Исследовательская работа по биологии"Музыка и человек"

Исследовательская работа   по  биологии    « Музыка и человек», выполнила ученица 11»А» класса МОУ «СОШ№8» Умришова Екатерина,

руководитель: Назарова И.П. учитель биологии.

Материал размещен в Всероссийском фестивале работ «Радуга талантов» в разделе «Биология»  на сайте: bolshaia-peremena@yandex.ru

                                                        «То, что  отнимает жизнь, возвращает   музыка».

                                                                                                                        (Г. Гейне)

   Музыка очень многогранна. Это целый мир. По этой причине  музыкальные вкусы людей различны: кто-то любит популярную музыку (попсу), кто-то классическую, кому-то нравится рок, а кто-то его физически не переносит.   Люди, одинаковые по интеллекту и духовному развитию, находящиеся в одной среде, слушают совсем разную музыку. Нас заинтересовали вопросы, связанные с влиянием музыкальных звуков на организм человека.  Поэтому мы решили  исследовать вопрос о том,  каким образом музыка оказывает влияние на организм человека и его работоспособность.

        В ходе работы выяснилось: для того, чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо понять, что собой представляют музыкальные звуки, в чем их особенности, какими величинами их можно характеризовать.  

Цель исследования:

-выяснить, как различные типы музыки   влияют на организм человека и его работоспособность.

Задачи исследования:

     -   найти учебный материал в литературе, в Интернет-ресурсах;

- изучить  характеристики звука;

     - исследовать    параметры зависимости     влияния  музыки на организм человека и его работоспособность;

- проанализировать  результаты эксперимента;

Методы исследования

- работа с учебниками;

- работа с Интернет-ресурсами;

 -анкетирование учащихся;

- эксперимент.

  1. Характеристики звука.                                                              

   Типы звуков.

С точки зрения физики звук – это волна. Звуковые волны – частный случай механических волн. Они представляют собой периодически сменяющие друг друга сжатия и разрежения среды, распространяющиеся в  пространстве с некоторой конечной скоростью. В акустике принято различать следующие типы звуков: тоны, шумы и звуковые удары.

Тоны (или музыкальные звуки) - обусловлены периодическими колебательными процессами. Если такой процесс гармонический, тон называют чистым, или простым. Простой тон издает, например, камертон при ударе по нему молоточком. Основная физическая характеристика чистого тона – частота.

Звуковые удары – это кратковременные звуковые воздействия (подобные хлопкам или взрывам).

Шумы - представляют собой звуки, отличающиеся сложной, неповторяющейся временной зависимостью. (Звуки от вибрации машин, аплодисменты, шорохи, скрипы, согласные звуки речи и др.) Шум и низкочастотная вибрация относятся к физическим загрязнениям окружающей среды. Шум – это звуковые волны, воспринимаемые людьми как неприятный, мешающий или даже вызывающий болезненные ощущения фактор.

Характеристики звука и связь между ними

     А) Объективные характеристики:

1.  Частота – число колебаний источника звука, совершаемых за единицу времени. Единица измерения в СИ – 1 Гц (Герц).
2.  Интенсивность -        энергетическая характеристика звука, которая  измеряется энергией звуковой волны, прошедшей за единицу времени через единицу площади некоторой поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны (т.е. отношением падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности). Б) Субъективные характеристики звука

1.         Высота тона -  характеристика, обусловленная  частотой колебаний.

 Чем больше частота колебаний, тем выше звук. Колебаниям малых частот соответствуют низкие звуки. Например, писк комара соответствует 500 – 600 взмахам его крыльев в секунду, жужжание шмеля 220 взмахам. Колебания голосовых связок певцов могут создавать звуки в диапазоне от 80 до 1400 Гц.

Для сложного тона высота зависит  от интенсивности: звук большей интенсивности воспринимается иногда как звук  более низкого тона.

1.  Тембр. Тембр определяется  спектральным составом сложного тона. Тембр отличает звучание одной и той же ноты в исполнении различных музыкальных инструментов или голоса.
2. Громкость. Громкость звука зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне. Чем же она определяется?  В начале рассмотрим ряд важных понятий.

 Уровень интенсивности

Нормальное человеческое ухо воспринимает довольно широкий диапазон интенсивностей. От минимальной I0 = 10-12 Вт /м2 на частоте 1000 Гц (в дальнейшем речь пойдет именно об этой частоте) до наибольшей I max = 1 Вт /м2, вызывающей болевые ощущения. Следовательно, болевой порог отличается по интенсивности звука от порога слышимости на 12 порядков. Приведем значения уровней интенсивности для звуков, с которыми человек чаще всего встречается.

При увеличении уровня интенсивности, начиная примерно с 75 дБ, человек, который слышит звук, испытывает дискомфорт. В области дискомфорта лежат уровни интенсивности звуков, издаваемых отбойным молотком (~ 90 дБ), мотором тяжелого грузовика (~100 дБ), оркестром поп-музыки (~ 110дБ), шумом в поезде метро (~80-90 дБ). При очень высоких уровнях интенсивности необходимо использовать различные защитные приспособления. Болевым порогом считается уровень интенсивности ~ 130дБ. (прил. 1) Кривая порога слышимости  показана на рис. 2.(прил.2)   Как видим, порог слышимости меняется в очень широких пределах в зависимости от частоты. Наибольшей чувствительностью ухо обладает в области частот 2500 - 3500 Гц, где порог слышимости имеет наименьшую величину.

2.Типы музыки: рок-музыка,  классическая музыка,  популярная музыка. 

         Звучание электронных музыкальных инструментов или звуковоспроизводящих устройств мы все чаще  воспринимаем как шум. Многие "меломаны" все достоинства музыки видят в ее громкости. Не задумываясь, они вынуждают своих домашних и соседей участвовать в электронных "звуковых оргиях", даже не осознавая, что их ближние страдают от этого. В экологии человека предложено даже понятие "шумовое опьянение" – возбуждение, возникающее в результате резонанса клеточных структур в ответ на громкие ритмические звуки. Это "опьянение" по субъективным ощущениям аналогично  алкогольному опьянению или одурманиванию наркотиками. "Шумовое опьянение" – одна из причин успеха современной шумной музыки. Уровень шума, создаваемый современной электронной музыкой, иногда превышает болевой порог – 130 дБ.

Практически каждый подросток имеет плеер. Но вряд ли кто-то из них задумывается о последствиях использования этого прибора. Исследования показывают, что каждый пятый подросток плохо слышит, хотя сам он об этом не всегда догадывается. Причина – злоупотребление переносными плеерами и шумы на дискотеках: уровень шума на дискотеках составляет от 80 до 100 дБ, а уровень интенсивности плеера – 110 дБ. Но для рабочих при наличии  источников звука с такими данными предусмотрена шумовая защита!

Злоупотребление повышенным шумовым фоном   вызывает массу негативных последствий. Это  звон в ушах,  головокружение,  головная боль, переутомление, снижение способности к концентрации внимания,  падение производительности труда, неуравновешенная психика.

        Для того чтобы понять, как действует музыка на человека с точки зрения физики, рассмотрим два наиболее полярных жанра: классическую и рок -музыку.

Рок-музыка.

Рок (англ. от rock - качаться, трястись) - тип современной музыки, ведущий свое происхождение от песенно-танцевальных жанров негритянского городского фольклора 1920-30-х гг. Важная характеристика рок-музыки - ее  техническое оснащение и  специфическая ритмика (Ритм - одно из сильных способов воздействия на человеческий организм).  Простые, но мощные ритмы вынуждают человека к ответной реакции (движения в ритм), от экстаза до галлюцинаций, от истерики до потери сознания). Особое внимание нужно уделить влиянию частот, употребляемых в рок-музыке, которые имеют особое воздействие на мозг. Ритм приобретает наркотические свойства при сочетании со сверхнизкими (15-30 герц) и сверхвысокими (80.000 герц) частотами. Если ритм кратен полутора ударам в секунду и сопровождается мощным давлением сверхнизких частот, то способен вызвать у человека экстаз. При ритме, равном двум ударам в секунду на тех же частотах, слушающий впадает в танцевальный транс, похожий на наркотический. Преизбыток как высоких, так и низких частот серьезно травмирует мозг. На рок-концертах нередки контузии звуком, звуковые ожоги, потеря слуха и памяти.

Влияние на организм человека.

Были проведены различные исследования с целью оценки различных воздействий рок-музыки, влекущих за собой травмы зрения, слуха, позвоночника, эндокринной и нервной системы. Следствием воздействия рок-музыки является также нервное  сверхвозбуждение, вызывающее эйфорию, внушаемость, истерию, вплоть до галлюцинаций, депрессивное состояние, доходящее до невроза и психоза, самоизувечивание в разных формах, особенно на больших сборищах, необузданные порывы к разрушению, вандализму и мятежу после концертов и фестивалей рока. Было отмечено, что тенденции к самоубийству и убийству значительно усиливаются при повседневном и продолжительном слушании рок-музыки.  

Ниже перечислены возможные результаты воздействия рок-произведений на мозг человека: 1. Агрессивность. 2. Ярость 3. Гнев. 4. Депрессия. 5. Страхи.

 6. Вынужденные действия  7. Состояние транса различной глубины. 8. Склонность к самоубийству. У подростков эта склонность начинает проявляться с 11-12 лет,  но при прослушивании рок-музыки, эта особенность подростковой психики провоцируется или намного усиливается в более старшем возрасте).  9. Неспособность чётко принимать решения.10. Непроизвольное движение мышц. 11. Музыкальная мания (желание постоянного звучания рок-музыки). 12. Развитие мистических наклонностей. 13. Социальная отчуждённость.

  Личность утрачивает свои автоматические рефлексы и механизмы собственной защиты. Именно поэтому выражение «изнасилование сознания» означает тот умственный, нравственный и духовный ущерб, который испытывает аудитория рок-музыки.

Классическая музыка до 20-го века  была ориентирована на образованные и состоятельные слои общества. Ситуация несколько изменилась в 20-м веке, когда больше людей получило доступ к образованию. Известный исследователь Дон Кэмбелл считает, что спокойная классическая музыка увеличивает интеллектуальную работу мозга человека, понижает давление и активизирует иммунную систему организма.  В ходе многочисленных опытов установлено, что спокойная музыка ведет к уменьшению амплитуды электромагнитных волн головного мозга. Это действует успокаивающе. Одновременно происходит синхронизация работы левого и правого полушарий, что резко повышает способность к интеллектуальной деятельности.

Новейшие исследования показали также, что под воздействием классической музыки происходят важные изменения в составе крови, когда резко сокращается количество гормонов, вызывающих перенапряжение нервной системы и усиливается иммунная защита организма от вирусов. Классическая музыка имеет свои слуховые пути. В основном, она написана в ритме работы сердца (60-70 ударов в минуту) и поэтому благотворно влияет на основные функции всего организма.

Альберт Эйнштейн впервые взял в руки скрипку в шестилетнем возрасте. К тому времени, когда ему исполнилось 14, он исполнял сонаты Бетховена и Моцарта и долгими часами импровизировал на фортепьяно. На протяжении всей жизни Эйнштейн оставался страстным скрипачом, обращаясь к музыке во время творческих застоев. О своих увлечениях музыкой и физикой он говорил: "Оба они имеют один источник и дополняют друг друга..." Не исключено, что необычайно мощный интеллект Эйнштейна является результатом любви к классике.

Популярная музыка, которая, как принято считать, отражает дух времени, оказывает на человеческий организм благоприятное воздействие. Исследования показали, что от русского и французского шансона не только поднимается настроение, но и снижается артериальное давление, упорядочиваются аппетит и сон, нормализуется уровень сахара в крови. Это ярко выраженная мелодика, наложенная на оптимальный ритмический рисунок - 130 ударов в минуту. Исследования показали, что именно такой ритм наиболее благоприятен для человеческого организма. Он повышает жизненный тонус, раскрепощает, снимает нервные перегрузки.

Итак, музыка может очень многое: спокойная и мелодичная поможет быстрее и лучше отдохнуть, восстановить силы, а бодрая и ритмичная - улучшит настроение. Музыка снимает раздражение, нервное напряжение, активизирует мыслительные процессы, помогает подолгу не уставать. Мелодии, доставляющие человеку удовольствие, создающие приятное настроение, замедляют пульс, увеличивают силу сердечных сокращений, снижают артериальное давление, расширяют сосуды. Удивительно, но человеческий организм воспринимает звуки даже в эмбриональном состоянии!

Несмотря на ограниченность наших знаний о музыке, мы проверили влияние различных ее типов на организм, насколько это позволили наши технические возможности.

3 .Исследования влияния музыки на организм человека и его работоспособность.

Начиная с XIX в. наука накопила немало жизненно важных сведений о воздействии мyзыки на человека и живые оpганизмы,  полyченных в pезyльтате экспеpиментальных исследований, которые постепенно накапливались, подтвеpждая знания дpевних мудрецов о том, что мyзыка - мощнейший источник энеpгий, влияющих на человека. Еще в XIX веке yченый И.Догель yстановил, что под воздействием мyзыки меняются кpовяное давление, частота сокpащений сеpдечной мышцы, pитм и глyбина дыхания, как y животных, так и y человека. Известный pyсский хиpypг академик Б.Петpовский использовал мyзыкy во вpемя сложных опеpаций: согласно его наблюдениям под воздействием мyзыки оpганизм начинает работать более гармонично. Выдающийся психоневролог академик Бехтеpев считал, что музыка положительно влияет на дыхание, кpовообpащение, yстpаняет pастyщyю yсталость и пpидает физическyю бодpость.                                                                                  Наши исследования проводились  в школе.

Цель их: выяснить, как различные типы музыки оказывают влияние на физическое, психическое и интеллектуальное состояние школьников, их работоспособность.

Оборудование: тонометр автоматический, компьютер, записи классической, рок- и поп-музыки; тесты.

План эксперимента:

1.Сбор информации о музыкальных увлечениях учащихся школы (анкетирование).

2.Исследование влияния различных типов музыки на медицинские показатели.

3.Исследование влияния различных типов музыки  на уровень внимания и скорость реакции  и работоспособность учащихся ( по методики  Бурдона).

Сбор информации о музыкальных увлечениях учащихся.

(Число опрошенных:   25                                                                        (прил.3)

1.)Какую музыку ты предпочитаешь слушать:

А. Рок-музыку – 64%

Б. Классическую музыку – 12%

В. Популярную (поп-музыку) – 24%

2)  Слушаешь ли ты музыку во время приготовления уроков? 

      А. Да, всегда – 16%

      Б.  Никогда -20%

      В.  Иногда -64%

3)  Считаешь ли ты, что некоторые типы музыки могут отрицательно влиять на организм человека?

      А. Скорее да, чем нет – 52%

      Б. Скорее нет, чем да -32%

      В. Нет, музыка оказывает только положительное влияние на человека – 16%

Исследование влияния различных типов музыки на медицинские показатели

 Рок-музыка  (Rammstein: Sehnsuht,,)

Время прослушивания: 7 минут (прил.4)

Вывод:

Результаты наших исследований показали, что давление и пульс увеличились не у всех испытуемых. Значит, результаты исследований, проведенных специалистами и описанные в теоретической части, достаточно  субьективны.

В среднем давление увеличилось у 40% учащихся, а пульс у 88%.

Классическая музыка (Бетховен «К Элизе»)  (прил.5).

Вывод:

Результаты наших исследований показали, что давление и пульс увеличились не у всех испытуемых.

В среднем давление и давление увеличились  у 50% учащихся.

Поп-музыка (МакSим «Мой рай») (прил.6).

Вывод:

Результаты наших исследований показали, что давление и пульс увеличились не у всех испытуемых. Значит, результаты исследований, проведенных специалистами и описанные в теоретической части, достаточно субьективны.

В среднем давление увеличилось у 25% учащихся, а пульс у 40%.                                           Исследование влияния  музыки на внимание и скорость реакции, работоспособность учащихся.

Число обследуемых:   27.         Время выполнения:  10 минут

  Проводились   исследования   на   психофизические   особенности   детей (устойчивость   и   концентрация   внимания, работоспособность).

   Была   сделана    диагностика   без   музыкального   фона   и   с   использованием    музыки.   (прил. 7). Исследование   работоспособности   и   свойств   внимания   проводилось   с   помощью    Корректурной   пробы (методика  Бурдона). В   результате   были   сделаны   следующие   выводы:

  На   графике   хорошо   видно, у   кого   из   детей   улучшилась   концентрация   внимания   с   применением   музыки, а   на   кого   не   влияет   этот   метод. В   худшую   сторону   музыкотерапия   ни   на   кого   не   подействовала. Данные   уровня   концентрации   внимания   измеряются   в   баллах   и   взяты   из   протокола   данных.   Таким   образом, положительный   эффект   использования   музыки  в   классе   на   лицо. Можно   порекомендовать   использования   этого   метода   при   проведении   самостоятельной, письменной   или   проверочной    работы, т. к.   работоспособность   будет   повышаться,  и   дети   меньше   сделают   ошибок.                       Анализ полученных результатов:

1. Мы выяснили, что очень высокие и очень низкие частоты, а особенно их сочетание неблагоприятно действуют на организм человека;
2.  В ходе эксперимента мы убедились в том, что музыка может оказывать на человека как благотворное, так и неблагоприятное воздействие;
3. Воздействие музыки на человека неоднозначно, каждый вид музыки очень разнообразен ;
4. Мы убедились, что «тяжелая» музыка (рок) все же оказывает на организм в большей степени неблагоприятное воздействие, особенно, если прослушивание происходит длительное время;
5. Результаты исследования  выявили необходимость проведения среди школьников агитационно-просветительской деятельности:

А) организация конференции по оглашению результатов эксперимента;

Б) разъяснительная работа по убеждению ребят в необходимости мер по ограничению музыкально-шумовой нагрузки на органы слуха и на их психическое здоровье;

Поэтому неудивительно, что воздействие классической музыки, доставляющая радость, замедляют пульс, увеличивают силу сердечных сокращений, способствуют расширению сосудов и нормализации артериального давления, а раздражающая музыка дает прямо противоположный эффект.

                                            4.Заключение.

Из вышесказанного, можно заключить, что различные по частоте звуки по-разному влияют на человека. Учёные установили, что это напрямую связно с ритмами головного мозга. Получая через органы слуха аудиоинформацию, мозг анализирует её, сравнивая со своими ритмами. У каждого человека ритмы протекают со своей частотой. Именно поэтому, так различны вкусы к музыке.

Например, я могу сказать о себе: с музыкой я связана с самого детства( с 7 лет), закончив музыкальную школу по классу фортепиано. И с уверенностью хочу сказать: «Игра на фортепиано прививает любовь к яркой эмоциональной игре, развивает навыки музыкальной культуры». Я отдаю предпочтение классической музыке. Одним из самых любимых композиторов для меня является Моцарт Вольфганг Амадей, его произведения благотворно влияют на работу внутренних органов и интеллект. Под старость функционирование процессов в головном мозгу замедляется, и человек перестаёт воспринимать быструю ритмичную музыку, отдавая предпочтение более спокойным и размеренным композициям. А всё потому, что мозг не поспевает обрабатывать быстро меняющуюся информацию.  Музыка тем полезнее, чем она менее ритмична и тише. Так, музыка с ритмом 60 ударов в минуту – как медитация – замедляет бета-волны в головном мозге, и мозг в таком расслабленном состоянии прекращает испытывать стресс и стабилизируется. Именно поэтому прослушивание музыки с таким ритмом позволяет избавиться от нервозности и  тревоги, улучшить трудоспособность и внимательность, нормализовать общее состояние и вернуть чувство умиротворения. Зато когда мы начинает слушать максимально ритмичную музыку, происходит обратное воздействие. Частота волн головного мозга начинает превышать допустимые нормы, и мозг начинает испытывать стресс. И если таким нагрузкам мозг подвергать постоянно, появляется не только повышенная утомляемость, раздражительность и бессонница, но и более серьезные проблемы.

Рекомендации: Если ваша деятельность спокойна и размеренна, тихий и умеренный музыкальный фон будет способствовать ее эффективности, а если вы неуравновешенны и агрессивны, то соответствующие музыкальные ритмы, обилие шума в музыке, будет поддерживать в вас это состояние. При этом музыкальный и  биологический ритмы взаимосвязаны,  т.к.  последний  подстраивается под первый. Музыка – явление в этом плане объективное, независимое, и она не может изменяться под воздействием наших желаний и настроений. Поэтому нам остается подстраиваться под музыку, соответствовать ее энергии, ритму и содержанию.

Исходя из этого, мы рекомендуем:

- Прослушивание классики помогает легкому запоминанию информации;

- Главным критерием выбора является музыка, которая нравится для того состояния в котором находится человек

- использования   классической музыки   при   проведении   самостоятельной, письменной   или   проверочной    работы, т. к.   работоспособность   будет   повышаться,  и   дети   меньше   сделают   ошибок.

Слушайте музыку! Наблюдайте, какие произведения и как на вас воздействуют. Собирайте в свою фонотеку те, которые вам помогают. И… пойте сами!

Предлагаем  вам программу « Школы музыкальных чувств», которая поможет, в любом случае,  для работы над собой, своим духовным миром ( прил.8).

5.  Литература.

1. Физика в школе. Научно-методический журнал. № 7, 2005, стр. 74.

2. Энциклопедия юного физика. Просвещение. 1985.

3. Интернет-ресурсы:

 4.Барышева Т.А., Шекалов В.А. Креативный ребенок: Диагностика и развитие творческих способностей. – Ростов-на-Дону, 2004 (Серия «Мир вашего ребенка»),

5.Большая Советская Энциклопедия. Электронное издание CD-ROM. 2003.

 6.Райгородский Б.Д. Что может музыка // Музыка в школе. 2004. №4. С.61-62.

7. Интернет-ресурсы http://www.beatles.ru/books/articles.asp?article_id=569.

8. Здоровье-музыка-психология http://www.health-music-psy.ru/index.php?page=main.

9. Музыка для здоровья http://natural-medicine.ru/1215-muzyka-dlya-zdorovya.html.

Приложение 1.

  Приложение 2.

   Приложение 3.

Число опрошенных 25, из них большинство отдают преимущество «Рок-музыке»(16 человек),а т.е. 64%.Остальные 36% предпочитают классическую и популярную музыку.

В первом опросе:

Во втором опросе:

В третьем опросе:

 Приложение 4   Влияние рок музыки на человека.

 Приложение5     Влияние классической музыки.

 Приложение 6.           Влияние поп-музыки.

  Приложение 7.

                                       Приложение 8.

                     « Школа музыкальных чувств».

1.Для уменьшения раздражительности, разочарования и для повышения чувства бренности жизни и своей принадлежности к большой жизни природы, частью которой являешься:

                             - Бах «Кантата №2», Бетховен «Лунная соната», Прокофьев

        « Соната  «Ре»»,  Франк 2 Симфония ре-минор».

2.Для уменьшения чувства тревоги, неуверенности в благополучном конце происходящего:

        - Шопен « Мазурка и прелюдии», Штраус « Вальсы»,

        Рубинштейн « Мелодия».

3.Для общего успокоения, умиротворения и согласия с жизнью в том виде, какая она есть:

        - Бетховен «Шестая симфония» 2 часть, Брамс « Колыбельная»,    

        Шуберт «Аве Мария», Шуберт « Анданте из квартета», Шопен

        «Ноктюрн соль –минор», Дебюсси «Свет луны».

4.Для уменьшения злобливости, зависти к успехам других людей:

        - Бах «Итальянский  концерт», Гайдн « Симфония», Сибелиус

        «Финляндия».

5.Для снятия эмоциональных симптомов гипертонии и напряженности в отношениях с другими людьми:

        - Бах «Концерт ре-минор для скрипки», Барток «Соната для

        Фортепиано», Бруквер «Месса ми-минор», Бах «Кантата  

        №21», Барток  «Кватрет №5».

6.Для уменьшения головной боли, связанной с эмоциональным перенапряжением»:

        - Бетховен « Фиделио», Моцарт « Дон Жуан», Лист « Вен-

        герская  рапсодия №1», Хачатурян « Сюита «Маскарад» «,

        Гершвин « Американец в Париже».

7.Для поднятия общего жизненного тонуса:  - улучшения самочувствия; - повышении активности; - улучшения настроения:

        - Бах « прелюдия» и фуга «Миминор», Бетховен

        « Увертюра «Эгмонт»», Чайковский «Шестая симфония»

        3 часть, Шопен «Прелюдия», оратории 28,№1,

        Лист « Венгерская рапсодия №2».  

Поскольку оздоровление организма при помощи музыки доступно всем, то знания о том, как этого достичь, необходимы. Мы считаем, что нужно расширять возможности звучания настоящей музыки в нашей жизни.