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WISSENSCHAFTLICHES LABOR FÜR KINDER
Nur für Eselsohren. Wissenschaftliches Kinderlabor
Verzeichnis / Wissenschaftliches Kinderlabor Jäger und Wilderer erfanden vor Hunderten von Jahren eine Ultraschallpfeife, doch erst viel später konnten sie erklären, warum Hunde sie hören, Wildhüter jedoch nicht. Erst im XNUMX. Jahrhundert stellten sie fest, dass es sich bei Schall um Luftschwingungen handelt. Im XNUMX. Jahrhundert erschienen Instrumente, die die Frequenz von Schallschwingungen maßen.
Der englische Wissenschaftler Francis Galton entwickelte 1883 ein Gerät, das einen Ton mit einer genau festgelegten Frequenz erzeugt (Abb. 1), ähnlich einer Pfeife. Mit seiner Hilfe konnte herausgefunden werden, dass das Ohr der meisten Menschen Geräusche mit einer Frequenz von nicht mehr als 20 Hz hört. Töne mit höheren Frequenzen wurden als Ultraschall bezeichnet. Sie werden beispielsweise von Katzen, Hunden und Pferden gehört. Sie nehmen Geräusche mit einer Frequenz von 000 bis 20 Hz wahr, aber Fledermäuse brechen alle Rekorde. Für sie sind 30 Hz nicht die Grenze. Heutzutage brauchen Wilderer keine Ultraschallpfeifen mehr. Aber sie finden immer noch Anwendung. Zu Beginn des letzten Jahrhunderts zeigte der berühmte Trainer M.A. Durov in der Moskauer Zirkusarena ein Pferd, das ganze Zahlen addieren und multiplizieren und sogar Wurzeln ziehen konnte. Sie antwortete mit einem Tritt ihres Hufes. Darüber hinaus saß der Trainer hinter einem Bildschirm und erhielt schriftliche Beispiele, die das Pferd telepathisch wahrnahm und die richtige Antwort gab. Moskau war schockiert. Nachdem er ein wenig Spaß hatte, enthüllte M.A. Durov sein Geheimnis. In der Tasche des Künstlers befand sich ein Gummiball mit einer Galton-Pfeife. Durch leises Drücken gab der Maestro dem Pferd ein Signal, das niemand außer ihr hörte. Und da sie ihr Geschäft kannte, klopfte sie mit dem Huf, was das Publikum für einen digitalen Code hielt ... Während des Zweiten Weltkriegs fanden die Japaner ernsthafteren Einsatz für Galtons Pfeife. Während des Pazifikkrieges kaperten Amerikaner wiederholt kleine japanische Schiffe. Das Team ergab sich und ließ alle wichtigen Dinge intakt: Waffen, Proviant, Motoren. Doch immer wieder wurden auf der Kapitänsbrücke Fragmente eines Geräts gefunden, das aus einem Blechhorn und Röhren bestand. Amerikanische Geheimdienstoffiziere, deren Aufmerksamkeit seit langem auf die Fähigkeit japanischer Schiffe gelenkt wurde, koordiniert zu agieren, ohne auf bekannte Kommunikationsmittel zurückzugreifen, fügten die Fragmente eines auf verschiedenen Schiffen kaputten Geräts zusammen und stellten fest, dass sie es vor sich hatten ein grundlegend neues Kommunikationsmittel. Es basierte auf einer leistungsstarken Ultraschallpfeife, die mit Druckluft aus einem Schiffskompressor betrieben wurde. Mithilfe eines speziellen Ultraschallgeräts veränderte sich die Stimme des Kapitäns im Takt der Schallvibrationen. Mithilfe eines Horns wurde modulierter Ultraschall an den Empfänger gesendet. Das empfangene Signal wurde durch Subtrahieren der Trägerfrequenz verarbeitet und die menschliche Stimme wurde hörbar. Die Reichweite eines solchen Kommunikationssystems erreichte mehrere Kilometer.
Aber lassen Sie uns über Pfeifendesigns sprechen. Beginnen wir mit dem Einfachsten (Abb. 2). Nehmen Sie zwei Blechstreifen. Biegen Sie eine davon, wie in der Abbildung gezeigt, im Zickzack, die andere mit einer Heftklammer und löten Sie sie zusammen. Wenn Sie die seitlichen Löcher des Produkts zwischen Daumen und Zeigefinger halten und in die Tube blasen, kann es zu einem Pfeifen kommen. Wenn die Pfeife verstummt, müssen Sie Anpassungen vornehmen. Es besteht darin, die richtige Position relativ zum Flachrohr des Endes des zylindrischen Teils der Pfeife zu finden. Ein deutlicher und lauter Pfiff entsteht, wenn ein Luftstrom in den zylindrischen Teil eindringt, sich dort entlang dreht und den aus dem Rohr austretenden Luftstrom nach oben ablenkt. Die Strömung im zylindrischen Teil stoppt, aber nach einem Moment verschwindet das Hindernis; Eine neue Luftmenge dringt in den zylindrischen Teil ein, dreht sich entlang desselben und alles wiederholt sich. Dadurch tritt aus dem Schlitz der Pfeife ein Luftstrom aus, der mit hoher Frequenz unterbrochen wird. Es erzeugt Klang. Stellen Sie nach dem ersten erfolgreichen Experiment mehrere Pfeifen mit einem zylindrischen Teil mit unterschiedlichen Durchmessern von 5 bis 20 mm her. Je kleiner der Durchmesser des zylindrischen Teils ist, desto höher ist die Schallfrequenz. Eine Pfeife mit einem Durchmesser von weniger als 5 mm kann bereits Ultraschall erzeugen. Aber Sie werden es nicht hören, also müssen Sie ein Oszilloskop und ein Mikrofon verwenden, um eine solche Pfeife einzurichten. Auf dem Bildschirm sehen Sie Ultraschall in Form eines Sinussegments. Die Pfeife wird eingestellt, bis ihre maximale Amplitude erreicht ist. Wenn Sie kein Oszilloskop haben, versuchen Sie, mit einer Katze oder einem Hund eine gemeinsame Sprache zu finden ...
Die beschriebene Pfeife ist einfach herzustellen und einzurichten. Eine zylindrische Pfeife ist jedoch viel effektiver (Abb. 3). Mit einer Länge von etwa einem Meter erzeugt es einen Ton mit einer Frequenz von 100 – 150 Hz und kann den Pfiff eines Dampfschiffes ersetzen. Bei einer Länge von mehreren Millimetern wird die Pfeife zu einer Galton-Pfeife mit einer Frequenz von bis zu 60 Hz.
In Abbildung 4 sehen Sie eine Ultraschallpfeife zur Steuerung von Modellen. Er wird von einer Gummibirne angetrieben und ist mit einem Parabolreflektor ausgestattet, der den Schall über eine Entfernung von bis zu 25 m lenkt. Nachdem Sie dem Hund beigebracht haben, auf seinen Klang zu reagieren, können Sie mit ihm verschiedene Tricks ausführen. Autor: A.Ilyin
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