Les 2 - Probleem onderzoeken
Deze les blikt terug op les 1. Daarna onderzoeken de leerlingen welke invloed de vorm van een versterker en/of het materiaal van de versterker op het volume van geluid hebben. Ze gebruiken deze nieuwe kennis voor het ontwerpen van de oplossing.
Vooraf
Leerdoelen en begrippen
Leerdoelen:
Wat weet of kan een leerling na deze les?
Vmbo-b:
Vmbo-k:
-
Je past de ontwerp- en onderzoekscyclus toe om een probleem op te lossen.
-
Je kunt laten zien hoe geluidssterkte wordt gemeten met oscilloscoop.
-
Je kunt laten zien hoe geluidssterkte wordt gemeten met een decibelmeter.
Begrippen:
Decibelmeter, geluidssterkte, oscilloscoop, amplitude?, versterker
Voorbereiding
Benodigdheden:
Per tweetal/groepje:
-
A3-karton
-
Aluminiumfolie
-
Stof/textiel
-
Plastic placemats
-
Tape
-
Geluidsbron
-
Meetlint
Voorbereiding:
-
Zet de benodigdheden voor de experimenten klaar.
-
Indien je gebruik maakt van decibelmeters op de telefoon, zet een link klaar voor de leerlingen om deze gratis app te downloaden.
Werkbladen voor leerlingen:
Opbouw les
Duur: 45 min
Variatie:
Heb je minder tijd?
-
Doe alleen het experiment vorm van een versterker.
-
Of laat de helft van de klas experiment 1 uitvoeren en de andere helft experiment 2 en de informatie delen aan het einde van de les.
-
Laat de leerlingen voorbeelden van de versterkers opzoeken als huiswerk.
Bijlage:
Verkennen
Klassikaal – 2 minuten
Vertel de leerlingen dat ze vandaag verder gaan met het onderwerp geluid. Laat de ontwerpcyclus zien en vertel dat ze nog steeds bij de stap verken zijn en dat ze deze les nog twee onderzoeken uitvoeren om vorm en materialen van een versterker te verkennen.
Voorkennis
Klassikaal – 5 minuten
Toonhoogte of frequentie
In de vorige les hebben de leerlingen experimenten met geluid gedaan, waaronder een experiment over hoge en lage tonen met een liniaal. Vraag wat de leerlingen zagen bij een lage toon. Ze zagen dat de liniaal langzaam trilt. Vraag wat de leerlingen zagen bij een hoge toon. Ze zagen dat de liniaal sneller trilt.
De snelheid waarmee iets trilt noemen we de frequentie van de trilling. Bij een lage frequentie, dus een langzame trilling, horen we een lage toon. Bij een hoge frequentie, dus een snelle trilling, horen we een hoge toon. Demonstreer dit met de interactive Volume en toonhoogte.
Tip: pak een liniaal en doe het proefje van de vorige les nog een keer als demo.
Volume
In de vorige les hebben de leerlingen ook gezien dat de liniaal grote en kleine trillingen kan maken. Vraag wat voor geluid de leerlingen hoorden bij een grote trilling. Het geluid was luider. Vraag wat voor geluid de leerlingen hoorden bij een kleine trilling. Het geluid was zachter.
Leg uit dat hoe hard een geluid is, afhangt van de grootte van de trilling. Een grote trilling produceert een hard geluid, een kleine trilling produceert een zacht geluid. Demonstreer dit met de interactive Volume en toonhoogte.
Geluid meten
Geluid kunnen we meten met een decibelmeter. Deze meter laat zien hoe hard het geluid is in decibel. Net zoals we een thermometer kunnen gebruiken om de temperatuur te meten in Celsius en een weegschaal gebruiken om te meten hoe zwaar iets is in gram. Hoe harder het geluid, hoe meer decibel de meter zal aangeven. Een gemiddelde radio staat op ongeveer 75 dB, maar de versterker bij een muziekconcert maakt een geluid dat ongeveer 103 dB luid is. Boven de 85 dB kan geluid schadelijk zijn voor je oren en heb je gehoorbescherming nodig.
Differentiatie
Klassikaal – 5 minuten
Oscilloscoop
Als we het uiteinde van de liniaal volgen, gaat deze op en neer. Stel je voor, ik leg hier een pen op. Dan ziet de lijn die de pen tekent eruit als een verticale lijn. Als ik nu de liniaal binnen één seconde verschuif, zien we dat de pen, in plaats van een verticale lijn, een golvende lijn tekent.
Bij een lage toon trilt de liniaal langzaam. Dan is de golvende lijn een beetje uitgerekt. Bij een hoge toon trilt de liniaal sneller. Dan zitten de golven van de lijn een stuk dichter op elkaar.
Hoeveel golven we in een bepaalde tijd kunnen waarnemen, heet de frequentie van de trilling. Een oscilloscoop met een microfoon kan geluidstrillingen laten zien. De microfoon vertaalt de geluidstrillingen naar elektrische trillingen. Deze elektrische trillingen kan de oscilloscoop op het scherm laten zien, en dat ziet eruit als de grafiek die we net hebben getekend
.
Experimenteren
Herinner de leerlingen aan het experiment met het elastiekje en de kartonnen beker, waarvan ze later een deel hebben afgeknipt. Vraag wat ze opviel aan het geluid toen de beker nog heel was. Vraag wat er gebeurde met het geluid toen de beker was afgeknipt. Het geluid van de afgeknipte beker was zachter dan het geluid van de hele beker.
Herhaal het probleem: Jullie staan buiten helemaal klaar om samen een TikTok opnemen maar helaas is de muziek die uit de telefoon komt te zacht om het dansje goed te kunnen uitvoeren. Een speaker kopen is te duur, kunnen jullie het op een andere manier oplossen?
Vertel de leerlingen dat ze een versterker gaan ontwerpen, een versterker is een toestel waarmee je geluid kan versterken. Bijvoorbeeld de kartonnen beker. Laat voorbeelden van een elektrische versterker zien en akoestische versterkers, zoals de klankkast van een gitaar, de hoorn van een grammofoon of de vormen van een kathedraal.
Vertel dat ze met een experiment gaan onderzoeken welke vorm van een versterker het beste werkt.
Experiment 1 Vormen
Tweetallen – 15 minuten
Werkblad
Experiment Vormen onderzoeken
De leerlingen meten in dit experiment het verschil tussen niet-versterkt geluid en versterkt geluid, afkomstig van een mobiele telefoon. Ze meten dit met een decibelmeter. De leerlingen maken minimaal drie vormen van versterkers en meten het verschil in decibel om te kijken welke vorm het geluid het beste versterkt. De versterkers maken ze met papier en tape. De geluidsbron is een mobiele telefoon. Voor de decibelmeters kunnen de leerlingen een app downloaden die de geluidsintensiteit meet.
De leerlingen maken verschillende versterkers, mogelijke vormen:
Moedig de leerlingen aan om ook met andere vorm te experimenteren
Differentiatie: De leerlingen bedenken zelf welke vormen ze testen.
Concludeer:
Afhankelijk van de testresultaten van de leerlingen, maar over het algemeen:
- Een vorm toevoegen zorgt bijna altijd voor een versterkt geluid.
- Een toetervorm werkt beter dan een cilinder.
- Een lange vorm versterkt beter dan een korte.
Experiment 2 Materialen
Experiment Materialen van versterkers
Duur: 10 minuten
De leerlingen voeren het experiment in tweetallen uit.
De leerlingen meten in dit experiment het verschil tussen niet-versterkt geluid van een mobiele telefoon en het versterkte geluid met een decibelmeter. De leerlingen maken versterkers van verschillend materiaal, maar met dezelfde vorm, en meten het verschil in decibel om te kijken welk materiaal het geluid het beste versterkt. De vormen maken ze met papier en tape. De geluidsbron is een mobiele telefoon. Voor de decibelmeters kunnen de leerlingen een app downloaden die de geluidsintensiteit meet.
Let op dat de leerlingen steeds hetzelfde stukje muziek op hetzelfde volume laten horen tijdens de test.
De verschillende materialen kunnen zijn:
Differentiatie: De leerlingen bedenken zelf welke vormen ze gaan testen.
Concludeer:
Afhankelijk van de testresultaten van de leerlingen. Maar over het algemeen is de volgorde van materialen van slechts naar best versterkend: textiel, papier, plastic en aluminiumfolie.
Afsluiting
In tweetallen – 10 min
Tweetallen – 10 minuten
Laat de leerlingen voorbeelden opzoeken van zelfgemaakte versterkers. Laat ze opschrijven welke vormen ze tegenkomen in de versterkers en van welk materiaal de versterker is gemaakt. Geef de leerlingen daarna de opdracht om in hun tweetal te bepalen welke materialen ze de volgende les meenemen en wie het meeneemt.
Tips voor zoektermen:
Decibel Straaljager
