המחקר התחיל מתוך מטרה לאכן את מיקומו המרחבי של מקור קול בעזרת מיקרופונים פזורים במרחב. הגענו לנושא זה מתוך עניין במוזיקה וצלילים הן שלי (אני מוזיקאי) והן של התלמידות (האחת מנגנת בפסנתר והשניה הכירה מערכות רפואיות מבוססות אולטרה-סאונד.) התחלנו בניסויים מקדימים בהם בחנו את אפקט דופלר ע"י מדידת שינוי תדר הצליל שמופק מרמקול בתנועה ונקלט במיקרופון נייח. לאחר מס' ימי ניסוי וניתוח הנתונים הגענו למסקנה שאנחנו מעדיפים מערכת פשוטה יותר ועברנו לאיכון מיקומו של מקור צליל נייח. הגענו למסקנה שלצורך איכון מקור הקול יש צורך למדוד מרחק באמצעות מהירות הקול ותחילה ביצענו ניסוי שתכליתו

מדידת מהירות הקול. ניסוי זה יתואר בסעיף הבא.

מטרות המחקר ושאלות המחקר:

מטרת המחקר: מציאת מיקומו המרחבי של מקור קול המפיק גל קול בתדר ידוע באמצעות מספר

מקרופונים מסונכרנים.

שאלות המחקר:

.1   מהי מהירות התקדמות גלי הקול?

.2   כיצד משפיע מרחק המיקרופון ממקור הקול על עוצמת הצליל? (לא יתואר בדו"ח זה)

מערך המחקר

א. שני מיקרופונים קיבוליים תואמים (המיוצרים ונמכרים יחד ובעלי פרמטרים דומים

מבחינת עקום ההיענות )

ב.   כרטיס קול דו ערוצי בעל קצב דגימה מקסימאלי של .192Ksamples/sec

ג. תוכנת DAW (Digital Audio Workstation)  בשם Cubase של חברת Steinberg

את המיקרופונים הצבנו: אחד בסמוך לרמקול והשני במרחקים משתנים 1,2,3,4,5( מטרים

מהרמקול (ראה תמונה מס' 1

תמונה מס' :1 שני מיקרופונים במרחקים 0מ,' 1מ' מהרמקול)

הפרש העוצמות והפרש הזמנים בין הסיגנאלים המתקבלים בשני המיקרופונים בוצעה בעזרת

תוכנת Cuebase (ראה תמונה מס' .)2

הערות:

.1   ניטרול ה- latancy בין זמן קליטת הסיגנל במיקרופון ובין הצגתו בתוכנה בוצע ע"י

מיקום 2 מיקרופונים ומציאת הפרש זמן הקלטת הסיגנל בין שני המיקרופונים. .2   ניטרול הפרש ההגבר בין 2 ערוצי הדגימה בוצע ע"י חזרה על המדידות תוך החלפת

המיקרופונים (לא יוצג בדו"ח זה)

תמונה מס' :2 האותות משני המיקרופונים כפי שהוקלטו ה Cuebase

ממצאים:

בגרף מספר 1 מטה מוצגת מהירות הקול השווה לשיפוע הגרף של מרחק התפשטות הגל כפונקציה

ביחס לזמן ההתפשטות

גרף מספר :1 מהירות התפשטות הגל

דיון ומסקנות:

חישוב שגיאת הדגימה: כיוון שהפרש זמן הגעת הסיגנל בין שני המיקרופונים נמדד באמצעות דגימות כרטיס הקול שדוגם בקצב ,192KHz הפרש הזמן בין דגימה לדגימה הוא 5.2ms ולכן השגיאה המקסימאלית במהירות הקול (כפונקציה של המרחק בין המיקרופונים) מוצגת בטבלה:1 'מס

טבלה מס' :1 זמני התפשטות הקול ושגיאת הדגימה המקסימאלית כפונ' של המרחק בין המיקרופונים

מהירות הקול שנמדדה בניסוי היא 351.8 מטר בשניה. כששגיאת הדגימה המקסימאלית היא 1.1 מטר בשניה.

המדידה בוצעה ביום בו הטמפרטורה בסביבה היתה 32.8 מעלות צלזיום ולכן מהירות הקול

התיאורטית היא: 350.6 מעלות צלזיוס.

על פי התיאוריה, מהירות הקול בגובה פני הים ובטמפרטורה של 20 מעלות היא: 343 מטר

בשניה. מהירות קול של 351.8 מטר בשניה תמדד – על פי התאוריה – בטמפרטורה של 35 מעלות.

המדידה בוצעה ביום בו הטמפרטורה בסביבה היתה 32.8 מעלות צלזיום ולכן מהירות הקול

התיאורטית היא: 350.6 מעלות צלזיוס.

סיכום ורפלקציה-

לדוגמה: כתבו מהם הדברים המרכזיים שלמדת השנה במסגרת הגרעין? האם חל שינוי בגישה שלכם להנחיית תלמידים בעקבות ההשתתפות בגרעין? פרט ושתף ככל האפשר. סיכום-מהם הדברים העיקריים שלמדת מההתנסות עם שיטת ההנחיה/הפעילות? האם היא תאמה את

הציפיות שלך?

עיקר הלימוד שלי בתהליך המחקרי עם התלמידות היה בהיבטים הפסיכולוגיסטיים של גירוי ורתימה של תלמידות לביצוע מחקר בפיזיקה. לאורך כל התקופה התלמידות היו בפוזיציה פאסיבית, ללא מוטיבציה פנימית לגילויים חדשים. היו לי מספר ניסיונות לעורר בתלמידות מוטיבציה: א. ניסיתי למצוא נושא מתוך תחומי העניין שלהן, נתתי להן להעלות רעיונות וניסיתי

להשתמש ב'צעצועים' כגון מכונית מופעלת שלט רחוק, סרטונים, כלי נגינה שהבאתי לכתה וכו.' תקופת הסגר שנכפתה עלינו 'לא תרמה' לרצף העבודה והתלמידות איבדו את העניין המועט שהיה

מלכתחילה. לבסוף, התמקדנו במדידה יחסית פשוטה של מהירות הקול המוצגת בדו"ח זה.

מקורות :

• כהן,ע'.)2001( טוב מעשה במחשבה תחילה: מדריך ללמידה באמצעות פרויקטים

מדעיים יצירתיים. תל אביב: מכון מופ"ת.

• כהן,ע,' כהן שניר,א'.)2019(מעשה ומחשבה בחקר המדעי:דיאלוגים על חקר וגילוי

במדעים ובמתמטיקה, בנייה ופיתוח של פרויקטים מדעיים יצירתיים. תל אביב:

מכון מופ"ת.

טבלה מס' :1 זמני התפשטות הקול ושגיאת הדגימה המקסימאלית כפונ' של המרחק בין המיקרופונים