Introduction:
Les animaux utilisent des chants et des sons pour communiquer. Certains de ces sons sont produits dans des plages auditives humaines, qui pour la plupart d’entre nous se situent entre 20 et 20 000 vibrations par seconde. (20 HZ-20 kHz) Un son inférieur à 20 vibrations est appelé infrasons. Ce sont des sons que nous ne pouvons pas entendre, mais qui peuvent être vus sur un spectrogramme. Les orages et les tremblements de terre produisent des sons qui se situent dans la gamme des infrasons. Les éléphants communiquent avec des infrasons. Cela leur permet de communiquer entre eux sur de très longues distances. Certains animaux produisent des sons qui ont plus de 20 000 vibrations par seconde. Ce sont des ultrasons. Les chauves-souris utilisent les ultrasons pour communiquer et trouver des insectes à manger. Une chauve-souris produira un grincement aigu et les échos de l’onde ultrasonore rebondiront sur l’insecte indiquant sa position à une chauve-souris affamée. L’oreille humaine peut reconnaître les ondes sinusoïdales simples parce que les sons avec une telle forme d’onde sonnent « propres » ou « clairs » pour les humains; certains sons qui se rapprochent d’une onde sinusoïdale pure sifflent, un verre de cristal est mis à vibrer en faisant passer un doigt mouillé autour de son bord, et le son émis par un diapason. Pour l’oreille humaine, un son composé de plus d’une onde sinusoïdale sonnera « bruyant » ou aura des harmoniques détectables; cela peut être décrit comme un timbre différent.
Résultats d’apprentissage:
L’apprenant en déduit que les vibrations sont nécessaires pour produire du son. Ils démontreront comment les sons graves ont des vibrations plus lentes et les sons aigus ont des vibrations plus rapides.
Alignement des programmes:
Normes nationales d’enseignement des sciences
Norme de contenu A: Capacités nécessaires pour faire une enquête scientifique
- Compréhension de l’enquête scientifique.
- Utilisez un équipement et des outils simples pour collecter des données et étendre les sens.
Norme de contenu B: Sciences physiques
- Position et mouvement des objets
- Le son est produit par des objets vibrants. La hauteur du son peut être modifiée en modifiant le taux de vibration.
Norme de contenu C: Sciences de la vie
- Les caractéristiques des organismes
- Les organismes et leurs environnements
Norme de contenu E: Science et technologie
- Capacités de conception technologique
- Compréhension de la science et de la technologie
- Capacités à distinguer les objets naturels des objets fabriqués par l’homme.
Norme de contenu F: La science dans les perspectives personnelles et sociales
- Caractéristiques et changements dans les populations
- Changements dans les environnements
- La science et la technologie dans les défis locaux
Norme de contenu G: Histoire et nature de la science
- La science en tant qu’entreprise humaine
Programme de musique des SCO NC
Objectif 8: L’apprenant comprendra les relations entre la musique, les autres arts et les domaines de contenu en dehors des arts. (Norme Nationale 8)
- 8.01 Identifier les similitudes et les différences dans le sens des termes communs utilisés dans les autres arts.
- 8.02 Identifier les façons dont les principes et les matières des autres domaines de contenu enseignés à l’école sont liés à ceux de la musique.
Temps:
Période de 60 minutes
Matériaux:
- Images et spectrogrammes de chauve-souris et d’éléphant
- Manuel
- Ruban
- Règle en bois de 30 cm de long
Ressources technologiques: Raven Lite
Engager:
Montrer aux élèves un sifflet de chien. Sifflez et demandez aux élèves ce qu’ils savent de spécial sur les oreilles de chien? Discutez de la façon dont les chiens peuvent entendre des choses que nous ne pouvons pas entendre avec nos oreilles. Dites aux élèves qu’ils étudieront comment faire changer les sons.
Explorer:
Donnez à chaque paire d’élèves une règle, une bande et un manuel. Demandez aux élèves comment nous pouvons faire des sons avec la règle. Demandez aux élèves de travailler en groupe pour élaborer des stratégies pour produire du son. S’ils éprouvent des difficultés, montrez aux élèves comment placer la règle à plat sur la table, couvrez l’extrémité de la règle avec un livre et arrachez l’extrémité qui est suspendue à la table. La règle vibrera provoquant un son. Demandez aux élèves de tester différentes longueurs de la règle et d’écouter chaque son. Les élèves remplissent un tableau de données sur les sons qu’ils produisent et entendent.
Exemple:
| Longueur hors table | Observations | Pas |
| 5 cm | La règle est difficile à arracher, vibre rapidement | Haute |
| 10 cm | ||
| 15 cm | ||
| 20cm | Règle vibre lentement | Faible |
Expliquez :
Discutez des données collectées. Les sons les plus élevés ont été créés lorsque la longueur de la règle plus courte était suspendue à la table. Les sons les plus bas ont été créés lorsque la longueur de règle la plus longue a été pincée. Discutez de la façon dont nous pouvons entendre les différentes hauteurs car nos oreilles sont sensibles à une certaine gamme. Discutez du fait que le sifflet du chien n’était pas dans notre portée. Qu’est-ce que cela nous dit sur l’audition des animaux? Demandez aux élèves de discuter de la façon dont certains animaux entendent des choses que nous ne pouvons pas entendre.
Élaborer:
Examiner des images d’une chauve-souris et d’un éléphant. Discutez des types de sons et de hauteurs qu’ils créent. Demandez aux élèves ce que nous pourrions utiliser pour détecter des sons hors de notre portée. Passez en revue les spectrogrammes utilisés par les élèves lors des leçons précédentes. Demandez aux élèves comment les spectrogrammes nous aident à voir le son. Montrez aux élèves deux spectrogrammes (une chauve-souris, un éléphant). Discutez de la fréquence de chaque animal. Les élèves doivent en déduire que les chauves-souris ont une fréquence plus élevée (ultrasons) et que les éléphants ont une fréquence plus faible (infrasons). Demandez aux élèves comment cela est adapté à l’environnement de chaque animal.
Dessinez deux ondes sinusoïdales (voir schéma ci-dessous) sur le tableau sans utiliser les mots et demandez aux élèves ce qu’ils remarquent sur les lignes? Acceptez toutes les réponses. Discutez de la façon dont il y a plus de pics dans l’image du haut et qu’ils sont plus proches les uns des autres. Discutez de la façon dont la ligne de fond a la même hauteur mais qu’il y en a moins et que la distance entre les pics est plus longue. Discutez des lignes comme des vagues et faites « la vague »
Comparez les fréquences hautes et basses de la chauve-souris et de l’éléphant à la distance. Déterminez comment les basses fréquences se déplacent plus loin que les hautes fréquences. Permettez aux élèves de faire une démonstration en frappant des maillets à pointe souple sur leur bureau pour reproduire les sons / piétinements de l’éléphant. Contrastez les sons graves avec la haute fréquence des petites cloches, des cymbales à doigts ou des carillons de chœur. Explorez également comment les instruments culturels sont créés dans leur habitat d’origine. Les communautés culturelles choisissent les matériaux en raison de leur environnement. Les communicateurs humains et animaux utilisent des matériaux qui produisent des sons agréables à l’oreille. Un cacatoès se sert d’une brindille pour battre une bûche. Si le cacatoès aime le son de cette brindille, il sauvera la brindille. Beaucoup de musiciens humains préfèrent un instrument particulier à un autre. Un pianiste de concert choisira un piano à queue plutôt qu’un piano console. Permettre aux élèves d’explorer l’instrumentation de diverses cultures internationales.
Extend:
Utilisez le site Web de Musique sauvage pour tester votre gamme d’audition. En vieillissant, notre audition n’est pas aussi bonne, de sorte qu’il peut y avoir des sons que vos élèves peuvent entendre et que vous ne pourrez pas entendre.
Évaluer:
Tableau de données du Cahier scientifique
Vocabulaire:
- Fréquence – le nombre d’ondes produites par seconde qui est le même que le nombre de vibrations produites par seconde
- Hauteur – l’altesse ou la bassesse d’une tonalité, déterminée par la fréquence des vibrations par seconde.
- Infrasons – son dont la fréquence est trop faible pour être entendu par l’oreille humaine
- Ultrasons – énergie acoustique sous forme d’ondes ayant une fréquence supérieure à la plage auditive humaine
Sites Web:
- http://www.birds.cornell.edu/brp/elephant/ELPFAQ.html
- http://www.batdetective.com/sonograms.htm