Labbrapport- panflöjt
Labbrapport- Panflöjt
Moa Frändestam år 8
Bild källa: http://www.fotopedia.com/items/flickr-3485453199 Fotograf: inmitadelgado på Flikr
Jag ska tillverka en panflöjt av: Sugrör
Syftet med undersökningen är att jag ska ta reda på, baserat på den fakta som jag har tillgång till, vilka faktorer (vad som) som påverkar ljudet.
Fakta om ljud
Hur hör vi?
Ljudet uppfattas av örat som består av tre delar; ytterörat, mellanörat och innerörat. Innerörat är den mest komplicerade delen men utan någon av de tre delarna skulle vi inte kunna höra. Ljud är det vi hör och kan med andra ord förklaras med som vibrationer/svängningar i materia. När en ljudkälla börjar vibrera flyttas molekyler och puttar på varandra så får rörelsen att likna dominoeffekten. När molekylerna i tex. luften påverkar varandra som en dominorad uppstår det vi kallar ljudvågor och det är dessa som gör att vi kan uppfatta ljud och dess innebörd.
När vågorna som uppstår av att molekylerna krockar med varandra når vårt öra sätts trumhinnan i svängning. Trumhinnan för vidare ljudet till mellanörat där städet, stigbygeln och hammaren finns. Deras uppgift är att förstärka vibrationerna och sedan förmedla dem till innerörat. Stigbygeln trycker mot det ovala fönstret, som är den enda ingången till innerörat, i samma takt som ljudvågorna och rörelsesätter snäckans vätska. I snäckan finns så kallade sinnesceller. När dessa börjar röra på sig känner cellernas känselspröt av detta och skickar elektriska impulser till hjärnan som gör att vi kan tyda ljudet.
Frekvens
Frekvens kan enkelt förklaras som hur många svängningar ljudvågorna gör inom en speciell tidsintervall. När frekvensen är hög betyder det alltså att ljudvågorna har ett högt antal svängar per sekund. När frekvensen är låg, ett lågt antal svängar per sekund. Måttet för frekvens är Hertz och förkortas som Hz. Detta mått mäter hur många svängar ljudet gör på en sekund. Ju högre frekvensen är desto ljusare uppfattar vi tonen. De ljudvågor som har tajta, hoppressade, kullar och dalar har därmed mycket hertz och låter alltså som en ljusare ton än en som har mindre kullar.
Men det finns också ljud som människan inte kan uppfatta. Vi kan höra från ljud från 20-20 000 Hz. Ultraljud är ljud som ligger utanför vår hörselgräns och har för hög ton. Detta ljud används bland annat till att kalla på hundar och för att låta havande få en första titt på fostret. Infraljud är ljud under 20 Hz.
Resonans
Resonans finns i gitarrer, piano och många andra instrument. I gitarren finns ett håligt utrymme där ljudvågorna samlas och fortplantas. När de studsar mot väggarna får ljudvågorna hela gitarren att svänga med, med andra ord vibrera i takt med ljudvågorna. Samma sak gäller i pianot och fiolen.
Vad påverkar ljud?
Ljud påverkas av många saker. Om du pratar i samma styrka på en öppen äng eller om du pratar i ett litet rum med kala väggar uppfattas ljudet mycket olika av personerna runt dig. Detta har att göra med hur ljudvågorna studsar. Ljudvågor i ett litet tomt rum fortplantas, nästan på samma sätt som inne i gitarren, och gör att ljudet gång på gång studsar mot oss och in i våra öron. Om vi till exempel står i en skog och pratar eller ropar i samma styrka så studsar inte ljudvågorna alltid mot oss, utan i många olika vinklar som får ljudet att spridas.
Hur vi uppfattar ljud har såklart också att göra med hur mycket andra ljudkällor runt oss låter, om vår hörselförmåga är i sitt fulla bruk och om något blockerar ljudvågorna från att komma fram till oss.
Ljudvågorna ser olika ut beroende på hur starkt ljudet är. Ljudvågorna är som sagt svängningar och ju starkare ljudet är desto högre går svängarna. När ljudet är milt och är svårt för oss att uppfatta är svängarna mer utsträckta, som bilden nedan.
Bilden ovan visar en ljudvågor som är starka och har hög ton, eftersom att de är väldigt ihoptryckta och har stor svängning. Frekvensen för dessa ljudvågor skulle, om man räknade med att bilden visar en sekund, vara 13 Hz.
Hörselskada
En hörselskada kan ha kommit till på flera olika sätt. Ofta får man nedsatt hörsel i samband med åldrandet vilket kommer naturligt, men det förekommer tyvärr också bland unga som utsätter sina öron för alldeles för hög ljudnivå under konserter, discon och fester. I öronsnäckan finns små hörselsäller med ca 100 hårstrån på toppen som fungerar som känselspröt. När ljudvågorna kommer in i snäckan får de håren på cellen att vibrera. Ju högre ljudet är, desto längre in i snäckan kommer det och desto mer vibrerar håren. Om ljudet är för högt och vibrationerna blir för starka skadas dessa hårstrån. Det går bra att böjas lite, men om de böjs för grovt går de av och lämnar en bestående hörselskada. Denna skada är mycket vanlig och kallas en hörselnedsättning.
Hypotes
Jag tror att ljudet i flöjten kan påverkas av många faktorer. Mest beror ljudet såklart på hur flöjten är utformad. En flöjt som är kortare och har fler sugrör kommer förmodligen att låta mer än en lång flöjt. I en kortare flöjt kommer ljudvågorna hinna studsa men ändå komma ut ur sugröret innan ljudvågorna tunnas ut och ljudnivån minskar. Ljudet måste ju ha kraft för att studsa hela vägen genom sugröret och nå till örat vilket jag tror att det lägre sugröret kommer hindra. Jag tror även att materialet påverkar hur vida flöjten låter stark eller ljust eller med hög eller låg ton. En flöjt av material som är slätare och har högre densitet får ljudvågorna att lättare studsa utan att försvagas. Om min flöjt hade varit tillverkad av någon sorts metall, glas, sten, välslipat trä eller hårdare plast skulle ljudet ha förstärkts otroligt. En flöjt i trä som varit väldigt ojämnt slipat med mycket flisor och hack skulle ha gjort att ljudet inte kom långt innan det försvann helt på grund av att ljudvågorna skulle studsa för mycket fram och tillbaka mellan de olika ojämnheterna.
Blåsmetoden måste vara rätt för att få bästa möjliga ljud.
Metod
Jag tänker genomföra min undersökning genom att först chansa på ett antal sugrör och sedan sätta ihop dem med tejp. Sedan kommer jag att klippa av alla sugrör tvärs över, på snedden och sedan blåsa för att se hur mycket de låter och om man hör någon skillnad på tonerna på det kortaste och det längsta sugröret. Jag gör sedan en till flöjt baserad på den tidigare men gör om lite på längden, hur tätt sugrören sitter osv. Så här fortsätter jag tills jag känner att jag har den bästa möjliga flöjten.
Resultat
Mina resultat visar alltså att; den mest effektiva flöjten ska vara kort, vara avklippt skarpt på diagonalen så att det blir stor skillnad på tonerna i flöjten och ha mycket mellanrum mellan varje sugrör. Man ska, för att blåsa så bra som möjligt, blåsa hårt med utstucken överläpp så att luften automatiskt kommer nedåt utan att man behöver vända huvudet. Jag kom dessutom fram till att ju mer skillnad på storleken den var på sugrören desto mer skillnad blev det också på tonerna när man blåste. De längsta hade en mörkare ton och de kortaste en ljusare ton.
Slutsats
Några av mina resultat förvånade mig inte, medan det finns andra som jag inte förstår. Precis som jag trodde var den kortaste flöjten den som hade bäst ljud, för att de långa skulle försvaga ljudets kraft. Jag kom också fram till att den flöjt som hade flest sugrör och mest skillnad mellan varje rör var den som man hörde tydligast tonförändringar på. Ett kort rör gav en ljusare ton än ett längre rör. När ljudvågorna bildas i luften reagerar molekylerna precis som en våg; de puttar på varandra och får på så sätt vidare vågen. För att putta på molekyler krävs kraft. När vi säger något så flyttas de närmsta molekylerna framåt så att dessa puttar på de framför osv, till det att kraften tagit slut. På samma sätt puttar molekylerna i sugrören på varandra med hjälp av att vi, genom att blåsa, sätter molekylerna i rörelse. Min teori är att när vi blåser i det långa röret så krävs mer kraft att putta på materian än i det korta röret. I det korta finns mindre materia att putta på, vågorna kan gå snabbt utan att behöva putta på lika många molekyler. I det långa röret krävs mer kraft och vågorna går då långsammare. Långsammare vågor betyder att frekvensen blir lägre och medför att tonen blir mörk.
En flöjt är ganska olik många andra instrument. Många andra instrument har strängar eller resonanslåda. Den äldsta flöjten som hittats är 35000 år gammal och tillverkad av mammutben. Ben är ett av de bästa materialen att göra instrument i eftersom att det är så pass hårt och hållbart. Däremot skulle det inte gå att producera instrument av ben i någon större tillaga eftersom att det skulle betyda att många fler djur skulle dö ut. Flöjten skiljer sig också på ett annat sätt från andra instrument. Den finns i otroligt många olika typer; piccolaflöjt, spaltflöjt, traversflöjt, blockflöjt, flageolett, tarkaflöjt och näsflöjt är bara några av de många exemplen. Flöjten kan vara gjord av många olika material. De flesta flöjter är tillverkade av trä, metall eller annat plastliknande material. Flöjter, liksom många andra instrument nu för tiden, tillverkas ofta i massproduktion i fabriker men även för hand.
Det uppstod inget fel när jag gjorde min flöjt, även om det finns många faktorer som skulle kunnat påverka funktionen. Några räknar jag upp här nedanför och hur de skulle kunna undvikas:
- Hål i sugrören- dubbelkolla genom att hålla för ena änden, hålla munnen runt andra änden och blåsa. Du märker om det pyser ut luft genom ett pip eller en svag luftläcka.
- För mycket ljud i omgivningen som kan göra att du inte hör hur flöjten låter- försök att gå någonstans med mindre ljud.
- Håller för hårt runt flöjten så att ingen luft kan passera- håll försiktigt.
- Blåser det runt dig kan ljudet i flöjten ändras en aning-ställ dig med ryggen mot blåstenn så att flöjten skyddas.
Utvecklingsmöjligheter för min flöjt
För att utveckla min flöjt ännu mer skulle man kunna göra den av ett hållbarare material där ljudet studsar lättare- som metall eller starkare plast. Man skulle också kunna lägga till ett system av hål och klaffar för att kunna bestämma ton och styrka ytterligare.
Källa: http://www.voodoofilm.org/artikel/ljud.aspx
http://horselskadade.ifokus.se/articles/4d714517b9cb46222705a12a-orats-funktion-och-ljud
http://www.ljudteknik.net/vad-ar-frekvens
Titano fysik, av Ingrid Monthan från sidorna 110-118, tryckt 2010
