Ääni kumoaa äänen? Melunvaimennuksen taika näkyväksi iPadilla

Tervehdys! Olen tiedevalmentaja Ken Kuwako. Minulle jokainen päivä on seikkailu ja koe.

Kuvittele tilanne: kaupungin vilske ja lentokoneen jylinä katoavat silmänräpäyksessä, ja jäljelle jää vain hiljaisuuden keskellä soiva musiikki. Oletko jo kokeillut vastamelutoimintoa, joka saa aikaan tämän lähes taianomaisen kokemuksen? Nykyään se on arkipäivää älypuhelimissa ja kuulokkeissa, mutta sen taustalla piilee aalto-opin ilmiöiden hämmästyttävä sovellus. Tällä kertaa esittelen hauskan tavan, jolla voimme tehdä tästä näkymättömästä äänensyöjästä näkyvän koko luokalle!

Tiedettä aaltojen törmäyksestä: Kun tuloksena on nolla

Ääni on todellisuudessa ilmassa etenevää värähtelyä eli aaltoja. Vastamelutoiminnon periaate on lyhyesti sanottuna äänen kumoaminen äänellä.

Laite poimii ympäristön melun mikrofonilla ja luo välittömästi sille täysin vastakkaisen aallon, jota kutsutaan vastavaiheeksi. Kun nämä kaksi aaltoa kohtaavat, aallonharjat ja -pohjat täsmäävät niin, että ne tasoittavat toisensa ja ääni katoaa. Fysiikassa tätä ilmiötä kutsutaan aaltojen superpositioperiaatteeksi. Jousella havainnollistettuna se näyttää tältä:

Kun annan oppilaiden kokeilla suosikkikuulokkeitani oppitunnilla ja napsautan virran päälle… ilmastointilaitteen hurina lakkaa ja huoneeseen laskeutuu syvä hiljaisuus. Oppilaiden silmät pyöristyvät hämmästyksestä: Vau, tämähän on uskomatonta! Koska melu häviää, tämä on loistava työkalu myös silloin, kun haluaa keskittyä opiskeluun.

Henkilökohtaisesta elämyksestä koko luokan yhteiseksi oivallukseksi

Haasteena on se, että kuulokkeilla kokemus on vain yhden henkilön kerrallaan. Muut oppilaat vain katselevat vierestä, eikä ahaa-elämys välity kaikille. Kaikkien varustaminen kalliilla kuulokkeilla taas ei ole mahdollista. Niinpä mietin, miten tämän taian voisi visualisoida eli tehdä näkyväksi kaikille. Kehitin kokeen, jossa hyödynnetään tabletin mikrofonia. Se oli jymymenestys, joten tässä resepti teillekin!

Tieteen resepti

Tarvikkeet: Vastamelukuulokkeet, iPad

Ohje: Katso ensin tämä video nähdäksesi dramaattisen muutoksen.

Kun tarkkailemme ääniaaltoja sovelluksen avulla, tulos on päivänselvä. Kun toiminto on pois päältä (OFF), mikrofoni poimii ympäristön melun ja aaltomuoto heilahtelee voimakkaasti.

Mutta heti kun kytkemme virran päälle (ON), näemme selvästi, kuinka aaltoliike pienenee ja tasaantuu.

Vinkkejä tabletin muuttamiseksi mittalaitteeksi

Käytin tässä Soundbeam-sovellusta, joka muuttaa äänen näkyväksi aaltomuodoksi. iPadin kaltaisissa tableteissa mikrofoni sijaitsee usein kameran lähellä.

Salaisuus on asettaa kuuloke tiiviisti mikrofonin päälle. Kun tässä tilassa vaihdellaan asetusta ja heijastetaan muuttuva aaltomuoto projektorilla valkokankaalle, koko luokka pääsee todistamaan hetkeä, jolloin ääni kumoutuu. Huomioitavaa on, että älypuhelimissa mikrofonit on usein hajautettu eri puolille laitetta, mikä voi vaikeuttaa koetta. Siksi suosittelen käyttämään iPadia tai vastaavaa tablettia.

Arjen teknologian taustalla vaikuttavat kiehtovat fysiikan lait. Vain yhden tabletin avulla luokkahuone muuttuu jännittäväksi tutkimuslaboratorioksi. Kokeile sinäkin ja visualisoi hiljaisuuden aallot!

Lisämateriaalia aaltojen käyttäytymisestä:

Heijastuminen avoimesta päästä https://youtu.be/PjfNwQiXrjk

Heijastuminen kiinteästä päästä https://youtu.be/Vdk-My4_aZE

Pitkittäinen ja poikittainen aaltoliike https://youtu.be/y0PSI0Dn-PI

Yhteydenotot ja tiedustelut

Tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs arkea! Olen koonnut helposti ymmärrettäviä ohjeita ja vinkkejä hauskoihin kotikokeisiin. Tutustu rohkeasti!

・Tiedonvinkit-sisällöt on nyt julkaistu kirjana. Lisätietoja täältä ・Lisätietoa ylläpitäjä Ken Kuwakosta löydät täältä ・Yhteydenotot (kirjoituspyynnöt, luennot, tiedepajat, TV-konsultointi jne.) täältä ・Päivitykset ja uutiset löydät myös X-palvelusta!

Tiedevinkit-kanavalla runsaasti koevideoita!