KOUZELNÁ VĚDA

CZ.1.07/1.3.00/48.0068

HRÁTKY SE ZVUKEM

výukové materiály k semináři

RNDr. Jitka Houfková, Ph.D.Ing. Lenka Pomališová

Mgr. Lukáš Durda

Příjemce: iQLANDIA, o.p.s.

Partner: EDUCA QUALITY, o.s.

2015, Liberec

Obsah

1. Úvod............................................................................................................................................................7

2. Cíl kurzu.......................................................................................................................................................8

3. Cílová skupina účastníků..............................................................................................................................9

4. Metodologie vzdělávacích aktivit...............................................................................................................10

5. Jak zapojit aktivity ze semináře do výuky..................................................................................................11

6. Pomůcky pro výuku a bezpečnost práce....................................................................................................11

7. Teorie........................................................................................................................................................13

8. Popis jednotlivých pokusů.........................................................................................................................21

9. Literatura...................................................................................................................................................41

1. Úvod

Předkládaný materiál slouží jako metodický průvodce pro učitele v mateřských školách, kteří se zúčastnili projektu Kouzelná věda, konkrétně tématu Hrátky v kuchyni. V rámci tohoto projektu získají učitelé v mateřských školách možnost začlenit přírodovědné a technické aktivity do své vzdělávací nabídky v podobě samostatného kroužku nebo pravidelných aktivit zařazených do běžného programu s dětmi.

Na vzniku materiálů se podílela RNDr. Jitka Houfková, PhD. z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, která předvádí pokusy pro děti v mateřských školách od roku 2008 a své dlouholeté zkušenosti a tipy předává dále jako členka realizačního týmu nejen samotným učitelům, ale také lektorům projektu Kouzelná věda.

V rámci projektu Kouzelná věda je realizováno celkem 5 následujících seminářů:

Hravá voda

Co umí vzduch

Kouzla v kuchyni

Světlohraní

Hrátky se zvukem

Věříme, že projekt přispěje k dětskému systematickému objevování tajů světa kolem nás pod vedením učitelů mateřských škol. Učitelé mohou nasměrovat děti k zájmu o experimentování a rozvíjet jejich přirozenou zvídavost a kreativitu, která jim umožní lépe porozumět fungování světa kolem nás.

Pokud využijete naše nápady, tak budeme rádi za zpětnou vazbu o tom, jak pokusy s dětmi fungovaly. Také v případě jakýchkoliv dotazů se můžete obrátit na realizační tým zastoupený Mgr. Janou Havlíkovou Bittnerovou z programového oddělení iQLANDIE.

Kontakt: havlikova@iQlandia.cz

7

2. Cíl kurzu

Projekt si klade za cíl zvyšování kompetencí a profesní rozvoj pedagogických pracovníků mateřských škol a školských zařízení v Libereckém a Karlovarském kraji, vzdělávajících předškolní děti podle platného Rámcového vzdělávacího programu pro předškolní vzdělávání.

Konkrétním cílem kurzu je přiblížit dětem již v předškolním věku přírodovědné a technické obory tak, aby mohly hledat odpovědi a nové otázky k jevům a věcem, které nás obklopují a tvoří naše životní prostředí. Děti jsou právě v předškolním věku velmi vnímavé, zvídavé a dychtivé po nových informacích a na nás je, abychom jim tyto informace podávali pravdivě, správně a přiměřeně jejich věku.

Projekt Kouzelná věda poskytuje učitelům mateřských škol možnost seznámit děti se základy přírodních věd, zejména fyziky, a připravit je na budoucí přírodovědné vzdělávání na základních školách i dále ve vzdělávacím procesu. Dalším cílem je rozvíjet tvořivost dítěte, jeho myšlení, vyjadřování a také rozvoj jeho paměti, práci ve skupinách, ale také samostatnost.

8

3. Cílová skupina účastníků

Cílovou skupinu projektu tvoří učitelé mateřských škol a školských zařízení vzdělávajících předškolní děti podle platného RVP PV. Jedná se tedy jednak o pedagogické pracovníky, ale zároveň také vedoucí pracovníky MŠ, kteří se ve většině případů vedle řídících funkcí podílejí také na samotné výuce.

Regionálně spadá cílová skupina projektu do kraje Libereckého a Karlovarského. V rámci Libereckého kraje se bude jednat převážně o učitele MŠ zřizovaných městy Liberec, Cvikov a dalších MŠ soukromých i zřizovaných státními samosprávami.

Celkem bude v rámci přírodovědně-technických seminářů proškoleno 300 pedagogických pracovníků MŠ. Někteří z nich pak mohou být podpořeni vícekrát, jelikož se mohou účastnit více seminářů. Účastníci seminářů si do mateřských škol odnesou 300 sad výukových materiálů, které jim umožní zapojit aktivity přímo do práce s dětmi.

9

4. Metodologie vzdělávacích aktivit

Metody používané při zapojení aktivit do programu mateřských škol jsou metody slovní, metody názorně demonstrační, hry a metody opakování a procvičování.

Metody slovní

Metody slovní mají ve vyučování velký význam. Při používání slovní metody je velmi důležité, aby výklad učitele byl srozumitelný. Při výkladu by měl učitel mluvit pomalu, zřetelně a dbát na reakce dětí. Vyprávěním navodíme správnou atmosféru k vybranému tématu, a zároveň děti připravíme na činnost. Vysvětlováním jim představíme všechny neznámé a nové věci. Dále pak formou otázek a odpovědí pedagog vysvětluje určitý problém a vede děti k novým poznatkům. Dialog je pak rozvinutější forma a dochází zde ke komunikaci mezi učitelem a žáky navzájem. Formou diskuze získávají děti odpovědi na své otázky a učitel má možnost směřovat děti k hlubšímu poznání zvoleného tématu.

Metody názorně demonstrační

Tyto metody umožňují žákům dostat se do přímého kontaktu s poznávanou skutečností, dochází k propojení poznávané skutečnosti s reálnou praxí. Za varianty demonstračních metod lze považovat pozorování předmětů nebo jevů, nebo předvádění pokusů nebo modelů. Metody demonstrační se při zkoumání přírodních zákonitostí používají velmi často. Děti si pomocí demonstračních aktivit lépe zapamatují nové poznatky.

Hra jako vyučovací metoda

Tato metoda se používá v mateřských školách jako přirozená součást všech aktivit. Cílem je osvojení nových poznatků formou cvičení. Děti mohou pracovat samy nebo ve skupinkách. Posiluje se tím nejen práce v kolektivu, ale také samostatná činnost. Hra motivuje děti k lepším výkonům a zvolená problematika se dětem formou her zdá mnohem lehčí než jen formou výkladu. Otevírá se zde prostor také pro zlepšení motorických schopností dětí.

Metoda opakování a procvičování vědomostí a dovedností

Opakování by mělo následovat po každém nově probíraném a vysvětlovaném jevu. Pokud na sebe jednotlivá témata navazují, zopakujeme nejprve staré poznatky, pak vysvětlíme nové a nakonec propojíme staré s novými. Opakování může také probíhat formou diskuze nebo hry.

10

5. Jak zapojit aktivity ze semináře do výuky

Prezentované aktivity a pomůcky získané na semináři lze do každodenního provozu mateřské školy zapojit řadou různých způsobů, záleží na věku a složení třídy i na přístupu pedagoga.

Mezi připravenými pomůckami je řada takových, které mohou být použity pro volnou hru a umožnit tak dětem seznámit se s nimi nejpřirozenějším způsobem.

Pokusy je vhodné začlenit do pravidelného denního režimu třídy, zde se jedná většinou o jeden pokus.

Další způsob, jak s dětmi a pokusy pracovat, je formou přírodovědného kroužku v předem stanovených časech, kde se během vyhrazené doby lze věnovat více pokusům.

Případně je možné pokusy dělat jen příležitostně, například když je jejich téma blízké jiným aktivitám v MŠ.

6. Pomůcky pro výuku a bezpečnost práce

Na každém semináři bude účastníkům představen soubor pokusů na dané téma. Tyto pokusy jim budou předvedeny a vysvětleny tak, aby všichni účastníci uměli s pomůckami pracovat a pokusy samostatně demonstrovat. Každý účastník semináře dostane soubor pomůcek, na kterém si jednotlivé pokusy vyzkouší a který si odnese s sebou. Na některé pokusy již budou pomůcky vyrobené, na jiné pokusy si pomůcky budou účastníci připravovat během semináře a některé pokusy nevyžadují speciálně vyrobené pomůcky, pouze materiál, který je součástí krabice s pomůckami.

Prakticky veškerý materiál, který učitel v mateřské škole při demonstraci pokusů bude potřebovat, dostane při absolvování semináře ve formě krabice s pomůckami, což významně usnadňuje přípravu a realizaci vlastních pokusů v mateřské škole.

Připravené pokusy nejsou nebezpečné. Všechny pomůcky byly vybírány s ohledem na bezpečnost dětí. Tam, kde bylo možné použít plastové či papírové pomůcky, jsme je použili. Přesto bylo pro některé pokusy nutné využít skleněné či kovové předměty a při špatné manipulaci či jejich rozbití hrozí nebezpečí úrazu. Pro zmenšení rizika zachovávejte prosím při experimentování následující rady:

Práce s ohněmPoužívejte nehořlavou podložku pod svíčku (např. talíř, pečící plech, alobalová miska…).Na odkládání vypálených sirek si připravte nehořlavou nádobku (kovovou nebo skleněnou…).

11

Práce se sklemPracujte nad měkkým povrchem (koberec, lino, trávník …).

Práce s vodouDávejte pozor na přeplňování nádob kvůli vylití vody. Pro tento případ mějte připravené papírové utěrky či ručníky, případně hadry na zem.Za teplého počasí je ideální pracovat s vodou venku na trávníku, kde vylití vody nevadí.

Pokusy se světlemNikdy nepozorujte Slunce přímo!Při „promítání“ lupou dávejte pozor na možnost zapálení hořlavých předmětů v případě jasného slunečního světla.Nepoužívejte s dětmi laserová ukazovátka!

12

7. Teorie

Následující teorie slouží jako doplnění informací pro učitele, aby měli více informací pro případ všetečných dětských dotazů. Teorie není určená dětem, učitelé mohou všechny pokusy provádět i bez znalosti této teorie.

Vzhledem k tomu, že pokusy jsou vybírány tak, aby byly vhodné pro děti v mateřské škole, nepokrývají celé téma akustiky. Také následující teorie není souvislým výkladem o zvuku, ale měla by pomoci učitelům při odpovídání na případné dotazy zvídavých dětí při provádění pokusů.

Co je zvuk?

Jedna z definic zvuku je následující: "Zvukem je každé mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat v lidském uchu sluchový vjem."

Pro to, abychom vůbec něco slyšeli, musí být tedy splněny následující podmínky:

1. Existuje zdroj zvuku, tedy něco, co zvuk vydává.

2. Kolem zdroje se vyskytuje hmotné prostředí, kterým se zvuk šíří. Zvuk je přenášen částicemi látky, které se začnou mechanicky vlnit (toto vlnění nemůžeme pozorovat přímo očima, probíhá na mikroskopické úrovni). Částicemi, které zajišťují přenos zvuku, mohou být molekuly plynů ve vzduchu, atomy vody, ale také jakákoliv pevná látka. Pokud kolem zdroje zvuku není žádné prostředí obsahující částice, zvuk se nemůže šířit. S takovou situací se běžně nesetkáme, ale například ve vesmíru není vzduch a zvuk se nemá jak šířit.

3. Pro zachycení zvuku musíme nějaký přijímač zvuku. Tím může být lidské ucho, mikrofon, případně další zařízení.

Obr.: Znázornění přenosu zvuku vzduchem a zobrazení zvuku jako vlnění (převzato z http://www.mediacollege.com/audio/01/sound-waves.html)

13

Dělení zvuků

Zvuky můžeme rozdělit do dvou základních skupin:

1. Tóny - hudební zvuky - mezi tóny patří samohlásky lidské řeči, zvuk různých hudebních nástrojů a další

2. Hluky - praskání, skřípání, šumění - mezi hluky patří i souhlásky lidské řeči, různé skřeky, zvuky rozbíjení, praskání a další

Vznik lidského hlasu

Člověk má dva pružné vazy napnuté zepředu dozadu mezi štítnou chrupavkou a hlasivkovými chrupkami. Tyto hlasivkové vazy pokrývá sliznice, která vytváří hlasové valy - hlasivky. Mezi oběma hlasivkami je průchod (hlasová štěrbina). Při dýchání jsou svalové vazy ochablé a hlasová štěrbina je otevřená. Při řeči nebo zpěvu drobné svaly hrtanu napínají hlasivkové vazy, čímž se mění šířka hlasové štěrbiny. Vydechovaný vzduch proudí přes hlasovou štěrbinu a rozechvívá hlasivky, podobně jako se rozechvívá jazýček v píšťale. Tak vzniká hlas.

Vznik zvuků složených do slabik a slov je dán souhrou hlasového orgánu, horních dýchacích cest, jazyka, dutiny ústní, zubů a rtů. Po stránce akustické je řeč sled zvuků různého složení a různé intenzity, které vznikají v hlasovém orgánu (mluvidlech) člověka. Tato koordinace dýchání, tvaru rtů, postavení jazyka a dalších vlivů je velmi náročná a vyžaduje nácvik. Děti se s ním setkají přirozeně, když napodobují řeč dospělých, učí se slova, básničky a písničky. Pokud jim některé hlásky dělají problémy, je nutné speciální logopedické cvičení.

Různé jazyky mají různý rytmus, intonaci a děti se je přirozeně učí od svého okolí již v nejútlejším věku. Mateřský jazyk si děti fixují již v útlém věku, kdy ještě samy nemluví. Do šestého měsíce jsou děti schopny přijmout za mateřský jakýkoliv jazyk, kterým se na ně bude mluvit. PO tomto věku již mají jeden z jazyků uložen jako mateřský.

Šíření zvuku

Zvuk se šíří ze zdroje pouze pružným látkovým prostředím libovolného skupenství. Nejčastěji se jedná o vzduch, kde se zvuk šíří jako podélné postupné vlnění: dochází k periodickému stlačování a rozpínání vzduchu, což se projeví periodickými změnami tlaku vzduchu.

Dobrým „vodičem“ zvuku je beton, ocel, sklo, …

Nejdůležitější charakteristikou prostředí z hlediska šíření zvuku je velikost rychlosti zvuku v daném prostředí. Již v 17. století se podařilo poměrně přesně určit velikost rychlosti zvuku ve vzduchu: pomocí výstřelu z děla umístěného ve známé vzdálenosti a měření doby, která uplyne mezi světelným zábleskem a zvukem výstřelu. Velikost rychlosti světla je vzhledem

14

k velikosti rychlosti zvuku výrazně větší, a proto lze předpokládat, že světelný vjem zaznamenáme okamžitě, zatímco sluchový s určitým zpožděním.

Velikost rychlosti zvuku ve vzduchu závisí na složení vzduchu (nečistoty, vlhkost, …), ale nejvíce na jeho teplotě. Pro běžné teploty lze uvažovat hodnotu 340 ms-1.

V kapalinách a pevných látkách je velikost rychlosti zvuku větší než ve vzduchu. Je to dáno větší hustotou částic v těchto látkách. Protože jsou částice blíže u sebe, zvuk se přenáší rychleji.

Šíření zvuku je ovlivněno i překážkami, na něž zvukové vlnění dopadá - projevuje se odraz i ohyb zvukového vlnění. Zvláštním případem odrazu zvuku od rozlehlé překážky (skalní stěna, velká budova) je ozvěna. Ta je důsledkem vlastnosti lidského sluchu, kterým rozlišíme dva po sobě následující zvuky, pokud mezi nimi uplyne doba alespoň 0,1 s. To je zhruba doba, kterou potřebujeme k vyslovení jedné slabiky a za kterou zvuk urazí (ve vzduchu) zhruba 34 m, tedy 17 metrů k překážce a 17 m zpět. Pokud tedy zakřičíme ve vzdálenosti 17 m od nějaké skály, vznikne jednoslabičná ozvěna. Při větší vzdálenosti větší může vznikat i víceslabičná ozvěna.

Odraz zvuku ale slyšíme i při mnohem kratších vzdálenostech od překážky. Neslyšíme pak ozvěnu, ale tzv. dozvuk, který nám nepříjemně prodlužuje vyslovená slova, může zkreslovat poslech hudby či mluvené řeči a bývá rušivý. S dozvukem je třeba počítat při projektování velkých místností, koncertních sálů. Proto se akustické vlastnosti sálů zlepšují členěním ploch stěn, závěsy, použitím materiálů pohlcující zvuk a dalšími opatřeními.

Slyšitelnost zvuků

Rozlišujeme tyto typy zvukového vlnění:

1. infrazvuk – zvuky s frekvencí menší než 16 Hz. Tyto zvuky slyší například sloni.

2. slyšitelný zvuk – zvuky s frekvencí 16 – 20 000 Hz. Hranice slyšitelnosti zvuku jsou individuální, malé děti slyší i velmi vysoké tóny. S věkem se tato hranice nevratně snižuje a starší lidé neslyší pískot a podobné vysoké tóny. Vzhledem k tomu, že sluch může být již v nízkém věku doživotně poškozen, můžeme děti varovat před

15

nebezpečím poslouchání hlasité hudby ve sluchátcích nebo křičení přímo do uší kamarádů.

3. ultrazvuk – zvuky s frekvencí vyšší než 20 000 Hz. Tyto velmi vysoké tóny již lidé neslyší, ale jsou slyšitelné pro netopýr, delfíny, psy a další živočichy.

Pozn.: Pro konkrétní hranice mezi slyšitelným zvukem a infrazvukem a ultrazvukem uvádějí různé zdroje odlišné hodnoty, které vycházejí z různých individuálních odchylek. Vzhledem k velmi různým hranicím u každého jednotlivce i s ohledem na jeho věk, jsme vybrali nejčastěji udávané hodnoty.

Jak slyší zvířata?

Některá zvířata, která žijí ve tmě nebo ve vodě, kde není možný přímý vizuální kontakt na delší vzdálenosti, si vyvinula schopnost vysílat a přijímat ultrazvukové vlny, které jim pomáhají rozpoznat okolí. Kromě nejznámějších netopýrů mají tuto schopnost echolokace také někteří ptáci a také kytovci (delfíny a některé velryby).

Naopak sloni se na velké vzdálenosti domlouvají pomocí infrazvuků, které jsou na druhém konci spektra zvuků a které lidé také nedokáží slyšet.

Velmi dobrý sluch mají kočky, potkani nebo ježci. Obecně lze říci, že zvířata s velkými ušními boltci mají dobrý sluch. Výjimku tvoří sloni, u nichž se velké uši vyvinuly také kvůli ochlazování.

Některá zvířata mají velmi dobře vyvinutou schopnost rozlišit, z jakého směru zvuk přichází. Jedná se zejména o lesní býložravce (jeleni, daňci, srnci…), kteří dokážou natáčet uši různými směry a to dokonce každé ucho zvlášť.

Znázornění maximální hranice slyšitelnosti jednotlivých živočichů podle frekvence (zdroj www.abicko.cz)

16

Minimální a maximální hranice vnímání zvuku některých živočichů:

Slon min. 5 Hz Skokan čínský max. 128 kHzPlejtvák min. 30 Hz Zavíječ max. 135 kHzVětšina žab max. 12 Hz Delfín max. 175 kHzPes max. 22 kHz Sleď max. 180 kHzNetopýr max. 100 kHz

Hlasitost zvukuHlasitost závisí na výkonu zdroje zvuku a na vzdálenosti od zdroje. Hlasitost se měří v decibelech (dB). Práh slyšitelnosti je 0 dB, šelest listí nebo tichá místnost má 30 dB, lidská řeč má 70 dB, start proudového letadla 120 dB, výbuch nebo start rakety 130 - 140 dB (práh bolesti).

Hladina akustického tlaku od různých zdrojů a jeho účinky (zdroj: isover.cz)

17

Při dlouhodobém vystavení vyšší hladině zvuku (kolem 80 dB) dochází časem k poškození buněk vnitřního ucha. Nebezpečné je dlouhodobé používání sluchátek pro poslech hudby, protože většinou je úroveň hlasitosti vyšší než je bezpečná hladina a může také dojít k poškození sluchu. Následkem vystavení vyšší hladině hluku jsou některé civilizační choroby – snížení imunity, pocit únavy, nespavost, vznik hypertenze.

18

Hudební nástroje

Podle vzniku tónů dělíme hudební nástroje do základních skupin na strunné, dechové a bicí nástroje. V dnešní době k nim přibyly ještě nástroje elektronické.

Bicí nástroje jsou pravděpodobně nejstarší a také nejobsáhlejší skupinou hudebních nástrojů. K vytváření zvuku dochází pomocí úderů do nástroje, třesením nástrojem, či škrábáním na nástroj. Tyto nástroje se rozdělují na blanozvučné (buben, tympány, bonga, tamburína a další) a samozvučné (xylofon, triangl, gong, zvonkohra, vibrafon, činely, rolničky, rumba koule, zvonek, kastaněty, ozvučná dřívka a další).

Dechový nástroj je nástroj, u nějž je vzduch rozechvíván hráčovým dechem. Tyto nástroje se rozdělují na nástroje dřevěné (zobcová flétna, příčná flétna, saxofon, klarinet, hoboj, saxofon, fagot), žesťové (trubka, pozoun, křídlovka, lesní roh, tuba) a nástroje vícehlasé (varhany, akordeon, foukací harmonika, dudy).

19

U strunných nástrojů je zdrojem zvuku chvějící se struna, napnutá mezi dvěma body. Tyto nástroje se dále dělí na smyčcové (housle, viola, violoncello, kontrabas), drnkací (kytara, banjo, ukulele, loutna, mandolína, harfa, cembalo) a úderné (klavír, pianino, cimbál).

Mezi novodobé elektronické hudební nástroje patří například elektrická kytara, elektrické housle, klávesy, syntetizátor, elektrické varhany nebo méně známý theremin.

Modely zástupců všech 3 skupin klasických nástrojů si děti mohou při pokusech vyrobit.

20

8. Popis jednotlivých pokusů

Na následujících stránkách jsou popsány jednotlivé pokusy, které lze provádět s dětmi v různém režimu. Pokusy jsou seřazeny do navazujících celků, pořadí je však možné měnit podle aktuální situace ve třídě, podle zájmu dětí, podle počasí nebo také podle připravených pomůcek.

Čas na provádění pokusu je pouze orientační. Pokud si budou všechny děti samostatně zkoušet nějakou činnost nebo se budou výtvarně podílet na vzniku některých pomůcek, může zabrat jeden pokus i hodinu.

Pokus: LADIČKA VE VODĚ

Pomůcky:ladička, miska s vodou, korková kulička na niti

Popis:

1. Rozezvučíme ladičku úderem o podložku či jiný pevný předmět a necháme děti poslechnout její tón tak, že jim ladičku přiložíme k uchu. Na ladičku je necháme sáhnout – cítí její chvění?

Do jedné ruky uchopíme na niti zavěšenou korkovou kuličku, do druhé ladičku. Po rozezvučení ladičky k ní přiložíme kuličku, ta začne od ladičky odskakovat.

2. Rozezvučíme ladičku a dotkneme se s ní hladiny vody v misce. Pozorujeme „cákání“ – vlny, tvořené chvějící se ladičkou.

Čas: 5 min

Téma: vznik zvuku, šíření zvuku

Cíl: 1. Zdrojem zvuku je chvějící se těleso2. Zvuk se šíří vlněním

Návaznost: Šíření zvuku

Poznámka: různé povrchy rozezvučí ladičku různě hlasitě, děti mohou zkoušet hledat nejlepší možnosti pro rozezvučení ladičky

21

22

Pokus: JEDNODUCHÝ ZESILOVAČ

Pomůcky:trychtýř, přehrávač, sluchátka „pecky“,hrací strojek

Popis:

Necháme znít hudbu do okolního prostoru ze sluchátka; hudba téměř není slyšet.

Vložíme sluchátko do trychtýře a uslyšíme hudbu daleko lépe.

Stejně tak pro zesílení zvuku hracího strojku stačí položit jej na stůl a zvuk je slyšet mnohem lépe. Pokud hrajeme na strojek jen v ruce, není prakticky slyšet.

Čas: 5 min

Téma: zesilování a usměrňování zvuku

Cíl: Zvuk lze zesílit tím, že omezíme jeho rozptyl všemi směry a usměrníme jej tak, aby jej naše ucho mohlo zachytit intenzivněji. Trychtýř navíc rezonuje a funguje jako rezonanční skříň (princip u akustických hudebních nástrojů – kytara, klavír...).

Návaznost: S tímto principem pracuje cvičení „Jednoduchý fonendoskop“.

Poznámka: Na tomto principu funguje zesilování zvuku u gramofonů – zesiluje se zvuk chvějící se přenosky.

23

Pokus: NA ČEM ZÁVISÍ VÝŠKA TÓNU?

Pomůcky:

balónek, mince

Popis: Do vyfouknutého balonku vložíme korunovou minci (tato mince má po obvodu

zoubky) a balonek nafoukneme, zavážeme.

Necháme děti pohybovat balonkem tak, aby mince začala uvnitř balonku kroužit po své hraně. Uslyšíme tón, jehož výška se mění v závislosti na rychlosti kroužení mince.

Čas: 5 min

Téma: výška tónu

Cíl: Ukázat způsob, jak lze ovlivnit výšku tónu.

Návaznost:

Poznámka: Za zvuk zde může narážení zoubků do stěn balonku. K čím více nárazům během sekundy dojde, o to se zvětší frekvence chvění balonku. Vyšší frekvence má za následek vyšší tón. Děti se s tímto jevem mohou setkat v praxi často tehdy, když nehtem šustí o oblečení z vhodného materiálu. Také zvuk při zapínání zipu je vyšší při rychlém zapnutí než při pomalém.

24

Pokus: LŽÍCE JAKO ZVON

Pomůcky:

kovová lžíce, provázek

Popis: Odstřihneme cca 80 cm provázku a do jeho středu přivážeme za konec rukojeti

kovovou lžíci.

Necháme děti postavit ke stolu. Vyzveme je, aby si volné konce provázku omotaly kolem ukazováčků na ruce tak, aby se lžíce volně houpala přibližně v úrovni hrudníku a provázek byl na obou stranách napnutý.

Necháme děti udeřit houpající se lžící do stolu. Zeptáme se, jaký zvuk slyší (silný, slabý, dlouhý, krátký).

Instruujeme děti, aby si ukazováčky strčily do uší a houpající se lžící udeřily znovu jednou do stolu a dávaly pozor, co uslyší a jak dlouho. Zeptáme se opět, jak by zvuk popsaly, necháme je porovnat jej se zvukem v předchozím případě.

Čas: 5 min

Téma: šíření zvuku látkovým prostředím

Cíl: Ukázat, že zvuk se šíří i pevnými látkami (provázek, prst), zpravidla lépe, než vzduchem.

Návaznost: Přenos zvuku pevným médiem (provázkem) se uplatní v pokusu „Kelímkový telefon“.

Poznámka: Přenesený zvuk je dunivější proto, že dochází k pohlcování zvuku provázkem – více jsou pohlcovány vyšší tóny, ve výstupu tedy bude zabarvení temnější.

25

Pokus: KELÍMKOVÝ TELEFON

Pomůcky:

papírové pohárky, provázek

Popis: Pomocí jehly propíchneme dno kelímku a protáhneme jím začátek provázku

dlouhého několik metrů. Z vnitřní strany kelímku uvážeme dostatečně velký uzel, abychom zajistili provázek proti vyvléknutí. Totéž provedeme na opačném konci provázku s druhým kelímkem.

Telefon uchopí dvě děti tak, aby provázek byl napnutý a ničeho se nedotýkal (ani okraje dna kelímku). Když pak jedno dítě do svého kelímku tiše hovoří, druhé hovor zřetelně slyší.

Můžeme vyhlásit soutěž v dorozumívání kelímkovým telefonem. Soutěží vždy dvě děti, hovořící pomocí telefonu, proti ostatním. Cílem soutěžících je předat si pomocí telefonu co nejvíce slov z tajné zprávy, aniž je uslyší ostatní.

Čas: 10 min příprava a demonstrační provedení

Téma: šíření zvuku látkovým prostředím

Cíl: Ukázat, že zvuk se šíří i pevnými látkami (provázek), zpravidla lépe, než vzduchem.

Návaznost: Přenos zvuku pevným médiem (provázkem) se uplatní v pokusu „Lžíce jako zvon“.

Poznámka: Vysokou účinnost šíření zvuku pevnými tělesy si mohou děti vyzkoušet i jinak: pomocí dřevěné tyčky přitisknuté k lalůčku ušního boltce, na jejíž opačný konec zaťukáme, pomocí kovového zábradlí, pomocí stolu, k němuž přiložíme ucho, apod.

26

Pokus: JEDNODUCHÝ FONENDOSKOP

Pomůcky:

trychtýř

Popis: Fonendoskop, v našem případě trychtýř, mohou děti přikládat k tělu kamarádů

a naslouchat tlukotu srdce, ke dveřím, za nimiž někdo hovoří, apod. Díky němu slyšíme řadu zvuků, které bychom pouhým uchem nezachytili.

Čas: 5 min

Téma: šíření zvuku prostředím, usměrňování zvuku

Cíl: Ukázat, že zvuk slyšíme daleko lépe, když jej donutíme se šířit co nejvíce „správným směrem“, tedy k našemu uchu

Návaznost: S tímto principem pracuje cvičení „Jednoduchý zesilovač“.

Poznámka: Pomůcka představuje jednoduchý fonendoskop, tedy zařízení sloužící lékařům k poslechu srdce, plic, střev apod. či k předporodním vyšetřením.

27

Pokus: MODEL KYTARY

Pomůcky:

plastová krabička, gumičky

Popis: Přes krabičku natáhneme gumičky různé tloušťky a různého napětí.

Necháme děti brnkat na gumičky jako na struny. Zeptáme se, jaké hudební nástroje takto či podobně fungují (kytara, kontrabas, housle, klavír, cimbál,...)

Vyzveme děti, ať se pokusí zahrát jednoduchý motiv poté, co si „kytaru“ osahají.

Čas: 5 min přípravy

Téma: výška tónu

Cíl: Vysvětlení základního principu tvoření tónů u strunných nástrojů. Demonstrace toho, že na strunový tón má vliv její délka, tloušťka a napnutí.

Návaznost: S tímto principem pracuje cvičení „Na čem závisí výška tónu“ – tam tón (frekvenci) udávala kadence úderů zoubků mince do balonku, v tomto cvičení udává tón chvění struny. Zároveň cvičení navazuje na pokus „Ladička ve vodě“ – tam tón udávalo chvění ladičky.

28

Pokus: HUDBA PRO SLONY

Pomůcky:

dlouhá úzká dřevěná tyčka

Popis: Položíme tyčku na stůl a přitiskneme ji k okraji stolu.

Na volnou část tyčky brnkáme. Délku volné části posouváním měníme a sledujeme, jak se mění výška tónu. Slyšíme všechny tóny, které tyčka vydává?

Čas: 5 min

Téma: zvuk pod hranicí slyšitelnosti, výška zvukového tónu

Cíl: Ukázka toho, že kolem nás je spousta zvuků, které naše ucho neslyší. Mohou je ale slyšet jiní živočichové, jejichž sluchové orgány jsou tomu uzpůsobeny (např. sloni).

Poznámka: Volná část tyčky se brnknutím rozkmitá, a tím vydává tón. Nuceným chvěním stolu je tón výrazně zesílen. Výška tónu závisí na délce volné části tyčky: čím delší těleso se chvěje, tím je frekvence chvění a také vydávaný tón nižší. Rozmezí tónů, které je tyčka schopna vydávat, je značné, a sahá dokonce pod hranici slyšitelnosti (asi 20 Hz). Kromě slyšitelných tónů tedy můžeme pomocí tyčky vytvářet infrazvuk.

Návaznost: Navazuje na pokus „Na čem závisí výška tónu“, model kytary. Tematicky souvisí s pokusem „Píšťalka pro psy“.

29

Pokus: PÍŠŤALKA PRO PSY

Pomůcky:

píšťalka na psy, klasická píšťalka

Popis: Hvízdneme na klasickou píšťalku a zeptáme se dětí, zda zvuk slyšely. Hvízdneme

několikrát se stupňující se intenzitou a ptáme se dětí, zda zvuk slyší a jak by ho popsaly – silnější, slabší, nepříjemný,...

Nyní dětem představíme píšťalku pro psy. Necháme je fouknout – co slyší? Jak se to liší od běžné píšťalky?

Čas: 10 min

Téma: zvuk nad hranicí slyšitelnosti, výška tónu

Cíl: Ukázka toho, že kolem nás je spousta zvuků, které naše ucho neslyší. Mohou je ale slyšet jiní živočichové, jejichž sluchové orgány jsou tomu uzpůsobeny (např. psi).

Poznámka:

Návaznost: Navazuje na pokus „Na čem závisí výška tónu“, „Model kytary“. Tematicky souvisí s pokusem „Hudba pro slony“.

30

Pokus: ZVONKOHRA Z LAHVÍ

Pomůcky:8 skleněných lahví s ryskami, dřevěná tyčka

Popis: Sklenice naplníme po rysku vodou, tak budou naladěny do tónů stupnice C-dur.

Seřadíme podle stupnice zleva doprava.

Pomocí dřevěné tyčky můžeme na skleničky vyťukávat jednoduché melodie.

Čas: 15 min

Téma: výška zvukového tónu, přesah do melodie, rytmu

Cíl: Ukázka toho, že výška tónu závisí na výšce (tedy délce) vodního sloupce ve sklenici. Čím je v nádobě sloupec vody nižší, tím vyšší je výsledný tón – vibruje zde sloupec vody, nikoli vzduchu.

Poznámka: Obdobně u skutečné zvonkohry závisí výška tónu na délce kamene (kovové destičky). Pokud bychom do lahve foukali, bude tón tím hlubší, čím méně bude v láhvi vody – v tomto případě totiž vibruje sloupec vzduchu!

Návaznost: Navazuje na pokus „Na čem závisí výška tónu“, „Model kytary“. Tematicky souvisí s pokusem „Hudba pro slony“.

31

Pokus: MODEL HLASIVEK

Pomůcky:

balónek

Popis: Nafoukneme balónek. Poté z něj necháme vzduch volně proudit a zeptáme se

dětí, zda slyší nějaký tón (neslyšíme).

Nafoukneme jej znovu a nyní roztáhneme hrdlo balonku tak, aby vzduch unikal jen malou štěrbinou – uslyšíme výrazný tón, který vzniká tím, že mezera v roztáhnutém hrdle balonku se kvůli proudícímu vzduchu mnohokrát za sekundu rozšiřuje a zužuje. Tím se vzduch pravidelně chvěje a vzniká tón.

Můžeme balonek nechat „rozchechtat“ – během proudění vzduchu ven jeho hrdlo opakovaně roztahujeme a stahujeme, tón se bude měnit. Pokud bude napnutější, tón bude vyšší, bude-li volnější, tón bude hlubší.

Vzduch v balónku představuje zásobu vzduchu mezi bránicí a hlasivkami. Pokud člověk jen dýchá, aniž vytváří tón, jsou hlasivky rozevřené. Chce-li vytvořit tón, hlasivky se semknou a vibrují.

Necháme děti napodobovat hlasem balonek a sdělujeme jim, co právě jejich hlasivky dělají (zužují se, uvolňují se).

Čas: 10 min

Téma: výška zvukového tónu, fyziologie hlasivek

Cíl: Vysvětlit, jak se tvoří hlas.

Návaznost: Navazuje na pokus „Na čem závisí výška tónu“.

32

33

Pokus: MODEL TRUBKY

Pomůcky:

kus zahradní hadice, trychtýř, široká plastová tuba (nátrubek)

Popis: Omyjeme nátrubek, který nasadíme na jeden konec hadice, do opačného konce

vsuneme trychtýř.

Budeme-li do nástroje pouze foukat, žádný tón se neozve. Aby se ozval, musíme sevřít rty, přitisknout je k nátrubku a foukat tak, aby se rty chvěly (jako kdybychom jimi prskali). Můžeme zkusit objevit způsob, jak měnit výšku tónu.

Vyloudit tón na trubku je obtížnější. Proto je dobré, necháme-li děti nacvičit semknutí a chvění rtů „nasucho“. Až se jim začne dařit, mohou opět zkusit trubku.

Čas: 10 min

Téma: výška zvukového tónu, vznik zvuku

Cíl: Seznámení s tvořením zvuku u žesťových nástrojů.

Poznámka: Chvějící se rty, obdobně jako hlasivky či dvojitý plátek hoboje, způsobují chvění vzduchového sloupce. Pokud budeme nechávat trubku kolovat, je nutná dezinfekce nátrubku (lihem).

Menším dětem se pravděpodobně nepodaří „trubku“ rozeznít, ale předškoláci by mohli úkol zvládnout.

Návaznost: Navazuje na pokus „Na čem závisí výška tónu“.

34

Pokus: SOVA

Pomůcky:

hračka „Sova“

Popis: Zeptáme se dětí, zda viděly sovu a zda ji někdy slyšely houkat. Jak by popsaly

houkání sovy?

Ukážeme dětem hračku „Sova“ a roztočíme hračku nad hlavou, hračka začne „houkat“.

Čas: 5 min

Téma: vznik zvuku

Cíl: Pobavit děti hračkou, založenou na fyzikálním principu.

Poznámka: Vyříznuté okénko funguje jako retný otvor flétny a díky otáčení dochází k proudění vzduchu do píšťalky, jako kdybychom do ní foukali. Protože však otáčející se lékovka navíc „chaoticky“ rotuje kolem své podélné osy, tón se ozývá jen nepravidelně – tím je způsoben efekt houkání sovy.

Návaznost:

35

Pokus: ČMELÁK

Pomůcky:

hračka „Čmelák“

Popis:

Zeptáme se dětí, zda viděly čmeláka a zda ho někdy slyšely bzučet. Jak by popsaly jeho bzukot?

Ukážeme dětem hračku „čmelák“ a roztočíme hračku nad hlavou, hračka začne „bzučet“.

Čas: 5 min

Téma: vznik zvuku, zesilování zvuku

Cíl: Pobavit děti hračkou, založenou na fyzikálním principu.

Poznámka: Díky proudění vzduchu vzhledem k otáčející se hračce dochází k rozechvívání gumové „struny“. Trubičky a karton pak fungují jako „rezonanční“ těleso, které tón vytvářený strunou zesiluje.

Návaznost: Navazuje na pokus „Na čem závisí výška tónu“.

36

Pokus: TRUBKOHRANÍ

Pomůcky:

plastové trubky (8 barev, každá pro jeden tón stupnice C-dur), prádelní šňůra, kolíčky na prádlo, barevné praporky (8 barev, každá pro jeden tón stupnice C-dur)

Popis:1.

Rozdáme dětem barevně označené plastové trubky. Necháme je, aby si s nimi hrály tak, že budou do jednoho z konců trubky plácat dlaní. Trubky budou znít různě, podle toho, jakou mají délku. Trubky stejných barev budou znít stejně, neboť mají stejnou délku. Jejich délka je zvolena tak, aby ladila do některého z osmi tónů stupnice C-dur.

Na prádelní šňůru rozvěsíme barevné praporky. Dáme dětem instrukci, aby všechny najednou udeřily na trubky v momentě, kdy se dřevěnou tyčkou dotkneme některého z praporků.

Sdělíme dětem, že předchozí hraní na trubku by se do orchestru nehodilo, protože zněly všechny tóny naráz a nebyla slyšet žádná melodie. Teď si to vylepšíme tak, že na trubku udeří jen ti, kteří mají stejnou barvu trubky, jakou má praporek, na který budeme ukazovat.

Cvičení opakujeme, až si děti zvyknou na rytmus a zvládnou potřebnou koordinaci oko – ruka.

2. Vybereme si jednoduchou píseň v tónině C-dur s tóny v rozsahu jedné oktávy. Na

nataženou prádelní šňůru navěsíme barevné praporky tak, aby pořadí barev zleva doprava odpovídalo tónům písničky a barevnému značení na trubkách.

Nyní si s dětmi zahrajeme na opravdový orchestr. Budeme ukazovat postupně na jednotlivé praporky a děti budou plácat do trubek jen tehdy, ukážeme-li na praporek takové barvy, jakou má jejich trubka. Nejprve několikrát projdeme pouze pořadí barev bez rytmiky.

Po zvládnutí tohoto můžeme přikročit k rytmizaci. Děti budou hrát na trubky ve stejném sledu jako minule, jen s tím rozdílem, že nyní do trubky plácnou jen v okamžiku, kdy „dirigent“ ukáže na jejich barvu.

Čas: 30 – 60 min, je možno vracet se k hraní opakovaně a přidávat další úkoly

Téma: výška tónu, rytmika37

Cíl: Ukázat, že výška tónu závisí na výšce vzduchového sloupce v trubce. Formou hry procvičit rytmus, postřeh, barvy.

Poznámka:

Návaznost:

38

Pokus: ZVUKOVÉ PEXESO

Pomůcky:

chrastítka (několik párů uzavřených krabiček s různou náplní, do nichž není vidět – písek, rýže, hrách,...)

Popis: Postavíme před děti chrastítka a vysvětlíme jim, že mají za úkol podle zvuku udělat

z krabiček dvojice tak, aby v páru byla pokud možno stejná náplň.

Zeptáme se dětí, zda jsou schopny podle zvuku poznat, jaká náplň je v krabičkách. Dáme jim na výběr z několika možností.

Čas: 15 min

Téma: poznávání sluchem

Cíl: Pobavit děti hrou, procvičující sluchovou paměť a využívající jejich zkušenosti.

Poznámka:

Návaznost:

39

Pokus: ŠÍŘENÍ ZVUKU

Pomůcky:

pružina

Popis: Necháme děti uchopit pružinu za konce a natáhnout ji. Požádáme je, aby si

představily, že pružina znázorňuje vzduch.

Řekneme dětem, že pro to aby slyšely, co jim povídáme, je potřeba, aby se k nim zvuk nějak dostal. K tomu nám právě pomůže vzduch. Když mluvíme, naše hlasivky kmitají a rozkmitají vzduch. Tyto vzduchové vlny se dostanou až do našeho ucha (můžeme připodobnit k vlnám, které se šíří od kamene, který hodíme do vody – po čase vlny dojdou až k nám).

Nyní můžeme přejít k demonstraci. Do jednoho konce lehce udeříme, pružina se začne podélně vlnit. Pozorujeme, jak se vlny šíří z jednoho konce na druhý.

Čas: 5 min

Téma: šíření zvuku

Cíl: Pokusit se dětem přiblížit, jak se zvuk může dostat odněkud někam.

Poznámka: K šíření zvuku je zapotřebí nějaké médium – látka. Ve vakuu (bez vzduchu) se tedy zvuk šířit nemůže.

Návaznost:

40

9. Literatura

RAKUŠAN, VOTRUBCOVÁ, HAVLÍČEK: Experimentář. iQLANDIA o.p.s., Liberec, 2014

TOMANOVÁ: Propedeutika přírodovědného vzdělávání v mateřských školách. Středoškolská odborná činnost, Liberec 2013

Další zdroje:

http://cs.wikipedia.org

http://vnuf.cz/sbornik - souhrnný sborník Veletrhu nápadů učitelů fyziky

41