國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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自製樂器

如何以日常用品自製樂器呢?

器材:鐵尺、塑膠尺、吸管、紙片
操作步驟與現象

有很多日常用品可以用來製作為樂器,例如有一位名叫「Heita3」的日本網友在Youtube影片發表利用各種蔬菜製作成樂器(參考資料1),相當有趣。不過製作上頗費功夫,蔬菜也容易腐爛不易保存。

日常用品中有各種不同種類的尺,有很多種尺都可以直接拿來當為樂器,操作過程與方法如下:

1.取一把直尺(建議30公分的尺)放在桌緣,桌緣最好是直角,不要有弧度。將尺伸出桌緣。一手緊壓著桌上的尺,另一手敲擊伸出桌緣的尺的末端(如圖一),讓尺產生振動,聽看看,有沒發出聲音?

2.如果沒有發出聲音,通常是因為尺的材質太軟,換一把比較硬的直尺。

3.確定可以發出聲音後,開始註記音階。這時候就要考驗您的聽力了,在不同長度的位置,以簽字筆劃記音階的位置。圖一就畫了一個八度的音階(不含升降音)。

4.完成後就可以開始演奏了,建議先演奏簡易的「小蜜蜂」(只需五個音階),「流浪到淡水」的前奏也只需要五個音,熟練後就可以嘗試更複雜的曲子。

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原理

  尺發出的聲音,是因為敲打產生振動,振動的快慢就決定了音調的高低。而振動快慢和尺伸出桌緣的長度有關,當伸出桌緣的尺越長,振動會越慢,音調就較低。如同吉他的弦越長,音調就越低,越短則音調就越高。

延伸的科學遊戲:紙片笛

  其他常被用來製作樂器的是「吸管」,例如本網站介紹過的「吸管笛」。吸管笛是用「吹」的發出聲音,有一種「紙片笛」是以「吸」的方式發出聲音。製作方法如下:

1.取一紙片,長度約2~3公分,寬度則略大於吸管寬度,再黏貼在膠帶上。注意:膠帶只黏住紙片一小部分即可,不可蓋住紙片太多。如圖二。

2.將紙片上的膠帶黏貼到吸管口,再將紙片彎摺蓋住吸管口(如圖三)。注意:(1)膠帶的部分必須都在吸管下方,亦即紙片彎摺部分不能包括有膠帶。(2)紙片彎摺後不可完全緊密蓋住吸管口,必須留一點縫隙。(3)紙片大小比吸管略大即可,如果太大,用剪刀將紙片剪掉一些。

3.完成後以「吸氣」方式試驗是否可以發出聲音?正常情況紙片會產生振動(如圖四)而發出聲音。如果紙片不會振動,經常是因為紙片與吸管口之間的空隙太大或太小,調整一下即可。

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  紙片笛會產生振動的原理,主要是因為白努利定律以及紙張彈性的互動現象。當吸氣時,空氣由紙片與吸管口之間的空隙流入,流速增加壓力下降,使得紙片密合(因為紙片周圍的壓力較大)。密合後,空氣沒有流動,壓力回復,紙張纖維的彈性使得紙片彈回原來位置又產生空隙。空隙產生後,空氣再度由紙片與吸管口之間的空隙流入,壓力又下降,紙片再度密合。如此反覆,紙片就產生來回的振動了。因此,紙片的振動頻率就產生我們所聽到聲音的音調。

叮嚀的話

1.「尺」的樂器中,請注意桌面或直尺是否有彎曲不平?如果直尺沒有完全貼平桌面,會影響聲音的產生。

2.「紙片笛」中,產生的音調是由紙片的振動頻率所決定,因此音調的高低與吸管的長短並無關係,而是與紙片的厚薄、大小有關係。紙片越厚或是越大片,振動會越慢,音調就越低。

3.在教學上,可以指導學生進行以下活動:(1)在直尺畫上音階的刻度之後(不包含升降音),觀察每個音階的距離有何規律性?並和鋼琴的琴鍵(白色鍵)比較有何關聯性?(2)比較塑膠尺和鐵尺發出同一音調的聲音時,其伸出桌緣的長短有何關係?(3)在紙片笛中,試驗不同材質、不同大小的紙片,其發出聲音音調的差別為何?(4)紙片笛的吸管粗細也會影響紙片發出聲音的音調高低嗎?

參考資料

1.YouTube影片(蔬菜樂器):http://www.youtube.com/watch?v=N5aUz9cDaCY 

2.YouTube影片(尺):(1) http://www.youtube.com/watch?v=DPiQ0tIlk7E

(2)http://www.youtube.com/watch?v=j8KWKjHIwNs

3. Toys from Trashhttp://www.arvindguptatoys.com/toys/paperflute.html