Исследовательская работа по физике "Инфразвук: свойства и влияние на организм человека"

Отдел образования

администрации Шатковского муниципального района

МОУ Силинская основная общеобразовательная школа

Исследовательская работа

«Инфразвук: свойства и влияние

  на организм человека»

Номинация: «Окружающая среда и здоровье человека»

Автор: Попов Денис

Класс:9

Руководитель:

Сазанова Анастасия Евгеньевна

с.Силино

2014 г.

Содержание

1. Введение…………………………………………….……………….с.3.
2. Теоретическая часть……………………………..………..…………с.4.

1. Что такое звук?............................................................................с.4.
2. Инфразвук………………………………………..……………….с.4.
3. Источники инфразвука………………………….....…...………..с.4.
4. Применение инфразвука………………………...……………….с.5.
5. Влияние инфразвука на организм человека…….….…..………с.5.
6. Почему инфразвук опасен для человека?..................................с.5.
7. Инфразвуковое оружие…………………………….…….……...с.5.
8. Меры борьбы с инфразвуком…………………………………...с.5.

Практическая часть…………………………………………………..с.7.

3. Заключение………………………………………………..……...…с.10.
4. Список литературы……………………………………..…….…….с.11.
5. Приложения………………………………………………..………..с.12.

Введение

Сейчас ни для кого не секрет, что звук это не только то, что мы слышим. Существует диапазон звуковых волн, который наши уши не могут  воспринять. Понятно, что постоянный шум или резкие звуки влияют на людей отрицательно, а спокойная музыка, тихий шум леса или падающей воды, пение птиц - успокаивают человека, восстанавливают его силы. Я заинтересовался вопросом «Как влияют на человека звуки, которые мы не слышим?». Такие звуки получили название «инфразвук» и «ультразвук». В этой работе я попытаюсь выяснить, что об инфразвуке известно современной науке.

      Данная тема  актуальна, т.к. мы живем в мире инфразвуков. Инфразвуковые колебания возникают при порывах ветра, движении человека и животных, при работе транспорта и промышленных объектов и т.д. Мощные инфразвуковые волны сопровождают извержения вулканов, землетрясения, цунами, приливы, штормы, смерчи и т.п. Большинство людей мало интересует, как на них влияет звук, который они не слышат. А ведь этот неслышимый звук изучают уже около ста лет. И успешно применяют его в разных странах и для разных целей.

Цель работы: изучение влияния инфразвука  на организм человека, последствия этого влияния и возможности использования.

Задачи:

1. Изучить литературные источники по проблеме.
2. Собрать информацию о неслышимом для человека инфразвуке

         (источники, применение, влияние на человека).

3. Установить, подвергаются ли мои одноклассники влиянию инфразвука.
4. Довести до их сведения, какие заболевания вызывает воздействие

          инфразвука на организм человека, помочь принять правильные меры по

         ограничению влияния инфразвука на их здоровье.

5. Изготовление буклета «Инфразвук: свойства и влияние на организм человека»

Объектом исследования  данной работы является инфразвук.

Предметом  исследования  является проблема –  свойства и влияние инфразвука  на организм человека.

Практическая значимость выполненного исследования заключается в том, что полученный в ходе исследования материал позволяет использовать его в дальнейшем на  уроках физики и биологии, на классных часах,  а также  работа над исследованием расширила мой кругозор.

Личный вклад автора заключается в сборе информации об инфразвуке, его применении в науке, влиянии на организм человека, проведении исследования о действии инфразвука на организм человека с учащимися   МОУ Силинской ООШ и помощь по принятию правильных мер по ограничению влияния инфразвука на их здоровье, а так же изготовление буклета «Инфразвук: свойства и влияние  на организм человека»

Теоретическая часть

1.Что такое звук?

Звук в широком смысле — колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или твёрдой средах. Человек слышит звук с частотой от 16 Гц до 20000 Гц. Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые звуки.

Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде: как (в газах, жидкостях и твёрдых телах), так и поперечных, (в твёрдых телах). Впервые скорость звука была измерена Уильямом Дерхамом в 1636 году. При температуре 20 °C она была равна 343 м/c.

2.Инфразвук

Инфразвук (лат.Infra — ниже, под) — звуковые волны, имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. Поскольку обычно человеческое ухо способно слышать звуки в диапазоне частот 16 – 20000 Гц, то за верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16 Гц. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0,001 Гц.

Природа возникновения инфразвуковых колебаний такая же, как и у слышимого звука, поэтому инфразвук подчиняется тем же физическим принципам, что и обычный звук. Инфразвук слабо поглощается средой, поэтому может распространяться на значительные расстояния от источника.

3.Источники инфразвука

  Инфразвуковые волны возникают в самых различных условиях: при обдувании ветром зданий, деревьев, телеграфных столбов, металлических ферм, при движении человека и животных, при работе различных механизмов, станков, котельных и т.д. Кроме того, инфразвук излучают ветряные электростанции и, в некоторых случаях вентиляционные шахты.(Приложение 1)

       Иными словами, мы живем в мире инфразвуков, не подозревая об этом. Зарегистрировать их могут лишь специальные приборы.

      Большинство источников инфразвука создано самими же людьми. Легковой автомобиль на скорости 100 км/ч создаёт инфразвук интенсивностью 100 дБ, а двухместный вертолёт на скорости 120 км/ч – около 120 дБ.

При помощи достаточно сильных инфразвуков (более 60 дБ) общаются между собой киты.

Также источником инфразвука является инфразвуковой “голос моря”. Впервые он был выявлен В.В.Шумикиным и объяснил его. Аналогом “голоса моря” является домино. При помощи домино  можно услышать шум приливных волн. (Приложение 2)

Поверхность инфразвуковой волны возбуждает шумовой звук в толще воды океана. Образуется же “голос моря” во время шторма, в результате сжатия и разряжения воды. Животные, живущие в океанах (медузы, некоторые рыбы), чувствуют приближение шторма или цунами и уплывают из места, где произойдёт бедствие.    Естественными источниками инфразвука в земной коре являются сейсмические и вулканические явления. Инфразвук  генерируется в этом случае землетрясениями, обвалами, извержениями вулканов.

4.Применение инфразвука

         Начнем наш обзор с приборов, созданных для регистрации «голосов моря»  инфразвукового диапазона. Такими приборами (приемниками) оборудуются береговые станции, их можно встретить и на кораблях. Назначение у них везде одно и то же – своевременно предупредить о штормовой погоде, цунами.

     А вот какое применение инфразвуку нашли музыканты. В симфоническом концерте, в Большом зале филармонии имени Д. Д. Шостаковича, впервые в истории симфонической музыки был использован музыкальный инструмент, излучающий инфразвук – инфраген. Четыре мощных аккорда симфонии, сопровождавшихся инфрагеном, оказали эмоциональное воздействие на слушателей, окрасив мелодию дополнительными оттенками.    

      Применение инфразвука имеет большое значение в военном деле. Улавливая его приборами, точно определяют место, откуда действует дальнобойная артиллерия.

     Используют инфразвук и в рыболовецком промысле. Рыболовецкие суда, оснащенные соответствующими установками, могут быстро находить стаи рыб, издающие инфразвук или отражающие его.

    В настоящее время инфразвук начинают медленно использовать в медицине. В основном при лечении рака (удаление опухолей), в микрохирургии глаза (лечение заболеваний роговицы), в физиотерапии и в некоторых других областях.

5.Влияние инфразвука на организм человека. Истории из жизни

      Не подозревая о существовании в мире инфразвуков, не слыша их, мы тем не менее можем от них пострадать или в лучшем случае испытать весьма неприятные ощущения. (Приложение 3)

      Приведенные случаи – особые, связанные с большими дозами инфразвукового излучения. А обычный эффект его слабого воздействия на человеческий организм проявляется в виде «морской болезни», тошноты, головокружения, усталости, неприятных ощущений, головной боли, иногда ослабления зрения.

6.Почему инфразвук опасен для человека? (Приложение 4)

7.Инфразвуковое оружие (Приложение 5)

8.Меры борьбы с инфразвуком.

Следует признаться, что этих мер пока не так уж много. Общественные меры борьбы с шумом начали разрабатываться уже давно. Юлий Цезарь почти 2000 лет назад в Риме запретил езду ночью на грохочущих колесницах. А 400 лет назад королева Англии Елизавета III запретила мужьям бить своих жен после 10 часов вечера, "чтобы их крики не беспокоили соседей". Сейчас уже в мировом масштабе принимаются меры борьбы с шумовым загрязнением среды: усовершенствуются двигатели и другие части машин, этот фактор учитывается при проектировании трасс и жилых районов, используются звукоизолирующие материалы и конструкции, экранирующие устройства, зеленые насаждения. Но следует помнить, что и каждый из нас должен быть активным участником этой борьбы с шумом.

К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно отнести:

• Изоляция объектов, являющихся источниками инфразвука, выделение их в отдельные помещения.
• Использование кабин наблюдения с дистанционным управлением технологическим процессом.
• Повышение быстроходности машин, обеспечивающее перевод максимума излучения в область слышимых частот.
• Применение глушителей инфразвука с механическим преобразованием частоты волны.
• Устранение низкочастотных вибраций.
• Повышение жесткости конструкций больших размеров.
• Введение в технологические цепочки специальных демпфирующих устройств малых линейных размеров, перераспределяющих спектральный состав колебаний в область более высоких частот.
• Использование средств защиты органа слух и головы от инфразвука – противошумов, наушников, гермошлемов и т.д. (заглушающая способность которых на низких частотах значительно ниже, чем на высоких). Для повышения эффективности защиты рекомендуется использовать комбинацию нескольких типов средств индивидуальной защиты.
• Применение рационального режима труда и отдыха – введение 20-минутных перерывов через каждые 2 часа работы при воздействии инфразвука с уровнями, превышающими нормативные.

Хочется обратить внимание, что все приведенные методы борьбы нацелены на то, чтобы преобразовать колебания низкой частоты в колебания более высокой частоты, тем самым превратить инфразвук в звук слышимого диапазона.

Практическая часть

Для выяснения характера воздействия на учащихся инфразвука я разделил их на две группы. Первая группа – в ее состав вошли учащиеся, которые не посещают дискотеки, а если слушают музыку, то негромкую и немного времени.

Вторая  группа – в ее состав  вошли учащиеся, которые слушают музыку каждый день по 2-3 часа (по дороге в школу и обратно, в свободное время дома, а также при регулярном посещении дискотек). В обе группы вошло по 3 мальчика и 3 девочки, в возрасте 13-15 лет.

В начале исследования было проведено тестирование ( Приложение 6).

Результаты тестирования (Приложение 7 - диаграммы) показали, что ребята из первой  группы предпочитают слушать спокойную музыку с лирическим содержанием, лишь один человек иногда слушает классическую музыку. 17% учащихся из второй группы слушают рок, 50% - поп-музыку,80% увлекаются «клубняком». Все участники первой группы слушают музыку с умеренной громкостью не более 30 минут в день. Участники же из второй группы "заполняют" все свободное время, даже перемены между уроками в школе (т.е. несколько часов в день), причем громкость звучания слушаемого ими рока - "по максимуму", как выражаются они, так что "колонки подпрыгивают". И что же чувствуют ребята во время и после прослушивания музыки? Ребята из второй группы откровенно сознались, что у них вибрируют внутренние органы (и это им нравится), они испытывают давление на барабанные перепонки, заложенность ушей. У 20% учащихся из этой группы после прослушивания музыки наблюдается чувство тревоги и страха, у 60% - усталость и слабость, у 40% - головокружение, 80% - приподнятое настроение. Причиной плохого самочувствия 30% учащихся (из второй группы) считают заболевание, 60% винят большие   нагрузки в школе.

     Анкетирование было предложено только второй группе, т.к. ребята первой группы не ходят на дискотеки. (Приложение 8).

Анализ результатов анкетирования (Приложение 9) показал, что учащиеся находятся на дискотеке по 3-4 часа. Вечером после дискотеки настроение меняется. Сначала приподнятое, веселое, с приятным легким головокружением, потом прямо противоположное: наступает грусть, уныние, часто - нервозность. Большинство участников исследования отмечают, что долгое время не могут уснуть, у некоторых иногда - бессонница или снятся кошмарные сны. Учащиеся  признаются, что в течение первых двух дней проявляется чувство усталости, головная боль, тошнота, головокружение (и уже не очень приятное).

Наблюдения за участниками эксперимента показали контрастное поведение, хотя до начала эксперимента, пока не было деления на группы, такой разницы в поведении не замечали, то есть на этом, просто, не заострялось внимание. Теперь явно видно, что ребята из первой группы спокойные, сдержанные, на замечания учителей реагируют адекватно, в общении с одноклассниками предупредительны, дружелюбны.

Учащиеся же из второй группы ведут себя прямо противоположно: они раздражительны, вспыльчивы, не сдержаны; эти качества они проявляют как в общении с одноклассниками, так и с учителями.

Очень тревожит то, что никто из опрошенных не видит никакого вреда в прослушивании громкой музыки часами, танцами под музыку в стиле рок, громкость которой превышает все допустимые границы.

Выводы

        На основании анализа тестирования и анкетирования подростков можно сделать вывод, что они  подвергаются воздействию инфразвука в общественных помещениях (в том числе и в школе), в жилых домах, при езде в автобусе, в автомобиле. Но максимальное влияние на свой организм подростки получают на дискотеках и при прослушивании громкой музыки низкой тональности. Они добровольно вредят своему здоровью, потому что плохо осведомлены о вредном действии неслышимых волн на человека, а особенно на растущий организм школьника. Влияние на лицо, симптомы уже наблюдаются. Все мы: и взрослые, и дети должны кричать, бить тревогу о том, что невидимый и неслышимый враг «инфразвук» подбирается к нам со всех сторон, действует на нас, вредит нашему здоровью. Но самое главное – вести с ним борьбу.

Что могут сделать взрослые для того, чтобы оградить нас от влияния инфразвука, который находит нас на улицах, в школах и в наших домах? Наверное, для организации защиты от инфразвука необходимо применять комплексный подход, включающий конструктивные меры снижения инфразвука в источнике образования, планировочные решения, организационные, медицинские меры профилактики.

     А что в силах нам, детям, чтобы устранить или хотя бы уменьшить влияние инфразвука, по крайней мере, на свой организм. Во-первых, слушать не очень громкую музыку, а главное, чтобы тональность звуков не лежала на границе слышимых и не слышимых волн, т.к. в этом случае музыка обязательно будет сопровождаться излучением инфразвука. Рекомендую слушать классическую музыку, она очень благотворно влияет на психику и здоровье вообще, успокаивает, помогает погрузиться в свои мысли и помечтать. Проверил на себе. После такого пятнадцатиминутного отдыха у меня хорошее настроение, высокая работоспособность, а главное, меньше конфликтов с родителями, я начинаю лучше их понимать. Во-вторых, не посещать те дискотеки, на которых звучит низкочастотная и, можно сказать низкопробная музыка. Поговорить с организаторами дискотек, осведомить их о вредном влиянии инфразвуковых волн, которыми наводнен рок и клубная музыка. Аналогичную работу провести и в школе, т.к. на школьных дискотеках звучит музыка подобного рода.

     Давайте же не останемся равнодушными к поднятой проблеме, а примем необходимые меры в борьбе с вездесущим, невидимым врагом. Пусть каждый сделает все, что в его силах и тогда станет лучше мне, тебе и другим, а значит – обществу, частью которого мы являемся.

   III. Заключение      

    Выполнив данную работу, собрав, обработав и обобщив большое количество материала по данной проблеме, я узнал много нового об инфразвуке. Об опасности, которую он может представлять для организма человека, и о том, насколько широко его можно использовать в различных областях науки. Очень перспективными я считаю использование инфразвука в медицине для лечения раковых заболеваний, а также для прогнозирования места и времени будущих извержений вулканов и землетрясений.  Интересно было узнать о разработке оружия массового воздействия с использованием инфразвука. Мне было очень приятно и интересно работать над этой темой, так как я считаю её перспективной и мало освещённой для широкого круга людей. Материал может быть использован как на уроках физики и биологии, так и во внеклассной работе.

В дальнейшем я планирую более детально изучить ультразвук и его свойства.

IV. Список литературы:

1. Мясников И.Г. Неслышимый звук. - М., 1998.
2. Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук и инфразвук. - М., 1999.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. - М., 1990.
4. Баулан И. За барьером слышимости. - М., 1991.
5. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. - М., 2002.
6. Журнал «Наука и жизнь», март 2002; статья Владимира Шульгина, кандидата технических наук, старшего научного сотрудника Национальной академии наук Украины; «Миф об инфразвуке».
7. Коршунова Н. Под прицелом ультразвука; журнал Здоровье. -  1999. - № 5. С. 66 – 68

          8)      Клюкин И.И. Удивительный мир звука1986г. Ленинград:

1.  Судостроение.

          9)      http://nsportal.ru

          10)    http://fs.nashaucheba.ru

          11)    http://infrazvuk.info

          12)    http://www.uchportal.ru