Td3 Versuchsbeschreibung: „Wir zaubern mit Tönen – Teil 1 “
Töne erzeugen, Tonhöhen erkennen, Luftschwingungen nachweisen und spüren Wie entsteht ein Ton? Durch Zupfen, Streichen, Auslenken, Schlagen, Blasen, Drehen, ….
Wodurch unterscheiden sich die Töne? Durch Tonhöhen und Lautstärken
Nr. Versuchsbeschreibung Materialien Bemerkungen
T1 Gummigitarre
(Saitenschwingung) Zwei verschieden dicke Gummiringe werden der Länge nach über eine Backform gezogen, an den Kanten festgedrückt und gezupft. Die Tonhöhe richtet sich nach der Dicke der Gummis und der Spannung (schwingende Masse).
Dann wird ein Dreikantholz unter die Gummiringe geschoben. Dadurch werden die Saitenlängen verkürzt und der Ton höher.
Die Backform soll nun von Kind A zwischen die Hände genommen werden, während Kind B die Gummis zupft. Kind A kann die Schwingungen der Backform spüren.
Grund für die unterschiedlichen Tonhöhen erläutern Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde wird in Hertz angegeben. Viele Schwingungen pro Sekunde erzeugen hohe Töne; tiefe Töne haben weniger Schwingungen pro Sekunde.
An der Auflage der Saite ist immer ein Knoten (= Schwingungsende), d.h. die Länge der Saite zwischen den Auflagen bestimmt die
Schwingungslänge. Kurze Saitenlängen verursachen hohe Töne, weil sie schneller schwingen als lange.
5 Blechbackformen*) 5x2 verschieden dicke Gummiringe
5 Dreikanthölzchen
5x
*) Der Versuch kann auch mit geschlossenen Pappkartons durchgeführt werden, Größe etwa 18cm x 26 cm.
Arbeitsblattaufgabe T1
Beziehung zw. Saitenlänge und Tonhöhe
Gründe für den lauteren Ton:
Die Schwingung der Gummis setzt die umgebende Luft in
Schwingung. Die Backform schwingt mit; der Ton wird dadurch lauter. Die Backform dient als Resonanzkasten.
Hinweis:
Resonanz bedeutet Mitschwingen, Reflektion bedeutet Zurückwerfen.
Auf Schreibweise hinweisen:
Klangsaite und Leseseite
Instrumente mit Saitenschwingungen aufzählen lassen:
Zupfinstrumente:
Gitarre, Harfe, Zither
Streichinstrumente:
Geige, Cello, Bass
Schautafel 1: Schwingungen mit unterschiedlichen Tonhöhen und Lautstärken, hörbare Frequenzen T2 Schallverstärker
Ein Stück Schnur durch zwei Finger streifen lassen.
Man hört kaum einen Ton.
Dann die Schnur, die durch den Boden eines Plastikbechers gezogen ist, durch zwei Finger streifen lassen. Jetzt hört man deutlich einen Ton.
In einen leeren Eimer sprechen
5 lose Schnüre
5 Plastikbecher mit Schnur durch den Boden
(Plastikbecher möglichst von unterschiedlicher Größe)
Leerer Eimer
5x
Vorgang:
Die Schwingung wird von der Schnur auf den Becherboden übertragen, der mitschwingt. Der Becherboden überträgt die Luftschwingungen an die Luft.
Durch die Becherform werden die Schwingungen gebündelt und lauter wahrgenommen.
T3 Linealklänge
(Metallschwingung)Das Metalllineal wird mit der Hand so auf den Tischrand gedrückt, dass ein Teil es Lineals übersteht. Der überstehende Teil wird nach unten gebogen, dann losgelassen und dadurch zum Schwingen angeregt. Beim Schwingen gibt er einen Ton ab, der durch die Resonanz der Tischplatte verstärkt wird.
Der frei schwingende Teil soll mal 3 cm, dann 5 cm und zuletzt 7 cm lang sein; es sind jeweils die Tonhöhen festzustellen.
Der frei überstehende Teil des Lineals wird mal kräftiger nach unten ausgelenkt mal weniger stark (Lautstärke).
Kinder legen ihr Ohr auf die Tischplatte, um festzustellen, ob der Ton vom Tisch weiter geleitet wird.
5 Metalllineale
5x
Glockenspiel + Notenblatt
Instrumente mit Metallschwingungen aufzählen lassen:
Klangschale
,
Stimmgabel Triangel,
Zimbel, Becken, GongMit dem Glockenspiel können
die Tonhöhen in Anhängigkeit
von der Länge der Metallplatten
gezeigt werden.
Td3 Versuchsbeschreibung: „Wir zaubern mit Tönen – Teil 1 “ - Fortsetzung 1
Nr. Versuchsbeschreibung Materialien Bemerkungen
T4 Flaschentrommel
(Teilkörperschwingung durch Schlagen)
Die Flaschentrommel wird mit ihrer Öffnung in etwa 3 cm Abstand vor ein brennendes Teelicht gehalten.
Wenn man auf das Gummi schlägt, entsteht ein Ton;
die damit verbundenen Luftschwingungen lassen das Teelicht erlöschen.
Dieser Versuch demonstriert, dass der Ton durch Luftschwingungen übertragen wird
5 Flaschentrommeln 10 Teelichter 5 Gasanzünder
Arbeitsblattaufgabe T4
Tonübertragung durch die Luft
5x
Hinweis:
Immer zwei Teelichter gleichzeitig anzünden, damit die Kinder am Tisch den Versuch leichter wiederholen können.
Schautafel 2: Ohr und Schautafel 3: Lautstärken + Einwirkungsdauer / Gehörschädigung T5 Heulschlauch
(Luftsäulenschwingung)Jeder Tisch erhält einen Heulschlauch. Fünf Kinder dürfen gemeinsam ihre Heulschläuche kreisen lassen. Durch die Drehung wird die Luftsäule im Schlauch in Schwingung versetzt. Es entsteht ein Ton.
Wovon hängt die Tonhöhe ab?
Stopft man einen Korken in die untere oder obere Öffnung, so kann die Luft nicht mehr schwingen und der Heulschlauch gibt kaum noch einen Ton ab.
5 Heulschläuche 5 Korken
5x
Hinweis:
Heulschläuche erhält man in Spielwarenabteilungen oder im Internet; der Versuch funktioniert aber auch mit Flexischläuchen aus der Elektroabteilung von
Baumärkten, aber längst nicht so gut.
T6 Hörrohr
Das eine Ende eines Plastikschlauches wird an ein Ohr gehalten, das andere Ende vor den Mund.
Wenn man nun in das Rohr flüstert, hört sich das besonders laut an.
Mit dem Plastikschlauch kann man seine Herztöne hören.
5 Heulschläuche
Stethoskop vorführen
5x
Vorsicht:
Die Kinder dürfen nicht zu laut ins Rohr sprechen, um das Trommelfell nicht zu gefährden.
T7 Flaschenorgel
(Luftsäulenschwingung) Jeder Tisch erhält zwei teilweise mit Wasser gefüllte Flaschen, eine Schale und eine Spritze. Die Kinder sollen mit ihrem Mund oder durch einen Strohhalm Luft über die Flaschenöffnung blasen und dadurch einen Ton erzeugen.Dabei müssen sie den Strohhalm so an den Flaschenrand halten, dass er nach oben halb hinüberschaut und der Luftstrom dicht über den Glasrand streicht.
Durch Verändern des Wasserstands mit Hilfe der Spritzen wird die schwingende Luftsäule größer oder kleiner und damit auch die Tonhöhe verändert.
10 unterschiedlich große Flaschen
5 Strohhalme 5 Schalen 5 Spritzen Wasser
1 Paket Papiertaschentücher
5x
Hinweis:
Je kleiner das Luftvolumen in der Flasche ist, umso höher ist der Ton, wenn man das Luftvolumen zum Schwingen anregt.
Klopft man aber mit einem Stöckchen an die Flasche, so dass das Wasser in
Schwingung versetzt wird, ist es umgekehrt: Je größer das Wasservolumen in der Flasche ist (also kleineres
Luftvolumen), umso tiefer wird der Ton.
T8 Lotosflöte
Jeder Tisch bekommt eine Schiebeflöte und kann durch das Verschieben des Kolbens die
Veränderung der Tonhöhe feststellen.
Wie erzeugt man den tiefsten Ton? Durch eine lange oder eine kurze Luftsäule?
Die Moderatorin gibt einen Ton vor, den die Kinder an den Tischen nachmachen sollen.
5 Schiebeflöten
5x
Instrumente mit Luftschwingungen Holzblasinstrumente:
Flöte, Klarinette, Alphorn, Fagott, Oboe
Blechblasinstrumente
Trompete, Posaune, Horn,
Tuba, Orgel
Td3 Versuchsbeschreibung: „Wir zaubern mit Tönen – Teil 1 “ - Fortsetzung 2
Nr. Versuchsbeschreibung Materialien Bemerkungen
T9 Spüren von Luftschwingungen T9a Kitzelndes Backpapier
Ein Blättchen Backpapier wird zur Hälfte längs gefaltet, der geknickte Teil wird zwischen die gespitzten Lippen gehalten und dann wird gesummt.
Es kitzelt, leider in der Regel nicht bei allen Kindern!
Auf trockene Lippen achten!
30 Blättchen Backpapier (5cm x 8cm)
alle Kinder
T9b Puste-Paula
„Paula“ sprechen und die Hand vor den Mund halten oder
„Der Potsdamer Postkutscher putzt den Potsdamer Postkutschkasten“
---
alle Kinder
T9c Der zitternde Luftballon
Ein aufgeblasener Luftballon wird zwischen den Fingerspitzen gehalten. Dann wird ein großes Tamburin angeschlagen. Die durch den Ton erzeugte Luftschwingung lässt den Luftballon erzittern
5 Luftballons 5 Ballonklammern 1 Luftballonpumpe
A u s s o r t i e r t zu zeitaufwändig
T10
Demonstration von Längs- und Querwellen (Longitudinal- oder Schunkelwellen und Transversal- oder Seil- wellen)Es werden erst fünf Spiralen verteilt, auf den Tisch gelegt, in Schwingung versetzt und dabei die Wellennatur des Schalls erklärt.
Dann 10 Kinder nach vorn holen und fragen, wie man eine Längswelle darstellen kann. Die Kinder müssen sich anfassen und schunkeln: sie bleiben dabei fest an ihrem Platz stehen. Auf diese Weise können wandernde
Luftverdichtung und -verdünnung einer Längswelle demonstriert werden. Die Bewegung erfolgt in Ausbreitungsrichtung, daher Längswelle.
Mit einem Seil kann eine Querwelle demonstriert werden.
Zur Demonstration einer Querwelle durch die Kinder müssen sie sich an den Händen fassen und abwechselnd hochspringen. Die Schwingungen erfolgen quer zur Ausbreitungsrichtung.
Im Gegensatz zu den Längswellen von Tönen entsteht auf der Wasseroberfläche eine Querwelle, wenn man einen Stein hinein wirft.
Arbeitsblattaufgabe T10 – luftleerer Raum
T11 Schlusskonzert
(Teil- und Ganzkörperschwingungen)
Jeder Tisch erhält ein Schlaginstrument, darf sein Instrument vorführen und erklären,
wie der Ton entsteht,
was schwingt und
wie man ihn anhalten oder dämpfen kann.
Jeder Tisch erhält ein Blasinstrument, darf sein Instrument vorführen und erklären
wie der Ton entsteht,
was schwingt und
wie man ihn anhalten oder dämpfen kann.
Schlaginstrumente:
2 Tamburins (Handtrommel) 2 Triangeln
1 Zimbelpaar 1 Klangschale
1 Kimbala (Daumenklavier) Blasinstrumente:
1 Hupe 1 Panflöte 1 Tröte 1 Schiebeflöte 1 Trillerpfeife
Diverse Pfeifstrohhalme Donnerröhren
Arbeitsblattaufgabe T11
Instrumente vorstellen
5x
Td3 Versuchsbeschreibung: „Wir zaubern mit Tönen - Teil 2 “
Schallleitung, Richtungshören, Resonanz (mitschwingen), Reflektion (zurückwerfen)
Nr. Versuchsbeschreibung Materialien Bemerkungen
Schalleitung durch ein Schnur und durch Holz T12 Löffelglocke
An einen Esslöffel ist eine etwa 30cm lange Schnur gebunden. Das lange Ende der Schnur um den Zeigefinger wickeln und den Zeigefinger in die Ohrmuschel stecken. Nun den Löffel an die Tischkante schlagen lassen. Man hört einen glockenähnlichen Ton.
Ohr auf den Tisch legen.
Die Schnur zwischen die Finger nehmen und dadurch den Ton dämpfen
.
Welcher Löffel gibt den tieferen Ton ab:
der große oder der kleine Löffel?
5 Esslöffel 5 Teelöffel 10 Schnüre
5x
Die Schwingung wird durch das Anschlagen des Löffels an die Tischkante erzeugt; die Schnur leitet sie unmittelbar an das Ohr weiter. Es wird kaum Schallenergie von der Schnur abgestrahlt.
Auch der Tisch gerät in Schwingung.
Man kann den Schall hören, wenn man sein Ohr auf die Tischplatte legt.
T13 Tickender Tisch
Eine Eieruhr wird aufgezogen, auf das eine Ende des Tisches gestellt und mit einem Becher zugedeckt, damit der Schall nicht durch die Luft übertragen werden kann. Am anderen Ende des Tisches legt ein Kind sein Ohr auf die Tischplatte;
es kann die Eieruhr hören; der Schall wird durch die Tischplatte übertragen.
Nun wird die Eieruhr auf einen
Schwamm oder ein Filzunterlage gestellt und abgedeckt. Das Kind hört kaum noch ein Ticken, weil der Schwamm den Schall dämmt.
Was gibt es noch für Übertragungsstoffe?
5 Eieruhren 5 Abdeckhauben
5 Schwämme
Arbeitsblattaufgabe T13
Schallausbreitung im Haus
5x
Schallleitung über Metall In Häusern kann eine ziemliche Lärmbelästigung entstehen, wenn Gespräche, Musik oder Bohren über die Heizungsrohre oder die
Metallbewehrung übertragen werden.
Schautafel 4: Schallübertragung im Wasser (Hai) - siehe auch im Internet YouTube: „wild dophins yelling at me“ und
„Zoo Duisburg Delfinbaby Dörte“ - Schautafel 5: Schallleitung im Haus.
Bestimmung des Ortes der Schallquelle T14a Hörprobe
An die beiden Enden eines Plastikschlauches sind Trichter gesteckt. Die beiden Trichter werden so über die Ohren gehalten, dass der Schlauch auf dem Rücken des Kindes A zu liegen kommt.
Ein zweites Kind B klopft leicht mit einem Stöckchen auf den Schlauch, und zwar so, dass Kind A das Klopfen nicht sehen kann. Trotzdem kann Kind A genau sagen, ob links oder rechts geklopft wurde, weil der Schall mit kleinen Zeitunterschieden in den beiden Ohren eintrifft.
5 Plastikschläuche mit Trichtern an beiden Enden 5 Stöckchen
5x
Arbeitsblattaufgabe T14
Schallreflektion zum Orten von Beute
Hinweis:
Babys haben kleinere Köpfe, so dass die Laufzeitunterschiede des eintreffenden Schalls am linken und rechten Ohr nicht groß genug sind, um Schallquellen zu lokalisieren.
Menschen können im Wasser den Schall schlechter lokalisieren, weil die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Wasser 3x schneller ist als in Luft, d.h. die zeitlichen Unterschiede vom linken und rechten Ohr sind zu gering.
Schautafel 6: Richtungshören durch geringe Zeitunterschiede T14b Schleichende Moderatorin
Die Kinder schließen die Augen und die
Moderatorin schlägt irgendwo in der Klasse eine Klangschale an.
Die Kinder behalten die Arme solange in der Luft, wie sie einen Ton hören können.
Die Moderatorin wandert durch den
Klassenraum. Die Kinder müssen mit den Armen in die Richtung zeigen, aus der der Ton kommt.
Versuch wiederholen, dabei jedoch ein Ohr zuhalten. Funktioniert das Richtungshören noch?
1 Klangschale 1 Pappkarton
alle Kinder
Hinweis: Die Klangschale auf einen Pappkarton stellen, dann klingt sie lauter.
Td3 Versuchsbeschreibung: „Wir zaubern mit Tönen - Teil 2 “ - Fortsetzung 1
Nr. Versuchsbeschreibung Materialien Bemerkungen
Resonanz – Reflektion – Dopplereffekt – menschliche Laute T15 Kistenmelodie
Die Stimmgabel wird angeschlagen und auf den hölzernen Resonanzkasten gestellt. Der Ton wird verstärkt, weil der hölzerne Resonanzkasten mitschwingt und die Luftschwingung verstärkt.
Die Kinder sollen ausprobieren, wann die Stimmgabel am lautesten klingt, wenn sie
mitten auf den Resonanzkasten gestellt wird, wenn der Resonanzkasten hochkant auf dem Tisch steht oder wenn die Öffnungen des Resonanzkastens mit einem Holzstück an einer Seite zugedeckt werden.
Was passiert mit dem Ton, wenn ein Holzstück vor der Öffnung hin und her bewegt wird?
Der Ton verändert sich, weil durch den unterschiedlichen Abstand des Brettchens die Wellenlänge verändert wird (Dopplereffekt).
Was passiert, wenn man den Finger auf die Stimmgabel drückt?
Die Spieluhr wird einmal ohne Kasten, einmal auf einem kleinen, einmal auf einem großen Resonanzkasten und ein andermal auf ein Filzstück gestellt und gespielt. Die Kinder sollen die Lautstärken vergleichen.
10 Stimmgabeln
5 gleiche Resonanzkästen 5 Holzstücke
3 unterschiedliche Kästen
1 Spieluhr
Hinweis: Stimmgabeln seitlich anschlagen, dann klingen sie lauter.
T16 Echoröhre
Je zwei Kinder bekommen eine Pappröhre. Die Pappröhren werden in einem 45°-Winkel auf die Tischplatte gehalten. Kind A spricht leise in seine Röhre; Kind B kann das Flüstern hören, wenn es die Pappröhre an sein Ohr hält. Die Schwingung wird an der Tischplatte reflektiert.
Feststellen, ob der Tisch mitschwingt.
10 Pappröhren
5x
Arbeitsblattaufgabe T16
Reflektionen in der Natur und Technik
Schautafeln 7, 8 und 9: Echo in der Natur, Funktionsweise Echolot, Echolot beim Jagen
T17 Lochsirene
Jedes Kind bekommt eine Lochsirene.
Die beiden Enden der Wollfäden werden in die Hand genommen, die Lochscheibe wird genau in die Mitte geschoben und der Faden aufgezogen, in dem man die Pappscheibe 30x im Kreis schwingt. Dann wird die Wollschlaufe im Wechsel auseinander gezogen und wieder frei gegeben, so dass sich der Faden aufdrehen und wieder zusammen ziehen kann
30 Lochsirenen
30x
Arbeitsblattaufgabe T17
Beispiele für aerodynamischen Lärm
Hinweis zum Erstellen von Lochscheiben
Pappscheiben mit etwa 8 cm Durchmesser werden mit symmetrisch angeordneten Löchern versehen. Die Mitte der Pappscheibe wird mit einem Knopf auf jeder Seite beschwert. Die Pappscheibe wird auf einen Wollfaden von 30 - 35 cm Länge aufgefädelt .
Siehe auch unter Lesekistenphysik:
Lesekiste „Die Lochsirene (11)“.
Schautafel 10: Lärmquellen
Td3 Versuchsbeschreibung: „Wir zaubern mit Tönen - Teil 2 “ - Fortsetzung 2
Nr. Versuchsbeschreibung Materialien Bemerkungen
T18 Bechertelefon
Zwei Plastikbecher sind durch eine Schnur verbunden, die durch ein Loch im Becherboden geführt ist und mit Hilfe einer Büroklammer am Durchrutschen gehindert wird. – siehe auch unter Lesekistenphysik: Lesekiste „Das Bechertelefon (5)“.
Jeder Tisch bekommt ein Schnurtelefon. Die Kinder sollen sich unter einander über die Schnurtelefone unterhalten, eventuell Anweisungen geben
.
Dabei muss die Schnur straff gespannt sein, weil anderenfalls die Körperschwingung nicht übertragen werden kann.Zur Konferenzschaltung müssen die Schnüre gekreuzt werden.
5 Schnurtelefone
Je 10 Kinder
Arbeitsblattaufgabe T18
Luft- und Körperschall einzeichnen
Der Schall trifft vom Mund als Luftschwingung auf den Plastikboden und versetzt ihn in Schwingung (Körperschwingung).
Der schwingende Plastikboden gibt die Schwingung an die Schnur weiter.
Die Schnur versetzt den Plastikboden des zweiten Bechers in Schwingung.
Von dort erreicht der Ton durch die Luft das Ohr des anderen Kindes.
T19 Dopplereffekt durch Indianergeheul
Die Kinder sollen einen gleichmäßigen Ton erzeugen und ihn durch Bewegen der Hand modellieren. Dadurch ändert sich die Anzahl der Schwingungen, die pro Sekunde ans Ohr gelangen. Es ergibt sich ein Geheul mit unterschiedlichen Tonhöhen.alle Kinder
Hinweis:
Eine Polizeisirene (Martinshorn), die sich auf einen Hörer zu bewegt, klingt mit zunehmender Annäherung heller;
die Schwingungen pro Sekunde, die an das Ohr gelangen, nehmen zu. Mehr Schwingungen pro Sekunde bedeuten, dass ein höherer Ton entsteht.
Wenn sich die Polizeisirene vom Hörer weg bewegt, wird der Ton dunkler; die Zahl der Schwingungen pro Sekunde, die zum Ohr gelangen, nimmt ab, d.h.
es entsteht ein tieferer Ton.
T19 Mundlaute
Welche Töne oder Laute könnt ihr außer dem Sprechen ohne Hilfsmittel hervorbringen?
Zunächst Vorschläge der Kinder nachmachen lassen.
Verben vorlesen und alle Kinder die Töne erzeugen lassen:
Singen, schreien, zischen, gurgeln, niesen, husten, schniefen, weinen, gähnen, lachen, brummen, bellen, miauen, krähen, schnalzen.
