Prosty telefon z papierowym kubkiem działa, przesyłając wibracje dźwiękowe wzdłuż ciasno naciągniętej struny. Dno każdego kubka służy jako połączenie „mikrofonu” i „głośnika”, wychwytując wibracje dźwięku na jednym i odtwarzając dźwięk na drugim. Telefon jest łatwy do wykonania z niedrogich materiałów, które można znaleźć w domu lub kupić w sklepie spożywczym lub z artykułami żelaznymi, i przekazuje podstawowe informacje o nauce o dźwięku i wibracjach.
Tworzenie telefonu z papierowym kubkiem
•••Michele Rider/Demand Media
Telefon z papierowym kubkiem wymaga dwóch kubków, kawałka nieelastycznego sznurka, nici lub żyłki wędkarskiej, dwóch spinaczy do papieru i ołówka lub igły do szycia. Aby stworzyć telefon z papierowym kubkiem, zrób otwór w dolnej części każdej z kubków ołówkiem lub igłą do szycia i przewlecz każdy koniec sznurka przez każdy otwór. Przywiąż każdy koniec sznurka do spinacza do papieru, aby zapobiec odczepieniu się sznurka od miseczek. Pociągnij za sznurek i niech jedna osoba mówi do jednej z miseczek, podczas gdy ty słuchasz przez drugą. Kubki mogą być używane do komunikacji na odległość do 100 stóp.
Transmisja dźwięku
•••Michele Rider/Demand Media
Telefon z papierowym kubkiem jest eksperymentem popularnonaukowym ze względu na to, jak dobrze ilustruje mechanikę transmisji dźwięku. Dźwięk wymaga, aby źródło wibrowało z słyszalną częstotliwością (zwykle między 20 Hz a 20 kHz). Wibracje te przechodzą przez dowolny ośrodek stały, ciekły lub gazowy jako fale podłużne. Chociaż fale dźwiękowe mogą przemieszczać się w powietrzu, ciała stałe i płynne przenoszą dźwięk skuteczniej ze względu na ich większą gęstość.
Mówienie do kubka przenosi dźwięk głosu mówiącego na dno kubka. Dno kubka działa jak membrana i wibruje wraz z dźwiękiem głosu mówiącego. Gdy spód kubka wibruje, przenosi wibracje na napiętą strunę. Dźwięk przemieszcza się wzdłuż struny jako fala podłużna i ostatecznie wibruje na dnie kubka odbiorczego. Kubek przenosi dźwięk w powietrze wokół ucha słuchacza, pozwalając mu usłyszeć mówiącego. Ponieważ dźwięk wędruje przez stałe nośniki – kielich i strunę – przemieszcza się efektywniej niż przez powietrze, co pozwala użytkownikom komunikować się na duże odległości z głośnościami, które byłyby niesłyszalne, gdyby zostały wypowiedziane powietrze.
Skuteczne telefony kubkowe
•••Michele Rider/Demand Media
Aby telefon działał, musisz naciągnąć sznurek. Fale wzdłużne przemieszczają się przez ośrodek w procesie kompresji i rozrzedzenia, co w tym przypadku zmienia napięcie struny. Jeśli struna jest luźna, zmiany napięcia nie będą wibrować kubka słuchacza. Podobnie elastyczna struna nie będzie działała poprawnie, ponieważ fala po prostu naciągnie strunę bez wibracji kubka słuchacza.
Nie pozwól, aby struna stykała się z żadnymi innymi przedmiotami, ponieważ osłabi to sygnał po stronie odbiorczej.