Årets nysgjerrigper 2005

Transkript

1 Årets nysgjerrigper 2005 Prosjekttittel: Hvorfor uler vinden? Klasse: 5 c Skole: Ulsmåg (Bergen, Hordaland) Antall deltagere (elever): 16 Dato: Side 1

2 Ansvarlig veileder: Enok Abrahamsen Deltagere: Robert Kira Alvsvåg, Kristin Utne Berg, Konstanse Birkeland, Erik Bøtun, Cecilie Engelsen, Anders Strand Guldbrandsen, Man Ngoc Huynh, Kristian Tverli Iversen, Martin Jacobsen, Stian Jargren, Tommy Knudsen Krossvoll, Martin Andre Larsen, Miriam Nygaard Lunde, Linn-Helen B Solberg, Malene Klakegg Vinnes, Camilla Westad Side 2

3 Dette lurer jeg på Hvorfor uler vinden? Hvorfor er det slik Hypotesevalg Legg en plan Kontaktpersoner Ut å hente opplysninger Vi blåser luft i/gjennom hule figurer og flasker Vi sveiver på hageslange og elektrikerrør Vi sender brev til Halvor Hobæk ved Universitetet i Bergen Vi sender brev til Hans Flornes, Høyskolen i Bergen Vi sender brev til Ulf Kristiansen, professor i akustikk, NTNU Dette har jeg funnet ut Konklusjon Side 3

4 Dette lurer jeg på Hvorfor uler vinden? Mange av elevene i gruppe 5c har vært opptatt av vinden. Hva er vind? Hvor kommer den fra? Noen av barna har også opplevd at vinden gir fra seg lyd i noen sammenhenger. Kristin sier: "en dag jeg var ute, hørtes det ut som om vinden ulte:" Kristin kunne ikke skjønne hvordan vinden kunne lage lyd, men det fikk hun veldig lyst til å undersøke nærmere... Side 4

5 Hvorfor er det slik Hypotesevalg I midten av januar var hele gruppen samlet for å diskutere problemstillingen "hvorfor uler vinden"? De fleste var enige om at vinden gir fra seg lyd, men ingen kunne komme med en god forklaring på fenomenet. Vi ble derfor enige om at vi ville sette opp noen kvalifiserte gjetninger eller hypoteser. Hypotese 1: Landskapets utforming er avgjørende for om vinden uler Hypotese 2: Det blir lyd, når vinden presser seg inn i og gjennom små sprekker i for eksempel bygninger Hypotese 3: Det blir lyd, når vinden treffer en gjenstand, f.eks. et vindu Hypotese 4: Vinden uler når den treffer hule gjenstander f. eks. rør/takrenner Hypotese 5: En viss mengde luft som presses gjennom en gjenstand, gir lyd Hypotese 6: Dersom vinden treffer flere steder samtidig på en gjenstand, blir det lyd Hypotese 7: Vinden uler, når hastigheten på vinden blir høy nok Hypotese 8: Åpne vinduer får vinden til å ule Side 5

6 Legg en plan for undersøkelsen Kontaktpersoner I samtale med kontaktlæreren vår i begynnelsen av februar, ble vi enige om at vi ikke ville klare å finne alle svar på "egenhånd". Vi hadde derfor en brainstorming på tavlen om hvilke personer, institusjoner eller steder vi kan kontakte pr. telefon eller sende e-post til. Ganske tidlig i prosjektet sendte vi e-post og ringte til flere aktuelle steder. Noen av oss kontaktet forskning.no. Ansvarlig redaktør Steinar Q Andersen ba oss gå veien om: og/eller Da alle fire gruppene hadde undersøkt litt rund omkring, endte vi opp med følgende kontaktpersoner: Halvor Hobæk, fysiker ved universitetet i Bergen Hans Flornes, fysiker ved Høyskolen i Bergen Magne Lystad, norsk meterologisk institutt Ulf Kristiansen, professor i akustikk, NTNU Side 6

7 Ut for å hente opplysninger Vi blåser luft i/gjennom hule figurer og flasker Alle elevene i de fire gruppene prøvde å lage lyd ved å blåse luft i flasker og hule figurer. Vi brukte store og små brusflasker av plast, glassflasker og en hul keramikkfigur. Det viste seg fort at vi fikk lyd, men vi måtte holde flaskene/figurene slik at vi blåste på skrått over hullene. Da fikk vi best resultat. Noen av oss fylte etterhvert vann i flaskene. Det viste seg at lydene forandret seg med mengden vann. Mye vann i flaskene gav lysere lyd enn lite vann. En av gruppene mente å høre forskjell på lyden fra en glassflaske og en plastflaske. Lyden i glassflasken ble lysere! Vi sveiver på hageslange og elektrikerrør Læreren vår hadde med seg biter av en hageslange og noen korte og noen lange trekkerør. Trekkerør er slike rør som elektrikerne bruker for å trekke ledninger gjennom! Vi tok med oss slangene og rørene ut... (Inne ble det altfor liten plass!) Vi sveivet og snurret på både slangen og trekkerørene. Det viste seg at hageslangen gav fra seg en annen lyd en trekkerørene. Lyden fra trekkerørene kunne for enkelte av oss minne om lyden fra et helikopter eller en klapperslange... Vi sender brev til Halvor Hobæk ved Universitetet i Bergen Ulsmåg skole 7. februar Gruppe 2 5c Kristin, Kristian, Cecilie, Tommy Til Halvor Hobæk hei vi er en gruppe i 5c. vi har gjort ulike forsøk i "hvofor uler vinden"? Her kommer spørsmålene: 1: Når Kristin var ute en dag hørte hun at vinden ulte og det gikk ikke igjenom noe. Så hun tror at vinden gikk rundt og rundt? 2: Vi fant ut at jo mere vann man har i en brusflaske jo lysere lyd blir det når vi blåser i den. 3: Det blir mørkere lyd i en stor flaske med vann og lysere med en liten brusflaske med vann. 4:Og vi fant ut at man må blåse ned i en flaske på skrå ellers kommer det ikke lyd. 5: Hva er vind? :-) ;-) Hilsen vi gruppe 2 :-) ;-) Halvor Hobæk sitt svar: Side 7

8 Hei, og takk for spørsmålene! Det dere har lagt merke til henger nøye sammen. Kanskje jeg skal ta siste spørsmål sist? 5) Vind er luft som flytter på seg. Det skjer når det er "litt for mye " luft på et sted, og litt "mindre" et annet sted. For å være litt mere nøyaktig: Luften er mye lettere enn vann og jord, men har allikevel en viss vekt. Vekten av all luften fra bakken og opp til toppen av atmosfæren (luftlaget rundt jorden) kan vi veie ved å måle "lufttrykket". Vi har instrumenter som gjør dette : barometer. Når sola varmer opp bakken blir luften også varmere, og den vil stige tilværs. Da blir lufttrykket på bakken mindre, og luft fra områdene omkring som ikke er blitt varme strømmer til. Da får vi vind. Vi kan si at luften strømmer fra "høytrykk" til "lavtrykk". På værmeldingen tegnes kart over områder med høytrykk og lavtrykk, og dere kan se hvorledes disse flytter seg fra dag til dag. Det som gjør det litt vanskelig er at luften ikke alltid strømmer rett fra høytrykk til lavtrykk. Det kommer av at jorda roterer, og dette får vinden til å skifte retning. Dette blir litt vanskelig å forklare enkelt. Allikevel, luften strømmer ut fra områder med høytrykk on inn mot områder med lavtrykk. Da blåser det - av og til veldig sterkt. 1 og 4. Vinden uler. Det som skjer når vinden uler er at den går forbi noe som forstyrrer vinden. Det kan være et tre, en telefonstolpe, en mast, et hus, eller andre ting som stikker opp. Selv en eng med gress kan få vinden til å suse, som er nesten det samme som å ule. Når vinden passerer noe som stikker opp danner den små virvler, "går rundt" som Kristin tror. Disse hvirvlene slipper seg løs fra det som forstyrrer og følger med vinden et stykke før de dør ut. Når de slipper seg løs lager de litt lyd, og det er den vi hører. Blåser det riktig sterkt kan lyden bli øredøvende: det skjer f. eksempel bak en jetmotor i et fly. Av og til kan disse hvirvlene få gjenstanden selv til å svinge med. Det er det som skjer når du blåser litt på skrå ned i en flaske, eller når vinden passerer et rør. 2 og 3. Lyden du får ved å blåse på en flaske bestemmes av mengden luft i flasken (volumet), og av størrelsen (tversnitt og lengde) på åpningen (flasketuten). Har du mere vann i flasken blir luftvolumet mindre, og tonen blir lyseere. Bruker du en stor flaske blir lyden dypere enn i en liten flaske. For å få til en tone må du blåse slik at lyden kommer i svingninger. Det skjer når hvirvler løsner fra toppen av flasken, og disse dannes lettere når du blåser på skrå enn rett ned i flasken. I allefall må du ikke blåse ned i hele flasketuten, men det går når du blåser ned i en del av den. I en blokkfløyte blåser du gjennom et munnstykke som får luftstrømmen til å dele seg slik at det dannes hvirvler, og disse setter luften i fløyterøret i svingninger. Ved å dekke til hullene forandrer du lengden på røret, og dermed tonehøyden. Du kan få en flaske til å svinge med også når den blir truffet av en lyd som har akkurat riktig tone, men det er ikke alltid så lett å få det til. Vi kaller det "resonnans". Har dere prøvd å spille på flasker? Da trenger dere flere ved siden av hverandre, og dere må justere vannmengden i hver slik at det blir toner som passer i en skala. Det blir ganske fint med litt trening. Håper dette var svar på det dere lurte på. Er det noe mere kan dere bare spørre igjen. Lykke til med prosjektet. Hilsen Halvor Hobæk Institutt for fysikk og teknologi, Universitetet i Bergen Side 8

9 Vi sender brev til Hans Flornes, Høyskolen i Bergen Ulsmåg skole Gruppe 4 Camilla, Martin L, Erik, Man Til Hans Flornes Hva er egentlig vind? Hvorfor er det slik at vi kan høre vinden ule i noen sammenhenger? Hans Flornes svarer Hei Flott at dere stiller spørsmål ved ting dere ser eller hører i naturen. Når vi søker etter svar kan vi vinne ny kunnskap om naturen. Det er slik fysikerne og andre vitenskapsmenn/kvinner arbeider og har arbeidet. Jeg beklager at svaret kommer sent, men jeg har vært ute på reise. Vind er luft som beveger seg fra et sted med mye luft til et sted med mindre luft. Et sted med mye luft har høyt trykk, H, et sted med lite luft har lavt trykk, L. Disse symbolene ser dere på værkartet på TV. Luft strømmer fra H til L, men på grunn av jordens rotasjon vil luftstrømmen, vinden, ikke gå rett fra H til L, men følger en slags spiralbane. Dere skal vite at selv om luften står stille er det bevegelse i luften. Luftmolekylene farer med stor fart i alle retninger, kolliderer med hverandre, med veggene eller andre ting som kommer i veien. Dette opplever vi som lufttrykk. Men når vi snakker om vind, beveger luften seg i en retning samtidig som molekylene farer rundt. Lyd er svingninger. Når vi snakker setter vi luften i svingninger. Det vil si at vi skaper ørsmå forandringer i lufttrykket. Disse forandringene brer seg utover på samme måte som ringer brer seg utover på en vannflate. Når disse trykkforandringene treffer øret vårt oppfatter vi det som lyd. Dersom disse endringene gjentar seg, er periodiske, oppfatter vi det som en tone, ellers sier vi det er støy. At vinden uler når det blåser forbi øret vårt kommer av at vinden skaper slike trykkforandringer i øregangen. Vi opplever det samme når vi kjører bil og har bilruten litt åpen, da uler det i kupeen. Snur vi øret rett mot vinden får vi ikke slike trykkforandringer, vi hører derfor ikke noe uling. Håper dette hjelper dere, hilsen Hans Flornes Vi sender brev til Ulf Kristiansen, professor i akustikk, NTNU Ulsmåg skole, 11. april Gruppe 1 Miriam, Konstanse, Anders, Robert Hei!!! Vi i klasse 5c gruppe 1 lurer på hvorfor vinden uler? Vi har utført en del forsøk med rør, flasker og ulike hule gjenstander..hilsen gruppe 1... Side 9

10 Forsøk 1: Vi bruker: en keramikkylling med to hull i midten. Vi gjør : vi blåser i et av hullene og holder den andre fingeren på det andre hullet slik at det andre hullet ble tettet. Så blåste vi! Vi vet : at dersom du holder den ene fingeren på hullet og blåser i det andre, får vi en ugle lignende lyd. Hvorfor er det slik? På forhånd, takk for hjelpen. Ulf Kristiansen svarer: Hei klasse 5c gruppe1. Takk for mail, jeg synes det er fint at dere har valgt lyd som tema for nyskjerrigper arbeidet deres, og at dere har gjort forsøk. Det må jo være litt artig at dere får en uglelyd ut av en kylling! Mange sånne blås over rør og hulrom ting gir en ganske klar og ren tone. Jeg regner med at dere blåser over kanten på hullet og ikke dekker det helt med leppene. Det som skjer da er at lufta i hullet begynner å vibrere opp og ned og skaper lyd i lufta omkring. Lydfrekvensen eller tonehøyden (om det er en dyp eller lys tone) avhenger av flere ting. Vanligvis hull diameter og dybde, og ikke minst hulrom volumet. Dere kan jo prøve å fylle kyllingen med litt vann og se om lyden forandrer seg. De som jobber med sånne ting kaller det ofte for resonans, eller egensvingning. Det enkleste eksemplet på egensvingning er et lodd i enden av en spiralfjær. Et slikt lodd vil svinge opp og ned med en svingetid avhengig av hvor tungt loddet er og stivheten i fjæren. I kyllingen deres kan man si at lufta i åpningen er som et veldig lett lodd, og lufta i kyllingmaven virker som en fjær. Det svinger så raskt opp og ned at vi hører det som en lyd. Noen ganger vil lyden forandre seg om vi blåser hardere, men muligens ikke for kyllingen. Vennlig hilsen Ulf Kristiansen Professor i akustikk, NTNU Side 10

11 Dette har jeg funnet ut Konklusjon Etter all brevveksling og innhenting av informasjon, var det på tide å hente frem igjen hypotesene våre. I denne delen av arbeidet tok vi for oss hver enkelt hypotese for å se om det vi "gjettet" til å begynne med, kunne stemme. Hypotese 1: Landskapets utforming er avgjørende for om vinden uler Svar: Utifra de svarene vi har fått, kan vi si at hypotesen er delvis riktig. En eng med gress kan få vinden til å suse, som er nesten det samme som å ule. Hypotese 2: Det blir lyd, når vinden presser seg inn i og gjennom små sprekker i for eksempel bygninger Svar: Utifra forsøkene som vi har gjennomført, vil vi si at denne hypotesen stemmerganske bra. Hypotese 3: Det blir lyd, når vinden treffer en gjenstand, f.eks. et vindu Svar: Ikke rett! Vinden må forbi noe som forstyrrer den, slik at det skapes svingninger. Hypotese 4: Vinden uler når den treffer hule gjenstander f. eks. rør/takrenner Svar: Delvis rett! Vinden/luften må treffe på en bestemt måte. Se forsøkene våre med flasker og rør. Hypotese 5: En viss mengde luft som presses gjennom en gjenstand, gir lyd Svar: Ikke ubetinget rett! I en blokkfløyte blåser vi gjennom et munnstykke som får luftstrømmen til å deke seg slik at det dannes hvirvler, og disse setter luften i fløyterøret i svingninger. På denne måten blir det lyd. Hypotese 6: Dersom vinden treffer flere steder samtidig på en gjenstand, blir det lyd Svar: Ikke rett! Vinden trenger ikke å treffe flere steder samtidig for å gi lyd fra seg. Vi er også avhengig av at vinden treffer en gjenstand, danner små hvirvler som i neste omgang slipper seg løs fra det som forstyrrer. Det er når disse hvirvlene slipper seg løs at det blir lyd. Hypotese 7: Vinden uler, når hastigheten på vinden blir høy nok Svar: Ikke rett! Vinden må forbi noe som forstyrrer den, slik at det skapes svingninger. Hypotese 8: Åpne vinduer får vinden til å ule Svar: Ikke rett! Vinden må forbi noe som forstyrrer den, slik at det skapes svingninger. Vi har helt klart lært mye av dette første nysgjerrigperprosjektet vårt. Noen av hypotesene har vi riktignok ikke klart å bekrefte/avkrefte i tilstrekkelig grad. Side 11