בניסוי הזה נראה איך אפשר לבנות צפצפה באמצעות שאיפה של אוויר דרך נייר מגולגל.
ציוד
- דף נייר
- עיפרון או עט עגול חלק
- נייר דבק ("סלוטייפ")
- מספריים
מהלך הניסוי
את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:
הערה: יש להתאמן על עוצמת ה"שאיבה" כדי ליצור צליל. שאיפת אוויר חלשה מדי לא תצליח להזיז את הנייר כלל, ואילו שאיבה חזקה מדי תגרום לנייר להיצמד לפתח הגליל ולא לנוע יותר.
הסבר
הקול מתפשט באוויר בצורה של גלים – שהם סדרה של "הידחסויות" ו"קילושים" (אזורים פחות דחוסים) של האוויר, כפי שאפשר לראות באנימציה הבאה:
הנקודות השחורות מדמות את חלקיקי הגז שמהם מורכב האוויר. שימו לב שהחלקיקים עצמם לא באמת מתקדמים – הם נעים קצת קדימה ואז קצת אחורה. אם אינכם משוכנעים בכך, התמקדו בחלקיק יחיד ועקבו אחר תנועתו. רק הגל, או ה"הפרעה", מתקדמים באוויר.
בדרך כלל אי אפשר לראות גלי הקול – גם מפני שלאוויר אין צבע וגם כי התנודות של גלי הקול מאוד קלות והמשרעת שלהם (אמפליטודה, עוצמת התנועה) קטנה. האוזן או המיקרופון בנויים בצורה מיוחדת שמסוגלת לקלוט את הרטיטות הקטנות שבאוויר ולתרגם אותן לצלילים.
ההבדל בין צלילים בגבהים שונים, כמו צליל הבאס של תוף גדול או צליל גבוה כמו של כינור או אישה עם קול דק, הוא התדירות של הגל, כלומר כמה רטיטות יש בשנייה. צליל גבוה מתבטא בהרבה רטיטות (כמה אלפי פעמים בשנייה) ואילו צליל נמוך רוטט בין מספר פעמים בודד בשנייה ועד כמה עשרות רטיטות בשנייה.
ואיך ספציפית פועלת הצפצפה המוצגת בניסוי הזה? ובכן, רטיטת האוויר בניסוי נוצרת על ידי הרעד של משולש הנייר שבקצה הצפצפה. הנייר רוטט בגלל שני כוחות מנוגדים שפועלים עליו: מצד אחד ישנו זרם האוויר שנוצר בעקבות פעולת השאיבה, שדוחפת את הנייר לכיוון פתח הצינור; מהצד השני, גמישות הנייר דוחפת אותו לחזור למצבו הישר הראשוני. כששואפים אוויר בדיוק בעוצמה המתאימה, זרם האוויר דוחף את הנייר לעבר פתח הגליל, אך כאשר הוא מגיע לפתח – הוא סותם אותו וזרם האוויר נפסק, ואז גמישות הנייר מחזירה אותו אחורה, הפתח של הגליל נפתח, זרימת האוויר מתחדשת – והתהליך חוזר על עצמו שוב ושוב והנייר רוטט מהר מאוד ומשמיע צליל. אפשר לראות את הרטיטות בסרט, בהילוך איטי, כ-2:22 דקות לתוך הסרט.
מעניין לציין
רטיטות של נייר – שמושגות באמצעות שימוש בחוק פיסיקלי שנקרא חוק ברנולי – יכולות ליצור צפצפה חזקה מאוד, שכדאי גם לנסות.