Náměty dlouhodobých projektů pro popularizaci fyziky
Náměty dlouhodobých projektů pro popularizaci chemie
Výroba hudebního nástroje „maxi - tubulum“
Text:
Teorie
Hudební nástroje můžeme dělit podle způsobu vzniku zvuku. Zdrojem zvuku tak může být kmitání:
- pružného dřevěného plátku (klarinet),
- listových pružin (harmonika),
- umělé či přírodní blány (buben),
- struny (kytara),
- hudebníkových rtů (trubka),
- proudu vzduchu po nárazu na ostrou hranu (píšťala).
Některé z těchto typů nástrojů lze napodobit pomocí instalatérských, elektrikářských a jiných trubek. Jedním z takovýchto netradičních nástrojů je i „tubulum“, k jehož výrobě nám postačí trubky průměru cca 10cm a pevná lepicí páska.
Tubulum je hudební nástroj, který lze zařadit do skupiny nástrojů bicích. Zdrojem zvuku je blána tvořená lepicí páskou, přelepenou přes trubku, která tvoří tělo nástroje a jejíž délka udává výšku tónu.
Při úderu na bicí plochu vzniká v trubce stojaté vlnění, které má různé parametry podle toho, zda má trubka otevřený nebo uzavřený konec. V případě uzavřené trubky vzniká stojatá čtvrt-vlna, v otevřené trubce vznikne stojatá půlvlna (viz obr. 1).
Obr. 1. Stojatá půl-vlna v částečně otevřené trubici (vlevo), stojatá čtvrt-vlna v uzavřené trubici (vpravo).
Dostatečně velkou bicí plochu vyrobíme šikmým seříznutím konce trubky a jeho přelepením izolepou (obr. 2). Zvuk z takto upravené, částečně otevřené trubky má nejlepší parametry, co se týká hlasitosti a sytosti tónu.
Obr. 2. Přelepením seříznuté trubky získáme bicí plochu.
V tomto případě vzniká v trubce stojatá půl-vlna. Délka trubky l pro tón o frekvenci f je dána vztahem: l = lambda / 2
Kde c je rychlost zvuku ve vzduchu, λ je vlnová délka, T je perioda kmitání.
Výroba maxi-tubula
K výrobě je třeba dostatečné množství elektroinstalačních, odpadových nebo jiných trubek o průměru cca 10cm a tuhá lepicí páska.
Nejprve se musíme rozhodnout, jak velký hudební nástroj chceme sestrojit – je třeba uvážit, že s každou nižší oktávou se rozměry nástroje zdvojnásobují. Následující tabulka zachycuje délky trubek jednotlivých tónů pro různé oktávy (pro rychlost šíření zvuku 340ms-1):
|
|
velká oktáva |
malá oktáva |
jednočárkovaná |
|||
|
tón |
f [Hz] |
l [m] |
f [Hz] |
l [m] |
f [Hz] |
l [m] |
|
c |
65,41 |
2,60 |
130,81 |
1,30 |
261,63 |
0,65 |
|
c# |
69,29 |
2,45 |
138,59 |
1,23 |
277,18 |
0,61 |
|
d |
73,41 |
2,32 |
146,83 |
1,16 |
293,66 |
0,58 |
|
d# |
77,78 |
2,19 |
155,56 |
1,09 |
311,13 |
0,55 |
|
e |
82,41 |
2,06 |
164,81 |
1,03 |
329,63 |
0,52 |
|
f |
87,31 |
1,95 |
174,61 |
0,97 |
349,23 |
0,49 |
|
f# |
92,50 |
1,84 |
184,99 |
0,92 |
369,99 |
0,46 |
|
g |
98,00 |
1,73 |
196,00 |
0,87 |
392,00 |
0,43 |
|
g# |
103,82 |
1,64 |
207,65 |
0,82 |
415,30 |
0,41 |
|
a |
110,00 |
1,55 |
220,00 |
0,77 |
440,00 |
0,39 |
|
a# |
116,54 |
1,46 |
233,08 |
0,73 |
466,16 |
0,36 |
|
h |
123,47 |
1,38 |
246,94 |
0,69 |
493,88 |
0,34 |
Pokud máme jasno v rozsahu tubula, můžeme se pustit do jeho výroby. Nařežeme trubky odpovídajících délek, každou trubku šikmo seřízneme a řez přelepíme lepicí páskou (viz obr. 2). Přelepený konec slouží jako bicí plocha nástroje. Nakonec trubky umístíme do vhodné konstrukce. Trubky jednočárkované oktávy postačí připevnit na dřevotřískovou desku. Pro nástroj s hlubšími tóny nebo větším rozsahem je vhodné upevnění do nosné konstrukce s kolečky. Tento hudební nástroj je možné zhlédnout na odkazu [1].
Popsat dlouhodobý badatelský orientovaný projekt pro žáky ZŠ nebo SŠ a vysvětlit jeho přínos.
Doporučený multimediální materiál
[1] Monster Tubulum: Time To Start. YouTube [online]. 2010 [cit. 2014-10-27]. Dostupné z: