波的環保議題

  有些動物是用聽覺辨識方向,他們的聽力都非常靈敏,但我們人類的聽力比較差,我們只能聽到每秒震動20~20000次的聲波,而我們聽不到的波,就叫做超聲波了!聲音每秒震動次數稱為頻率,科學上稱為赫茲,我最低能聽到每秒震動25次的聲音,最高能聽到每秒震動15001,下面是我們在試驗可以聽到每秒震動多少次的聲音,實驗中,我們發現,頻率越大的聲音,就會令人感到刺耳難受。

 

音量大小的單位為分貝,如果分貝太大的話,就會令人受不了,現在就讓我們實際探索分貝吧!

我們發現當分貝太大,會令人不舒服,太小也會聽不見,然後老師就讓我們玩大聲公的遊戲,我能發出132.1的分貝,但杜宇捷卻發出大約135分貝呢!

接下來,我們就來玩音波槍吧!只要我們輕輕碰橡皮時,就會慢慢飄出煙圈,相反的,大力碰就會馬上射出煙圈,因為外面的空氣和煙,很類似縱波,外面的空氣將煙圈向內壓,就形成煙圈了! 

 

 

波的應用

   老師讓我們用音叉來感受波,大家都知道波會震動吧!但大部分的波都不會發出聲音,所以老師就教我們用音叉來讓波發出聲音吧!我們首先先用敲擊錘敲擊音叉,拿到耳邊時,音叉會發出嗡嗡聲,把手輕輕的摸音差會感覺麻麻的,但用手用力碰音叉的話,音叉的震動為立刻停止,而且音叉震動很快,所以才會發出聲音呢!

   然後我們把音叉放入水中,觀察水面的變化,結果水面會產生水波和水花呢!這個實驗也證明音叉的波真的很快呢!

   我們現在要來當個小小音樂家了!但我們不需要樂器,只要用燒杯和水就可以以了!首先要準備一根槌子,敲擊燒杯裡的水,燒杯裡水的高低音就要靠水量囉 !水量越多,聲音就越低,相反的,水量越少,聲音就越高,想想看,一個瘦子和一個胖子,誰會被推倒?當然是瘦子嘛!就像敲擊時,如果水太多,波就震動得越慢,聲音當然也就更低啦!

  下列是我們利用槌子敲擊水杯裡的水,來演奏各式各樣的樂曲,雖然演奏的樂曲都很簡單,但調出正確的高低音卻非常困難喔!

 

  老師跟我們說還有一種方法也可以用水量來發出高低音,就是用手來磨杯子的口來發出聲音,跟上面一樣,水量多,聲音就越低,相反的,水量越少,聲音就越高,當然,沒有裝水的杯子,聲音最高囉!

我們現在要用電腦的特殊效果,來讓波呈現在我們眼前,下面是音叉、柏淮和丁老師聲波的圖片，柏淮和音叉的波就比丁老師的波來的整齊，代表丁老師的聲帶有點受損了!但柏淮的聲波和音叉的聲波也有點不同喔!柏淮的聲波高低起伏較大，代表柏淮的聲波比較高，音叉的波數量較少，也代表柏淮的聲波震動得比較快喔!

音叉

柏淮

丁老師

波的初探

1.      因為「波」是看不見的，所以我們要用具體的東西(ex:繩子)的振動來解釋，以便進一步了解「波」。我們發現物體振動得越快，「波」產生的彎曲形狀就會越小、越多、越密。

2.      「波」分為很多種，其中一種叫駐波，駐波因為上下各有一個波在做交互運動，相互抵消的結果，就好像靜止不動一樣。

3.      為了觀察駐波，所以我們做了一個起波器。自製起波器時需準備一個小馬達、兩個三號電池、兩條橡皮筋、一塊橡皮擦與一條線。

4.製作方法如下：將電池和馬達連成通路，並用橡皮筋將馬達固定在電池座上，再將橡皮擦的邊緣插在馬達的轉軸上，且將棉線綁在電線上，手拉棉線，將整個裝置垂吊起來，開關打開，馬達帶動橡皮擦轉動起來，但因橡皮擦位置不平均，所以產生劇烈振動，就可看到棉線呈現出駐波的型態了

5.     科學家稱呼駐波胖胖的地方叫「波腹」；瘦瘦的地方叫「波節」。

 

6.      除了繩子外，「水」也是觀察波的一種很適合的物質。若水的振動來源是來自上方，則水波會出現一圈圈的圓形波紋；但若水的振動來源是來自前後或左右方的話，因會有反射作用，所以產生的水波則是有高有低的S型。 

 

7.      另外，水量會影響波浪前進的快慢，經過下面的實驗，我們發現水量越多，水波前進的速度越快。

8.      除了「繩子」和「水」可以幫助我們模擬波外，「彈簧」也是一個不錯的觀察物質喔！除了也可以觀察到S形的波外，彼此前後推動彈簧，我們也觀察到如毛毛蟲運動方式的波喔！因為毛毛蟲前進的時候，身體會先縮在一起，就像彈簧波有疏有密，密的地方會一直前進，這便是彈簧波在運動。

9.      看了這麼多種物質模擬的波後，其實科學家早已依波的振動方向和前進方向，將波分成兩大類。和繩波或水波一樣造型的S形波，波的振動方向是上下的，但波卻一直往前進，「上下」方和「前」方式垂直的，這種波就稱為橫波或高低波。而只有彈簧出現的特殊波形，因手是「前後」振動彈簧，而波也是「前後」移動，兩個方向是平行的，所以這種波就叫縱波或疏密波。

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