Vad hör du under vattnet?

nyckelbegrepp
fysik
ljud
vågor
biologi

introduktion
har du någonsin lyssnat på ljud under vattnet? Ljudet färdas annorlunda i vattnet än i luften. För att lära dig mer, försök att göra dina egna undervattensljud—och lyssna noga.

bakgrund
ljud är en våg skapad av vibrationer. Dessa vibrationer skapar områden med mer och mindre tätt packade partiklar. Så ljud behöver ett medium att resa, till exempel luft, vatten—eller till och med fasta ämnen.,

ljudvågor färdas snabbare i tätare ämnen eftersom närliggande partiklar lättare stöter på varandra. Ta vatten, till exempel. Det finns cirka 800 gånger fler partiklar i en flaska vatten än det finns i samma flaska fylld med luft. Således reser ljudvågor mycket snabbare i vatten än de gör i luften. I sötvatten vid rumstemperatur, till exempel, reser ljudet ca 4,3 gånger snabbare än det gör i luft vid samma temperatur.

ljud som färdas genom luften blir snart mindre högt när du kommer längre från källan., Detta beror på att vågornas energi snabbt går vilse på vägen. Ljudet håller sin energi längre när du reser genom vatten eftersom partiklarna kan bära ljudvågorna bättre. I havet, till exempel, ljudet av en knölval kan resa tusentals miles!

undervattens ljudvågor når oss i en snabbare takt och hålla deras intensitet längre verkar som om de borde få oss att uppfatta dessa ljud som högre när vi är också under vattnet. Det mänskliga örat utvecklades dock för att höra ljud i luften och är inte lika användbart när det är nedsänkt i vatten., Vårt huvud i sig är fullt av vävnader som innehåller vatten och kan överföra ljudvågor när vi är under vattnet. När detta händer kringgår vibrationerna trumhinnan, den del av örat som utvecklats för att hämta ljudvågor i luften.

ljud interagerar också med gränser mellan två olika medier, såsom vattenytan. Denna gräns mellan vatten och luft återspeglar till exempel nästan alla ljud tillbaka i vattnet. Hur kommer alla dessa dynamik att påverka hur vi uppfattar undervattensljud? Prova aktiviteten för att ta reda på!,(t.ex. skedar eller tång)

förberedelse

• Fyll badkaret med ljummet vatten—eller gå till poolen—och ta med din hjälpare och annat material.,

procedur

• be din hjälpare att klicka på ett rostfritt stål redskap mot en annan. Lyssna. Hur skulle du beskriva ljudet?
• om ett ögonblick klickar din hjälpare på ett redskap mot det andra under vattnet. Tror du att du kommer att höra samma ljud?
• be din hjälpare att klicka på ett redskap mot den andra under vattnet. Lyssna. Verkar ljudet vara högre eller mjukare? Är det du hör annorlunda på andra sätt också?
• sänk ner ett öra i vattnet. Be din hjälpare att klicka på ett redskap mot den andra under vattnet. Lyssna., Hur skulle du beskriva det här ljudet?
• be din hjälpare att klicka på en redskap mot den andra under vattnet strax efter att du dränka huvudet. Ta ett djupt andetag, stäng dina ögon och dränk huvudet helt eller så mycket som du känner dig bekväm att göra. Lyssna medan du håller andan under vattnet (kom upp för luft när du behöver!). Verkar ljudet vara högre eller mjukare? Verkar det vara annorlunda på andra sätt?
• upprepa denna sekvens men har din hjälpare använda två plast redskap banka mot varandra istället.,
• upprepa sekvensen igen, men den här gången lyssna på en liten boll som släpps i vattnet. Ändras ljudet av en boll som faller i vattnet när du lyssnar över eller under vatten? Förändras din uppfattning om detta ljud? Varför skulle det hända?
• Byt Roller. Låt din hjälpare lyssna medan du gör ljuden.
• diskutera resultaten du samlat in. Visas mönster? Kan du avsluta något om hur människor uppfattar ljud när de är nedsänkta i vatten?,
• Extra: testa med fler typer av ljud: mjuka såväl som höga ljud, höga och lågfrekventa ljud. Kan du hitta fler mönster?
• Extra: för att undersöka vad som plockar upp ljudvågen när du är nedsänkt, använd fingrarna för att stänga öronen eller använd öronproppar när du sänker huvudet. Hur förändras ljudet när du stänger av hörselgången under vattnet? Händer detsamma när du stänger av öronkanalen när du är över vatten? Om inte, varför skulle det vara annorlunda?
• Extra: gå till poolen och lyssna på ljudet av någon som hoppar i vattnet., Jämför din uppfattning om ljudet när du är nedsänkt med när ditt huvud är över vattnet. Hur förändras din uppfattning? Blunda. Kan du berätta var personen hoppade i vattnet när den var nedsänkt? Kan du se när du har huvudet ovanför vattnet?
• Extra: forskning ocean ljud och hur ljud som orsakas av mänsklig aktivitet påverkar vattenlevande djur.

observationer och resultat
var ljudet mjukare när det skapades under vattnet och du lyssnade ovanför vattnet? Lät det dämpat när du bara hade örat nedsänkt?, Var det fylligare när du sänkte huvudet?

ljudet färdas snabbare i vatten jämfört med luft eftersom vattenpartiklarna packas i tätare. Således transporteras den energi som ljudvågorna bär snabbare. Detta bör göra att ljudet verkar högre. Du uppfattade det förmodligen som mjukare när du inte var nedsänkt, men eftersom vattenytan är nästan som en spegel för ljudet du skapade. Ljudet reflekteras troligen nästan helt tillbaka i vattnet så snart det nådde ytan.

När du bara sänkte ditt öra såg ljudet förmodligen fortfarande dämpat., Detta händer eftersom det mänskliga örat inte är bra att plocka upp ljud i vatten—trots allt utvecklades det för att hämta ljud i luften.

När du sänkte huvudet lät ljudet förmodligen fylligare. Det beror på att vårt huvud innehåller mycket vatten, vilket gör att vävnaden kan hämta undervattensljud—utan att förlita sig på trumhinnan. Det förklarar också varför stänga hörselgången gör nästan ingen skillnad i ljudet du plocka upp medan du är under vattnet.

om du försökte upptäcka var ljudet kom ifrån när det var nedsänkt hade du förmodligen svårt., Vår hjärna använder skillnaden i ljudstyrka och timing av ljudet som detekteras av varje öra som en ledtråd för att dra slutsatsen var ljudet kom ifrån. Eftersom ljudet färdas snabbare under vattnet och eftersom du plocka upp ljud med hela huvudet när du är nedsänkt, förlorar din hjärna ledtrådar som normalt hjälper dig att avgöra var ljudet kommer ifrån.

Mer Att utforska
upptäckten av ljud i havet, från University of Rhode Island och Inner Space Center
kan du höra ljud i yttre rymden?,, från Science Buddies
prata via en sträng telefon, från Scientific American
ljud Lokalisering ,från Science Buddies
öron: gör deras Design, storlek och form Materia?, från Scientific American
STEM aktiviteter för barn, från Science Buddies

denna aktivitet kom till dig i samarbete med Science Buddies