Musik für Marsianer Bauen und Spielen Sie ein Instrument Theremin

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Hier ist ein Rätsel für Sie: Namen ein Instrument, das Sie mit Ihren Händen spielen, aber nie wirklich berühren. Haben Sie die Antwort erraten? Es ist ein Theremin! Dieses ungewöhnliche Instrument macht Sound, ohne dass jemand es zu berühren. Wie funktioniert ein Theremin? Es verfügt über eine Antenne, die die Hand des Spielers in der Nähe erkennen können, und wie sie ihre Hand um den theremin bewegen, der Ton macht es ändert sich basierend auf der Hand des Position. In diesem Musikwissenschaftsprojekt, erhalten Sie Ihre eigene Mini Theremin zu verwenden, um zu untersuchen, wie der Abstand zwischen der Antenne des Theremin und die Hand des Spielers der Tonhöhe beeinflusst (oder Frequenz) das Theremin erzeugt. Sie sind sicher, mit diesem faszinierenden, elektronischen Musikinstrument zu spielen genießen!

Ermitteln Sie, wie der Abstand zwischen der Antenne des Theremin und die Hand des Spielers die Frequenz beeinflusst das Theremin erzeugt.

Einführung

Das Theremin ist ein erstaunliches Musikinstrument, das nie wegen seiner einzigartigen Fähigkeit, das Publikum zu beeindrucken hört es auf, ohne körperlich zu berühren gespielt werden. Wenn Sie nicht ein Theremin in Aktion gesehen haben, werfen Sie einen Blick auf das Video eine Vorstellung davon zu bekommen, wie es funktioniert.

Wie Sie sehen können, hat die Frau das Theremin spielt nicht brauchen physisch das Theremin zu berühren, um es verschiedene Töne oder Teilungen zu machen zu spielen. Alles, was sie zu tun haben, ist ihre Hand näher oder weiter weg von, die Theremin Antenne zu bewegen, um die Tonhöhe macht es zu ändern. Ändern der Form ihrer Hand wirkt sich auch auf den Sound macht. Einige theremins, wie das in dem Video zu sehen, haben zwei Antennen-on, das Volumen und einer steuert, die die pech und steuert die Hände des Spielers mit beiden Antennen gleichzeitig interagieren müssen. Viele neuere theremins haben nur eine Antenne, die die Tonhöhe steuert, und das Volumen wird manuell eingestellt und festgelegt, bevor spielen.

Die theremin enthält eine bestimmte Art von elektronischem Gerät eines Kondensator bezeichnet. Ein Kondensator ist etwas, das speichern oder halten, auf eine elektrische Ladung. Das ist eine Form von Energie. Auf diese Weise ist ein Kondensator wie eine Batterie. Aber im Gegensatz zu einer Batterie hat eine Kapazität, die Fähigkeit, alle seine elektrischen Ladung in einer kleinen Menge von Zeit zu entleeren (Batterien in die Regel Minuten dauern, bis vollständig zu entladen). Aus diesem Grunde Kondensatoren verwendet werden, wenn wir etwas sofort angetrieben wollen; beispielsweise eine Kamera, die einen elektronischen Blitz hat in der Regel verwendet einen Kondensator, der im Laufe der Zeit aufgeladen wird, und dann fast sofort einen hellen Blitz zu machen entladen. Es gibt tatsächlich Kondensatoren um uns herum die ganze Zeit verwendet wird. Zum Beispiel, sagen einige Touchscreens-wie die, die auf vielen Handys bedien Kondensatoren, wann und wo Sie mit dem Finger den Bildschirm berührt, ohne dass Sie tatsächlich Druck auf dem Bildschirm mit dem Finger setzen.

Ein vereinfachtes Diagramm eines Kondensators ist in Figur 1 ein Kondensator gezeigt, in der Regel zwei „Platten“ hat, die Strom leiten können. das heißt, sie leicht Stromfluss durch sie lassen. Materialien, die Strom genannt Leiter leiten können. und viele Materialien können Dirigenten, darunter Metalle und sogar den eigenen Körper! Die Platten in einem Kondensator durch etwas getrennt, den Strom nicht leitet, die ein Isolator genannt wird. Beispiele von Isolatoren schließen Glas, Papier, und Luft. In einem Kondensator weist der Isolator einen besonderen Namen: das Dielektrikum. So zum Beispiel sandwichartig ein Stück Papier zwischen zwei Platten aus Aluminiumfolie wie ein einfacher Kondensator wirken könnten. Die Stücke aus Aluminiumfolie bilden die (leitend) Platten und das Papier wird das (isolierend) Dielektrikum. Wenn die Aluminiumfolie mit Metalldrähten mit einer Quelle für Strom-wie eine Batterie-elektrischen Ladungen verbunden ist, soll zwischen den beiden Lagen aus Folie fließen, aber verhindert, dass sie das Dielektrikum dies zu tun. So bauen elektrische Ladungen auf der Aluminiumfolie und dort bleiben. Dies ist, wie ein Kondensator speichert eine elektrische Ladung.

Also, was macht den Kondensator in dem Theremin auf, und wie funktioniert es? Die Antenne auf der theremin wirkt tatsächlich als eine der beiden Platten in dem Kondensator. Die andere Platte ist die Hand, die Sie verwenden, um die Theremin zu spielen. Das Dielektrikum ist die Luft, die zwischen der Antenne und der Hand ist. (Denken Sie daran, dass Ihr Körper einschließlich Ihrer Elektrizität leiten Hand kann, und Luft kann ein Isolator sein!) Das bedeutet, dass, wenn Sie Ihre Hand bewegen die Antenne des Theremin, Sie beeinflussen tatsächlich den Kondensator in dem Theremin. Insbesondere, indem der Abstand zwischen den Platten ändern, beeinflussen sie die Kapazität des Kondensators oder die Fähigkeit des theremin eine elektrische Ladung zu speichern. Die Elektronik im Theremin kann Kapazität messen und konvertieren, das zu einem Ton spielt.

Sie können Ihre Hypothese basiert auf frühere Erfahrungen machen Sie mit einem Theremin gehabt haben, oder, nachdem Sie das Theremin für dieses Wissenschaftsprojekt zusammenstellen, können Sie mit dem Theremin spielen und eine Hypothese richtig machen dann. Alternativ können Sie Ihre Hypothese machen auf, wie Kapazität arbeitet; dies zu tun, finden Sie in der Technischen Mitteilung. Machen Sie sich bereit, die Geheimnisse eines faszinierenden Musikinstrument zu lösen!

Für parallele Plattenkondensatoren (wie die Aluminiumfolie und Papier-Beispiel), ist es eine einfache Gleichung, die die Kapazität bestimmt. Während die Gleichung für die Kapazität zwischen der Hand und der Antenne tatsächlich komplizierter ist, kann diese Gleichung Ihnen noch eine Vorstellung davon geben, wie Abstand zwischen den Platten beeinflusst Kapazität:

Hinweis: Wie Sie die theremin Kapazität Frequenz wandelt auch einen Oszillator umfasst. so gibt es nicht notwendigerweise eine direkte Korrelation zwischen der Kapazität und der Frequenz; einige andere Variablen sind ebenfalls beteiligt. Um mehr darüber zu erfahren, wie theremins im Detail funktioniert, sehen Sie die erweiterten Referenzen in der Bibliographie.

Begriffe und Konzepte

Theremin
Kondensator
Elektrische Ladung
Leiten von Elektrizität
Leiter
Insulators
Dielektrikum
Kapazität
Frequenz
Hertz (Hz)

Was ist ein Kondensator? Wie kommt es, ähnlich oder verschieden von einer Batterie?
Wie funktioniert der Kondensator in der Theremin-Funktion?
Was ist eine lineare Beziehung? Was sind andere Arten von mathematischen Beziehungen?
In einem Kondensator, was ist ein Dielektrikum? Was ist das Dielektrikum für die Theremin?
Wie denken Sie, die Frequenz der Töne des Theremin wird sich ändern, wie Sie bewegen Sie die Hand näher an oder weiter weg von, seine Antenne?

Literaturverzeichnis

Um mehr über Frequenz, Hertz und Tonhöhe in Musikinstrumenten herausfinden, überprüfen Sie die folgenden Ressourcen:

Um mehr über Kondensatoren und Kapazität zu lernen, diese Ressource Check-out:

Hier sind Anweisungen für das Theremin in dieser Wissenschaft Projekt verwendet Montag, obwohl Anweisungen auch in der Vorgehensweise zur Verfügung gestellt werden:

Materialien und Geräte

Theremin Mini Kit. Dieses Kit kann online bei ThinkGeek kaufen oder Amazon.com.
Kleiner Phillips-Schraubendreher, # 1
AA-Batterien, neu (4). Sie müssen alkalisch oder Mangan sein.
Ein leerer, flach, Holz, Kunststoff, Glas oder Schreibtisch oder Tisch auf die theremin zu spielen. Die Oberfläche soll nicht aus Metall sein und soll keine Metallgegenstände in der Nähe hat, wie dies mit dem Theremin stören kann.
Karton (flaches Stück mit Abmessungen von etwa 10 cm x 10 cm)
Schere
Leere Papprolle aus einer Papierhandtuchrolle
Band; normale transparente Band sollte gut funktionieren.
Lineal, metric
Aluminiumfolie
Bleistift oder Kugelschreiber
Ein Blatt Papier
Ein Handy mit einem Spektrumanalysator-Anwendung, die das Mikrofon des Telefons arbeitet mit.
- Es gibt kostenlose und einige relativ kostengünstig, Spektrumanalysator-Anwendungen, die auf Mobiltelefone und für diese Wissenschaft Projekt heruntergeladen werden können. Die Anwendung muss in der Lage, Ihnen die dominante Frequenz (in Hertz [Hz]) eines Klanges durch das Mikrofon in Ihrem Handy empfangen zu sagen, entweder als Aufzeichnung oder in Echtzeit.
- Eine solche kostenlose Anwendung, die mit einem iPhone verwendet werden kann, ist AKLite. Sie sollten bei der Suche nach einem „Spektrumanalysator“ im Telefon Application Store ähnliche Anwendungen finden können.
- Alternativ können Sie dieses wissenschaftliche Projekt tun mit einem Oszilloskop. Wegbeschreibung sind in diesem Wissenschaftsprojekt über die Verwendung eines Oszilloskops gegeben, so dass, wenn Sie wollen, eine nutzen, müssen Sie jemanden haben, der mit der Verwendung eines Oszilloskops helfen Ihnen diese Wissenschaft Projekt tun erlebt wird.
Ein Helfer Ihre Ergebnisse aufzeichnen, wie Sie das Theremin testen, weil Sie Ihre Hände beschäftigt sein wird, das Theremin zu spielen!
Lab Notebook

Versuchsdurchführung

Montage des Theremin

Dieses Video zeigt, wie das Theremin Mini von seinem Kit montieren.

Montage des Theremin „Wiedergabe Wand“

Sie erhalten nun einen „spielen Stab“ konstruieren, so dass Sie genauer die Änderung der Frequenz des Schalls messen können aus dem Theremin kommen, wie Sie den Abstand zwischen der Antenne und der anderen Platte in dem Kondensator des Theremin ändern (die zuvor die rechte Hand war) .

fach sorgfältig die Aluminiumfolie über dem Karton quadratisch, so dass die meisten der Platz, der von nur einer Schicht aus Aluminiumfolie bedeckt ist.

Wenn es Orte gibt, wo zwei Schichten überlappen, versuchen, sie auf der gleichen Seite des Kartons zu halten. Diese Seite wird die Rückseite, wie in Figur 6 gezeigt.

ein langes „Seil“ aus Aluminiumfolie auf die Aluminiumfolie quadratisch nächste verbinden.
1. Macht ein weiteres Blatt aus Aluminiumfolie, die mindestens 28 cm lang ist (ein wenig länger als das Kartonrohr) und etwa 8-10 cm breit ist.
2. Roll und / oder falten die Aluminiumfolie in eine lange, dünne, seilartige Form, wie in 8 gezeigt.
Legen Sie das Quadrat auf der Oberseite des Kartonrohr, passend es in den Schlitzen wieder, wie in Schritt 3.g. tat aber diesmal vorsichtig das Seil Teil an der Innenseite des Rohres führen.
Am Boden des Rohres, soll es ragt eine kleine Menge an Aluminiumfolie Seil sein. Geschnitten, um einen Schlitz an der Unterseite der Röhre, die Leitungen mit einem des Schlitze an der Oberseite des Rohres nach oben und dann wird das Ende des Seiles zusammenzufalten durch den Schlitz, wie in 10 gezeigt.

Schließlich sichert die Aluminiumfolie bedecktes Quadrat anstelle mit einigen Stücken von Klebeband, auf der Vorder- und Rückseite, wie in 11 gezeigt.
1. Stellen Sie sicher, dass der Platz jetzt fest an seinem Platz auf dem Spielstab gehalten.

Ihr Spiel Stab ist jetzt fertig! Versuchen Sie es einmal mit dem Theremin, um zu sehen, wie es funktioniert.
1. Schalten Sie das Theremin auf und stimmen Sie es durch Wiederholen von Schritt 2, aber statt mit der rechten Hand, verwenden Sie die Spielstab.
2. Um das Spielstab zu verwenden, greift den Boden des Röhrchens, so dass entweder Daumen oder Ihr anderer Finger (n) berühren die Aluminiumfolie Seil, das den Boden der Röhre herauskommt. Siehe Abbildung 12.
3. Steht den Spielstab aufrecht, so dass die Aluminiumfolie quadratisch ist direkt an der Seite des theremin zugewandt ist, wie in 12 gezeigt.
4. Wie gut Ihr Spielstab Arbeit im Vergleich zu Ihrer rechten Hand? Passen Sie Ihren Spielstab, wenn nötig.

Testen des Theremin

Tabelle 1. In Ihrem Labor Notebook, machen Sie eine Datentabelle wie diese Ergebnisse zu notieren in.

Variationen

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