مفاهیم کلیدی: موج صوتی، شنوایی، آناتومی گوش، فیزیک، زیست شناسی
مشاهده علمی ۱۹۳
مقدمه:
آیا تا به حال از صدایی بسیار کم در اطراف خود متعجب شده و به دنبال آن صدا رفته‌اید؟ ممکن است برای بهتر شنیدن سر خود را برگردانید یا دست خود را دور گوش‌تان حلقه کنید. اگر این گودی که با دستتان درست می‌کنید بزرگ باشد چه می‌شود؟ برخی از حیوانات پاسخ این سوال را می‌دانند. بسیاری از حیوانات با قدرت شنوایی استثنایی گوش‌های بزرگی دارند. به عنوان مثال یک یوزگربه (نوعی گربه‌ی وحشی آفریقایی) می‌تواند صدای حرکت یک موش در زیر زمین را بشنود. خفاش‌ها نیز که با کمک صدا در تاریکی مسیریابی می‌کنند، گوش‌های بسیار بزرگی روی سرهای کوچک‌شان دارند. در این فعالیت علمی شما سمعک‌هایی برای کمک به شنوایی بهتر خواهید ساخت. برای ساخت آنها با کمک گرفتن از طرح گوش حیوانات می‌توانید کارآیی این سمعک‌ها را بهبود دهید.
پیش‌زمینه:
صوت در هوا در قالب موج‌های فشاری حرکت می‌کند. پس از ورود این امواج به کانال‌های گوش (سوراخ‌های هر دو طرف سر) گوش داخلی (بخش داخل سر) وارد عمل می‌شود و امواج صوتی را به سیگنال‌های عصبی (یک نوع کد) تبدیل می‌کند که به مغز ارسال می‌شوند. تنها در این حالت شما قادر به شنیدن صدا هستید.
به نظر می‌رسد کار اصلی بر عهده‌ی گوش داخلی است. پس چرا متعلقات گوش که بیرون از سوراخ‌های دو طرف سر هستند وجود دارند؟ در واقع این قطعات که به لاله‌ی گوش نیز شناخته می‌شوند نقش مهمی در جمع‌آوری و تقویت امواج صوتی دارند.
لاله‌ی گوش به صورت تصادفی ایجاد نمی‌شود. به عنوان مثال لاله‌ی گوش انسان را در نظر بگیرید؛ پیچ و خم‌های آن به گونه‌ای است که صوت‌های خاصی را که برای انسان مهم هستند (صداهای انسانی) را تا صد مرتبه تقویت کند و صداهای دیگر را تغییر ندهد. بدین ترتیب ما به طور خدادادی ابزاری شنوایی داریم که صداهای زمینه را کاهش می‌دهد.
لاله‌ی گوش انسان همچنین به تعیین جهت صدا کمک می‌کند. صداهایی که از جلو یا دو طرف شنیده می‌شوند تقویت می‌شوند اما صداهایی که از پشت سر شنیده می‌شوند کم می‌شوند. به این ترتیب صداهای مربوط به موقعیت‌های مختلف با هم تفاوت دارند و این به ما در شناسایی منبع صدا کمک می‌کند. اکنون اطلاعات بیشتری در مورد لاله‌ی گوش دارید. اما اگر گوش‌های ما لاله‌هایی مانند لاله‌ی گوش حیوانات داشت چه اتفاقی می‌افتاد؟ آیا داشتن گوش‌هایی شبیه به گوش فیل به شنوایی بیشتر کمک می‌کنند؟ گوش‌های مخروطی بزرگ چطور؟
مواد و وسایل مورد نیاز:
مقوای محکم و کلفت
قیچی
نوار چسب
یک رادیو یا هر وسیله‌ی دیگر دارای بلندگو
دو بشقاب یک بار مصرف کاغذی (اختیاری)
ماژیک (اختیاری)
آماده‌سازی:
در ابتدا، دو یا سه نوع لاله گوش می‌سازید. لاله‌ی گوش در واقع زایده‌ی بیرونی گوش است که از دو طرف سر به بیرون قرار دارد.
اول یک جفت لاله‌ی گوش مخروطی شکل یا گوش شیپوری بسازید. یک تکه مقوا را به صورت یک مخروط گسترده بپیچانید. یک سمت این مخروط باید سوراخی کوچک به اندازه‌ای داشته باشد که بتواند در گوش بیرونی شما و نزدیک کانال گوش قرار بگیرد. (دقت کنید که نباید هیچ چیزی را در کانال گوش خود فرو کنید.) با چسب مقوا را به شکل مخروط ثابت کنید. مخروط دوم را به همین شکل بسازید تا یک جفت گوش شیپوری داشته باشید.
جفت گوش دوم‌تان دارای لاله گوش‌های گسترده و آویزان مانند گوش فیل است. دو تکه مقوا را روی هم قرار دهید و آنها را یک شکل و مانند لاله‌ی گوش فیل ببرید.
اختیاری: می‌توانید یک جفت گوش گود با بریدن قطعات سه گوش از بشقاب کاغذی بسازید. (فرض کنید این بشقاب یک کیک گرد است. برای بریدن تکه‌های سه گوش باید تصور کنید یک چهارم از کیک را می‌برید و آن تکه را کنار می‌گذارید.) حال با چسباندن دو سمت بریده شده‌ی قطعه‌ی باقی مانده یک لاله‌ی گوش گود سوراخ‌دار ایجاد می‌شود. به همین ترتیب لاله‌ی گوش دوم را نیز درست کنید تا جفت گوش شما کامل شود. چون قرار است این لاله‌های گوش را روی گوش‌های خود بگذارید، بهتر است روی لبه‌های بریده شده چسب بزنید.
اختیاری: می‌توانید لاله‌های گوش را با ماژیک تزیین کنید.
روش کار:
رادیو یا وسیله‌ی دیگری که دارید را روشن کنید و صدای آن را به حدی کم کنید که آن را به سختی بشنوید. چنانچه از هدست استفاده می‌کنید آن را روی میز بگذارید و صدای موسیقی را به حدی زیاد کنید که آن را بدون قرار دادن هدست روی سرتان بشنوید. حال نزدیک بلندگو یا هدست بایستید و یک گوش خود را در مقابل منبع صدا نگه دارید. به قدری با بلندگو یا هدست فاصله باقی بگذارید که بتوانید یک لاله‌ی گوش مخروطی را روی گوش خود قرار دهید. به صدا گوش دهید. شدت صدا چگونه است؟
حال لاله‌ی گوش مخروطی را طوری در گوش‌هایتان بگذارید که سوراخ‌های کوچک آنها در گوش بیرونی‌تان و در نزدیکی کانال گوش قرار بگیرند. سمت باز مخروط را به بلندگو یا هدست بگیرید. مخروط دیگر باید در جهت مخالف مخروط اول قرار بگیرد (دور از بلندگو یا هدست). سعی کنید موقعیت سرتان در تمام مراحل ثابت باشد. حال به صدا گوش دهید، آیا تغییری در آن حس می‌کنید؟ اگر صدا بلندتر شده است آن را کم کنید تا به سختی صدا را بشنوید. سپس لاله‌های مخروطی را از گوش خود جدا کنید. اکنون صدا را می‌شنوید؟
مجدداً لاله گوش‌های مخروطی را روی گوش‌هایتان قرار دهید، به طوری که دو سوراخ کوچک آنها رو به کانال گوش باشد و سمت باز مخروط‌ها رو به بلندگو یا هدست. مطمئن شوید که هنوز می‌توانید صدا را بشنوید. حال سر خود را بچرخانید تا صورت تان مقابل بلندگو قرار بگیرد و دو مخروط در دو طرف. این بار صدا چگونه است؟ آیا هنوز می‌توانید آن را بشنوید؟
برای بررسی لاله‌ی گوش گود (اگر آن را نساخته‌اید) دست خود را به دور گوش‌تان حلقه کنید و لاله‌ی گوش‌تان را کمی به جلو خم کنید. حال در حالی که صورت‌تان رو به بلندگوست به صدای کم گوش دهید. آیا دستانتان به شنیدن صدا کمک می‌کنند؟ کدام حالت دستانتان به شنیدن بهتر صدا کمک بیشتری می‌کند؟
حیوانات اغلب موقعیت گوش خود را تنظیم می‌کنند. به نظرتان تنظیم لاله‌ی گوش گود تفاوتی در نحوه‌ی شنیدن ایجاد می-کند؟ برای بررسی این موضوع جهت گودی دستتان را تغییر دهید و میزان شنیدن صدا را بررسی کنید.
برخی حیوانات گوش‌های بسیار بزرگ آویزان دارند. به نظرتان این ساختار به شنوایی بهتر آنها کمک می‌کند؟ دو لاله‌ی گوش شبیه به گوش‌های فیل را پشت گوش بیرونی خود قرار دهید و به صدا گوش دهید. آیا برای شنیدن صدا نیاز به تنظیم آن دارید؟ سر خود را حرکت دهید و در تمام جهات به صدا گوش دهید. آیا تغییری در نحوه‌ی شنیدن حس می‌کنید؟
از آنجا که لاله‌ی گوش بخشی از ساختار گوش است ما آن را مرتبط با شنوایی می‌دانیم، اما ممکن است برخی حیوانات از لاله‌ی گوش استفاده‌های دیگری کنند. به نظرتان چرا برخی از حیوانات لاله‌های گوش بسیار بزرگ دارند؟
آزمایش‌های تکمیلی:
چنانچه لاله گوش‌های گود را ساخته‌اید، آنها را با روشی مشابه آزمایش کنید.
می‌توانید لاله‌های گوش را با هم ترکیب کنید. اگر روی گوش راست خود یک لاله‌ی گوش فیلی و روی گوش چپ یک لاله گوش شیپوری قرار دهید چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر جهت لاله گوش‌های گود را روی دو گوش تغییر دهید چه می‌شود؟ چشمان خود را ببندید و با دقت گوش دهید. صدا چگونه تغییر می‌کند؟ آیا می‌توانید جهت صدا را تشخیص دهید؟
به طراحی گوش حیوانات دقت کنید. به نظر شما لاله‌ی گوش خاص آنها چه کمکی به حیوان می‌کند؟ آیا ممکن است این لاله گوش‌ها وظیفه‌ای علاوه بر شنیدن نیز داشته باشند؟
سعی کنید بهترین طرح ممکن برای شنیدن صدا را بسازید. با کمک این لایه‌ی گوش اختراعی چه صداهایی را می‌شنوید؟ آیا می‌توانید محل منبع صدا را تشخیص دهید؟
مشاهده و نتیجه‌گیری:
آیا لاله‌ی گوش شیپوری و گود در صورتی که سمت باز آنها رو به منبع صدا باشد به شنیدن صدا کمک بیشتری می‌کنند و در حالات دیگر صدا کاهش می‌یابد؟ این نتیجه انتظار می‌رود، زیرا لاله‌ی گوش به عنوان مسیری برای عبور امواج صوتی عمل می کند. هر چه این مسیر بزرگتر باشد، امواج صوتی بیشتری وارد آن می‌شوند و شما صدا را آسان‌تر تشخیص می‌دهید. با این وجود به دلیل بزرگ بودن این لاله‌های گوش، ممکن است برخی صداها نتوانند به گوش برسند. به همین دلیل هنگامی که این لاله های گوش رو به منبع صدا نیستند صدا به شدت کم می‌شود.
لاله‌های گوش فیلی احتمالاً کمکی به شنوایی بهتر نمی‌کنند. یکی از کاربردهای گوش‌های بزرگ فیل در خنک شدن حیوان است زیرا این لاله‌ها پر از عروق خونی کوچک هستند که می‌توانند حرارت بدن را آزاد کنند. انسان‌ها برای خنک شدن عرق می‌کنند، با این اوصاف لاله گوش‌های فیلی کمکی به شنیدن بهتر نمی‌کنند و برای انسان فایده‌ی خاصی ندارند.
بر خلاف انسان‌ها بسیاری از حیوانات می‌توانند گوش خود را حرکت دهند. بعضی از آنها مانند اسب حتی می‌توانند دو گوش خود را مستقل از هم تکان دهند. آنها گوش خود را برای شنیدن بهتر صدا حرکت می‌دهند. مغز انسان قادر به استفاده از گوش‌هایی که تکان می‌خورند نیست، در نتیجه در هنگام بررسی جهت‌های مختلف احتمالاً کمی گیج می‌شوید و نمی‌توانید به درستی منبع صدا را تشخیص دهید. با ترکیب لاله‌های گوش مختلف نیز گیج خواهید شد. برای استفاده‌ی بهینه از این لاله‌های گوش لازم است آنها را برای مدتی استفاده کنید تا مغز به آنها عادت کند.
لاله‌ی گوش انسان کمک می‌کند صداهای انسانی تقویت شوند. لاله‌های گوش ساده‌ای که در این فعالیت ساختید این توانایی را ندارند، اما لاله‌ی گوش حیوانات و سمعک‌ها دارای این قابلیت هستند. با پردازش صدا توسط مغز، صداهای زمینه بیشتر حذف می‌شوند.
منبع:
منابع مفید: