Puno je ljudi oko nas izvori zvuka: glazbeni i tehnički instrumenti, ljudske glasnice, morski valovi, vjetar i dr. Zvuk ili, drugim riječima, zvučni valovi– to su mehaničke vibracije medija s frekvencijama od 16 Hz – 20 kHz(vidi § 11-a).
Razmotrimo iskustvo. Postavljanjem budilice na podlogu ispod zvona zračne pumpe primijetit ćemo da će otkucaji postati tiši, ali će i dalje biti čujni. Nakon što smo ispumpali zrak ispod zvona, uopće ćemo prestati čuti zvuk. Ovaj eksperiment potvrđuje da zvuk putuje kroz zrak, a ne u vakuumu.
Brzina zvuka u zraku relativno je velika: kreće se od 300 m/s na –50°C do 360 m/s na +50°C. To je 1,5 puta brže od brzine putničkog zrakoplova. Zvuk putuje puno brže u tekućinama, a još brže u čvrstim tijelima. U čeličnoj tračnici, na primjer, brzina zvuka je » 5000 m/s.
Pogledajte grafikone fluktuacija tlaka zraka na ustima osobe koja pjeva glasove “A” i “O”. Kao što možete vidjeti, vibracije su složene, sastoje se od nekoliko vibracija koje su postavljene jedna na drugu. U isto vrijeme, jasno vidljiv glavne fluktuacije,čija je frekvencija gotovo neovisna o izgovorenom zvuku. Za muški glas to je otprilike 200 Hz, za ženski glas - 300 Hz.
l max = 360 m/s: 200 Hz » 2 m, l min = 300 m/s: 300 Hz » 1 m.
Dakle, valna duljina zvuka glasa ovisi o temperaturi zraka i osnovnoj frekvenciji glasa. Prisjećajući se našeg znanja o difrakciji, shvatit ćemo zašto se glasovi ljudi mogu čuti u šumi, čak i ako su blokirani drvećem: zvukovi valnih duljina od 1-2 m lako se savijaju oko debla čiji je promjer manji od jednog metra.
Provedimo pokus koji potvrđuje da su izvori zvuka doista oscilirajuća tijela.
Uzmimo uređaj vilica– metalna praćka montirana na kutiju bez prednjeg zida za bolje zračenje zvučnih valova. Ako čekićem udarite po krajevima praćke kamertonske vilice, proizvest će se “čist” zvuk tzv. glazbeni ton(na primjer, nota "A" prve oktave s frekvencijom od 440 Hz). Pomaknimo zvučnu viljušku prema laganoj kuglici na žici i ona će odmah odskočiti u stranu. To se događa upravo zbog čestih vibracija krajeva praćke zvučne vilice.
Razlozi o kojima ovisi frekvencija titranja tijela su njegova elastičnost i veličina.Što je veće tijelo, niža je frekvencija. Stoga, primjerice, slonovi s velikim glasnicama ispuštaju zvukove niske frekvencije (bas), a miševi, čije su glasnice znatno manje, ispuštaju zvukove visoke frekvencije (cvrčanje).
O elastičnosti i veličini ovisi ne samo kako će tijelo zvučati, već i kako će uhvatiti zvukove i reagirati na njih. Fenomen naglog povećanja amplitude oscilacija kada se frekvencija vanjskog utjecaja podudara s prirodnom frekvencijom tijela naziva se rezonancija (lat. “razumno” - odgovaram). Napravimo eksperiment za promatranje rezonancije.
Postavimo dvije identične vilice za ugađanje jednu do druge, okrećući ih jednu prema drugoj na one strane kutija gdje nema zidova. Udarimo čekićem po lijevoj vilici za ugađanje. U sekundi ćemo ga ugušiti rukama. Čut ćemo zvuk druge vilice za ugađanje, koju nismo udarili. Kažu da je prava zvučna vilica odjekuje, odnosno hvata energiju zvučnih valova iz lijeve vilice za ugađanje, uslijed čega povećava amplitudu vlastitih vibracija.
Ova lekcija pokriva temu "Zvučni valovi". U ovoj lekciji nastavit ćemo proučavati akustiku. Najprije ponovimo definiciju zvučnih valova, zatim razmotrimo njihova frekvencijska područja i upoznajmo se s pojmom ultrazvučnih i infrazvučnih valova. Također ćemo razgovarati o svojstvima zvučnih valova u različitim medijima i naučiti koja su njihova svojstva. .
Zvučni valovi - to su mehaničke vibracije koje, šireći se i djelujući na organ sluha, percipira osoba (slika 1).
Riža. 1. Zvučni val
Grana fizike koja se bavi tim valovima naziva se akustika. Zanimanje ljudi koji se popularno nazivaju “slušatelji” su akustičari. Zvučni val je val koji se širi u elastičnom mediju, on je longitudinalni val, a kada se širi u elastičnom mediju izmjenjuju se kompresija i pražnjenje. Prenosi se tijekom vremena na daljinu (slika 2).
Riža. 2. Širenje zvučnog vala
Zvučni valovi uključuju vibracije koje se javljaju frekvencijom od 20 do 20 000 Hz. Za ove frekvencije odgovarajuće valne duljine su 17 m (za 20 Hz) i 17 mm (za 20 000 Hz). Ovaj raspon će se zvati zvučni zvuk. Ove su valne duljine dane za zrak, čija je brzina zvuka jednaka .
Postoje i rasponi kojima se bave akustičari - infrazvučni i ultrazvučni. Infrazvučni su oni koji imaju frekvenciju manju od 20 Hz. A ultrazvučni su oni koji imaju frekvenciju veću od 20 000 Hz (slika 3).
Riža. 3. Rasponi zvučnih valova
Svaka educirana osoba trebala bi poznavati frekvencijski raspon zvučnih valova i znati da će, ako ode na ultrazvuk, slika na ekranu računala biti izgrađena s frekvencijom većom od 20 000 Hz.
Ultrazvuk – To su mehanički valovi slični zvučnim valovima, ali s frekvencijom od 20 kHz do milijardu herca.
Valovi s frekvencijom većom od milijardu herca nazivaju se hiperzvuk.
Ultrazvuk se koristi za otkrivanje nedostataka u lijevanim dijelovima. Mlaz kratkih ultrazvučnih signala usmjerava se na dio koji se ispituje. Na onim mjestima gdje nema nedostataka, signali prolaze kroz dio bez da ih prijamnik registrira.
Ako u dijelu postoji pukotina, zračna šupljina ili druga nehomogenost, tada se ultrazvučni signal odbija od njega i, vraćajući se, ulazi u prijemnik. Ova metoda se zove ultrazvučna detekcija grešaka.
Ostali primjeri primjene ultrazvuka su ultrazvučni strojevi, ultrazvučni strojevi, ultrazvučna terapija.
Infrazvuk – mehanički valovi slični zvučnim valovima, ali imaju frekvenciju manju od 20 Hz. Ne percipiraju ih ljudsko uho.
Prirodni izvori infrazvučnih valova su oluje, tsunamiji, potresi, uragani, vulkanske erupcije i grmljavinske oluje.
Infrazvuk je također važan val koji se koristi za vibriranje površine (na primjer, za uništavanje nekih velikih objekata). Puštamo infrazvuk u tlo - i tlo se raspada. Gdje se ovo koristi? Na primjer, u rudnicima dijamanata, gdje uzimaju rudu koja sadrži dijamantne komponente i drobe je u male čestice kako bi pronašli te dijamantne inkluzije (slika 4).
Riža. 4. Primjena infrazvuka
Brzina zvuka ovisi o uvjetima okoline i temperaturi (slika 5).
Riža. 5. Brzina širenja zvučnog vala u različitim medijima
Napomena: u zraku je brzina zvuka na jednaka , a na , brzina se povećava za . Ako ste istraživač, onda bi vam ovo znanje moglo biti od koristi. Možda čak smislite neku vrstu temperaturnog senzora koji će bilježiti temperaturne razlike mijenjajući brzinu zvuka u mediju. Već znamo da što je medij gušći, to je ozbiljnija interakcija među česticama medija, to se val brže širi. U prošlom odlomku raspravljali smo o tome na primjeru suhog i vlažnog zraka. Za vodu je brzina širenja zvuka . Ako stvorite zvučni val (kucnite viljuškom za ugađanje), tada će brzina njegovog širenja u vodi biti 4 puta veća nego u zraku. Vodom će informacije stizati 4 puta brže nego zrakom. A u čeliku je još brži: 
(slika 6).
Riža. 6. Brzina širenja zvučnog vala
Znate iz epova da je Ilya Muromets (i svi heroji i obični ruski ljudi i dječaci iz Gajdarovog RVS-a) koristio vrlo zanimljivu metodu otkrivanja objekta koji se približava, ali je još uvijek daleko. Zvuk koji proizvodi kada se kreće još se ne čuje. Ilya Muromets, s uhom do zemlje, može je čuti. Zašto? Budući da se zvuk preko čvrstog tla prenosi većom brzinom, što znači da će brže doći do uha Ilje Muromca i on će se moći pripremiti za susret s neprijateljem.
Najzanimljiviji zvučni valovi su glazbeni zvukovi i šumovi. Koji predmeti mogu stvarati zvučne valove? Ako uzmemo izvor vala i elastični medij, ako izvor zvuka natjeramo da skladno titra, tada ćemo imati prekrasan zvučni val, koji ćemo zvati glazbeni zvuk. Ti izvori zvučnih valova mogu biti, na primjer, žice gitare ili glasovira. To može biti zvučni val koji se stvara u zračnom rasporu cijevi (orgulja ili cijevi). Iz glazbene nastave znate note: do, re, mi, fa, sol, la, si. U akustici se nazivaju tonovima (slika 7).
Riža. 7. Glazbeni tonovi
Svi objekti koji mogu proizvesti tonove imat će značajke. Po čemu se razlikuju? Razlikuju se po valnoj duljini i frekvenciji. Ako te zvučne valove ne stvaraju harmonično zvučna tijela ili nisu povezani u neku zajedničku orkestralnu skladbu, tada će se takva količina zvukova nazvati bukom.
Buka– slučajne oscilacije različite fizičke prirode, karakterizirane složenošću svoje vremenske i spektralne strukture. Pojam buke je i kućanski i fizički, vrlo su slični, stoga ga uvodimo kao poseban važan predmet razmatranja.
Prijeđimo na kvantitativne procjene zvučnih valova. Koje su karakteristike glazbenih zvučnih valova? Ove se karakteristike odnose isključivo na harmonijske zvučne vibracije. Tako, jačina zvuka. Kako se određuje glasnoća zvuka? Razmotrimo širenje zvučnog vala u vremenu ili oscilacije izvora zvučnog vala (slika 8).
Riža. 8. Glasnoća zvuka
U isto vrijeme, ako nismo dodali puno zvuka u sustav (tiho smo pritisnuli klavirsku tipku, na primjer), tada će biti tih zvuk. Ako glasno podignemo ruku uvis, taj zvuk izazivamo udarcem tipke, dobivamo glasan zvuk. O čemu ovo ovisi? Tihi zvuk ima manju amplitudu vibracije od glasnog zvuka.
Sljedeća važna karakteristika glazbenog zvuka i bilo kojeg drugog zvuka je visina. O čemu ovisi visina zvuka? Visina ovisi o frekvenciji. Možemo učiniti da izvor oscilira često ili ga možemo učiniti da ne oscilira vrlo brzo (to jest, izvoditi manje oscilacija u jedinici vremena). Razmotrimo vremensko kretanje visokog i niskog zvuka iste amplitude (slika 9).
Riža. 9. Visina
Može se izvući zanimljiv zaključak. Ako osoba pjeva bas glasom, onda njen izvor zvuka (glasnice) vibrira nekoliko puta sporije nego kod osobe koja pjeva sopran. U drugom slučaju, glasnice vibriraju češće, pa stoga češće uzrokuju džepove kompresije i pražnjenja u širenju vala.
Postoji još jedna zanimljiva karakteristika zvučnih valova koju fizičari ne proučavaju. Ovaj timbar. Znate i lako razlikujete isto glazbeno djelo koje se izvodi na balalajci ili violončelu. Po čemu se ti zvukovi ili ova izvedba razlikuju? Na početku eksperimenta tražili smo od ljudi koji proizvode zvukove da ih naprave približno iste amplitude, kako bi glasnoća zvuka bila ista. To je kao u slučaju orkestra: ako nema potrebe istaknuti niti jedan instrument, svi sviraju otprilike isto, istom snagom. Dakle, zvuk balalajke i violončela je drugačiji. Kad bismo nacrtali zvuk koji proizvodi jedan instrument s drugog pomoću dijagrama, oni bi bili isti. Ali te instrumente možete lako razlikovati po zvuku.
Još jedan primjer važnosti boje zvuka. Zamislite dva pjevača koji su diplomirali na istom glazbenom fakultetu kod istih profesora. Učili su jednako dobro, s peticama. Jedan iz nekog razloga postaje izvanredan izvođač, a drugi je cijeli život nezadovoljan svojom karijerom. Zapravo, to je određeno isključivo njihovim instrumentom koji uzrokuje vokalne vibracije u okolini, odnosno glasovi im se razlikuju u boji.
Bibliografija
- Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: priručnik s primjerima rješavanja problema. - 2. predjel izdanja. - X.: Vesta: izdavačka kuća "Ranok", 2005. - 464 str.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. razred: udžbenik za općeobraz. ustanove/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. izd., stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 str.
- Internet portal “eduspb.com” ()
- Internet portal “msk.edu.ua” ()
- Internet portal “class-fizika.narod.ru” ()
Domaća zadaća
- Kako putuje zvuk? Što bi mogao biti izvor zvuka?
- Može li zvuk putovati svemirom?
- Je li svaki val koji dopre do organa sluha osobe opažen od strane osobe?
Integrirani sat fizike, glazbe i informatike.
Svrha lekcije:
Upoznati učenike s pojmom “zvuk”, karakteristikama zvuka; naučit će vas razlikovati zvukove prema glasnoći, boji te pokazati kako su te karakteristike povezane s frekvencijom i amplitudom vibracija; pokazati povezanost fizike i glazbe.
Cilj
Preuzimanje datoteka:
Pregled:
9. razred. Lekcija 36
Izvori zvuka. Zvučne vibracije. Rješavanje problema.
Svrha lekcije: Upoznati učenike s pojmom “zvuk”, karakteristikama zvuka; naučiti razlikovati zvukove po glasnoći, tonu, boji; pokazati kako su te karakteristike povezane s frekvencijom i amplitudom vibracija; pokazati povezanost fizike i glazbe.
Tijekom nastave.
- Organiziranje vremena.
- Obnavljanje znanja.
Slajd 1
- Frontalno ispitivanje
1. Što su mehanički valovi?
2. Koje su dvije vrste mehaničkih valova?
3. Što je period, frekvencija, valna duljina, brzina vala? Kakva veza postoji među njima?
- Samostalni rad.
3. Učenje novog gradiva.
Učitelj, nastavnik, profesor. U prethodnim razredima počeli smo proučavati mehaničke valove kako bismo se dodatno upoznali s elektromagnetskim valovima. Iako imaju različita imena i različite fizičke prirode, opisuju se istim parametrima i jednadžbama. Danas ćemo se upoznati s drugom vrstom mehaničkih valova. Zapisat ćete njihovo ime nakon što riješite logički problem (metoda rješavanja takvih problema naziva se “brainstorming”).
Englezi imaju jednu bajku: “Đavao je uhvatio tri putnika i dogovorio se da će ih pustiti ako mu daju nemoguć zadatak. Jedan je tražio da rastuće drvo pretvori u zlato, drugi je tražio da rijeka poteče unatrag. Vrag se šalio, obračunao se s tim i uzeo sebi duše obojice putnika. Ostao je i treći putnik..." Ljudi, stavite se na mjesto ovog putnika i ponudite vragu nemoguć zadatak. (Nude se različite verzije.) “...A treći je zazviždao i rekao: “Zašij gumb na ovo!” - i đavao se posramio.”
Što je zviždanje?
Studenti. Zvuk.
Slajd 2 (tema lekcije)
Slajd 3
Svijet zvukova je tako raznolik,
Bogata, lijepa, raznolika,
Ali sve nas muči to pitanje
Odakle dolaze zvukovi?
Zašto naše uši svugdje oduševljavaju?
Vrijeme je da se ozbiljno razmisli.
1. Priroda zvuka. Uvjeti potrebni za postojanje zvuka
Učitelj, nastavnik, profesor. Živimo u svijetu zvukova koji nam omogućuju primanje informacija o tome što se događa oko nas.
Pokušavaju šapnuti komadiće plakata,
Željezni krovovi pokušavaju vrištati,
I voda u cijevima pokušava pjevati,
I tako žice nemoćno bruje...
K.Ya.Vanshenkin.
Što je zvuk? Kako ga mogu dobiti? Fizika daje odgovore na sva ova pitanja.
Slajd 4
Što je akustika?
Akustika je grana fizike koja se bavi proučavanjem zvuka, njegovih svojstava i zvučnih pojava.
Zvučni valovi prenose energiju koju, kao i druge vrste energije, ljudi mogu koristiti. Ali glavna stvar je ogroman raspon izražajnih sredstava koje posjeduju govor i glazba. Zvukovi su od davnina služili ljudima kao sredstvo komunikacije i međusobnog komuniciranja, sredstvo razumijevanja svijeta i ovladavanja tajnama prirode. Zvukovi su naši stalni pratioci. Na ljude djeluju različito: oduševljavaju i razdražuju, smiruju i daju snagu, miluju uho i plaše svojom neočekivanošću. (Uključeno je snimanje “Rostovskih zvona”.)
Zazvonila su poznata zvona četverolučnog zvonika, izgrađenog 1682.–1687. u gradu Rostovu Velikom, gradu slave prošlosti. Rostovska zvona izvode pet zvonara, a jezičak najvećeg zvona "Sysoya" ljuljaju dvije osobe. U nizu je poredano trinaest zvona. Zvončari se postavljaju tako da se međusobno vide i dogovore takt.
Od davnina je život ljudi pratila zvonjava zvona. Veliki Novgorod, Pskov i Moskva odavno su poznati po svojim zvonima, ali takvog "orkestra" kao u Rostovu nije bilo. Što uzrokuje zvuk?
Slajd 5
Uzrok zvuka? - vibracija (oscilacije) tijela, iako su te vibracije često našim očima nevidljive.
Izvori zvuka - oscilirajuća tijela.
Međutim, nisu sva oscilirajuća tijela izvori zvuka. Uvjerimo se u ovo.
Iskustvo 1. "Dan neposlušnosti"
“Ne možete to učiniti! Ne klikajte na ravnalo! Sada, ako slomite ravnalo, kako ćete mjeriti segmente u matematici?” Koliko smo to često čuli u školi! Ali sada ćemo imati dan neposluha. U ovom eksperimentu nije vam dopušteno samo kliknuti ravnalo na rubu stola. Uostalom, i ovo je fizika!
Materijali: ravnalo, stol.
Sekvenciranje.
Postavite ravnalo na stol tako da polovica visi preko ruba stola. Rukom čvrsto pritisnite kraj koji leži na stolu i pričvrstite ga na mjesto. Drugom rukom podignite slobodni kraj ravnala (samo ne previše da ga ne slomite) i pustite. Poslušajte rezultirajući zvuk zujanja.
Sada malo pomaknite ravnalo kako biste smanjili duljinu visećeg dijela. Ponovno savijte i otpustite ravnalo. Kakav je bio zvuk? Je li isti kao prošli put?
Znanstveno objašnjenje.
Kao što ste već vjerojatno pogodili, zujanje nastaje vibracijom dijela ravnala koji visi s ruba stola. Dio koji je pritisnut na stol ne može vibrirati i stoga uopće ne proizvodi zvukove. Što je kraći vibrirajući kraj ravnala, to je jači zvuk proizveden,što duže, to je zvuk niži.
Slajd 6
Zvuk je mehanički elastični valovi, širenje u plinovima, tekućinama, čvrstim tvarima.
Valovi koji uzrokuju osjećaj zvuka, safrekvencija od 16 Hz do 20 000 Hz
nazivaju se zvučni valovi (uglavnom longitudinalni).
Slajd 7
Širenje zvuka može se usporediti sa širenjem vala u vodi. Samo ulogu kamena bačenog u vodu ima tijelo koje oscilira, a umjesto po površini vode, u zraku se šire zvučni valovi. Svaka vibracija grane vilice za ugađanje stvara jednu kondenzaciju i jednu razrijeđenost u zraku. Izmjena takvih kondenzacija i razrjeđivanja je zvučni val.
Slajd 8
Da čujem zvuk potreban:
1. izvor zvuka;
2. elastična sredina između njega i uha;
3. određeni raspon frekvencija vibracija izvora zvuka - između 16 Hz i 20 kHz,
4. dovoljna snaga zvučnih valova za percepciju uha.
Slajd 9
Postoje dvije vrste izvora zvuka: umjetni i prirodni, pronađite ih u zagonetkama:
Slajdovi 10 – 12
1. Proletjeti pored uha,
Zuji mi: "Nisam ja muha."
Nos je dug
Tko će ga ubiti?
On će proliti svoju krv.
(Komarac).
3. Mala ptica pjevica u šumi
živi,
Čisti perje
(Ptica).
4. Hoda naprijed-natrag
Nikada se ne umara.
Svima koji dođu,
Ona pruža ruku.
(Vrata).
5. Dva brata
Kucaju o isto dno.
Ali oni ne tuku samo -
Zajedno pjevaju pjesmu.
(Bubanj).
6. Krava pase na livadi
Domaćica je otišla
Viseće zvonce.
Što je to? Pogodi!
(Zvono).
6. Na drvenom trokutu
Tri povučene žice
Uzeli su ga i počeli svirati -
Noge su same počele plesati.
(Balalajka).
8. Uređaj je malen,
Ali tako nevjerojatna.
Ako je moj prijatelj daleko,
Lako mi je s njim razgovarati.
(Telefon).
Glazbene zvukove proizvode razni glazbeni instrumenti. Izvori zvuka u njima su različiti, pa se glazbeni instrumenti dijele u nekoliko skupina:
Slajdovi 13–16
- Udaraljke – tamburice, bubnjevi, ksilofoni itd. (Ovdje zategnuti materijal, metalne ploče i sl. vibriraju pri udaru štapom ili rukom);
- Puhački instrumenti - flaute, trube i fanfare, klarineti, rogovi, trube (titraji zračnog stupa unutar instrumenta)
- Gudači – violina, gitara itd..
- Klavijature - klaviri, čembala (vibracije žica nastaju udaranjem čekića po njima);
Dakle, prema djelovanju koje imaju na nas, svi zvukovi se dijele u dvije skupine: glazbeni zvukovi i šumovi. Po čemu se međusobno razlikuju?
Razlika između glazbe i buke prilično je teška, jer ono što nekome može izgledati kao glazba, drugome može biti samo buka. Neki operu smatraju potpuno nemuzikalnom, a drugi, naprotiv, u glazbi vide granicu savršenstva. Rzanje konja ili škripa kola natovarenih drvetom može biti buka za većinu ljudi, ali glazba za trgovca drvetom. Roditeljima punim ljubavi plač novorođenčeta može izgledati kao glazba; drugima su takvi zvukovi samo buka.
Međutim, većina ljudi bi se složila da su zvukovi koji dolaze iz vibrirajućih žica, trske, vilice za ugađanje i vibrirajućih glasnica pjevača glazbeni. Ali ako je tako. Što je bitno u uzbudljivom glazbenom zvuku ili tonu?
Naše iskustvo pokazuje da je za glazbeni zvuk bitno da se vibracije javljaju u pravilnim intervalima. Vibracije viljuške, žica itd. imati takav karakter; vibracije vlakova, drvenih vagona itd. javljaju se u nepravilnim, neujednačenim intervalima, a zvukovi koje proizvode samo su buka. Buka se razlikuje od glazbenog tona po tome što ne odgovara nijednoj specifičnoj frekvenciji vibracije i, prema tome, određenoj visini zvuka. Buka sadrži vibracije različitih frekvencija. Razvojem industrije i suvremenog brzog prometa pojavio se novi problem - borba protiv buke. Čak se pojavio i novi koncept “zagađenja okoliša bukom”.
Slajd17 R. Roždestvenski dao je vrlo točnu i jezgrovitu sliku sadašnje stvarnosti:
Aerodromi,
Molovi i platforme,
Šume bez ptica i zemlja bez vode...
Sve manje prirode oko nas,
Sve više – okoliš.
Buka, posebno visokog intenziteta, nije samo dosadna i zamorna - ona također može ozbiljno narušiti vaše zdravlje.
Najopasnije je dugotrajno izlaganje intenzivnoj buci na sluh osobe, što može dovesti do djelomičnog ili potpunog gubitka sluha. Medicinska statistika pokazuje da je nagluhost posljednjih godina zauzela vodeće mjesto u strukturi profesionalnih bolesti i nema tendenciju pada.
Stoga je važno poznavati karakteristike ljudske percepcije zvuka, prihvatljive razine buke sa stajališta osiguranja zdravlja, visoke produktivnosti i udobnosti, kao i načine i metode borbe protiv buke.
Negativni učinci buke na čovjeka i zaštita od nje.
Štetno djelovanje buke na ljudski organizam.
Slajd 18
Manifestacije štetnog djelovanja buke na ljudski organizam vrlo su raznolike.
Dugotrajna izloženost intenzivnoj buci(iznad 80 dB) na sluh osobe dovodi do njegovog djelomičnog ili potpunog gubitka. Ovisno o trajanju i intenzitetu izloženosti buci, dolazi do većeg ili manjeg smanjenja osjetljivosti slušnih organa, izraženog privremenim pomakom praga čujnosti, koji nestaje nakon prestanka izloženosti buci, a kod duljeg trajanja i (ili) intenzitet buke, dolazi do nepovratnih promjena.gubitak sluha (nagluhost), karakteriziran stalnom promjenom praga sluha.
Postoje sljedeći stupnjevi gubitka sluha:
Slajd 19
- I stupanj (blagi gubitak sluha) - gubitak sluha u području govornih frekvencija je 10 - 20 dB, na frekvenciji od 4000 Hz - 20 - 60 dB;
- II stupanj (umjereni gubitak sluha) - gubitak sluha u području govornih frekvencija je 21 - 30 dB, na frekvenciji 4000 Hz - 20 - 65 dB;
- III stupanj (značajan gubitak sluha) - gubitak sluha u području govornih frekvencija je 31 dB ili više, na frekvenciji od 4000 Hz - 20 - 78 dB.
Učinak buke na ljudsko tijelo nije ograničen samo na organ sluha. Preko vlakana slušnih živaca nadražaj bukom prenosi se na središnji i autonomni živčani sustav, a preko njih utječe na unutarnje organe, što dovodi do značajnih promjena u funkcionalnom stanju organizma, utječe na psihičko stanje osobe, uzrokujući osjećaj tjeskobe i iritacije. Osoba izložena intenzivnoj buci (više od 80 dB) ulaže u prosjeku 10-20% više fizičkog i neuropsihičkog napora kako bi održala učinak koji je postigla na razini zvuka ispod 70 dB. Utvrđeno je povećanje od 10-15% u ukupnoj incidenciji radnika u bučnim industrijama. Učinak na autonomni živčani sustav vidljiv je već pri niskim razinama zvuka (40 – 70 dB). Od autonomnih reakcija najizraženiji je poremećaj periferne cirkulacije zbog suženja kapilara kože i sluznice, te povišenje krvnog tlaka (pri razini zvuka iznad 85 dB).
Utjecaj buke na središnji živčani sustav uzrokuje povećanje latentnog (skrivenog) razdoblja vizualno-motorne reakcije, dovodi do poremećaja pokretljivosti živčanih procesa, promjena elektroencefalografskih parametara, remeti bioelektričnu aktivnost mozga s manifestacijom općih funkcionalnih promjena u tijelu (čak i kod buke od 50 - 60 dB), značajno mijenja biopotencijale mozga, njihovu dinamiku, izaziva biokemijske promjene u strukturama mozga.
Za impulzivne i nepravilne zvukovepovećava se izloženost buci.
Promjene u funkcionalnom stanju središnjeg i autonomnog živčanog sustava nastaju mnogo ranije i pri nižim razinama buke od smanjenja slušne osjetljivosti.
Slajd 20
Trenutno, "bolest buke" karakterizira kompleks simptoma:
- smanjena osjetljivost sluha;
- promjene u probavnoj funkciji, izražene u smanjenoj kiselosti;
- kardiovaskularni neuspjeh;
- neuroendokrini poremećaji.
Osobe koje rade u uvjetima dugotrajnog izlaganja buci osjećaju razdražljivost, glavobolju, vrtoglavicu, gubitak pamćenja, pojačan umor, smanjen apetit, bol u uhu itd. Izloženost buci može uzrokovati negativne promjene u emocionalnom stanju osobe, uključujući i one stresne. Sve to smanjuje čovjekov učinak i produktivnost, kvalitetu i sigurnost rada. Utvrđeno je da se u radu koji zahtijeva povećanu pažnju, kada se razina zvuka poveća sa 70 na 90 dB, produktivnost rada smanjuje za 20%.
Slajd 21 (Film digitalnih droga)
Slajd 22
Ultrazvuk ( iznad 20 000 Hz) također uzrokuju oštećenje sluha, iako ljudsko uho na njih ne reagira. Snažan ultrazvuk djeluje na živčane stanice u mozgu i leđnoj moždini, izazivajući osjećaj žarenja u vanjskom zvukovodu i osjećaj mučnine.
Ništa manje opasni nisu infrazvuk izloženost akustičnim vibracijama (manje od 20 Hz). Pri dovoljnom intenzitetu infrazvuci mogu utjecati na vestibularni sustav, smanjujući slušnu osjetljivost i povećavajući umor i razdražljivost, te dovesti do gubitka koordinacije. Posebnu ulogu imaju infrafrekventne oscilacije s frekvencijom od 7 Hz. Kao rezultat njihove podudarnosti s prirodnom frekvencijom alfa ritma mozga, opaža se ne samo oštećenje sluha, već se može pojaviti i unutarnje krvarenje. Infrazvuk (6 8 Hz) može dovesti do problema sa srcem i cirkulacijom.
Slajdovi 23 – 24
OČUVANJE SLUHA
Začepite uši palčevima, pažljivo stavite kažiprste na kapke zatvorenih očiju. Srednji prsti stišću nosnice. Domali prsti i oba mala prsta leže na usnama, koje su sklopljene u cjevčicu i ispružene prema naprijed. Lagano udahnite kroz usta tako da vam se obrazi napuhnu. Nakon udisaja nagnite glavu i zadržite dah. Zatim polako podignite glavu, otvorite oči i izdahnite kroz nos.
2. Vježba "Stablo" za tišinu - vrlo jednostavno.Možete govoriti samo ako je izravno pitanje postavljeno u ispravnom obliku. Pitanja: “Pa, kako si?”, “Što radiš?”, “Idem li ili što?” - ne funkcioniraju. Nakon nekog vremena, ispitivač se počinje osjećati kao podli provokator i svojim pitanjem : “Koliko je sati?” - sam razabere.. I nastupi tišina. Vježbanje pomaže u očuvanju energije, izoštravanju sluha i koncentracije.
Izvori zvuka.
Zvučne vibracije
Sažetak lekcije.
1.Organizacijski trenutak
Bok dečki! Naša lekcija ima široku praktičnu primjenu u svakodnevnoj praksi. Stoga će vaši odgovori ovisiti o vašim vještinama promatranja u životu i vašoj sposobnosti da analizirate svoja zapažanja.
2. Ponavljanje osnovnih znanja.
Na platnu projektora prikazuju se dijapozitivi br. 1, 2, 3, 4, 5 (Prilog 1).
Dečki, evo križaljke, nakon što je riješite naučit ćete ključnu riječ lekcije.
1. fragment: imenovati fizikalnu pojavu
2. fragment: imenovati fizikalni proces
3. fragment: imenovati fizikalnu veličinu
4. fragment: imenovati fizički uređaj
R | Z | N | ||||||||
U | ||||||||||
U | ||||||||||
DO |
Obratite pozornost na istaknutu riječ. Ova riječ je "ZVUK", to je ključna riječ lekcije. Naša lekcija posvećena je zvuku i zvučnim vibracijama. Dakle, tema lekcije je „Izvori zvuka. Zvučne vibracije." U lekciji ćete naučiti što je izvor zvuka, što su zvučne vibracije, njihovu pojavu i neke praktične primjene u vašem životu.
3. Objašnjenje novog gradiva.
Provedimo eksperiment. Svrha pokusa: otkriti uzroke zvuka.
Eksperimentirajte s metalnim ravnalom(Prilog 2).
Što ste uočili? Što se može zaključiti?
Zaključak: tijelo koje titra stvara zvuk.
Provedimo sljedeći eksperiment. Svrha pokusa: utvrditi stvara li zvuk uvijek tijelo koje titra.
Uređaj koji vidite ispred sebe zove se vilica.
Eksperimentirajte s viljuškom za ugađanje i teniskom lopticom koja visi na žici(Dodatak 3) .
Čujete zvuk koji proizvodi zvučna vilica, ali vibracija zvučne vilice nije primjetna. Kako bismo bili sigurni da vilica za ugađanje oscilira, pažljivo je premjestimo na sjenovitu kuglu obješenu na nit i vidimo da se oscilacije vilice za ugađanje prenose na kuglu, koja se počinje povremeno kretati.
Zaključak: zvuk stvara svako tijelo koje titra.
Živimo u oceanu zvukova. Zvuk stvaraju izvori zvuka. Postoje i umjetni i prirodni izvori zvuka. Prirodni izvori zvuka uključuju glasnice (Prilog 1 - slajd br. 6) Zrak koji udišemo napušta pluća kroz respiratorni trakt u grkljan. Larinks sadrži glasnice. Pod pritiskom izdahnutog zraka počinju oscilirati. Ulogu rezonatora imaju usna i nosna šupljina, kao i prsni koš. Za artikulirani govor, osim glasnica, potrebni su i jezik, usne, obrazi, meko nepce i epiglotis.
U prirodne izvore zvuka spada i zujanje komarca, muhe, pčele ( lepršaju krila).
Pitanje:što stvara zvuk.
(Zrak u lopti je pod pritiskom u komprimiranom stanju. Zatim se naglo širi i stvara zvučni val.)
Dakle, zvuk stvara ne samo oscilirajuće, već i oštro šireće tijelo. Očito, u svim slučajevima pojave zvuka, slojevi zraka se pomiču, tj. nastaje zvučni val.
Zvučni val je nevidljiv, može se samo čuti i registrirati fizičkim instrumentima. Za registraciju i proučavanje svojstava zvučnog vala koristimo računalo, koje fizičari danas naširoko koriste za istraživanja. Na računalo je instaliran poseban istraživački program, a spojen je mikrofon koji hvata zvučne vibracije (Prilog 4). Pogledaj ekran. Na ekranu vidite grafički prikaz zvučne vibracije. Što ovaj grafikon predstavlja? ( sinusoida)
Provedimo eksperiment s viljuškom za ugađanje s perom. Gumenim čekićem udaramo po vilici za ugađanje. Učenici vide vibraciju vilice za ugađanje, ali ne čuju nikakav zvuk.
Pitanje:Zašto postoje vibracije, ali ne čujete zvuk?
Ispostavilo se, ljudi, da ljudsko uho percipira zvukove u rasponu od 16 Hz do Hz, ovo je zvučni zvuk.
Poslušajte ih preko računala i uočite promjenu frekvencija raspona (prilog 5). Obratite pozornost na to kako se mijenja oblik sinusnog vala kada se mijenja frekvencija titranja zvuka (period titranja se smanjuje, a time i frekvencija raste).
Postoje zvukovi koji su nečujni ljudskom uhu. To su infrazvuk (raspon titranja manji od 16 Hz) i ultrazvuk (raspon veći od Hz). Na ploči vidite dijagram frekvencijskih područja, skicirajte ga u svoju bilježnicu (Prilog 5). Proučavajući infra i ultrazvuk, znanstvenici su otkrili mnoge zanimljive karakteristike ovih zvučnih valova. O ovim zanimljivostima ispričat će nam vaši kolege iz razreda (prilog 6).
4. Konsolidacija proučenog materijala.
Kako biste učvrstili gradivo naučeno u razredu, predlažem da igrate igru TOČNO-NETOČNO. Ja čitam situaciju, a vi podižete znak na kojem piše TOČNO ili NETOČNO i objašnjavate svoj odgovor.
Pitanja. 1. Je li točno da je izvor zvuka svako tijelo koje titra? (pravo).
2. Je li istina da u dvorani punoj ljudi glazba zvuči glasnije nego u praznoj? (pogrešno, jer prazna dvorana djeluje kao rezonator vibracija).
3. Je li istina da komarac brže maše krilima od bumbara? (točno, jer je zvuk koji proizvodi komarac jači, pa je i frekvencija titraja krila veća).
4. Je li istina da se vibracije zvučne vilice brže gase ako se njezina noga stavi na stol? (točno, jer se vibracije vilice za ugađanje prenose na stol).
5. Je li istina da šišmiši vide pomoću zvuka? (točno, jer šišmiši emitiraju ultrazvuk, a zatim slušaju reflektirani signal).
6. Je li istina da neke životinje "predviđaju" potrese pomoću infrazvuka? (istina, npr. slonovi osjete potres nekoliko sati unaprijed i jako su uzbuđeni).
7. Je li istina da infrazvuk uzrokuje psihičke poremećaje kod ljudi? (točno, u Marseilleu (Francuska) uz znanstveni centar izgrađena je mala tvornica. Ubrzo nakon pokretanja, u jednom od znanstvenih laboratorija otkriveni su čudni fenomeni. Nakon što je nekoliko sati proveo u njegovim prostorijama, istraživač je postao apsolutno glup: imao je poteškoća u rješavanju čak i jednostavnog problema) .
I na kraju, predlažem da ključne riječi lekcije dobijete iz izrezanih slova tako da ih presložite.
KVZU – ZVUK
RAMTNOCKE – KAROMON
TRYAKZUVLU – ULTRAZVUK
FRAKVZUNI - INFRAZVUK
OKLABEINYA – OSCILACIJE
5. Sažetak lekcije i domaća zadaća.
Sažetak lekcije. Tijekom lekcije saznali smo da:
Da svako tijelo koje titra stvara zvuk;
Zvuk putuje zrakom u obliku zvučnih valova;
Zvukovi su čujni i nečujni;
Ultrazvuk je nečujni zvuk čija je frekvencija vibracija iznad 20 kHz;
Infrazvuk je nečujni zvuk s frekvencijom osciliranja ispod 16 Hz;
Ultrazvuk se široko koristi u znanosti i tehnologiji.
Domaća zadaća:
1. §34, pr. 29 (Peryshkin 9. razred)
2. Nastavite s obrazloženjem:
Čujem zvuk: a) muha; b) pali predmet; c) grmljavinska nevremena, jer...
Ne čujem zvuk: a) goluba koji se penje; b) od orla koji lebdi u nebu, jer...
Uz pomoć ove video lekcije možete proučavati temu „Izvori zvuka. Zvučne vibracije. Visina, boja, glasnoća." U ovoj lekciji naučit ćete što je zvuk. Također ćemo razmotriti raspone zvučnih vibracija koje percipira ljudski sluh. Utvrdimo što može biti izvor zvuka i koji su uvjeti potrebni za njegovu pojavu. Također ćemo proučavati karakteristike zvuka kao što su visina, boja i glasnoća.
Tema lekcije posvećena je izvorima zvuka i zvučnim vibracijama. Također ćemo govoriti o karakteristikama zvuka - visini, glasnoći i boji boje. Prije nego što govorimo o zvuku, o zvučnim valovima, podsjetimo se da se mehanički valovi šire u elastičnim medijima. Dio longitudinalnih mehaničkih valova koji percipiraju ljudski slušni organi naziva se zvuk, zvučni valovi. Zvuk su mehanički valovi koje percipiraju ljudski slušni organi koji uzrokuju zvučne osjete .
Eksperimenti pokazuju da ljudsko uho i ljudski slušni organi percipiraju vibracije s frekvencijama od 16 Hz do 20 000 Hz. To je raspon koji nazivamo zvukom. Naravno, postoje valovi čija je frekvencija manja od 16 Hz (infrazvuk) i veća od 20 000 Hz (ultrazvuk). Ali ovaj raspon, ove dijelove ljudsko uho ne percipira.
Riža. 1. Čujnost ljudskog uha
Kao što smo rekli, područja infrazvuka i ultrazvuka ne percipiraju ljudski organi sluha. Iako ih mogu percipirati, na primjer, neke životinje i insekti.
Što se dogodilo ? Izvor zvuka može biti bilo koje tijelo koje vibrira na zvučnoj frekvenciji (od 16 do 20 000 Hz)
Riža. 2. Oscilirajuće ravnalo stegnuto u škripcu može biti izvor zvuka.
Okrenimo se iskustvu i pogledajmo kako nastaje zvučni val. Da bismo to učinili, trebamo metalno ravnalo koje ćemo stegnuti u škripac. Sada, kada djelujemo na ravnalo, moći ćemo promatrati vibracije, ali nećemo čuti nikakav zvuk. Pa ipak se oko ravnala stvara mehanički val. Imajte na umu da kada se ravnalo pomakne na jednu stranu, ovdje se formira zračna brtva. U drugom smjeru također postoji pečat. Između ovih brtvi stvara se zračni vakuum. Longitudinalni val - ovo je zvučni val koji se sastoji od zbijanja i razrjeđivanja zraka. Frekvencija titranja ravnala je u ovom slučaju manja od frekvencije zvuka, tako da ne čujemo ovaj val, ovaj zvuk. Na temelju iskustva koje smo upravo promatrali, krajem 18. stoljeća stvorena je naprava nazvana vilica za ugađanje.
Riža. 3. Širenje longitudinalnih zvučnih valova iz vilice za ugađanje
Kao što smo vidjeli, zvuk se javlja kao rezultat vibracija tijela sa zvučnom frekvencijom. Zvučni valovi se šire u svim smjerovima. Mora postojati medij između ljudskog slušnog aparata i izvora zvučnih valova. Ovaj medij može biti plinovit, tekući ili čvrst, ali to moraju biti čestice koje mogu prenositi vibracije. Proces prijenosa zvučnih valova mora se nužno dogoditi tamo gdje postoji materija. Ako nema tvari, nećemo čuti nikakav zvuk.
Da bi zvuk postojao potrebno je:
1. Izvor zvuka
2. Srijeda
3. Slušni aparat
4. Frekvencija 16-20000Hz
5. Intenzitet
Sada prijeđimo na raspravu o karakteristikama zvuka. Prvi je smola. Visina zvuka - karakteristika koja je određena frekvencijom oscilacija. Što je viša frekvencija tijela koje proizvodi vibracije, to će zvuk biti jači. Pogledajmo ponovno ravnalo u škripcu. Kao što smo već rekli, vidjeli smo vibracije, ali nismo čuli nikakav zvuk. Ako sada skratimo duljinu ravnala, čut ćemo zvuk, ali će biti mnogo teže vidjeti vibracije. Pogledajte liniju. Ako sada djelujemo na njega, nećemo čuti nikakav zvuk, ali ćemo promatrati vibracije. Skratimo li ravnalo, čut ćemo zvuk određene visine. Duljinu ravnala možemo još i skratiti, tada ćemo čuti zvuk još veće visine (frekvencije). Istu stvar možemo primijetiti i kod zvučnih vilica. Ako uzmemo veliku viljušku za ugađanje (također nazvanu pokazna vilica) i udarimo po nožicama takve vilice, možemo primijetiti vibraciju, ali nećemo čuti zvuk. Ako uzmemo drugu viljušku za ugađanje, onda kada je udarimo čut ćemo određeni zvuk. I sljedeća vilica za ugađanje, prava vilica za ugađanje, koja služi za ugađanje glazbenih instrumenata. Proizvodi zvuk koji odgovara noti A ili, kako se još kaže, 440 Hz.
Sljedeća karakteristika je boja zvuka. Timbar zove se boja zvuka. Kako se ova karakteristika može ilustrirati? Timbar je razlika između dva ista zvuka koja izvode različita glazbala. Svi znate da imamo samo sedam nota. Ako čujemo istu notu A sviranu na violini i klaviru, možemo ih razlikovati. Odmah možemo reći koji je instrument stvorio ovaj zvuk. Upravo ova značajka - boja zvuka - karakterizira timbar. Mora se reći da timbar ovisi o tome koje se zvučne vibracije reproduciraju, osim o osnovnom tonu. Činjenica je da su proizvoljne zvučne vibracije prilično složene. Sastoje se od niza pojedinačnih vibracija, kažu vibracijski spektar. Upravo reprodukcija dodatnih vibracija (pretonova) karakterizira ljepotu zvuka određenog glasa ili instrumenta. Timbar jedna je od glavnih i najsvjetlijih manifestacija zvuka.
Druga karakteristika je volumen. Jačina zvuka ovisi o amplitudi vibracija. Pogledajmo i uvjerimo se da je glasnoća povezana s amplitudom vibracija. Dakle, uzmimo viljušku. Učinimo sljedeće: ako slabo udarate po viljušci, amplituda vibracija bit će mala i zvuk će biti tih. Ako sada jače udarite po kamertonu, zvuk će biti mnogo glasniji. To je zbog činjenice da će amplituda oscilacija biti mnogo veća. Percepcija zvuka je subjektivna stvar, ovisi o tome kakav slušni aparat koristi i kako se osoba osjeća.
Popis dodatne literature:
Je li vam zvuk toliko poznat? // Quantum. - 1992. - br. 8. - str. 40-41. Kikoin A.K. O glazbenim zvukovima i njihovim izvorima // Quantum. - 1985. - br. 9. - str. 26-28. Elementarni udžbenik fizike. ur. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.
- U kontaktu s 0
- Google+ 0
- u redu 0
- Facebook 0
