Vi har valt att göra demonstrationer omkring ljudvågor och deras egenskaper. Som utgångspunkt för vår demonstrationsplanering har vi haft läroplanerna för fysik i grundskolan respektive gymnasiet.

I kursplanen i fysik står under rubriken;

Detta är den enda direkta referens till vårt område. I motsvarande avsnitt för nionde skolåret står;

Vidare står i kursplanen för fysik B;

Kursplanen ger stort utrymme för tolkning och egna initiativ. Dock kan man finna vissa återkommande begrepp. I vår fall återkommer den naturvetenskapliga modellen, vad den innebär och hur den tolkas. Vad det beträffar fenomenet ljud är formuleringarna få och vaga. Vi tänker oss att man kan använda ljud och ljudvågor som ett bra exempel inte bara på fenomenet i sig utan också på den naturvetenskapliga modellen. Beroende på vilken ålder man undervisar i kommer givetvis abstraktionsnivån och teoridjupet att variera men vi tror att en god fysikundervisning innehåller goda teorikunskaper redan från början.

För att beskriva ljud används en vågmodell. Modellen är bra eftersom den är allmängiltig, dvs. med modellens hjälp kan alla ljudens egenskaper förklaras. Modell är också tacksam eftersom alla har egna erfarenheter av vågor.

Ljudvågor är en form av mekaniska longitudinella vågor. Genom en mekanisk påverkan kan vi sätta luftmolekyler i rörelse. Vi skapar förtätningar och förtunningar i ett medium.

Ljudvågor utbreder sig sfäriskt runtom ljudkällan.

När ljud utbreder sig sker en energiförflyttning, inte någon materiaförflyttning.

Vi kan inte höra allt ljud. T.ex. när man viftar med handen sätter man luften i rörelse. Luftdraget kanske känns men vi hör ingenting. Vårt öra kan inte uppfatta en sådan rörelse i luften. Däremot när man tar tag i en gitarrsträng och sedan släpper den känner vi inget märkbart luftdrag men vi hör ett ljud.

Varför? Vilka svängningar eller snarare hur många svängningar per sekund behövs för att vi ska höra ljudet?

För att vi ska kunna höra ljudet krävs en frekvens av 20 Hz, alltså 20 svängningar per sekund och övre gräns för vårt öras känslighet är 20 000 Hz.

Gitarrsträng är en ljudkälla som sätter luften i rörelse med korta, snabba svängningar som är nästan osynliga. Svängningarna i strängen överförs till luften runt omkring och luften börjar vibrera i samma takt. Svängningarna utbreder sig vidare via luftens hjälp till vårt öra. Först når de trumhinnan, sedan fortsätter genom mellanörat till innerörat. Där finns nervändar som är känsliga för tillräckligt snabba tryckningar. Hjärnan tolkar nervändarnas reaktioner och vi hör ett ljud.

Vi har därmed visat lite hur ljud fortplantas i luft och i vatten. För att visa hur ljudet fortplantas i ännu ett annat material görs följande experiment:

För att ljudet ska kunna utbreda sig behövs ett medium. I ett medium är partiklarna på något sätt är kopplade till varandra. Ju tätare medium desto snabbare utbreder sig ljudvågorna. Därmed utbreder sig ljud snabbare i vatten än i luft.

Ljudvågor är en förutsättning för att vi tex. ska kunna kommunicera genom tal och tex. för att kunna lyssna på musik. Slutligen nämner vi ett annat område där ljudvågor används. Med hjälp av ljud av mycket hög frekvens, s.k. ultraljud (150 000 Hz) kan man bestämma vattendjupet i ett hav. Instrument med vilken man gör detta kallas ekolod. En ljudstöt sänds iväg från fartygets botten. Efter att reflekterats från botten kommer det tillbaks och ekolodet uppmäter tid som gått åt. Eftersom ljudet kan reflekteras också från större fiskar eller av ett fiskstim kan man med ekolodets hjälp hitta deras position. Därför används ekolod av yrkesfiskare.