 Das schwingende Stahlblatt A1.04 4 Das Monochord A1.05 5 Töne auf dem Oszilloskop A2.01 6 Schallleiter Luft A2.02a 7a Schallwellenmodelle I (Doppeltrommel, Magnete) A2.02b 7b Schallwellenmodelle II (Federwurm, Kerze) A3.01 8 Anatomie des Ohres (Modell) A3.01 8 Anatomie des Ohres (Modell) A3.02 9 Richtungshören A3.03 10 Verstärkung des Schalls im Mittelohr A3.04 11 Innenohr A4.02 13 Schallreflexion A4.04 14 Schallaufzeichnung / Schallplatte A4.05 15 Dopplereffekt A4.06 16 Zahnrad & Lochsirene A4.07 17 Resonanz A5.01 18 Hörgrenze (Hörtest, Schwerhörigkeit) Experiment A 0.01 Zurück zum Einstiegsversuch … Station 0 Beim Akustik-LAB habt ihr viel über den Schall gelernt – über seine Entstehung, seine Ausbreitung sowie das Hören. Beim Einstiegsversuch mit den Stethoskopen spielten all diese Teilgebiete der Akustik eine Rolle. Führt ihn noch einmal durch und erklärt ihn dann ausführlich – Schritt für Schritt – von der Schallentstehung über die Schallausbreitung bis zum Hören bei beiden Versuchspersonen. Versuchsbeobachtung: ______________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Schreibt jetzt möglichst genau (Schritt für Schritt) auf, wie ihr euch die gesamte Erscheinung erklärt. Benutzt dabei die gelernten Fachbegriffe ! ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ © 2004 ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ______________________ Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 0.01 Zurück zum Einstiegsversuch … Station 0 Beim Akustik-LAB habt ihr viel über den Schall gelernt – über seine Entstehung, seine Ausbreitung sowie das Hören. Beim Einstiegsversuch spielten all diese Teilgebiete der Akustik eine Rolle. Führt ihn noch einmal durch und erklärt ihn dann ausführlich – Schritt für Schritt – von der Schallentstehung über die Schallausbreitung bis zum Hören bei beiden Versuchspersonen. Versuchsbeobachtung: Nur bei geöffnetem Hahn hört der Mitschüler das Geräusch der Stimmgabel, die bei seinem Partner auf der Stirn angesetzt ist. Schreibt jetzt möglich genau (Schritt für Schritt) auf, wie ihr euch die gesamte Erscheinung erklärt. Benützt dabei die gelernten Fachbegriffe! - © 2004 - die Stimmgabel schwingt sie erzeugt dabei einen Ton die Schwingung der Stimmgabel wird auf die Schädelknochen übertragen, die dabei in Schwingungen versetzt werden die Schwingungen der Knochen werden auf das Trommelfell übertragen, das in Schwingungen versetzt wird die Schwingungen des Trommelfells erzeugen Schallwellen in der Luft im Gehörgang die Schallwellen breiten sich durch den Schlauch bis in den Gehörgang des Partners aus dies geschieht nur bei geöffnetem 2-Wege-Hahn dort versetzen sie das Trommelfell in Schwingungen diese Schwingungen werden über die Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss, Steigbügel) auf das ovale Fenster übertragen die Schwingungen des ovalen Fensters versetzen die Ohrlymphe in Schwingungen die Schwingungen der Lymphe reizen Sinneszellen Sinneszellen leiten ein Signal über den Hörnerv an das Gehirn Im Gehirn entsteht die Sinneswahrnehmung Experiment A 1.01 Schallentstehung 1 Station 1 unsere Stimme Fragestellung: Warum können wir sprechen und singen? Aufgabe 1: Setze das Stimmlippenmodell vor den Mund und blase hinein. Dein Partner beobachtet das Innere der Röhre von der anderen Seite. Sorge für eine gute Beleuchtung. Luft Beobachtung: Beschreibt, was man hören und sehen kann. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Aufgabe 2: Blast einen Luftballon auf und versucht mit der ausströmenden Luft möglichst viele verschiedene Töne zu erzeugen. Was muss man tun? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ © 2004 Aufgabe 3: Die Schallentstehung bei Vögeln ähnelt sehr der beim Luftballon. Hört euch die Vogelstimmen auf der CD an und versucht ähnliche Geräusche mit dem Luftballon zu erzeugen. Aufgabe 4: Seht euch die Videoaufnahme von menschlichen Stimmlippen dazu an. Was müsste man beim Stimmlippenmodell verändern, um erzeugen? verschieden hohe Töne zu __________________________________________________________________________ Rückseite ☺ ____________________________________________________________ Experiment Seite 2 A 1.01 Station 1 Die Klangerzeugung auf Blechblasinstrumenten funktioniert ähnlich wie die bei unserer menschlichen Stimme. Trompete Man setzt das Mundstück vor die Lippen und presst sie etwas zusammen. Die Wangen werden nicht aufgeblasen. In der Mitte der Lippen wird die Luft hindurch geblasen, so dass die Lippen ein Geräusch erzeugen. Je lockerer die Lippen dabei sind, desto ________________ ist der Klang. Je stärker man die Lippen zur Seite spannt, desto _______________ ist der Klang. Aufgabe 5: a) Versuche, verschiedene Töne auf der Schlauchtrompete zu erzeugen. b) Schlage den Xylophonstab mit dem Schlägel an. Kannst du den gleichen Ton mit der Schlauchtrompete treffen? Das „Mundstück“ muss nach jedem Gebrauch mit der Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden! B © 2004 Desinfektion Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 1.02 Schallentstehung 2 Station 2 Stimmgabeln Fragestellung: Wie entsteht der Schall bei einer Stimmgabel? Aufgabe 1: Schlage die Stimmgabel auf die Holzplatte (Vorsicht - festhalten!!!). Halte die Gabel ans Ohr. Schlage die Stimmgabel nochmals an und berühre sie vorsichtig an einer der Spitzen. Beobachtung: Beschreibe, was du hörst:__________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Deutung: Versuche zu erklären, wie der Ton einer Stimmgabel entsteht. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Aufgabe 2: Schlage die Schreibstimmgabel an der Tischkante an. a) Höre genau 15 Sekunden den Stimmgabelton an. Was stellst du fest? © 2004 _______________________________________________________________ b) Schlage nochmals an und ziehe die Stimmgabel mit der Schreibfeder gleichmäßig über eine rußgeschwärzte Glasplatte. Vorsicht!!! Tisch Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 1.02 Station 2 c) Zeichne genau auf, was auf der Glasplatte zu erkennen ist. Die Amplitude 1) Den Abstand von der Mittellage eines Stimmgabelzinkens bis zum weitesten Ausschlag nennt man Amplitude (= Schwingungsweite). 2) Je weiter der Ausschlag, desto lauter ist der Ton. 3) Also: je weiter der Zinken ausschwingt, desto größer ist die Amplitude. Aufgabe 4: Informiere dich an der Infostation über die Amplitude! Aufgabe 5: Beende folgende Ergebnissätze: a) Die Amplitude ist umso größer, je _____________________ die Stimmgabel schwingt. b) Je größer die Amplitude ist, desto __________________ ist der Ton. C) Wie verändert sich die Amplitude bei dem Versuch in Aufgabe 2? _________________________________________________________________________ © 2004 Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 1.03 Schallentstehung 3 Station 3 das Stahlblatt Fragestellung: Wie lassen sich Tonhöhe und Lautstärke verändern? Aufgabe 1: Erkläre am Beispiel des Glockenspiels den Unterschied zwischen Tonhöhe und Lautstärke: _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Aufgabe 2: Erzeuge mit dem Stahlblatt verschieden laute Töne, ohne das Stahlblatt zu verstellen. Ergebnis: Fertige zwei kleine Skizzen an (ähnlich wie Abb.1.). Formuliere je einen Merksatz zur Lautstärke. Abb.1 Skizze „laut“ _______________________________ _______________________________ Skizze „leise“ _______________________________ _______________________________ Aufgabe 3: Erzeuge verschieden hohe Töne. Ergebnis: Fertige zwei kleine Skizzen an. Formuliere einen Merksatz zur Tonhöhe. Skizze „hoch“ _______________________________ _______________________________ Skizze „tief“ © 2004 _______________________________ _______________________________ Aufgabe 4: Erkläre, wie bei der Spieluhr verschieden hohe Töne erzeugt werden. ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 1.03 Station 3 Die Frequenz 1) Wenn das Stahlblatt sich einmal hin und her bewegt hat, hat es eine ganze Schwingung ausgeführt. 2) Je mehr Schwingungen pro Sekunde desto höher ist der Ton. 3) Eine Schwingung pro Sekunde entspricht einer Frequenz von einem Hertz [Hz]. Aufgabe 5: Informiere dich an der Infostation über die Frequenz. Aufgabe 6: Beende folgende Ergebnissätze: a) Die Frequenz ist umso größer, je ___________________ der schwingende Teil des Stahlblattes ist. b) Je größer die Frequenz ist, desto _______________ ist der Ton. Die Amplitude 1) Den Abstand von der Mittellage eines Stahlblattes bis zum weitesten Ausschlag nennt man Amplitude (= Schwingungsweite). 2) Je weiter der Ausschlag, desto lauter ist der Ton. 3) Also: je weiter der Zinken ausschwingt, desto größer ist die Amplitude. Aufgabe 7: Informiere dich an der Infostation über die Amplitude! Aufgabe 8: Ergänze folgende Ergebnissätze: a) Die Amplitude ist umso größer, je _____________________ das Stahlblatt schwingt. Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 b) Je größer die Amplitude ist, desto __________________ ist der Ton. Experiment Schallentstehung 4 A 1.04 Station Saiteninstrumente 4 Vorsicht mit dem Monochord !!! Achte darauf, dass der Zeiger der Spannvorrichtung nicht den roten Bereich erreicht. Fragestellung: Wie können auf Saiteninstrumenten verschieden hohe Töne erzeugt werden? Aufgabe 1) Höre dir die CD-Aufnahme an. Aufgabe 2) Finde mit Hilfe des Spannvorrichtung Monochords zwei Möglichkeiten heraus, verschieden hohe Töne zu Steg Stahlsaite Steg Möglichkeit 1 __________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Möglichkeit 2 __________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Aufgabe 3) Bringe ein Ohr direkt vor das Schallloch, so dass du die Saite gut beobachten kannst. Zupfe die Saite und verändere die Spannvorrichtung so, dass man mal einen Ton hören kann und mal nicht. Beobachtung: Beobachte die Saite. Beschreibe ihr unterschiedliches Verhalten © 2004 bei einem hörbaren und einem unhörbaren Ton. Ergebnis: Wie kommt es, dass man den Ton bei einer bestimmten Einstellung der Spannvorrichtung nicht hören kann? Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 1.04 Die Frequenz 1) Wenn eine Saite sich einmal hin und her bewegt hat, hat sie eine ganze Schwingung ausgeführt. 2) Je mehr Schwingungen pro Sekunde erfolgen, desto höher ist der Ton. 3) Eine Schwingung pro Sekunde entspricht einer Frequenz von einem Hertz [Hz]. Station 4 Aufgabe 4: Informiere dich an der Infostation über die Begriffe „Amplitude“ und „Frequenz“ ! Aufgabe 5: Schätze mit Hilfe des Monochords ab, welche der folgenden Aussagen richtig sein könnte: Die tiefste Frequenz, die ein Mensch gerade noch hören kann, liegt bei... ... ... ... ... 2 Hz 16 Hz 30 Hz 60 Hz . . . . Aufgabe 6: Beziehe dich auf Aufgabe 2 und beende folgende Ergebnissätze: a) Möglichkeit 1: Die Frequenz ist umso höher, je __________________________ __________________________________________________________________ b) Möglichkeit 2: Die Frequenz ist umso höher, je __________________________ __________________________________________________________________ c) Je größer die Frequenz ist, desto _______________ ist der Ton. Die Amplitude 1) Den Abstand von der Mittellage einer Saite bis zum weitesten Ausschlag nennt man Amplitude (= Schwingungsweite). 2) Je weiter der Ausschlag, desto lauter ist der Ton. 3) Also: je weiter der Zinken ausschwingt, desto größer ist die Amplitude. © 2004 Aufgabe 7: Beende folgende Ergebnissätze: a) Die Amplitude ist umso größer, je _____________________ die Saite schwingt. b) Je größer die Amplitude ist, desto __________________ ist der Ton. Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 1.05 Schall sichtbar machen Station 5 Fragestellung: Wie unterscheiden sich Knall, Ton und Geräusch? Aufgabe 1: Verbinde die entsprechenden Begriffe mit Pfeilen! Trommelschlag Stimmgabel Geräusch Schlüsselbund Ton Chinaböller Knall Blätterrauschen Sirene Aufgabe 2: Ein Mikrofon ist an einem Oszilloskop angeschlossen. Schlage auf der braunen Platte eine Stimmgabel an und halte sie vor das Mikrofon. Einstellung Timebase (rot markiert) : 200/50 Zeichne das Schwingungsbild „Stimmgabel“ auf! © 2004 Aufgabe 3: Erzeuge vor dem Mikrofon ein Geräusch durch ein Schlüsselbund! Einstellung Timebase (rot markiert) : 200/50 Zeichne das Schwingungsbild „Geräusch“ auf! Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 1.05 Aufgabe 4: Erzeuge vor dem Mikrofon einen Knall durch Station Aufschlagen des Schraubendrehergriffs auf die Holzplatte! 5 Einstellung Timebase (rot markiert) : 50/10 Zeichne das Schwingungsbild „Knall“ auf! Aufgabe 5: Informiere dich an der Infostation über die Amplitude. Amplitude Aufgabe 5: Bearbeite folgende Aufgaben. Benutze den Begriff „Amplitude“: a) Beschreibe das Schwingungsbild „Knall“ (siehe Aufgabe 4). __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ b) Wie unterscheiden sich die Schwingungsbilder „Ton“ und „Geräusch“? (s. Aufg.2,3) _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 _______________________________________________________________ Experiment A 2.01 Schallleiter Luft Station 6 Aufgabe 1: Seht euch den Sience-Fiction-Film-Ausschnitt am PC an. Was ist bei den Sound-Effekten unrealistisch ? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Wichtiger Hinweis: Glasbruch-Gefahr ! Ventile genau in der angegebenen Reihenfolge öffnen und schließen. Geräte nicht vom Tisch nehmen ! Aufgabe 2 a: Schaltet den Trafo ein (4V), schließt den Schalter und prüft kurz, ob die Klingel funktioniert. b: Dreht jetzt das Ventil V1 unter der Grundplatte zu. V2 c: Schaltet die Saugpumpe ein und beobachtet zwei Minuten lang das Druck-Messgerät und hört auf den Klingelton. Notiert die Beobachtungen: V1 ___________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ d: Schließt das Ventil V2 an der Pumpe, und schaltet die Pumpe aus. e: Öffnet jetzt das Ventil V1 unter der Grundplatte wieder. © 2004 Bebobachtung:____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ f: Baut zum Schluss für eure Nachfolger den Versuch wieder zurück: • • Klingel und Trafo ausschalten Ventil V2 an der Pumpe wieder öffnen Rückseite ☺ Experiment -2- A 2.01 Station 6 Auswertung: 1. Wie erklärt ihr euch diese Erscheinung? _________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 2. Formuliert ein Versuchsergebnis. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 3. Wozu dient die weiche Unterlage unter der Klingel ? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 4. Habt ihr bei Aufgabe 1 („Sience-Fiction-Film“) richtig gelegen ? Formuliert ggf. eine neue Antwort auf die Frage. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 _____________________________________________________________________________ Experiment A 2.02a Schallausbreitung in Luft 1 Station 7a Aufgabe 1: Zwei „Holzkästen“ mit aufgesteckten Stimmgabeln stehen einander in ca. 20cm Entfernung gegenüber. Schlagt eine der Gabeln mit dem „Schlägel“ an, hört kurz den Ton und stoppt dann die Stimmgabel durch „Festhalten“. Was fällt euch auf ? _______________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Wie erklärt ihr euch die Erscheinung ? ________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Die folgenden Modellversuche helfen euch bei der Deutung. Aufgabe 2 a: Stellt zuerst die brennende Kerze vor das offene Ende der Trommel. Klopft jetzt vorsichtig mit den Fingern auf das Trommelfell. Beobachtung: ____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ b: Schlagt jetzt mit der flachen Hand einmal kräftig auf die Mitte des Trommelfells. © 2004 Beobachtung: ____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Wie erklärt ihr euch das ? __________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ___________________________________________________________ Rückseite ☺ Experiment -2- A 2.02a Station Aufgabe 2: Beim zweiten Modellversuch liegt ein „Federwurm“ in einer Dach- 7a rinne. Er darf nicht aus der Rinne herausgenommen werden ! Fasst das lose Ende der Spiralfeder an und zieht sie bis zur schwarzen Markierung auseinander. Bewegt jetzt die Hand mit dem Feder-Ende in Pfeilrichtung hin- und her, erst einmal, dann mehrfach. Die gespannte Feder nicht plötzlich loslassen ! Beobachtungen: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Wie erklärt ihr euch das ? ___________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Aufgabe 3: Lest euch den ausliegenden Info-Text „Schallwellen übertragen Energie“ gegenseitig vor. Wiederholt noch einmal den Versuch aus Aufgabe 1 mit den beiden Stimmgabeln. Sicher könnt ihr jetzt genauer erklären, was da passiert ist. Benutzt Fachbegriffe aus dem Text! Aufgabe 4: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ __________________________ Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 ____________________________________________________________________________ Experiment A 2.02b Schallausbreitung in Luft 2 Station 7b Zwei „Holzkästen“ mit aufgesteckten Stimmgabeln stehen einander in ca. 20cm Entfernung gegenüber. Schlagt eine der Gabeln mit dem „Schlägel“ an, hört kurz den Ton und stoppt dann die Stimmgabel durch „Festhalten“. Aufgabe 1: Was fällt euch auf? _______________________________________________________ ________________________________________________________________________ Wie erklärt ihr euch die Erscheinung? ________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Die folgenden Modellversuche helfen euch bei der Deutung. Aufgabe 2: Geht jetzt zu dem Versuchsaufbau Nr. XXX und zündet dort die Kerze an. Schlagt mit dem Schlägel einmal kräftig auf die Mitte des rechten Trommelfells. Beobachtungen: __________________________________________________________ __________________________________________________________________________ © 2004 __________________________________________________________________________ Aufgabe 3: a) In der Rinne rollen zehn Magnete. Die Magneten werden nicht aus der Rinne genommen! Gebt dem ersten Magneten einen kleinen Stoß und beobachtet, was die anderen Magneten tun. Beobachtungen: __________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________ Rückseite ☺ Experiment -2- A 2.02b Station 7b b) Wiederholt den Versuch und beobachtet dabei den mit dem roten Schild „Luftteilchen“ gekennzeichneten Magneten in der Mitte der Reihe. Beobachtung: ______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Wie erklärt ihr euch das Verhalten des Magneten ?____________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Aufgabe 3: Lest euch den ausliegenden Info-Text „Schallwellen übertragen Energie“ gegenseitig vor. Aufgabe 4: Wiederholt noch einmal den Versuch aus Aufgabe 1 mit den beiden Stimmgabeln. Sicher könnt ihr jetzt genauer erklären, was da passiert ist. Benutzt Fachbegriffe aus dem Text ! ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ © 2004 Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 3.01 Das Ohr Station 8 Ihr habt schon viel über den Schall und seine Eigenschaften gehört. Wieso können wir eigentlich etwas hören? Bevor ihr diese Frage klären könnt, müsst ihr euch mit dem Aufbau des Ohres vertraut machen. Aufgabe 1: Nehmt das Modell des Ohrs vorsichtig auseinander und legt die Einzelteile vor euch hin. Auf den Einzelteilen werdet ihr grüne Buchstaben finden. In der „Legende“, die ihr an der Station findet, steht, wie die einzelnen Teile es Ohrs bezeichnet werden. Ordnet den grünen Buchstaben die richtige Zahl aus der Zeichnung zu und tragt die Bezeichnung aus der Legende in die Tabelle ein. Aufgabe 2: Malt die drei Ohrbereiche anschließend in den entsprechenden Farben an (gelb, blau, rot). 14 Mittelohr Innenohr 1 2 4 6 7 8 9 11 12 5 13 10 Außenohr 3 © 2004 13 Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 3.01 Station 8 Aufgabe 3: Seht euch im PC den Film über den Hörvorgang an und beschreibt diesen hier Schritt für Schritt mit eigenen Worten. © 2004 Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 3.02 Richtungshören Station 9 Können wir mit den Ohren genau feststellen, woher der Schall kommt? Aufgabe 1a: Ein Gruppenmitglied stellt sich mit geschlossenen Augen in die Mitte des Raums, während sich die anderen mit ca. 2m Abstand darum stellen. Die außen stehenden geben nun nacheinander ein Geräusch von sich. Der Schüler in der Mitte versucht dorthin zu zeigen, von wo er etwas gehört hat. Die Mitschüler außen gehen leise um die Versuchsperson herum und erzeugen mindestens 15 Geräusche aus verschiedenen Richtungen. Beobachtung:______________________________________________________________ 1b: Jetzt hält sich der Schüler in der Mitte ein Ohr fest zu. Die Augen bleiben geschlossen. Nun wird das Experiment wiederholt. Beobachtung:______________________________________________________________ Wie kommt das? Deutung: __________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Wie genau kann ein Mensch die Richtung wahrnehmen, aus welcher der Schall kommt? © 2004 Aufgabe 3: • Lege den Schlauch hinter deinen Kopf. • Setzte die Trichter dicht vor die Ohren. • Dein Partner berührt mit dem Lineal den Schlauch (Vorsicht – nicht schlagen!). Er beginnt jeweils bei der Markierung in der Mitte und wandert nach links oder rechts. • Sobald du erkennen kannst, wohin er mit dem Lineal gewandert ist, sage „rechts“ oder „links“. Beobachtung: Bei welcher Entfernung zur Mitte konntest du gerade noch einen Richtungsunterschied wahrnehmen? Schüler 1: ________ cm Schüler 2: ________ cm Schüler 3: ________ cm Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 3.02 Station 9 Schall, der von einer Schallquelle z.B. links von unserem Gesicht ausgesendet wird, erreicht die Ohren nicht genau gleichzeitig (Schallgeschwindigkeit...). Das Gehirn ist in der Lage, aus diesem winzig kleinen Zeitunterschied die Richtung zu errechnen, aus welcher der Schall kommt. Aufgabe 4 Berechne mithilfe des auf dem Arbeitsbogen von Station 12 notierten „Literaturwertes“ der Schallgeschwindigkeit, welchen Zeitunterschied das Gehirn noch wahrnehmen kann. m a) Schallgeschwindigkeit („Literaturwert“): _______ s b) Der Schall legt in 1 Sekunde _______ m zurück. c) Schon bei einem Abstand von ______cm von der Mitte des Schlauchs konnte die Versuchsperson entscheiden, wohin das Klopfen gewandert ist. d) Rechnung: Setze ein und rechne aus. 1 Sekunde • _______ cm • 1000 = _______ m • 100 ________ Millisekunden (tausendstel Sekunden) Ergebnis: Das Gehirn kann einen Zeitunterschied zwischen den beiden Ohren von nur _______ tausendstel Sekunden erkennen!!! Aufgabe 5 Erkläre noch einmal in eigenen Worten, weshalb wir die Richtung erkennen können, aus der der Schall kommt. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 _____________________________________________________________________________ Experiment A 3.03 Hörverstärker Station 10 Ihr seid in der Lage sehr leise Geräusche wahrzunehmen! Um diese Fähigkeit zu besitzen, brauchen wir Mechanismen, die den Schall sammeln und verstärken. Aufgabe 1: Schaut euch die Bilder an. Was haben alle Tiere gemeinsam und welchem Zweck dient diese Gemeinsamkeit? Unser erster „Verstärker“ ist: _________________________________________________________________________ Was können wir tun, damit er den Schall noch mehr verstärkt? ___________________________________________________________________ Aufgabe 2: Bevor wir Schallwellen als Geräusche oder Töne wahrnehmen können, © 2004 durchlaufen sie einen komplizierten Weg durch unser Mittelohr und werden dabei verstärkt. Bewegt das „Trommelfell“ im Modell. Beobachtet sehr genau! Wie verhält sich das „ovale Fenster“?_________________________ ___________________________________________________________________________ Wie kommt hier eine Verstärkung zustande? Denkt an euer Wissen aus der Mechanik! (Versucht die Fachbegriffe aus der Akustik zu verwenden)____________________________ ___________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 3.03 Station 10 Aufgabe 3: Das Modell 2 zeigt euch die verstärkende Funktion des Mittelohrs. Nr. 3 Nr. 2 Nr.1 a) Stellt alle Manometer (Druckmesseranzeigen) auf Null, indem die Spritze Nr. 1 vorsichtig herausgezogen wird. Gebt jetzt an der Spritze Nr.1 Druck auf das System („Schalldruck“) und beobachte beide Manometer. b) Stelle am Trommelfellmanometer (Nr.2) die Werte 0,1 bar bis 0,4 bar ein und notiere die Werte des Innenohrmanometers (Nr.3) : Bei 0,1 bar an Manometer Nr.1 zeigt Manometer Nr.3 _____ bar an. Bei 0,2 bar an Manometer Nr.1 zeigt Manometer Nr.3 _____ bar an. Bei 0,3 bar an Manometer Nr.1 zeigt Manometer Nr.3 _____ bar an. Bei 0,4 bar an Manometer Nr.1 zeigt Manometer Nr.3 _____ bar an. „bar“ ist eine Einheit für den Druck in einem Raum. c) Wie kommt die Verstärkung zustande? Notiert eure Vermutung: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Kraft Fläche • Druck = • Denkt auch an die Hebelwirkung! Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 Lösungshilfen: • Vergleicht die Fläche des Stempels in den Spritzen, die das Trommelfell und das ovale Fenster darstellen. Experiment A 3.04 Innenohr Station 11 Gelangen die Schallwellen in das Gehirn? Wenn ihr die Stationen 8 und 10 schon bearbeitet habt, wisst ihr, was mit dem Schall passiert, bevor er das ovale Fenster erreicht. Wenn die Schwingungen am ovalen Fenster eintreffen, hat das Gehirn noch nichts empfangen und wir empfinden noch nichts. Da das Gehirn Schwingungen nicht verarbeiten kann sondern nur elektrische Signale (Strom) „versteht“, muss es ein Organ geben, das die Schwingungen in elektrische Signale „übersetzt“ und an das Gehirn weiterleitet. Dieses Organ ist die Ohrschnecke. Über diese Ohrschnecke erfahrt ihr einiges an dieser Station. Schneckentor abgerollt © 2004 Aufgabe 1: Vervollständigt den Text. Der Steigbügel überträgt die Schwingungen auf das __________________ Fenster, welches die flüssigkeitsgefüllte Ohrschnecke vom _________________________-ohr abgegrenzt. Die Ohrschnecke hat drei parallel verlaufende, aufgewickelte Gänge. Die ankommenden Schwingungen breiten sich vom __________________________ Fenster zur Spitze des ________________________-ganges hin aus und setzten sich über das Schneckentor im ___________________-gang fort. Das ______________________ Fenster am Ende des Paukenganges wölbt sich bei jedem Druckstoß der Schneckenflüssigkeit aus. Der dritte Gang ist der _______________________. Die Schwingungen werden besonders auf die ______________________-membran übertragen. Darunter liegen die __________________ mit ihren feinen Härchen. Diese produzieren elektrische Signale, wenn ihre Härchen gebogen werden. Die elektrischen Signale werden vom Hörnerv in das Gehirn weitergeleitet. Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 3.04 Station 11 Aufgabe 2: Überlegt, wie die Information über die Schwingungen von den Sinneszellen aufgenommen wird und schreibt eure Vermutung auf: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________ Schaut euch nun den Film zum Innenohr auf dem PC an und überprüft und berichtigt gegebenenfalls eure Vermutung. © 2004 Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 4.01 Wie schnell ist der Schall ? Station 12 Wieso benützt man für den Start bei Laufwettbewerben stark rauchende Munition oder eine Starterklappe ? Fragestellung: Vermutung: ______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Da der Schall sehr schnell ist, ist es schwierig, seine Geschwindigkeit zu bestimmen ist. Ihr sollt es bei diesem Versuch trotzdem versuchen ! Aufgabe 1: Vom oberen Schulgartentor aus („Ziel“) sind zum Parkplatz hin Markierungen in Abständen von 200 m, 180 m, 160 m, 140 m, 120 m und 100 m auf der Straße angebracht. Lasst euch von einem der Betreuungslehrer einweisen ! Aufgabe 2: aus: Schroedel, Erlebnis Physik / Chemie 2, S. 50 Zeitnehmer/in und Protokollant/in nehmen die Position auf der Ziel-Markierung am Schulgartentor ein. Wichtig: Sprecht ab, auf welches Zeichen hin die Starterklappe gehoben und mit wie viel Verzögerung sie dann zusammengeklappt werden soll ! © 2004 aus: Schroedel, Erlebnis Physik/Chemie 2, S. 50 Aufgabe 3: Einer von euch begibt sich mit der „Starterklappe“ nacheinander auf die 200m-, 180m-, 160m-, 140m-, 120m- und 100m-Markierungen („Start“), so dass er von den anderen gut zu sehen ist. Er betätigt auf das Zeichen hin die Starterklappe über dem Kopf so, dass das Zusammenschlagen für die Zeitnehmer gut sichtbar und hörbar ist. Aufgabe 4: Es werden jeweils die Zeiten zwischen „Zusammenklappen der Starterklappe sehen“ und „Zusammenklappen hören“ gemessen und die in die Tabelle eingetragen. Da die Zeitmessung nicht einfach ist, solltet ihr diese an der 200m–Marke einige Male üben, bevor ihr Messwerte eintragt (Tabelle auf der Rückseite) ! Rückseite- 2☺- Experiment A 4.01 Hier die gemessenen Zeiten eintragen ! Station 12 Strecken (in Meter) Schallgeschwindigkeit Gemessene Zeiten (in Sekunden) Mittelwert = Strecke Zeit m s in 200 m s 200 m s 200 m s 180 m s 160 m s 140 m s m S m S m S m S m S m S 120 m s m S 100 m s m S m S Mittelwert Umrechnungsfaktor mal 3,6 Schallgeschw . km in h km h km h km h km h km h km h km h km h km h Auswertung: m s 1. Schätzt ab, welche Strecke der Schall in einer Sekunde zurücklegt: ______________ 2. Berechnet die Schallgeschwindigkeit, indem ihr die jeweilige Strecken durch die zugehörige gemessene Zeiten teilt. Tragt die erhaltenen Werte (auf eine Kommastelle gerundet!) in die graue Spalte der Tabelle ein. 3. Rechnet eure Messwerte von „Meter pro Sekunde“ in „Kilometer pro Stunde“ um, indem ihr eure Ergebnisse mit dem Faktor 3,6 multipliziert. 4. Unser Versuch liefert wegen der unvermeidlichen Messfehler keine genauen Messwerte. Schlagt in eurem Physikbuch den „Literaturwert“ nach. m s Schallgeschwindigkeit („Literaturwert“): ________________ b) Stellt eine einfache „Zählregel“ auf ! ___________________________________________ ____________________________________________________________________________ _________________________ Gruppe _________________________ ______ _________________________ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 5. Da die Lichtgeschwindigkeit viel größer ist (300.000 Kilometer pro Sekunde), sieht man bei Gewitter einen viele Kilometer entfernten Blitz nahezu sofort, während der gleichzeitig entstehende Donner einige Sekunden bis zu einem „Beobachter“ braucht. a) Wie weit ist das Gewitter noch entfernt, wenn zwischen dem Sehen des Blitzes bis zum Eintreffen des Donners 12 s vergehen ? ____________m___ Experiment A 4.02 Schallreflexion Station 13 Problemstellung: Obwohl wir eine Schallquelle oft nicht direkt sehen können, hören wir Töne, wie z. B. ein Martinshorn von der Feuerwehr auch um mehrere Ecken. Dieses Phänomen sollt ihr in den folgenden Versuchen ergründen. Aufgabe 1: Legt das eingeschaltete Taktell auf den mit Watte bedeckten Boden des Behälters. Wenn ihr euch mit euren Ohren seitlich vom Behälter befindet, hört ihr das Taktell nur noch schwach ticken. Versucht mit Hilfe der Metallplatte, ohne die Positionen des Behälters oder die eurer Ohren zu verändern, den Schall umzuleiten, so dass das Ticken des Taktells lauter zu hören ist. Zeichnet die Position der Platte in die Abbildung links ein und beschreibt genau, wie ihr vorgegangen seid ! ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Aufgabe 2a: Im Flur vor dem Schul-LAB sind zwei „Hohlspiegel“ angebracht. Vor jeden Spiegel setzt sich einer von euch auf einen Hocker – zunächst mit Blick zueinander. Einer von euch liest flüsternd den Text „Echoverfahren in der Technik“ Satz für Satz vor – während der andere versucht, jeden Satz zu wiederholen. Der „Sprecher“ wird dabei immer leiser, bis der „Hörer“ den Text nicht mehr versteht. Aufgabe 2b: Jetzt drehen sich „Sprecher“ und „Hörer“ mit dem Gesicht / Oberkörper zum Spiegel um. Der „Sprecher“ liest mit der Lautstärke weiter, bei der der „Hörer“ den Text gerade nicht mehr verstehen konnte. Verändert dabei ruhig einmal eure Sitz-/Sprech-/Hörposition. Was fällt euch auf ? Erklärt mithilfe der Zeichnung ! Beobachtung:________________________________________________________________ © 2004 ___________________________________________________________________________ Erklärung: __________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________ Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 4.02 Station 13 Aufgabe 3: In einem sogenannten Flüstergewölbe flüstert Person A. Während Person C nichts hört, kann Person B alles gut verstehen, obwohl sie weiter entfernt ist (Abb.). Zeichnet den Weg des Schalls ein und erklärt ! __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Aufgabe 4: Manchmal kehrt der Schall nach Reflexion auch zur Schallquelle zurück. man spricht in diesem Fall vom Echo . Das Echolot ist eine technische Anwendung dazu. Informiert euch mithilfe des folgenden Textes über das Verfahren ! © 2004 Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: Experiment A 4.04 Schallaufzeichnung Station 14 Fragestellung: Wie kann man Tondokumente aufzeichnen? Aufgabe 1: Seht euch doch einmal eine alte Schallplatte mit dem Binokular an. Wie sehen die Spuren aus? Zeichnet und beschreibt! Wozu dienen sie wohl? Zeichnung _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ Aufgabe 2: Ihr habt folgende Geräte zur Verfügung: Alter Plattenspieler (33er), Schelllackplatte, DIN A-4 Blatt gerollt, „Nadelbecher“, Binokular, Apparat zur Aufzeichnung des Sprech-Schalls Vorsicht spitze Nadeln! Lest jeden Arbeitsschritt der folgenden Anleitung erst genau durch - handelt erst, wenn ihr genau verstanden habt, was zu tun ist! Etwas unklar ? --> Nachfragen !!!! a) Absenkerhebel steht auf Pos.0. Schaltet den Plattenspieler ein, indem ihr den Arm etwas nach innen bewegt. – die Platte dreht sich jetzt, der Tonarm ist oben. Nun das gerollte DIN A-4 Blatt mit der Nadelspitze leicht senkrecht auf die Platte aufsetzen. © 2004 Beobachtung.: b) Den Tonarm des Plattenspielers jetzt so weit über die Schallplatte schwenken, bis die Nadel unter dem Plastikbecher über dem Plattenrand steht. Tonarm absenken (Pos.1), einige Sekunden bis eine Minute hören und ihn dann wieder heben (Absenker Pos.0). Den Tonarm nun wieder in Ausgangsposition schieben. Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 4.02 Station 14 Beobachtung:________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Deutung: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Aufgabe 3 a) Der folgende Versuch zeigt euch, wie diese Spuren entstehen. Einer von euch reinigt zunächst die Maske mit dem Desinfektions-Tuch und setzt sie sich nach kurzem Abtrocknen auf. Dann sagt er laut „R a t a t a t a m“. Was beobachten die anderen am Stift bzw. der dünnen Zellophan-Haut? Notiert eure Beobachtungen: __________________________________________________________________ ________________________________________________________________ b) Wiederholt jetzt den Text und zieht dabei ca. 25 cm des Papierstreifens langsam und gleichmäßig heraus. Reißt euch euren Streifen ab und betrachtet die Spur. Ihr könnt den Streifen auf den Rand dieses Blattes kleben. Beobachtungen: _____________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Aufgabe 4 Wie eine Schallplatte hergestellt wird, zeigt euch der beiliegende Infotext! Aufgabe 5 Was habt ihr bei diesen Versuchen gelernt? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 ___________________________________________________________________________ Experiment A 4.05 Der Dopplereffekt Fragestellung: Station 15 Warum werden die Töne eines vorbeifahrenden Feuerwehrautos tiefer, sobald es an uns vorbei gefahren ist? Arbeitsmaterial: Computerprogramm „Doppler“ Videodatei „Stehendes Auto“ Videodatei „Fahrendes Auto“ Aufgabe 1: Sieh dir die Datei „Fahrendes Auto“ an! Beschreibe genau, wie sich der Hupton beim Vorbeifahren des Autos verändert! (Achte dabei auf die Lautstärke und die Tonhöhe) ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Info: Die Tonhöhe (Frequenz) der Hupe wird in Hertz (Hz) angegeben. 1 Hz entspricht einer Schwingung pro Sekunde. Je höher der Ton, desto größer die Frequenz. © 2004 Aufgabe 2: Nun sollst du herausfinden, wie schnell das Auto gewesen ist. 1. Starte das Computerprogramm „Doppler“ 2. Gib zunächst die Tonhöhe (Frequenz) der stehenden Hupe ein. Im Lautsprecher hörst du, wie sich dieser Ton anhört. 3. Gib dann die geschätzte Geschwindigkeit des vorbeifahrenden Autos ein. Im Lautsprecher hörst du zuerst den Hupton des sich nähernden Autos, die Töne während der Vorbeifahrt und den Hupton des sich entfernenden Autos. 4. Probiere verschiedene Frequenzen und Geschwindigkeiten aus! Trage die Ergebnisse in die umseitige Tabelle ein! Rückseite ☺ Seite 2 Frequenz (Auto steht) Geschwindigkeit Hz Km/h Frequenz (Auto nähert sich) Frequenz (Auto entfernt sich) Hz Hz Unterschied (zur Frequenz des stehenden Autos) Hz Aufgabe 3: Auf den Aufnahmen „Stehendes Auto“ und „Fahrendes Auto“ hörst du ein wirkliches Auto! Finde durch Probieren und Vergleichen heraus, mit welcher Geschwindigkeit es vorbeigefahren ist. Das Auto hatte eine Geschwindigkeit von km/h. Aufgabe 4: Kreuze an! desto höher ist der Ton der Hupe desto stärker ändert sich die Tonhöhe beim Vorbeifahren Je schneller sich das Auto an dir vorbeibewegt... (bei gleicher Frequenz der Hupe) desto tiefer ist der Ton der Hupe Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 desto weniger ändert sich die Tonhöhe beim Vorbeifahren Experiment A 5.01 Wie gut hörst du? Station 18 Die Fähigkeit, hohe Töne zu hören, hängt vom Alter ab: Junge Menschen hören oft sogar Fledermäuse rufen, während bei älteren die Hörgrenze immer weiter sinkt. Lautes Aufdrehen des Walkman lässt dich unter Umständen früh taub für hohe Töne werden. Hier kannst du testen, ob du hohe Töne hören kannst. Info: Die Höhe eines Tones hängt ab von der Zahl der Druckschwankungen (Schwingungen), die pro Sekunde dein Ohr erreichen. Die Anzahl der Schwingungen wird als Frequenz bezeichnet, die Maßeinheit ist das Hertz (Hz): 1 Hz entspricht einer Schwingung pro Sekunde. Beim Ton a´ schwingt eine Saite mit 440Hz, Aufgabe 1: 1. Starte das Programm „Hörtest“ durch zweimaliges Drücken der linken Maustaste. 2. Du hörst unterschiedlich hohe und lange Töne im Bereich zwischen 50Hz und 16000Hz. Die Länge der Pausen zwischen den Tönen ist verschieden. 3. Wenn du einen Ton hörst, drücke kurz die Taste ‚s’! © 2004 4. Notiere die Frequenz des Tones in der Tabelle auf der Rückseite und vermerke, ob du ihn gehört hast oder nicht! Starte einen neuen Durchgang mit einer anderen Testperson! Rückseite ☺ Experiment Seite 2 A 5.01 Station 18 Frequenz des Tons in Hz (Bildschirmanzeige) gehört nicht gehört Frequenz des Tons in Hz (Bildschirmanzeige) gehört nicht gehört Aufgabe 2: Wie wirken sich Hörschäden aus? Hörgeschädigte Menschen können mittlere und hohe Töne nur noch schlecht hören. Auf dem Desktop findest du die Tondateien „Diskussion“ und „Musik“, wie sie ein Mensch mit und ohne Hörschaden wahrnimmt. Höre dir die Aufnahmen an und beschreibe, was ein schwerhöriger Mensch nicht mehr wahrnehmen kann und welche Probleme er deshalb im Alltag hat! Hörgeschädigte Menschen können folgende Dinge nicht wahr-nehmen: ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ Gruppe ______ Unterschrift des Protokollführers: © 2004 Sie haben deshalb im Alltag folgende Probleme:
![309 Schallwelle [tra]](http://s1.studylibde.com/store/data/010339713_1-dcf3087f58c59138616e14af7e620276-300x300.png)
