תיבת נגינה
🎶 תיבת נגינה – איך מכונה יודעת לנגן מוזיקה?
ממדע הקול ועד למכונות שמנגנות בעצמן
תחומי דעת: פיזיקה, אקוסטיקה, מכניקה, מוזיקה וטכנולוגיה.
קהל יעד: תלמידי יסודי.
הפעילות המרכזית: בניית תיבת נגינה מכנית וחקירת האופן שבו היא מפיקה צלילים.
1. התעלומה – מכונה שמנגנת בלי מוזיקאי!
דמיינו שאתם נכנסים לחדר ובמרכזו מונחת קופסת עץ קטנה.
אין לידה פסנתרן.
אין בתוכה רמקול.
אין מחשב, ואין אפילו צורך בחיבור לחשמל.
אבל לפתע מתחילה להישמע מנגינה יפה!
איך זה ייתכן?
מי מנגן בתוך הקופסה?
האם מסתתר בה מוזיקאי זעיר?
ואיך המכונה יודעת איזה צליל לנגן ומתי?
היום נגלה כיצד אפשר ליצור מוזיקה באמצעות מנגנון מכני בלבד!
כדי לפענח את התעלומה, נצטרך להבין תחילה כיצד בכלל נוצרים צלילים.
🔊 חלק ראשון – מדע הקול
2. כיצד נוצר צליל?
דמיינו שאתם פורטים על מיתר גיטרה.
המיתר מתחיל לנוע במהירות מצד לצד.
לתנועה הזאת קוראים תנודה.
כאשר המיתר רוטט, הוא גורם גם לאוויר שסביבו לרטוט.
כך נוצרים גלי קול המתפשטים באוויר ומגיעים לאוזניים שלנו.
מהי תנודה?
תנודה היא תנועה החוזרת על עצמה סביב מצב מסוים.
אנחנו יכולים לראות תנודות במקומות רבים:
מיתר גיטרה: רוטט כאשר פורטים עליו.
עור של תוף: רוטט כאשר מכים בו.
מזלג כוונון: רוטט לאחר שמכים בו בעדינות.
מיתרי הקול: רוטטים כאשר אנחנו מדברים או שרים.
לשוניות מתכת: יכולות לרטוט ולהפיק צלילים כאשר מכופפים ומשחררים אותן.
ומה משותף לכל הדוגמאות?
בכולן יש גוף המבצע תנודות וגורם להיווצרות גלי קול.
המסקנה המדעית: צליל נוצר כאשר מקור רוטט מעורר תנודות בתווך, למשל באוויר.
3. כיצד גלי קול מגיעים לאוזניים שלנו?
כאשר גוף רוטט, הוא דוחף את חלקיקי האוויר הסמוכים אליו.
החלקיקים מעבירים את ההפרעה לחלקיקים אחרים.
כך נוצרים אזורים שבהם האוויר דחוס יותר ואזורים שבהם הוא דחוס פחות.
ההפרעה הזאת מתקדמת באוויר בצורה של גל קול.
מה קורה כאשר גל הקול מגיע לאוזן?
גל הקול נכנס לתעלת האוזן.
הוא גורם לעור התוף לרטוט.
התנודות מועברות דרך עצמות זעירות באוזן התיכונה אל האוזן הפנימית.
שם הן הופכות לאותות עצביים המועברים למוח.
המוח מפרש את האותות כצלילים.
האם הקול יכול לעבור בחלל?
כאן מחכה לנו עובדה מפתיעה!
בניגוד לאור, גלי קול רגילים זקוקים לחומר שדרכו יוכלו להתפשט.
למשל, אוויר, מים או מוצק.
בריק מוחלט, שבו אין חומר שיכול להעביר את התנודות, קול אינו יכול להתפשט.
שאלה לתלמידים:
אם חללית מתפוצצת בחלל, האם אסטרונאוט שנמצא רחוק ממנה ישמע את הפיצוץ דרך החלל הריק?
התשובה היא לא!
האור מהפיצוץ יכול להגיע אליו, אבל גלי הקול אינם יכולים לעבור דרך ריק.
4. מדוע יש צלילים גבוהים ונמוכים?
דמיינו שאנחנו מנגנים שני צלילים בפסנתר.
האחד נמוך ועמוק.
השני גבוה וחד.
מה גורם להבדל ביניהם?
התשובה קשורה למהירות התנודות של מקור הקול.
מהו תדר?
תדר הוא מספר התנודות המתרחשות בשנייה אחת.
יחידת המדידה של תדר נקראת הרץ – Hertz, ומסומנת Hz.
לדוגמה:
אם גוף מבצע 100 תנודות בשנייה, התדר שלו הוא 100 הרץ.
אם גוף מבצע 500 תנודות בשנייה, התדר שלו הוא 500 הרץ.
מה הקשר בין תדר לגובה הצליל?
ככל שתדר התנודות גבוה יותר, כך בדרך כלל הצליל שאנחנו שומעים גבוה יותר.
ככל שתדר התנודות נמוך יותר, כך הצליל נמוך יותר.
תדר נמוך → צליל נמוך.
תדר גבוה → צליל גבוה.
דוגמה מוזיקלית
הצליל לה, הנמצא מעל דו האמצעי בפסנתר, מכוון בדרך כלל לתדר של 440 הרץ.
כלומר, מקור הקול המתאים מבצע 440 תנודות בשנייה.
שאלה לתלמידים
מה לדעתכם יפיק צליל גבוה יותר: גוף הרוטט 200 פעמים בשנייה או גוף הרוטט 800 פעמים בשנייה?
התשובה: הגוף הרוטט 800 פעמים בשנייה.
5. מה ההבדל בין גובה הצליל לעוצמתו?
עד עכשיו דיברנו על צלילים גבוהים ונמוכים.
אבל קיימת תכונה נוספת של הקול: עוצמה.
דמיינו שאנחנו פורטים על אותו מיתר בגיטרה.
בפעם הראשונה אנחנו פורטים עליו בעדינות.
בפעם השנייה אנחנו פורטים עליו בחוזקה.
מה השתנה?
הצליל עשוי להישמע חזק יותר, אף שגובה הצליל כמעט אינו משתנה.
משרעת התנודה
משרעת היא גודל הסטייה המרבי של גוף רוטט ממצב שיווי המשקל שלו.
כאשר מיתר רוטט בתנודות גדולות יותר, הוא עשוי להעביר יותר אנרגיה לאוויר וליצור צליל חזק יותר.
ההבדל החשוב
תדר: קשור לגובה הצליל.
משרעת: קשורה לעוצמת התנודות ולחוזק הצליל.
הדגמה לתלמידים
ניקח גומייה מתוחה ונפרוט עליה בעדינות.
לאחר מכן נפרוט עליה מעט חזק יותר.
ננסה להבחין בשינוי בעוצמת הצליל.
חשוב לבצע את ההדגמה בזהירות, בלי למתוח גומייה בכוח שעלול לגרום לה להיקרע.
המסקנה: צליל גבוה אינו בהכרח צליל חזק, וצליל נמוך אינו בהכרח צליל חלש.
6. מדוע כלי נגינה שונים נשמעים אחרת?
דמיינו שגיטרה ופסנתר מנגנים בדיוק את אותו צליל.
לשניהם יכול להיות אותו תדר בסיסי.
ובכל זאת אנחנו מסוגלים להבחין בין הצלילים שלהם!
איך זה ייתכן?
התשובה קשורה למאפיין נוסף של הקול.
גוון הצליל – Timbre
גוון הצליל הוא אחת התכונות שמאפשרות לנו להבחין בין כלי נגינה שונים.
הוא מושפע מהרכב התדרים הנוספים שמופיעים לצד התדר הבסיסי, מאופן התפתחות הצליל בזמן ומגורמים נוספים.
דוגמאות
גיטרה: מיתרים רוטטים ומעבירים תנודות לגוף הכלי.
פסנתר: פטישים פוגעים במיתרים וגורמים להם לרטוט.
חליל: עמוד אוויר רוטט בתוך הכלי.
תוף: ממברנה מתוחה רוטטת.
תיבת נגינה: לשוניות מתכת מכוונות רוטטות.
לכן אפשר לנגן את אותה מנגינה בכלים שונים, אבל היא תישמע בכל פעם מעט אחרת.
המסקנה: הצליל שאנחנו שומעים מושפע לא רק מהתדר, אלא גם מאופן יצירת התנודות ומהמבנה של כלי הנגינה.
⚙️ חלק שני – המנגנון המכני של תיבת הנגינה
7. איך ניגנו מוזיקה לפני עידן החשמל?
כיום אנחנו רגילים להאזין למוזיקה בלחיצת כפתור.
יש לנו טלפונים חכמים, מחשבים, רמקולים ומערכות שמע.
אבל במשך מאות שנים אנשים חיפשו דרכים ליצור מוזיקה גם ללא נגן אנושי.
כך התפתחו מכשירים מוזיקליים מכניים.
אחד המכשירים המוכרים ביותר הוא תיבת הנגינה.
קצת היסטוריה
בשנת 1796 פיתח השען השווייצרי אנטואן פאבר מנגנון מוזיקלי המבוסס על לשוניות מתכת מכוונות.
בהמשך שולבו מנגנונים דומים בשעונים, בתיבות תכשיטים ובקופסאות מוזיקליות.
במאה ה־19 הפכו תיבות הנגינה לפופולריות במיוחד.
חלק מהתיבות היו קטנות ופשוטות.
אחרות היו גדולות ומורכבות, ויכלו לנגן כמה מנגינות שונות.
מה היה מיוחד בהן?
תיבת הנגינה אפשרה לשמוע מנגינה מוכנה מראש באמצעות מכונה.
היא לא נזקקה למחשב או לרמקול.
הצלילים נוצרו ישירות מתנודות של חלקי מתכת.
המסקנה: הרבה לפני הקלטות דיגיטליות, בני האדם פיתחו מכונות שיכלו לנגן מנגינות באופן מכני.
8. הכירו את חלקי תיבת הנגינה
כדי להבין כיצד תיבת הנגינה עובדת, נכיר את החלקים המרכזיים של מנגנון נפוץ.
1. גליל מסתובב
בתוך המנגנון נמצא גליל מתכתי.
על פניו בליטות או פינים קטנים.
הפינים מסודרים במיקומים מדויקים.
2. מסרק מתכת
לצד הגליל נמצא חלק מתכתי המזכיר מסרק.
אבל במקום שיניים המשמשות לסירוק שיער, יש לו לשוניות מתכת דקות.
הלשוניות מכוונות להפקת צלילים שונים.
3. מנגנון סיבוב
מנגנון הסיבוב גורם לגליל להסתובב.
בחלק מתיבות הנגינה משתמשים בידית.
באחרות משתמשים בקפיץ שאוגר אנרגיה כאשר מותחים אותו.
4. גוף התיבה
המנגנון מחובר לבסיס או לגוף התיבה.
הגוף מסייע להעביר את התנודות אל האוויר ומשפיע על עוצמת הצליל ואיכותו.
5. מערכת תמסורת, בדגמים שבהם היא קיימת
גלגלי שיניים יכולים להעביר תנועה בין חלקי המנגנון.
בחלק מהתיבות קיימת גם מערכת המווסתת את מהירות הסיבוב.
שאלת חשיבה: איך כל החלקים האלה יכולים ליצור מנגינה שלמה?
9. כיצד הגליל גורם ללשוניות המתכת לנגן?
זהו לב המערך שלנו!
דמיינו שהגליל מתחיל להסתובב.
על פני הגליל נמצאות בליטות קטנות.
כאשר בליטה מגיעה ללשונית מתכת, היא מרימה או מכופפת מעט את קצה הלשונית.
הגליל ממשיך להסתובב.
הלשונית משתחררת.
ומה קורה עכשיו?
הלשונית מתחילה לרטוט!
התנודות שלה מועברות לאוויר ויוצרות גלי קול.
כך אנחנו שומעים צליל.
רצף הפעולה
שלב ראשון: מסובבים את המנגנון.
שלב שני: הגליל בעל הבליטות מתחיל להסתובב.
שלב שלישי: בליטה מכופפת לשונית מתכת.
שלב רביעי: הלשונית משתחררת ורוטטת.
שלב חמישי: התנודות יוצרות צליל.
כעת התהליך חוזר על עצמו בלשוניות אחרות ובזמנים שונים.
כך מתקבל רצף של צלילים.
והנה התגלית: המנגנון אינו צריך לדעת מהי מוזיקה. הוא פשוט מפעיל את הלשוניות לפי סדר שנקבע מראש!
10. מדוע כל לשונית מפיקה צליל אחר?
אם כל הלשוניות עשויות מתכת, מדוע הן אינן משמיעות אותו צליל?
כדי להבין זאת, נחזור למושג שלמדנו קודם: תדר.
לכל לשונית יש תדרי תנודה טבעיים.
התדרים האלה תלויים בתכונות שלה.
אורך הלשונית
כאשר משווים לשוניות דומות העשויות מאותו חומר ובעלות מבנה דומה, לשונית קצרה נוטה לרטוט בתדר גבוה יותר.
לשונית ארוכה נוטה לרטוט בתדר נמוך יותר.
עובי הלשונית
גם העובי משפיע על קשיחות הלשונית ועל תדר התנודה.
החומר שממנו עשויה הלשונית
חומרים שונים נבדלים בצפיפות ובקשיחות שלהם.
גם ההבדלים האלה משפיעים על הצליל.
מסות נוספות
בחלק מתיבות הנגינה מחברים משקולות קטנות ללשוניות מסוימות כדי להנמיך את התדר שלהן.
התוצאה
כל לשונית מכוונת לצליל מסוים.
כאשר הגליל מפעיל אותן בסדר המתאים, אנחנו שומעים מנגינה.
המסקנה: גובה הצליל נקבע בעיקר על ידי תכונות הלשונית הרוטטת.
11. איך תיבת הנגינה זוכרת את המנגינה?
עכשיו הגענו לאחד הרעיונות ההנדסיים המעניינים ביותר בשיעור!
איך התיבה יודעת איזה צליל לנגן?
ואיך היא יודעת מתי לנגן אותו?
התשובה נמצאת במיקום הבליטות שעל הגליל.
נחשוב על הגליל כמו על תוכנית מוזיקלית
כל לשונית מייצגת צליל מסוים.
כאשר בליטה נמצאת מול לשונית מסוימת, היא תפעיל את הצליל שלה.
המיקום של הבליטה סביב הגליל קובע מתי הצליל יושמע במהלך הסיבוב.
כך אפשר לשמור על הגליל רצף של הוראות מכניות.
דוגמה פשוטה
נניח שיש לנו שלוש לשוניות.
הראשונה מפיקה את הצליל דו.
השנייה מפיקה את הצליל רה.
השלישית מפיקה את הצליל מי.
אם נסדר את הבליטות כך שהן יפעילו את הלשוניות לפי הסדר הזה, נקבל:
דו – רה – מי.
אם נשנה את מיקום הבליטות, נוכל לקבל רצף אחר:
מי – דו – רה.
האם הגליל הוא מחשב?
לא!
אבל הוא ממחיש רעיון דומה לשמירת הוראות.
המיקום של הבליטות מייצג מידע על הצלילים ועל זמני הנגינה שלהם.
אפשר לתאר זאת כצורה של קידוד מידע מכני.
ומה הקשר לתכנות?
בתכנות אנחנו קובעים רצף של הוראות שמחשב מבצע.
בתיבת הנגינה רצף הפעולות נקבע מראש באמצעות מבנה מכני.
המסקנה המפתיעה: אפשר לשמור מידע ולהפעיל רצף פעולות גם בלי אלקטרוניקה ובלי מחשב!
12. מה הקשר בין מהירות הסיבוב לקצב המנגינה?
דמיינו שאנחנו מסובבים תיבת נגינה ידנית.
בהתחלה אנחנו מסובבים את הידית באיטיות.
לאחר מכן אנחנו מסובבים אותה מעט מהר יותר.
מה יקרה למנגינה?
קצב המנגינה
כאשר הגליל מסתובב מהר יותר, הבליטות מגיעות אל הלשוניות בפרקי זמן קצרים יותר.
כתוצאה מכך הצלילים מושמעים בקצב מהיר יותר.
כאשר הגליל מסתובב לאט יותר, הצלילים מושמעים במרווחי זמן גדולים יותר.
ומה קורה לגובה הצליל?
כאן חשוב להבחין בין שני מושגים.
גובה הצליל: נקבע בעיקר מתדר התנודה של הלשונית.
קצב המנגינה: נקבע מסדר הפעלת הלשוניות ומהזמן שעובר בין הצלילים.
לכן האצת סיבוב הגליל משנה בעיקר את קצב המנגינה, ולא את גובה הצליל של כל לשונית.
דוגמה מהחיים
דמיינו שאתם מנגנים מנגינה על פסנתר.
בפעם הראשונה אתם מנגנים לאט.
בפעם השנייה אתם מנגנים מהר.
הצלילים עצמם נשארים אותם צלילים.
מה שמשתנה הוא הזמן שביניהם.
דיוק חשוב
בחלק מתיבות הנגינה קיים מנגנון המווסת את מהירות הסיבוב, ובתיבות כאלה אי אפשר בהכרח לשנות בחופשיות את הקצב.
המסקנה: קצב וגובה הצליל הם שני מאפיינים שונים של המוזיקה.
13. איך הצליל הקטן הופך לצליל שאפשר לשמוע?
הלשוניות שבתיבת הנגינה קטנות מאוד.
לכן עולה שאלה מעניינת:
כיצד תנודות זעירות של לשוניות מתכת יכולות למלא חדר בצלילים?
כאן נכנס לתמונה הגוף שאליו מחובר המנגנון.
העברת תנודות
כאשר הלשונית רוטטת, היא מעבירה חלק מהתנודות אל הבסיס שאליו היא מחוברת.
הבסיס יכול להעביר את התנודות לגוף התיבה.
משטחים גדולים יותר יכולים, בתנאים מתאימים, להניע כמות גדולה יותר של אוויר.
כך הצליל עשוי להישמע חזק ומלא יותר.
מהי תהודה?
תהודה היא תופעה שבה מערכת מגיבה בעוצמה גדולה יחסית לתנודות בתדר המתאים לתדר טבעי שלה.
בכלי נגינה רבים משתמשים בתכונות התהודה כדי לחזק תדרים מסוימים ולהשפיע על איכות הצליל.
ניסוי מחשבתי
דמיינו תיבת נגינה קטנה המונחת על משטח רך.
כעת דמיינו את אותה תיבה כשהיא מחוברת היטב למשטח עץ מתאים.
האם ייתכן שהצליל ישתנה?
בהחלט!
המשטח יכול להשפיע על העברת התנודות לאוויר ועל עוצמת הצליל.
המסקנה: לא רק מקור התנודה חשוב. גם המבנה שאליו הוא מחובר משפיע על הצליל שאנחנו שומעים.
🎵 חלק שלישי – מוזיקה, הנדסה והעולם האמיתי
14. מכונות שמנגנות – האם זאת רובוטיקה?
כבר הכרנו את הרעיון של מכונה המבצעת רצף פעולות מתוכנן מראש.
אבל האם תיבת נגינה היא רובוט?
מהו אוטומט מכני?
אוטומט הוא מכשיר שמבצע פעולות באופן אוטומטי באמצעות מנגנון.
תיבת נגינה קלאסית היא דוגמה לאוטומט מכני מוזיקלי.
לאחר הפעלתה היא יכולה לנגן רצף צלילים שתוכנן מראש.
ומה ההבדל בינה לבין רובוט מתקדם?
רובוט מתקדם יכול לכלול חיישנים, מחשב ותוכנה.
כך הוא עשוי לקלוט מידע מהסביבה, לקבל החלטות ולשנות את פעולתו.
תיבת נגינה מכנית פשוטה אינה זקוקה לכל אלה.
המנגנון שלה מבצע רצף קבוע שנקבע מראש.
האם אפשר לקרוא לזה תכנות?
אפשר לראות בסידור הבליטות על הגליל צורה מוקדמת של קידוד הוראות.
הגליל אינו מכיל קובץ מחשב, אבל הוא מכיל מידע פיזי שקובע אילו פעולות יתרחשו ומתי.
המסקנה: הרעיון של מכונה שפועלת לפי הוראות שנקבעו מראש קדם למחשבים המודרניים.
15. היכן אנחנו פוגשים עקרונות דומים?
תיבת הנגינה משלבת מנגנון מכני עם מערכת המפיקה צלילים.
אפשר למצוא עקרונות דומים במכשירים רבים.
🎹 פסנתר
בפסנתר, לחיצה על קליד גורמת למנגנון להפעיל פטיש שפוגע במיתר.
המיתר רוטט ומפיק צליל.
🎸 גיטרה
כאשר פורטים על מיתר, הוא רוטט.
אורך המיתר הרוטט, המתח שלו ותכונותיו משפיעים על גובה הצליל.
🪘 קלימבה
הקלימבה היא כלי נגינה בעל לשוניות מתכת.
כאשר פורטים על לשונית, היא רוטטת ומפיקה צליל.
זהו אחד הכלים שממחישים בצורה ברורה במיוחד את עקרון הפעולה של מסרק המתכת בתיבת הנגינה.
🎼 פסנתר מכני
פסנתרים מכניים מסוימים השתמשו בגלילי נייר מחוררים כדי לשלוט בנגינה.
מיקום החורים קבע אילו תווים יושמעו ובאיזה זמן.
🎡 עוגב רחוב
חלק מעוגבי הרחוב ההיסטוריים פעלו באמצעות מנגנונים מכניים שקבעו מראש את רצף הצלילים.
🖨️ מדפסות תלת־ממד
גם במדפסת תלת־ממד יש רצף הוראות הקובע כיצד רכיבים מכניים ינועו.
ההבדל הוא שבמדפסת מודרנית ההוראות נשמרות בדרך כלל בצורה דיגיטלית.
הרעיון המשותף
אפשר להשתמש במנגנונים או במידע מקודד כדי לגרום למכונה לבצע רצף פעולות מדויק.
16. גלגולי האנרגיה בתיבת הנגינה
כעת נעקוב אחר הדרך שעוברת האנרגיה במהלך הנגינה.
שלב ראשון – מקור האנרגיה
בתיבת נגינה ידנית האדם מספק אנרגיה באמצעות סיבוב הידית.
בתיבת נגינה בעלת קפיץ, האדם משקיע אנרגיה כאשר הוא מותח את הקפיץ.
האנרגיה הזאת נאגרת זמנית כאנרגיה פוטנציאלית אלסטית.
שלב שני – סיבוב המנגנון
האנרגיה המכנית גורמת לגליל להסתובב.
שלב שלישי – כיפוף הלשוניות
הבליטות שעל הגליל מכופפות את לשוניות המתכת.
במהלך הכיפוף נאגרת בלשוניות אנרגיה פוטנציאלית אלסטית.
שלב רביעי – תנודות
כאשר הלשונית משתחררת, היא מתחילה לרטוט.
האנרגיה עוברת בין אנרגיה פוטנציאלית אלסטית לבין אנרגיה קינטית של התנודה.
שלב חמישי – הפקת קול
חלק מאנרגיית התנודות מועבר לאוויר באמצעות גלי קול.
כך אנחנו שומעים את המנגינה.
שרשרת גלגולי האנרגיה
אנרגיה שמספק האדם → סיבוב המנגנון → כיפוף הלשוניות → תנודות → גלי קול.
חלק מהאנרגיה הופך גם לחום בגלל חיכוך ואיבודים נוספים.
המסקנה המדעית
תיבת הנגינה אינה מייצרת אנרגיה.
היא ממירה אנרגיה מכנית לתנודות, שחלק מהאנרגיה שלהן מועבר אל האוויר כקול.
17. מכירים את תיבת הנגינה שאנחנו בונים
כעת נחבר את כל מה שלמדנו לדגם הלימודי של הארה.
בתיבת הנגינה שלנו נחקור את המנגנון המאפשר להפיק מנגינה באמצעות תנועה מכנית.
מה נרצה לזהות?
מקור התנועה: מה מסובב את המנגנון?
הגליל: כיצד הוא נע?
הבליטות: כיצד הן מסודרות על פני הגליל?
לשוניות המתכת: כיצד הן מפיקות צלילים?
גוף התיבה: כיצד הוא משפיע על הצליל?
שאלות במהלך הפעילות
מדוע הלשוניות אינן כולן באותו אורך?
מה יקרה כאשר בליטה על הגליל תעבור מול לשונית מסוימת?
כיצד המנגנון יודע איזה צליל לנגן ראשון?
מדוע נשמעת מנגינה ולא רצף אקראי של רעשים?
האם התיבה מסוגלת לנגן בלי שמוזיקאי ילחץ על קלידים בזמן ההשמעה?
מה חשוב להבין?
הדגם מדגים כיצד אפשר לשלב תנועה סיבובית, פעולות מכניות מדויקות ותנודות כדי ליצור מוזיקה.
אין צורך לפרק את המנגנון הפנימי או לכופף את לשוניות המתכת כדי לחקור את פעולתו.
🏆 18. האתגר המדעי – הופכים למהנדסי מוזיקה!
לאחר שהכרנו את מדע הקול ואת מנגנון תיבת הנגינה, נשתמש בדגם כדי לבצע ניסויים.
🔬 ניסוי ראשון – מה משפיע על קצב המנגינה?
אם הדגם מאפשר סיבוב ידני במהירויות שונות, נפעיל אותו באיטיות ונקשיב למנגינה.
לאחר מכן נסובב אותו מעט מהר יותר, בהתאם להוראות הערכה.
נשווה בין התוצאות.
שאלת החקר: האם השתנה גובה הצלילים או בעיקר הקצב שבו הם מושמעים?
אם הדגם מצויד במנגנון מהירות קבועה, נמחיש את השינוי בעזרת מחיאות כפיים או נגינה של רצף תווים בקצבים שונים.
🔬 ניסוי שני – האם המשטח משנה את הצליל?
נפעיל את תיבת הנגינה כאשר היא מונחת על משטח יציב מתאים.
נקשיב לעוצמת הצליל ולאיכותו.
לאחר מכן נבדוק אותה על משטח אחר, בלי לשנות או לפרק את המנגנון.
שאלת החקר: האם המשטח שעליו מונחת התיבה משפיע על עוצמת הצליל או על איכותו?
ננסה להסביר את התוצאה באמצעות מעבר תנודות בין גופים.
🔬 ניסוי שלישי – מתכננים מנגינה מכנית!
לא נצטרך לשנות את הגליל האמיתי.
במקום זאת נצייר על דף גליל דמיוני הפרוס למלבן.
נחלק את המלבן לשורות המייצגות צלילים שונים ולמספר עמודות המייצגות רגעים שונים בזמן.
בכל מקום שבו נרצה להשמיע צליל, נסמן נקודה.
לאחר מכן נקרא את הסימונים לפי הסדר ונבצע את המנגינה באמצעות הקשה, שירה או כלי נגינה.
שאלת החקר: כיצד מיקום הנקודות קובע איזה צליל יושמע ומתי?
🏆 האתגר הגדול – המלחינים המכניים!
האם תוכלו לתכנן מנגינה קצרה בת שמונה פעימות באמצעות נקודות המייצגות בליטות על גליל?
בחרו שלושה או ארבעה צלילים.
תכננו את הסדר שבו הם יושמעו.
סמנו את הצלילים בתרשים הגליל שלכם.
בקשו מקבוצה אחרת לבצע את המנגינה לפי הסימונים בלבד.
בדקו אם הצליחו לנגן את מה שתכננתם.
אם התוצאה שונה מהתכנון, נסו לשפר את הסימונים.
שאלת הסיום
איך הצלחנו לגרום למכונה ״לזכור״ ולנגן מנגינה בלי מחשב, בלי רמקול ובלי מוזיקאי?
הסבירו כיצד מיקום הבליטות על הגליל, סיבוב המנגנון ותנודות לשוניות המתכת משתלבים ליצירת מוזיקה.
למצגת בנושא תיבת נגינה לחצו כאן
לפודקאסט בנושא תיבת נגינה לחצו כאן
סרטון הבניה
תיבות נגינה שונות
בחור מעניין שבונה "תיבות" נגינה מטורפות העשרה לשיעור כאן.
הארה בפייסבוק
