Простой телефон в бумажном стаканчике работает, передавая звуковые колебания по туго натянутой струне. Дно каждой чашки служит комбинацией «микрофона» и «динамика», улавливая звуковые колебания на одном и воспроизводя звук на другом. Телефон легко сделать из недорогих материалов, которые можно найти у себя дома или купить в продуктовом или хозяйственном магазине, и он учит основным идеям науки о звуке и вибрации.
Изготовление телефона из бумажного стаканчика
•••Мишель Райдер / Demand Media
Для телефона с бумажным стаканчиком требуются две чашки, отрезок неэластичной нити, нить или леска, две скрепки и карандаш или швейная игла. Чтобы сделать телефон из бумажного стаканчика, проткните отверстие в дне каждой чашки карандашом или швейной иглой и проденьте каждый конец веревки через каждое отверстие. Привяжите каждый конец веревки к скрепке, чтобы веревка не отсоединилась от чашек. Туго натяните веревку и попросите одного человека говорить в одну из чашек, а вы слушаете через другую. Чашки можно использовать для связи на расстоянии до 100 футов.
Передача звука
•••Мишель Райдер / Demand Media
Телефон с бумажным стаканчиком - это научно-популярный эксперимент, поскольку он хорошо иллюстрирует механизм передачи звука. Звук требует, чтобы источник вибрировал на слышимой частоте (обычно от 20 Гц до 20 кГц). Эти колебания проходят через любую твердую, жидкую или газообразную среду в виде продольных волн. Хотя звуковые волны могут распространяться через воздух, твердые и жидкие среды передают звук более эффективно из-за их большей плотности.
При разговоре в чашку звук голоса говорящего передается на дно чашки. Дно чашки действует как диафрагма и вибрирует в соответствии со звуком голоса говорящего. Когда дно чашки вибрирует, оно передает колебания натянутой струне. Звук распространяется по струне в виде продольной волны и в конечном итоге вызывает вибрацию дна приемной чашки. Чашка передает звук в воздух вокруг уха слушателя, позволяя ей слышать говорящего. Поскольку звук проходит через твердые среды - чашку и струну - он проходит более эффективно, чем через воздух, позволяя пользователям общаться на больших расстояниях с громкостью, которая была бы неслышной, если бы говорить через воздуха.
Эффективные телефоны-чашки
•••Мишель Райдер / Demand Media
Вы должны натянуть шнур, чтобы телефон работал. Продольные волны проходят через среду в процессе сжатия и разрежения, что в данном случае изменяет натяжение струны. Если струна ослаблена, изменение натяжения не вызовет вибрации чашки слушателя. Точно так же эластичная струна не будет работать должным образом, потому что волна просто растянет струну, не вызывая вибрации чашки слушателя.
Не позволяйте струне соприкасаться с другими объектами, так как это ослабит сигнал на принимающей стороне.