2019年 第59屆科學展覽會-奇妙的伸縮「管」樂-佳作


研究名稱:奇妙的伸縮「管」樂

科展作者:吳大睿 曾柏予 吳守博 紀呈穎

研究摘要

本實驗主要探討「哨子吸管」與「自製哨子吸管」構造對響度、音調的影響,以行動載

具的Science Journal蒐集收音數據,再以電腦的Audacity輸出頻譜圖,取得波圖形與高低音分布圖。研究顯示。當空氣在哨子吸管中流動,經過管壁內凹凸不平的螺紋而被擾動產生聲音。吸管長度與風速相關,在固定風速8m/s,吸管太短則無法發出聲音。管內螺紋對哨子吸管的發聲有關,哨子吸管密合較無法發出聲音,多氣流聲。哨子吸管拉開位置與密合位置的變換會影響發聲的狀況。彎曲會對哨子吸管的發聲影響大。我們進一步利用3D列印自製哨子吸管,發現PP材質的一般哨子吸管較具有彈性,振動頻率較佳,導致較好的發聲效果。PLA材質的正方形螺紋會比三角形螺紋有較好的發聲效果。

研究動機

我們有一次在學校上課的時候,老師送給我們一個很像吸管的東西,但是對它吹氣會發出聲音,此外,我們發現了有一種可以伸縮的,在它全部拉長之後,就可以發出很高的聲音,若全部縮起來,則不會發出聲音。

我們進一步發現,這個東西叫做哨子吸管,上面的波浪數量和長度還有口徑大小不同會影響它所發出的聲音,而它為甚麼能發出聲音?增加長度會不會讓聲音更高?改變口徑會不會影響聲音?改變風速會不會影響聲音?這些都是我們想要去研究探討的,於是我們開始了這一次實驗設計量多也質精的研究。

研究目的

一、研究一:探討不同風速對「哨子吸管」響度、音調的影響。

二、研究二:探討「哨子吸管」構造對響度、音調的影響。

(一)探討「哨子吸管」長度對響度、音調的影響。

(二)探討「哨子吸管」螺紋密合格數對響度、音調的影響。

(三)探討「哨子吸管」螺紋密合位置對響度、音調的影響

(四)探討「哨子吸管」螺紋拉開格數對響度、音調的影響。

(五)探討「哨子吸管」螺紋拉開位置對響度、音調的影響。

(六)探討「哨子吸管」彎曲圈數對響度、音調的影響。

(七)比較「哨子吸管」不同螺紋密合格數與拉開格數的響度、音調。

(八)比較「哨子吸管」不同螺紋密合位置與拉開位置的響度、音調。

三、研究三:探討「自製哨子吸管」構造對響度、音調的影響。

(一)探討「自製哨子吸管」螺紋寬度對響度、音調的影響。

(二)探討「自製哨子吸管」內部螺紋形狀對響度、音調的影響。

(三)比較「哨子吸管」與「自製哨子吸管」螺紋寬度的響度、音調。

(四)比較「哨子吸管」與「自製哨子吸管」內部螺紋形狀的響度、音調。

自製聲音檢測裝置

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