PROJEKTNO DELO

Potek dela

V delavnici Hefajst se je naša ekipa prvič dobila v sredo 4.3.2015. Tam smo se nadaljnje štiri tedne vsako sredo dobili za 3 ure in delali na projektu. Na začetku nas je asistent seznanil s potekom in načinom fizikalnega dela v delavnici in nam dodelil zvezke v katere smo vsako srečanje napisali zapisnik o poteku dela. Najprej smo pregledali, ali je orodje, ki pripada posameznem oddelku nepoškodovano ter na svojem mestu.

Naša naloga je bila izdelati cev kot merilnik frekvence. Še iz srednješolske teorije smo vedeli, da se pri določenih dolžinah cevi v njej lahko ustvari stoječe valovanje, ki ga lahko zaznamo kot povišanje glasnosti zvoka (resonanca). Odločili smo se da bomo ustvarili polodprto cev, saj se nam je zdela sama izvedba veliko bolj praktična. Najprej smo na tablo zapisali glavne ideje o tem, kako pripraviti funkcionalno cev, ki bi ji lahko spreminjali dolžino in s tem iskali resonance. Z brainstormingom smo izluščili najboljše ideje in se o njih temeljito pogovorili. Odločili smo se da bo znotraj cevi nastanjen gibljiv bat, pritrjen na železno palico, s katero ga bomo lahko premikali naprej in nazaj po cevi in s tem spreminjali dolžino cevi. Glej spodnjo skico.

Sledila je izdelava cevi. Najprej smo odrezali 1m dolgo cev in jo na eni strani zatesnili z železnim pokrovom, ki ima luknjo za tanko železno palico. Nato smo iz lesa izdelali bat, ga obrusili in nanj pritrdili gumijast ovoj, ki je cev bolje zatesnil. Na bat smo pritrdili železno palico in cev je bila pripravljena za testne poskuse. S palico smo preverili, ali so resonance pri teoretično izračunanih dolžinah cevi in ugotovili majhno odstopanje. To smo pripisali dejstvu, da cev ni idealna. Sklenili smo, da jo umerimo s pomočjo računalnika, s katerim smo preko zvočnika predvajali različne sinusne frekvence. Resonance smo poskusili zaznati kar z ušesi. Pri tem smo imeli veliko težav, saj se pri nižjih frekvencah slišijo veliko slabše kot pri višjih. Velikokrat pa se je zgodilo tudi, da je sploh nismo slišali. Ugotovili smo da slušna umeritev nikakor ne bo dovolj natančna in zato poskušali iskati resonance z mikrofonom, priključenim na računalnik, ki je meril nihanje zračnega tlaka, ki je v resonancah veliko večje. Uporabljali smo vmesnik Vernier ter program Logger Pro. Tudi tu smo naleteli na težavo, saj je imel vmesnik premalo delovnega spomina, da bi lahko podatke zajemal in prikazoval v realnem času. Tako nismo mogli določiti, pri kateri dolžini cevi se je resonanca zares pojavila, saj je bilo odčitavanje amplitude tlaka z zaslona zelo težko. Težavo smo rešili z novim Vernierjevim vmesnikom, ki je imel dovolj spomina, da je omogočal trenutno sliko nihanja zračnega tlaka in s tem zelo natančno umeritev cevi. Ko smo cev umerili, smo tabelirali dolžine v odvisnosti od frekvence in izmerili napake umeritve, ki so bile večje pri višjih frekvencah in manjše pri nižjih frekvencah, zato smo se odločili za največjo možno napako, ki smo jo zmerili.

Sledil je kontrolni poskus, kjer smo na posluh merili neznane frekvence, pri čemer smo ugotovili, da je veliko lažje najti zadušene frekvence, ki so služile kot indikator, kje iskati resonanco, saj je zadušitev sledila zelo hitro po resonanci. Pomembno je bilo da je bila v prostoru tišina in poslušanje s boljšim ušesom. S pomočjo tabele umeritve in z merjenjem efektivne dolžine cevi smo določili frekvenco zvoka in jo primerjali s tisto, merjeno z mikrofonom. Ugotovili smo, da je odstopanje od realne vrednosti frekvence majhno in znaša manj kot 5%. Napaka seveda zavisi tudi od osebe, ki napravo uporablja, saj se po sluhu močno ločimo. Na koncu smo dobljene rezultate primerjali s teoretično napovedanimi vrednostmi in ugotovili minimalno odstopanje. V literaturi smo našli tudi popravljeno verzijo zveze, ki podaja prvo resonančno frekvenco v odvisnosti od dolžine cevi. S to se naše meritve skoraj popolnoma ujemajo, kar je razvidno tudi iz grafa 2 (klik). Na koncu nam je asistent razložil, kako naj izgleda predstavitev dela na spletni strani, ki smo jo naredili doma.