國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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雷聲筒

可以發出如雷鳴般聲響的小筒子

器材:海報紙筒(含蓋子)、洋芋片筒子、彈簧、尖嘴鉗
操作步驟與現象

  右圖是版主購自美國的玩具,稱為Thunder Tube(雷聲筒),不過是made in China。構造相當簡單,一個塑膠筒子,一端是開口,另一端有一片薄的硬塑膠片並固定一個金屬彈簧。拿著筒子左右搖晃,金屬彈簧跟著振動,就可以發出有如雷聲的響聲。除了可當為玩具,也常被當為類似銅鈸效果的樂器。

  雷聲筒在台灣沒有販售,版主嘗試自行製作,效果相當不錯,製作方法如下。

1.取裝海報的紙筒,直徑(外徑)約5.5公分,厚約0.2公分。裁切一長度約23公分的筒子。(如圖一)

2.將海報紙筒的塑膠蓋子中央挖一小洞(如圖二,可用圖釘鑽孔),孔洞務必避免過大。

3.至五金店購買彈簧,彈簧直徑約0.4公分,長度為30.5公分。先將彈簧逐段且均勻的拉長,使彈簧的螺旋之間的間距增加(間距略小於0.1公分),如圖三。

4.將彈簧的一端插入紙筒蓋子的孔洞中(如圖四),並旋轉拉進洞中(需要使用尖嘴鉗),以便可以緊密固定。以尖嘴鉗剪掉過長的彈簧,讓彈簧長度約為40~45公分。

5.最後將套好彈簧的蓋子,蓋回紙筒,就完成了雷聲筒的製作(如圖五)。

  操作時,拿著紙筒的中央,以手腕為中心快速左右的搖晃(不是旋轉),就可以製造出如雷鳴的聲響。其他玩法是:(1)雷聲筒發出聲音後,以另一隻手的手掌在筒子開口處,快速的來回的閉合,可以發出「哇~;哇~」的聲音。(2)不搖晃雷聲筒,而是用指尖輕輕捏著彈簧,來回滑動,可以製造出不同的聲響喔。

  除了海報筒,效果更佳的是使用洋芋片的筒子。首先以圖釘將洋芋片筒子的金屬片底部鑽一小洞,再將彈簧旋轉套進去固定即可(如圖六)。彈簧同樣需要如圖三稍微拉長,完成後(如圖七)同樣的操作方法,發出的聲音比海報筒製作的還要響亮喔!

實驗影片觀賞 (2.0M,請打開喇叭) 

原理

  雷聲筒之所以發出聲響,主要是因為彈簧的振動,傳達到瓶蓋。瓶蓋振動後,在筒子內造成空氣的振動,而且筒子成為共鳴箱(如同吉他、小提琴也有共鳴箱),讓空氣共振(加強性干涉),而使得聲音變得很大聲。

  購買的彈簧在製作前,需要先拉長,是因為原來的彈簧還是太硬,振動效果較差。拉長彈簧,使彈性更好,效果較佳。但是注意避免拉太長,彈簧間距太大,反而會使彈簧不容易振動。

叮嚀的話

  以海報筒製作時較困難的是;因為蓋子較厚,不容易將彈簧拉進蓋子的小孔洞中。建議先用尖嘴鉗將彈簧拉出一小段,插入孔洞中。插入孔洞之後,再用尖嘴鉗一邊拉彈簧、一邊旋轉,將彈簧旋轉進入小洞並固定在蓋子上。通常彈簧旋轉拉進蓋子之後,就會很牢固,不必再使用黏膠。但是如果蓋子的孔洞太大,則彈簧與孔洞之間會有縫隙,此時就必須沾一點熱熔膠,將縫隙填滿,以免影響聲音的共振效果。

  有些介紹製作雷聲筒的網頁(參見參考資料1),是使用薄金屬片(或鋁箔片)代替塑膠蓋,但是製作較為麻煩,建議使用海報筒原有的塑膠蓋,或是洋芋片的筒子即可。(海報筒在文具店或美術用品社都可以買得到)。

  製作完成後,如果搖晃雷聲筒還是沒有發出很響的聲音,原因通常是:(1)彈簧的長度不恰當---試著調整一下長度(包括間距與總長度)。(2)彈簧與蓋子的接觸點太鬆,無法完全傳達振動---試著將彈簧再旋緊。(3)紙筒質地太軟(例如紙筒泡到水),或蓋子太軟。此問題在製作前可先試驗,方法是:耳朵靠近紙筒,並輕輕敲一下蓋子,如果可以聽到清脆又響的聲音,就代表紙筒與蓋子很適合用來製作。如果聲音悶悶的,代表使用的紙筒不適合用來製作雷聲筒。

  最後,在教學上,可以指導學生探討以下問題:

1.紙筒的長短,對於發出的聲響有何影響?(答:筒子越長音調越低,但響度略佳)

2.引導學生以不同粗細或不同長度的彈簧製作,比較聲響效果的差異如何?(答:彈簧越粗音調越低,效果越差)

3.不同大小的紙筒,甚至不同蓋子(例如以鋁箔片代替塑膠蓋)差異又如何?(答:金屬薄片效果更佳,例如洋芋片的筒子)

參考資料

1.eHow:(1)http://www.ehow.com/how_4780912_make-thunder-tube.html

(2)http://www.ehow.com/how_12176840_build-chinese-thunder-drum.html

2.Edmund Scientifichttp://www.scientificsonline.com/review/product/list/id/6434/

3. Weird Science Kidshttp://weirdsciencekids.com/ThunderTube.html

4. How To Do Thingshttp://www.howtodothings.com/hobbies/how-to-make-a-thunder-tube