Heliallikad. Heli omadused

Meie ümber on palju inimesi heliallikad: muusika- ja tehnikariistad, inimese häälepaelad, merelained, tuul jt. Heli või teisisõnu helilained– need on kandja mehaanilised vibratsioonid sagedustega 16 Hz – 20 kHz(vt § 11-a).

Mõelgem kogemustele. Asetades äratuskella õhupumba kella all olevale padjale, märkame, et tiksumine muutub vaiksemaks, kuid jääb siiski kuuldavaks. Olles kella alt õhu välja pumbanud, lõpetame heli kuulmise üldse. See katse kinnitab, et heli liigub läbi õhu ja ei liigu vaakumis.

Heli kiirus õhus on suhteliselt suur: see on vahemikus 300 m/s temperatuuril –50°C kuni 360 m/s temperatuuril +50°C. See on 1,5 korda suurem kui reisilennukite kiirus. Heli levib vedelikes palju kiiremini ja tahketes ainetes veelgi kiiremini. Näiteks terasrööpa puhul on heli kiirus » 5000 m/s.

Vaadake helisid “A” ja “O” laulva inimese suus õhurõhu kõikumiste graafikuid. Nagu näete, on vibratsioonid keerulised, koosnedes mitmest üksteise peal asetsevast vibratsioonist. Samal ajal selgelt nähtav peamised kõikumised, mille sagedus on kõnehelist peaaegu sõltumatu. Meeshääle puhul on see umbes 200 Hz, naishääle puhul 300 Hz.

l max = 360 m/s: 200 Hz » 2 m, l min = 300 m/s: 300 Hz » 1 m.

Seega sõltub hääle heli lainepikkus õhutemperatuurist ja hääle põhisagedusest. Meenutades oma teadmisi difraktsioonist, saame aru, miks on metsas kuulda inimeste hääli, isegi kui need on puude poolt blokeeritud: 1–2 m lainepikkusega helid painduvad kergesti ümber puutüvede, mille läbimõõt on alla meetri.

Teeme katse, mis kinnitab, et heliallikad on tõepoolest võnkuvad kehad.

Võtame seadme kahvel– ilma esiseinata karbile kinnitatud metallist kada, et helilaineid paremini kiirata. Kui lööd haamriga vastu häälekahvli kadaka otste, tekitab see “puhta” heli nn. muusikaline toon(näiteks esimese oktaavi noot “A” sagedusega 440 Hz). Liigutagem kõlav häälehark nööril kerge palli poole ja see põrkub kohe kõrvale. See juhtub just häälekahvli otste sagedase vibratsiooni tõttu.

Põhjused, millest sõltub keha vibratsiooni sagedus, on selle elastsus ja suurus. Mida suurem on keha suurus, seda madalam on sagedus. Seetõttu kiirgavad näiteks suurte häälepaeltega elevandid madala sagedusega helisid (bassi) ja hiired, kelle häälepaelad on palju väiksemad, kõrgsageduslikke helisid (squeak).

Elastsusest ja suurusest sõltub mitte ainult see, kuidas keha kõlab, vaid ka see, kuidas see helisid tabab ja neile reageerib. Võnkumiste amplituudi järsu suurenemise nähtust, kui välismõju sagedus langeb kokku keha loomuliku sagedusega, nimetatakse resonants (Lat. “mõistlikult” – vastan). Teeme resonantsi vaatlemiseks katse.

Asetame kaks ühesugust häälekahvlit kõrvuti, keerates need üksteise poole nendele kastide külgedele, kus seinu pole. Lööme haamriga vasakut häälehargi. Sekundi pärast uputame selle oma kätega välja. Kuuleme teise häälehargi häält, millele me pihta ei saanud. Nad ütlevad, et õige hääletushark resoneerib, see tähendab, et ta püüab kinni helilainete energia vasakust häälehargist, mille tulemusena suurendab ta enda vibratsioonide amplituudi.

Selles õppetükis käsitletakse teemat "Helilained". Selles tunnis jätkame akustika õppimist. Kõigepealt kordame helilainete määratlust, seejärel kaalume nende sagedusvahemikke ja tutvume ultraheli- ja infrahelilainete mõistega. Samuti käsitleme helilainete omadusi erinevates meediumites ja saame teada, millised on nende omadused. .

Helilained - need on mehaanilised vibratsioonid, mida inimene tajub kuulmisorganiga levides ja sellega suhtlemisel (joonis 1).

Riis. 1. Helilaine

Füüsika haru, mis nende lainetega tegeleb, nimetatakse akustikaks. Rahvasuus “kuulajateks” kutsutud inimeste elukutse on akustikud. Helilaine on laine, mis levib elastses keskkonnas, see on pikisuunaline laine ja kui see levib elastses keskkonnas, siis vahelduvad kokkusurumine ja tühjendamine. See edastatakse aja jooksul vahemaa tagant (joonis 2).

Riis. 2. Helilainete levik

Helilained hõlmavad vibratsioone, mis esinevad sagedusega 20 kuni 20 000 Hz. Nende sageduste jaoks on vastavad lainepikkused 17 m (20 Hz puhul) ja 17 mm (20 000 Hz puhul). Seda vahemikku nimetatakse kuuldavaks heliks. Need lainepikkused on antud õhu jaoks, mille helikiirus on võrdne .

On ka vahemikke, millega akustikud tegelevad – infraheli ja ultraheli. Infraheli on need, mille sagedus on alla 20 Hz. Ja ultraheli on need, mille sagedus on suurem kui 20 000 Hz (joonis 3).

Riis. 3. Helilaine vahemikud

Iga haritud inimene peaks olema kursis helilainete sagedusvahemikuga ja teadma, et kui ta läheb ultrahelisse, siis konstrueeritakse pilt arvutiekraanil sagedusega üle 20 000 Hz.

Ultraheli - Need on helilainetega sarnased mehaanilised lained, kuid sagedusega 20 kHz kuni miljard hertsi.

Nimetatakse laineid, mille sagedus on üle miljardi hertsi hüperheli.

Valatud osade defektide tuvastamiseks kasutatakse ultraheli. Lühikeste ultrahelisignaalide voog suunatakse uuritavale osale. Nendes kohtades, kus defekte pole, läbivad signaalid detaili ilma vastuvõtja poolt registreerimata.

Kui detailis on pragu, õhuõõnsus või muu ebahomogeensus, siis ultraheli signaal peegeldub sellest ja naasmisel siseneb vastuvõtjasse. Seda meetodit nimetatakse ultraheli defektide tuvastamine.

Teised ultrahelirakenduste näited on ultraheliaparaadid, ultraheliaparaadid, ultraheliravi.

Infraheli – helilainetega sarnased mehaanilised lained, kuid sagedusega alla 20 Hz. Inimese kõrv neid ei taju.

Infrahelilainete looduslikud allikad on tormid, tsunamid, maavärinad, orkaanid, vulkaanipursked ja äikesetormid.

Infraheli on ka oluline laine, mida kasutatakse pinna vibreerimiseks (näiteks mõne suure objekti hävitamiseks). Saadame infraheli pinnasesse – ja muld laguneb. Kus seda kasutatakse? Näiteks teemandikaevandustes, kus nad võtavad teemantkomponente sisaldava maagi ja purustavad selle väikesteks osakesteks, et leida need teemandilisandid (joonis 4).

Riis. 4. Infraheli rakendamine

Heli kiirus sõltub keskkonnatingimustest ja temperatuurist (joonis 5).

Riis. 5. Helilainete levimise kiirus erinevates meediumites

Pange tähele: õhus on heli kiirus võrdne väärtusega ja kell , suureneb kiirus võrra. Kui olete teadlane, võivad need teadmised teile kasulikud olla. Võite isegi tulla välja mingi temperatuurianduriga, mis salvestab temperatuuri erinevusi, muutes helikiirust keskkonnas. Teame juba, et mida tihedam on keskkond, seda tõsisem on keskkonna osakeste vastastikmõju, seda kiiremini levib laine. Viimases lõigus arutasime seda kuiva õhu ja niiske õhu näitel. Vee puhul on heli levimise kiirus . Kui loote helilaine (koputage häälehargile), on selle levimiskiirus vees 4 korda suurem kui õhus. Vee kaudu jõuab teave 4 korda kiiremini kui õhu kaudu. Ja terases on see veelgi kiirem: (joonis 6).

Riis. 6. Helilaine levimiskiirus

Eepostest teate, et Ilja Muromets (ja kõik Gaidari RVS-i kangelased ja tavalised vene inimesed ja poisid) kasutasid väga huvitavat meetodit läheneva, kuid siiski kaugel oleva objekti tuvastamiseks. Heli, mida see liikumisel tekitab, pole veel kuuldav. Ilja Muromets, kõrv maas, kuuleb teda. Miks? Kuna heli edastatakse üle kindla pinnase suurema kiirusega, mis tähendab, et see jõuab kiiremini Ilja Murometsa kõrva ja ta saab valmistuda vaenlasega kohtumiseks.

Kõige huvitavamad helilained on muusikalised helid ja mürad. Millised objektid võivad tekitada helilaineid? Kui võtame laineallika ja elastse meediumi, kui paneme heliallika harmooniliselt vibreerima, siis saame imelise helilaine, mida hakatakse nimetama muusikaliseks heliks. Nendeks helilainete allikateks võivad olla näiteks kitarri või klaveri keeled. See võib olla helilaine, mis tekib toru (oreli või toru) õhupilus. Muusikatundidest teate noote: do, re, mi, fa, sol, la, si. Akustikas nimetatakse neid toonideks (joon. 7).

Riis. 7. Muusikalised toonid

Kõik objektid, mis võivad toone tekitada, omavad funktsioone. Mille poolest need erinevad? Need erinevad lainepikkuse ja sageduse poolest. Kui neid helilaineid ei tekita harmooniliselt kõlavad kehad või need ei ole ühendatud mingiks ühiseks orkestriteoseks, siis nimetatakse sellist helikogust müraks.

Müra– erineva füüsikalise olemusega juhuslikud võnkumised, mida iseloomustab nende ajalise ja spektraalse struktuuri keerukus. Müra mõiste on nii kodune kui ka füüsiline, need on väga sarnased ja seetõttu tutvustame seda eraldi olulise vaatlusobjektina.

Liigume edasi helilainete kvantitatiivsete hinnangute juurde. Millised on muusikaliste helilainete omadused? Need omadused kehtivad eranditult harmooniliste helivibratsioonide kohta. Niisiis, helitugevus. Kuidas helitugevust määratakse? Vaatleme helilaine levikut ajas või helilaine allika võnkumisi (joonis 8).

Riis. 8. Helitugevus

Samas, kui me ei lisanud süsteemi palju heli (vaksime näiteks klaveriklahvi vaikselt), siis on vaikne heli. Kui tõstame käe valjult kõrgele, tekitame selle heli klahvi lüües, saame valju heli. Millest see oleneb? Vaiksel helil on väiksem vibratsiooni amplituud kui valjul helil.

Muusikalise heli ja mis tahes muu heli järgmine oluline omadus on kõrgus. Millest sõltub helikõrgus? Kõrgus sõltub sagedusest. Võime panna allika võnkuma sageli või mitte väga kiiresti (st sooritama ajaühikus vähem võnkumisi). Vaatleme sama amplituudiga kõrge ja madala heli aja pühkimist (joonis 9).

Riis. 9. Pitch

Võib teha huvitava järelduse. Kui inimene laulab bassihäälega, vibreerib tema heliallikas (häälepaelad) mitu korda aeglasemalt kui sopranit laulval inimesel. Teisel juhul vibreerivad häälepaelad sagedamini ja põhjustavad seetõttu laine levimisel sagedamini kokkusurumis- ja tühjenemistaskuid.

Helilainetel on veel üks huvitav omadus, mida füüsikud ei uuri. See tämber. Teate ja eristate kergesti sama muusikapala, mida esitatakse balalaikal või tšellol. Mille poolest need helid või see esitus erinevad? Katse alguses palusime heli tekitavatel inimestel teha need ligikaudu sama amplituudiga, et helitugevus oleks sama. See on nagu orkestri puhul: kui pole vaja ühtegi pilli esile tõsta, mängivad kõik umbes ühtemoodi, sama tugevusega. Nii et balalaika ja tšello tämber on erinev. Kui joonistaks diagrammide abil ühest instrumendist tekitatud heli teisest instrumendist, oleksid need samad. Kuid saate neid instrumente heli järgi kergesti eristada.

Veel üks näide tämbri tähtsusest. Kujutage ette kahte lauljat, kes lõpetavad sama muusikaülikooli samade õpetajatega. Nad õppisid võrdselt hästi, sirgete A-dega. Ühest saab millegipärast silmapaistev tegija, teine ​​aga pole terve elu karjääriga rahul. Tegelikult määrab selle ainuüksi nende instrument, mis põhjustab keskkonnas vokaalseid vibratsioone, st nende hääled erinevad tämbri poolest.

Bibliograafia

1. Sokolovitš Yu.A., Bogdanova G.S. Füüsika: teatmeteos probleemide lahendamise näidetega. - 2. väljaande ümberjaotus. - X.: Vesta: kirjastus "Ranok", 2005. - 464 lk.
2. Perõškin A.V., Gutnik E.M., Füüsika. 9. klass: üldhariduse õpik. institutsioonid/A.V. Perõškin, E.M. Gutnik. - 14. väljaanne, stereotüüp. - M.: Bustard, 2009. - 300 lk.

1. Internetiportaal "eduspb.com" ()
2. Interneti-portaal “msk.edu.ua” ()
3. Interneti-portaal “class-fizika.narod.ru” ()

Kodutöö

1. Kuidas heli liigub? Mis võiks olla heli allikas?
2. Kas heli võib kosmoses liikuda?
3. Kas iga laine, mis inimese kuulmisorganisse jõuab, on tema poolt tajutav?

Füüsika, muusika ja informaatika integreeritud tund.

Tunni eesmärk:

Tutvustage õpilastele „heli“ mõistet, heli omadusi; õpetab eristama helisid helitugevuse, tämbri järgi ning näitab, kuidas need omadused on seotud vibratsiooni sageduse ja amplituudiga; näidata seost füüsika ja muusika vahel.

Sihtmärk

Lae alla:

Eelvaade:

9. klass. 36. õppetund

Heliallikad. Heli vibratsioonid. Probleemi lahendamine.

Tunni eesmärk: Tutvustage õpilastele „heli“ mõistet, heli omadusi; õpetada eristama helisid helitugevuse, tooni, tämbri järgi; näidata, kuidas need omadused on seotud vibratsiooni sageduse ja amplituudiga; näidata seost füüsika ja muusika vahel.

Tundide ajal.

1. Aja organiseerimine.
2. Teadmiste värskendamine.

Slaid 1

• Frontaalne uuring

1. Mis on mehaanilised lained?

2. Millised on kahte tüüpi mehaanilised lained?

3. Mis on periood, sagedus, lainepikkus, laine kiirus? Milline seos on nende vahel?

• Iseseisev töö.

3. Uue materjali õppimine.

Õpetaja. Eelmistes tundides hakkasime uurima mehaanilisi laineid, et elektromagnetlainetega lähemalt tutvuda. Kuigi neil on erinevad nimed ja erinev füüsiline olemus, kirjeldatakse neid samade parameetrite ja võrranditega. Täna tutvume teist tüüpi mehaaniliste lainetega. Kirjutate nende nime pärast loogilise ülesande lahendamist (selliste ülesannete lahendamise meetodit nimetatakse "ajurünnakuks").

Inglastel on muinasjutt: “Kurat püüdis kolm rändurit kinni ja nõustus nad minema laskma, kui nad talle võimatu ülesande annavad. Üks palus kasvava puu kullaks muuta, teine ​​palus jõel tagasi voolata. Kurat tegi nalja, ta tegeles sellega ja võttis mõlema reisija hinged endale. Järele on jäänud kolmas rändur..." Poisid, seadke end selle ränduri asemele ja pakkuge kuradile võimatu ülesanne. (Pakutakse erinevaid versioone.) "...Ja kolmas vilistas ja ütles: "Õmble sellele nööp!" - ja kurat jäi häbisse."

Mis on vilistamine?

Õpilased. Heli.

Slaid 2 (tunni teema)

Slaid 3

Helide maailm on nii mitmekesine,
Rikas, ilus, mitmekesine,
Kuid meid kõiki piinab see küsimus

Kust tulevad helid?
Miks meie kõrvad kõikjal rõõmustavad?
On aeg tõsiselt mõelda.

1. Heli olemus. Heli olemasoluks vajalikud tingimused

Õpetaja. Me elame helide maailmas, mis võimaldab meil saada teavet selle kohta, mis meie ümber toimub.

Nad üritavad sosistada plakateid,
Raudkatused üritavad karjuda,
Ja vesi torudes proovib laulda,
Ja nii sumisevad juhtmed jõuetult...

K.Ja.Vanšenkin.

Mis on heli? Kuidas ma seda saan? Kõigile neile küsimustele vastab füüsika.

Slaid 4

Mis on akustika?

Akustika on füüsika haru, mis tegeleb heli, selle omaduste ja helinähtuste uurimisega.

Helilained kannavad endas energiat, mida nagu muudki energiat saavad kasutada ka inimesed. Kuid peamine on kõne ja muusika tohutu väljendusvahendite valik. Alates iidsetest aegadest on helid olnud inimestele suhtlemis- ja üksteisega suhtlemise vahendid, maailma mõistmise ja looduse saladuste valdamise vahendid. Helid on meie pidevad kaaslased. Neil on inimestele erinev mõju: rõõmustavad ja ärritavad, rahustavad ja annavad jõudu, paitavad kõrva ja hirmutavad oma ootamatustega. (“Rostovi kellade” salvestus on sisse lülitatud.)

Kõlasid 1682–1687 ehitatud neljakaarelise kellatorni kuulsad kellad. Rostov Suure linnas, mineviku hiilguse linnas. Rostovi kellasid esitavad viis kellamängijat ja suurima kella “Sysoja” keelt rokivad kaks inimest. Kolmteist kella on järjestatud järjest. Kellamängijad asetavad end nii, et nad näeksid üksteist ja lepiksid kokku löögis.

Alates iidsetest aegadest on kellade helin saatnud rahva elu. Veliki Novgorod, Pihkva ja Moskva on juba ammu kuulsad oma kellade poolest, kuid sellist “orkestrit” nagu Rostovis polnud. Mis põhjustab heli?

Slaid 5

Heli põhjus? - vibratsioon kehade (võnkumised), kuigi need vibratsioonid on sageli meie silmadele nähtamatud.

Heliallikad - võnkuvad kehad.

Kuid mitte kõik võnkuvad kehad ei ole heliallikad. Veendume selles.

Kogemus 1. "Kuulumatuse päev"

"Sa ei saa seda teha! Ärge klõpsake joonlauda! Kui sa nüüd joonlaua katki teed, kuidas sa matemaatikas segmente mõõdad? Kui tihti me seda koolis kuulsime! Aga nüüd on meil sõnakuulmatuse päev. Selles katses ei tohi te klõpsata ainult tabeli serval olevat joonlauda. Lõppude lõpuks on see ka füüsika!

Materjalid: joonlaud, laud.

Järjestus.

Aseta joonlaud lauale nii, et pool sellest ripuks üle laua serva. Vajutage käega kindlalt lauale jäävat otsa, lukustades selle paigale. Tõstke teise käega joonlaua vaba ots (lihtsalt mitte liiga palju, et mitte katki minna) ja laske lahti. Kuulake sellest tulenevat sumisevat heli.

Nüüd liigutage joonlauda veidi, et rippuva osa pikkus väheneks. Painutage ja vabastage joonlaud uuesti. Milline heli oli? Kas ta on sama, mis eelmisel korral?

Teaduslik selgitus.

Nagu te ilmselt juba arvasite, tekitab sumisev heli joonlaua selle osa vibratsioon, mis ripub üle laua serva. Lauale surutud osa ei saa vibreerida ja seetõttu ei tee üldse hääli. Mida lühem on joonlaua vibreeriv ots, seda kõrgem on heli,mida pikem, seda madalam on heli.

Slaid 6

Heli on mehaanilised elastsed lained, levib gaasides, vedelikes, tahketes ainetes.

Lained, mis tekitavad helitunde, koossagedus 16 Hz kuni 20 000 Hz

nimetatakse helilaineteks (peamiselt pikisuunalisteks).

Slaid 7

Heli levikut võib võrrelda laine levimisega vees. Ainult vette visatud kivi rolli täidab võnkuv keha ning veepinna asemel levivad õhus helilained. Iga häälehargi vibratsioon tekitab õhus ühe kondensatsiooni ja ühe haruldase. Selliste kondensatsioonide ja harulduste vaheldumine on helilaine.

Slaid 8

Heli kuulmiseks nõutud:

1. heliallikas;

2. elastne keskkond selle ja kõrva vahel;

3. heliallika teatud vibratsioonisageduste vahemik – 16 Hz kuni 20 kHz,

4. piisav helilainete võimsus kõrva tajumiseks.

Slaid 9

Heliallikaid on kahte tüüpi: tehislikud ja looduslikud, leidke need mõistatustes:

Slaidid 10–12

1. Kõrvast mööda lendamine,

Ta sumiseb mulle: "Ma ei ole kärbes."

Nina on pikk

Kes ta tapab?

Ta valab oma verd.

(Sääsk).

3. Laululind metsas

elusid,

Puhastab suled

(Lind).

4. Kõnnib edasi-tagasi

Ei väsi kunagi.

Kõigile, kes tulevad,

Ta pakub kätt.

(Uks).

5. Kaks venda

Nad koputavad samale põhja.

Kuid nad ei peksa lihtsalt -

Nad laulavad koos laulu.

(Trumm).

6. Lehmad karjatavad heinamaal

Perenaine on läinud

Väikese kellukese riputamine.

Mis see on? Arva ära!

(Kell).

6. Puidust kolmnurgal

Kolm nööri tõmmatud

Nad võtsid selle üles ja hakkasid mängima -

Jalad hakkasid ise tantsima.

(Balalaika).

8. Seade on väike,

Aga selline hämmastav.

Kui mu sõber on kaugel,

Mul on temaga lihtne rääkida.

(Telefon).

Muusikalisi helisid tekitavad erinevad muusikariistad. Nende heliallikad on erinevad, nii et muusikariistad jagunevad mitmeks rühmaks:

Slaidid 13–16

• Löökpillid – tamburiinid, trummid, ksülofonid jne. (Siin vibreerivad pingutatud materjal, metallplaadid jne pulga või käega löömisel);
• Puhkpillid - flöödid, bugles ja fanfaarid, klarnetid, metsasarved, trompetid (instrumendi sees oleva õhusamba vibratsioonid
• Keeled – viiul, kitarr jne..
• Klahvpillid - klaverid, klavessiinid (keelte vibratsiooni põhjustab haamriga löömine);

Seega jagunevad kõik helid vastavalt sellele, kuidas need meile avaldavad, kahte rühma: muusikalised helid ja mürad. Mille poolest nad üksteisest erinevad?

Muusika ja müra eristamine on üsna keeruline, kuna see, mis ühele võib tunduda muusikana, võib teisele olla lihtsalt müra. Mõned peavad ooperit täiesti ebamusikaalseks, teised aga vastupidi, näevad muusikas täiuslikkuse piiri. Hobuste nirisemine või metsamaterjaliga koormatud vaguni kriuksumine võib enamikule inimestest olla müra, puidukaupmehele aga muusika. Armastavatele vanematele võib vastsündinud beebi nutt tunduda muusikana, teistele on sellised helid lihtsalt müra.

Enamik inimesi nõustub aga sellega, et laulja vibreerivatest keelpillidest, pilliroogadest, häälehargist ja vibreerivatest häälepaeltest tulevad helid on muusikalised. Aga kui nii. Mis on põnevas muusikalises helis või toonis hädavajalik?

Meie kogemus näitab, et muusikalise heli jaoks on oluline, et vibratsioonid tekiksid korrapäraste ajavahemike järel. Helihargi, keelpillide jms vibratsioonid. omama sellist iseloomu; rongide, metsavagunite jne vibratsioon. esinevad ebaregulaarsete, ebaühtlaste intervallidega ja nende tekitatavad helid on ainult müra. Müra erineb muusikalisest toonist selle poolest, et see ei vasta ühelegi kindlale vibratsioonisagedusele ja seega ka kindlale helikõrgusele. Müra sisaldab erineva sagedusega vibratsiooni. Tööstuse ja kaasaegse kiirtranspordi arenguga on esile kerkinud uus probleem – võitlus müraga. Tekkinud on isegi uus keskkonna "mürareostuse" mõiste.

Slaid 17 R. Roždestvenski andis praegusest tegelikkusest väga täpse ja kokkuvõtliku pildi:

Lennuväljad,

Kaid ja platvormid,

Mets ilma lindudeta ja maa ilma veeta...

Üha vähem ümbritsevat loodust,

Üha enam – keskkond.

Müra, eriti suure intensiivsusega, ei ole mitte ainult tüütu ja väsitav – see võib tõsiselt kahjustada ka teie tervist.

Kõige ohtlikum on pikaajaline kokkupuude tugeva müraga inimese kuulmisel, mis võib viia osalise või täieliku kuulmiskaotuseni. Meditsiinistatistika näitab, et kuulmislangus on viimastel aastatel võtnud kutsehaiguste struktuuris liidrikoha ning sellel pole kalduvust väheneda.

Seetõttu on oluline teada inimese helitaju tunnuseid, vastuvõetavaid müratasemeid tervise, kõrge tootlikkuse ja mugavuse tagamise seisukohalt, samuti müraga toimetuleku vahendeid ja meetodeid.

Müra negatiivne mõju inimesele ja kaitse selle eest.

Müra kahjulik mõju inimorganismile.

Slaid 18

Müra kahjuliku mõju ilmingud inimorganismile on väga mitmekesised.

Pikaajaline kokkupuude intensiivse müraga(üle 80 dB) põhjustab inimese kuulmise osalise või täieliku kaotuse. Sõltuvalt müraga kokkupuute kestusest ja intensiivsusest toimub kuulmisorganite tundlikkuse suurem või väiksem langus, mis väljendub kuulmisläve ajutise nihkena, mis kaob pärast müraga kokkupuute lõppu ning pika kestusega ja (või) müra intensiivsus, ilmnevad pöördumatud muutused.kuulmislangus (vaegkuulmine), mida iseloomustab kuulmisläve pidev muutus.

Kuulmiskaotuse astmed on järgmised:

Slaid 19

• I aste (kerge kuulmislangus) - kuulmislangus kõnesageduste piirkonnas on 10 - 20 dB, sagedusel 4000 Hz - 20 - 60 dB;
• II aste (mõõdukas kuulmislangus) - kuulmislangus kõnesageduste piirkonnas on 21-30 dB, sagedusel 4000 Hz - 20-65 dB;
• III aste (märkimisväärne kuulmislangus) – kuulmislangus kõnesageduste piirkonnas on 31 dB või rohkem, sagedusel 4000 Hz – 20–78 dB.

Müra mõju inimkehale ei piirdu ainult mõjuga kuulmisorganile. Kuulmisnärvide kiudude kaudu kandub müraärritus edasi kesk- ja autonoomsesse närvisüsteemi ning nende kaudu mõjutab see siseorganeid, põhjustades olulisi muutusi keha funktsionaalses seisundis, mõjutades inimese vaimset seisundit, põhjustades ärevuse ja ärrituse tunne. Inimene, kes puutub kokku intensiivse (üle 80 dB) müraga, kulutab keskmiselt 10–20% rohkem füüsilist ja neuropsüühilist pingutust, et säilitada saavutatud väljund helitasemel alla 70 dB. Mürarikastes tööstusharudes tuvastati töötajate üldise esinemissageduse kasv 10–15%. Mõju autonoomsele närvisüsteemile on ilmne isegi madalal helitasemel (40–70 dB). Autonoomsetest reaktsioonidest on enim väljendunud naha ja limaskestade kapillaaride ahenemisest tingitud perifeerse vereringe häire, samuti vererõhu tõus (helitasemel üle 85 dB).

Müra mõju kesknärvisüsteemile põhjustab visuaalse motoorse reaktsiooni varjatud (varjatud) perioodi pikenemist, põhjustab närviprotsesside liikuvuse häireid, muutusi elektroentsefalograafilistes parameetrites, häirib aju bioelektrilist aktiivsust koos manifestatsiooniga. üldistest funktsionaalsetest muutustest organismis (isegi 50 - 60 dB müraga), muudab oluliselt aju biopotentsiaale, nende dünaamikat, põhjustab biokeemilisi muutusi aju struktuurides.

Impulsiivsete ja ebaregulaarsete helide jaoksmüra kokkupuude suureneb.

Muutused kesk- ja autonoomse närvisüsteemi funktsionaalses seisundis toimuvad palju varem ja madalama müratasemega kui kuulmistundlikkuse vähenemine.

Slaid 20

Praegu iseloomustab "mürahaigust" sümptomite kompleks:

• kuulmistundlikkuse vähenemine;
• muutused seedefunktsioonis, mis väljendub happesuse vähenemises;
• südame-veresoonkonna puudulikkus;
• neuroendokriinsed häired.

Pikaajalise müraga kokkupuute tingimustes töötavatel inimestel on ärrituvus, peavalud, pearinglus, mälukaotus, suurenenud väsimus, söögiisu langus, kõrvavalu jne. Kokkupuude müraga võib põhjustada negatiivseid muutusi inimese emotsionaalses seisundis, sealhulgas stressirohkeid. Kõik see vähendab inimese jõudlust ja tootlikkust, töö kvaliteeti ja ohutust. On kindlaks tehtud, et kõrgendatud tähelepanu nõudvatel töödel, kui helitase tõuseb 70-lt 90 dB-le, väheneb tööviljakus 20%.

Slaid 21 (Digitaalsed ravimid)

Slaid 22

Ultraheli ( üle 20 000 Hz) põhjustavad ka kuulmiskahjustusi, kuigi inimkõrv neile ei reageeri. Võimas ultraheli mõjutab pea- ja seljaaju närvirakke, põhjustades põletustunnet väliskuulmekäigus ja iiveldustunnet.

Mitte vähem ohtlikud pole infraheli kokkupuude akustilise vibratsiooniga (alla 20 Hz). Piisava intensiivsusega võivad infrahelid mõjutada vestibulaarsüsteemi, vähendades kuulmistundlikkust ning suurendades väsimust ja ärrituvust ning põhjustada koordinatsiooni kaotust. Erilist rolli mängivad infrasageduslikud võnked sagedusega 7 Hz. Nende kokkulangevuse tõttu aju alfa-rütmi loomuliku sagedusega ei täheldata mitte ainult kuulmiskahjustust, vaid võib tekkida ka sisemine verejooks. Infrahelid (6 8 Hz) võib põhjustada südame- ja vereringeprobleeme.

Slaidid 23–24

KUULMISE SÄILITAMINE

Ühendage pöialdega kõrvad kinni, asetage nimetissõrmed ettevaatlikult suletud silmade silmalaugudele. Keskmised sõrmed pigistavad ninasõõrmeid. Sõrmusesõrmed ja mõlemad väikesed sõrmed asuvad huultel, mis on volditud toruks ja sirutatud ettepoole. Hingake sujuvalt läbi suu sisse, nii et teie põsed paisuksid välja. Pärast sissehingamist kallutage oma pead ja hoidke hinge kinni. Seejärel tõstke aeglaselt pea, avage silmad ja hingake läbi nina välja.

2. Harjutus "Puu" vaikuse jaoks - väga lihtne.Rääkida saab ainult siis, kui otseküsimus esitatakse õiges vormis. Küsimused: "Noh, kuidas läheb?", "Mida sa teed?", "Kas ma lähen või mis?" - ei tööta. Mõne aja pärast hakkab küsija tundma end alatu provokaatorina ja oma küsimusega : “Mis kell on?” - ta lahendab ise.. Ja saabub vaikus. Treening aitab säästa energiat, teravdab kuulmist ja keskendumisvõimet.

Heliallikad.

Heli vibratsioonid

Tunni kokkuvõte.

1.Korralduslik moment

Tere kutid! Meie õppetund on laialdaselt praktiline igapäevapraktikas. Seetõttu sõltuvad teie vastused teie vaatlusoskustest elus ja teie võimest oma tähelepanekuid analüüsida.

2. Põhiteadmiste kordamine.

Slaidid nr 1, 2, 3, 4, 5 kuvatakse projektori ekraanil (lisa 1).

Poisid, siin on ristsõna, pärast selle lahendamist saate teada tunni võtmesõna.

1. fragment: nimeta füüsikaline nähtus

2. fragment: nimetage füüsiline protsess

3. fragment: nimeta füüsikaline suurus

4. fragment: nimetage füüsiline seade

	R		Z		N
	IN
						U
						TO

Pöörake tähelepanu esiletõstetud sõnale. See sõna on “HELI”, see on tunni märksõna. Meie tund on pühendatud helile ja helivibratsioonile. Niisiis on tunni teemaks “Heliallikad. Heli vibratsioonid." Tunnis saate teada, mis on heli allikas, mis on helivõnked, nende esinemine ja mõned praktilised rakendused teie elus.

3. Uue materjali selgitus.

Teeme eksperimendi. Katse eesmärk: välja selgitada heli põhjused.

Katsetage metallist joonlauaga(Lisa 2).

Mida sa jälgisid? Mida saab järeldada?

Järeldus: vibreeriv keha tekitab heli.

Teeme järgmise katse. Katse eesmärk: välja selgitada, kas heli tekitab alati vibreeriv keha.

Seadet, mida näete enda ees, kutsutakse kahvel.

Katsetage nööri otsas rippuva häälehargi ja tennisepalliga(3. lisa) .

Kuulete häält, mida hääletushark teeb, kuid häälekahvli vibratsiooni pole märgata. Veendumaks häälehargi võnkumises liigutame selle ettevaatlikult niidile riputatud varjulisele kuulile ja vaatame, et häälehargi võnked kanduksid üle kuulile, mis hakkab perioodiliselt liikuma.

Järeldus: heli tekitab mis tahes vibreeriv keha.

Me elame helide ookeanis. Heli tekitavad heliallikad. Heliallikaid on nii kunstlikult kui ka looduslikult. Looduslike heliallikate hulka kuuluvad häälepaelad (Lisa 1 – slaid nr 6) Õhk, mida me hingame, väljub kopsudest hingamisteede kaudu kõri. Kõri sisaldab häälepaelu. Väljahingatava õhu rõhu all hakkavad nad võnkuma. Resonaatori rolli täidavad suu- ja ninaõõne, samuti rindkere. Artikuleeritud kõne jaoks on vaja lisaks häälepaeltele ka keelt, huuli, põski, pehmet suulagi ja kurgunibu.

Looduslike heliallikate hulka kuuluvad ka sääse, kärbse, mesilase sumin ( tiivad lehvivad).

küsimus:mis heli tekitab.

(Pallis olev õhk on kokkusurutud olekus rõhu all. Seejärel paisub see järsult ja tekitab helilaine.)

Niisiis, heli ei loo mitte ainult võnkuvat, vaid ka järsult laienevat keha. Ilmselgelt kõigil heli esinemise juhtudel õhukihid liiguvad, st tekib helilaine.

Helilaine on nähtamatu, seda saab kuulda ja ka registreerida ainult füüsiliste instrumentidega. Helilaine omaduste registreerimiseks ja uurimiseks kasutame arvutit, mida praegu laialdaselt kasutavad füüsikud teadustöös. Arvutisse paigaldatakse spetsiaalne uurimisprogramm, mille külge on ühendatud mikrofon, mis võtab üles helivibratsiooni (lisa 4). Vaadake ekraani. Ekraanil näete helivibratsiooni graafilist esitust. Mida see graafik kujutab? ( sinusoid)

Teeme katse sulega häälehargiga. Löösime kummihaamriga vastu häälehargi. Õpilased näevad häälehargi vibratsiooni, kuid ei kuule heli.

küsimus:Miks on vibratsioon, aga te ei kuule heli?

Selgub, poisid, et inimkõrv tajub helivahemikke 16 Hz kuni Hz, see on kuuldav heli.

Kuulake neid läbi arvuti ja märkake vahemiku sageduste muutumist (lisa 5). Pöörake tähelepanu sellele, kuidas muutub siinuslaine kuju, kui heli võnkumiste sagedus muutub (võnkeperiood väheneb ja seetõttu sagedus suureneb).

On helisid, mida inimkõrv ei kuule. Need on infraheli (võnkevahemik alla 16 Hz) ja ultraheli (vahemik suurem kui Hz). Näete tahvlil sagedusvahemike diagrammi, visandage see oma vihikusse (lisa 5). Infra- ja ultraheliuuringuid uurides on teadlased avastanud nende helilainete palju huvitavaid omadusi. Sinu klassikaaslased räägivad meile nendest huvitavatest faktidest (lisa 6).

4. Õpitud materjali koondamine.

Tunnis õpitud materjali tugevdamiseks soovitan mängida mängu TÕENE-VALE. Lugesin olukorra ette ja te hoiate üleval silti, mis ütleb TÕENE või VÄÄR, ja selgitate oma vastust.

Küsimused. 1. Kas vastab tõele, et heli allikaks on mis tahes võnkuv keha? (paremal).

2. Kas vastab tõele, et rahvast täis saalis kõlab muusika valjemini kui tühjas? (vale, sest tühi saal toimib vibratsiooniresonaatorina).

3. Kas vastab tõele, et sääsk lehvitab tiibu kiiremini kui kimalane? (õige, sest sääse tekitatav heli on kõrgem, seega ka tiibade vibratsiooni sagedus suurem).

4. Kas vastab tõele, et kõlava häälehargi võnked surevad kiiremini välja, kui jalg lauale asetada? (õige, sest häälehargi vibratsioonid kanduvad lauale).

5. Kas vastab tõele, et nahkhiired näevad heli kasutades? (õige, sest nahkhiired kiirgavad ultraheli ja kuulavad siis peegeldunud signaali).

6. Kas vastab tõele, et mõned loomad "ennustavad" maavärinaid ette infraheli abil? (tõsi, näiteks elevandid tunnevad maavärinat mitu tundi ette ja on äärmiselt elevil).

7. Kas vastab tõele, et infraheli põhjustab inimestel psüühikahäireid? (just, Marseille's (Prantsusmaa) ehitati teaduskeskuse kõrvale väike tehas. Varsti pärast selle käivitamist avastati ühes teaduslaboris kummalised nähtused. Pärast paaritunnist selle ruumides viibimist sai teadlane absoluutselt loll: tal oli raskusi isegi lihtsa probleemi lahendamisega) .

Ja lõpetuseks pakun väljalõigatud tähtedest õppetunni võtmesõnad kätte neid ümber paigutades.

KVZU – HELI

RAMTNOCKE – HÄÄNELI

TRYAKZUVLU – ULTRAHELI

FRAKVZUNI – INFRAHELI

OKLABEINYA – VÕNKED

5. Tunni ja kodutöö kokkuvõtete tegemine.

Tunni kokkuvõte. Tunni käigus saime teada, et:

Et igasugune vibreeriv keha tekitab heli;

Heli liigub läbi õhu helilainetena;

Helid on kuuldavad ja kuuldamatud;

Ultraheli on kuuldamatu heli, mille vibratsioonisagedus on üle 20 kHz;

Infraheli on kuuldamatu heli, mille võnkesagedus on alla 16 Hz;

Ultraheli kasutatakse laialdaselt teaduses ja tehnoloogias.

Kodutöö:

1. §34, va. 29 (Perõškin, 9. klass)

2. Jätkake arutluskäiku:

Kuulen: a) kärbeste häält; b) mahakukkunud ese; c) äikesetormid, sest...

Ma ei kuule häält: a) ronituvilt; b) taevas hõljuvast kotkast, sest...

Selle videotunni abil saate uurida teemat „Heliallikad. Heli vibratsioonid. Kõrgus, tämber, helitugevus." Selles õppetükis saate teada, mis on heli. Vaatleme ka inimese kuulmisega tajutavate helivibratsioonide vahemikke. Teeme kindlaks, mis võib olla heli allikas ja millised tingimused on selle esinemiseks vajalikud. Uurime ka selliseid heliomadusi nagu helikõrgus, tämber ja helitugevus.

Tunni teema on pühendatud heliallikatele ja helivibratsioonile. Räägime ka heli omadustest – kõrgusest, helitugevusest ja tämbrist. Enne kui räägime helist, helilainetest, pidagem meeles, et mehaanilised lained levivad elastses keskkonnas. Seda osa pikisuunalistest mehaanilistest lainetest, mida inimese kuulmisorganid tajuvad, nimetatakse heliks, helilaineteks. Heli on inimese kuulmisorganite poolt tajutavad mehaanilised lained, mis põhjustavad heliaistingut .

Katsed näitavad, et inimese kõrv ja inimese kuulmisorganid tajuvad vibratsiooni sagedusega 16 Hz kuni 20 000 Hz. Just seda vahemikku nimetame heliks. Muidugi on laineid, mille sagedus on alla 16 Hz (infraheli) ja üle 20 000 Hz (ultraheli). Kuid seda vahemikku, neid lõike inimkõrv ei taju.

Riis. 1. Inimkõrva kuulmisulatus

Nagu me ütlesime, ei taju inimese kuulmisorganid infraheli ja ultraheli piirkondi. Kuigi neid võivad tajuda näiteks mõned loomad ja putukad.

Mis on juhtunud ? Heliallikaks võib olla mis tahes keha, mis vibreerib helisagedusel (16 kuni 20 000 Hz)

Riis. 2. Kruustangisse kinnitatud võnkuv joonlaud võib olla heliallikaks.

Pöördume kogemuse poole ja vaatame, kuidas helilaine tekib. Selleks vajame metallist joonlauda, ​​mille kinnitame kruustangiga. Nüüd, kui me tegutseme joonlaual, saame jälgida vibratsioone, kuid me ei kuule heli. Ja ometi tekib joonlaua ümber mehaaniline laine. Pange tähele, et joonlaua ühele küljele nihutamisel moodustub siin õhutihend. Teises suunas on ka pitsat. Nende tihendite vahele tekib õhuvaakum. pikisuunaline laine - see on helilaine, mis koosneb õhu tihenemisest ja vähenemisest. Joonlaua võnkesagedus on sel juhul väiksem kui helisagedus, seega me ei kuule seda lainet, seda heli. Äsja vaadeldud kogemuse põhjal loodi 18. sajandi lõpus seade, mida nimetatakse häälehargiks.

Riis. 3. Pikisuunaliste helilainete levik häälehargilt

Nagu nägime, tekib heli helisagedusega keha vibratsioonide tulemusena. Helilained levivad igas suunas. Inimese kuuldeaparaadi ja helilainete allika vahel peab olema keskkond. See keskkond võib olla gaasiline, vedel või tahke, kuid see peab olema osakesed, mis on võimelised vibratsiooni edasi kandma. Helilainete edastamise protsess peab tingimata toimuma seal, kus on ainet. Kui ainet pole, siis me ei kuule ka heli.

Heli eksisteerimiseks vajate:

1. Heliallikas

2. Kolmapäev

3. Kuuldeaparaat

4. Sagedus 16-20000Hz

5. Intensiivsus

Liigume nüüd edasi heliomaduste üle. Esimene on pigi. Heli kõrgus - omadus, mille määrab võnkumiste sagedus. Mida kõrgem on vibratsiooni tekitava keha sagedus, seda kõrgem on heli. Vaatame uuesti kruustangis hoitud joonlauda. Nagu me juba ütlesime, nägime vibratsiooni, kuid ei kuulnud heli. Kui nüüd joonlaua pikkust lühemaks teha, kuuleme heli, aga vibratsiooni on palju keerulisem näha. Vaata joont. Kui me praegu selle järgi tegutseme, ei kuule me heli, vaid vaatleme vibratsioone. Kui joonlauda lühendame, kuuleme teatud kõrgusega heli. Võime joonlaua pikkust veelgi lühemaks muuta, siis kuuleme veelgi kõrgema kõrgusega (sagedusega) heli. Sama võime jälgida ka häälekahvlite puhul. Kui võtame suure häälehargi (nimetatakse ka näidishargiks) ja lööme sellise häälehargi jalgu, saame vibratsiooni jälgida, kuid heli me ei kuule. Kui võtame teise hääletushargi, siis seda tabades kuuleme teatud heli. Ja järgmine helikahvel, päris helikahvel, millega häälestatakse muusikariistu. See teeb heli, mis vastab noodile A ehk nagu öeldakse, 440 Hz.

Järgmine omadus on heli tämber. Tämber nimetatakse helivärviks. Kuidas saab seda omadust illustreerida? Tämber on erinevus kahe identse heli vahel, mida esitavad erinevad muusikariistad. Te kõik teate, et meil on ainult seitse nooti. Kui kuuleme sama nooti A mängimas viiulil ja klaveril, saame neid eristada. Saame kohe aru, milline instrument selle heli tekitas. Just see omadus – heli värvus – iseloomustab tämbrit. Peab ütlema, et tämber sõltub lisaks põhitoonile ka sellest, milliseid helivibratsioone taasesitatakse. Fakt on see, et suvalised helivibratsioonid on üsna keerulised. Nad ütlevad, et need koosnevad individuaalsete vibratsioonide komplektist vibratsiooni spekter. See on täiendavate vibratsioonide (ületoonide) taasesitamine, mis iseloomustab konkreetse hääle või instrumendi kõla ilu. Tämber on heli üks peamisi ja eredamaid ilminguid.

Teine omadus on maht. Heli tugevus sõltub vibratsiooni amplituudist. Vaatame ja veendume, et valjus on seotud vibratsiooni amplituudiga. Niisiis, võtame hääletushargi. Teeme nii: kui häälehargile nõrgalt pihta saada, on vibratsioonide amplituud väike ja heli vaikne. Kui nüüd kõvemini häälehargile lüüa, on heli palju valjem. See on tingitud asjaolust, et võnkumiste amplituud on palju suurem. Heli tajumine on subjektiivne asi, see sõltub sellest, millist kuuldeaparaati kasutatakse ja kuidas inimene end tunneb.

Lisakirjanduse loetelu:

Kas see heli on teile nii tuttav? // Kvant. - 1992. - nr 8. - Lk 40-41. Kikoin A.K. Muusikahelidest ja nende allikatest // Quantum. - 1985. - nr 9. - Lk 26-28. Füüsika algõpik. Ed. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.