Можно ли увидеть звук, или как защититься от шума

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение 

Средняя общеобразовательная школа №72 г. Липецка 

Секция  Физика

Можно ли увидеть звук, или

 Как защититься от шума?

Зайцев Павел Алексеевич

учащийся 10 А класса

Руководитель

                                                                    Кузьмина Елена Александровна

учитель физики

Липецк  2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………………..3

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ…………………………………..………………………………………………….4

     В МИРЕ ЗВУКОВ……………………………………………………………………………………  4

     АКУСТИКА……………………………………………………………………………………………4

     ШУМЫ…………………………………………………………………………………………………5

     ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ….…………………………………………………………………6

     ШУМОИЗОЛЯЦИЯ …………………………………………………………………………………..6

     АНАЛИЗ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА И МНЕНИЯ МЕДРАБОТНИКА…………………7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………….….…10

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………………………..……11

ВВЕДЕНИЕ

      Мы живем в мире звуков, которые позволяют нам получать информацию о том, что происходит вокруг. Прогулка по большому городу нередко заканчивается головной болью – так действует на нас разнообразный шум. Не сравнить с тишиной у реки или в лесу. Все меньше людей оказывается в таких «чистых» звуковых условиях.

     Врачи бьют тревогу, приводя свидетельства частичной или полной потери слуха, а также нарушений нервной системы.

 Любая звуковая волна, которая распространяется в пространстве, может оказывать на встречающиеся препятствия (в том числе и на наши барабанные перепонки) некое давление. Люди, которые бывали на рок-концертах и стояли около мощных колонок не понаслышке знают, что оно может быть и очень сильным.

     Я в своей исследовательской работе изучил различные вещества по степени прохождения звука сквозь них, проанализировал мнение медиков по вопросу влияния шума на организм человека, проанализировал мнение граждан нашего города по вопросам «шумозагрязнения» и предоставляю вашему вниманию свой проект.

     Объект исследования: звуковые волны.

     Предмет исследования: распространение звуковых волн в различных средах, шумопоглощение, влияние шумов на здоровье.

     Цели исследования: 

1) Исследовать, какие материалы лучше, а какие хуже проводят звук;

2) Выяснить, как можно защититься от шума;

3) Исследовать, как влияют различные звуки на состояние здоровья человека.

     Задачи исследования: 

1) Ознакомиться с теоретическим материалом;

2) Провести эксперименты;

3) Составить рекомендации по защите от шума и «охране слуха»;

4) Провести социологический опрос жителей.

Гипотеза: Я предполагаю, что хорошей проводимостью звука обладают твёрдые, но пористые тела, что позволяет их использовать в строительстве в качестве шумопоглощающих материалов; предполагаю, что высокий уровень шума неблагоприятно влияет на здоровье человека.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

В МИРЕ ЗВУКОВ

 Еще с древних времен звуки служили людям средством связи и общения друг с другом, средством познания мира и овладения тайнами природы. Звуки – наши неизменные спутники. Они по-разному действуют на человека: радуют и раздражают, умиротворяют и придают силы, ласкают слух и пугают своей неожиданностью. Это огромный диапазон выразительных средств, которыми обладают речь и музыка. Звуки дают нам много информации об окружающем мире.    Вы, наверное, замечали, что, даже не видя своего собеседника, можете определить его настроение - весел он или печален, разгневан или спокоен.

АКУСТИКА

Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления, называется акустикой. Акустика подразделяется на отрасли

1. физическая – изучает природу и свойства звуковых колебаний.
2. музыкальная – исследует работу музыкальных инструментов и условия их наилучшего звучания.
3. архитектурная – изучает распространение звука в помещениях.

4.физиологическая – изучает органы слуха, их устройство и действие.

Звук – это механические, продольные, упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых телах и воспринимаемые ухом человека и животных.

Звуковые волны представляют собой чередование сгущений и разрежений среды, в которой они распространяются. Звук может распространяться в жидкой и твердой среде. Тот, кто нырял в море, знает, что под водой хорошо слышны звуки гребных винтов, удары камней и др.

Звук движущегося поезда хорошо слышен, если приложить ухо к рельсу. По земле хорошо передается звук топота копыт бегущей лошади.

Звуковые волны частотой от 16 Гц до 20 000 Гц называются слышимым звуком. Только они воздействуют на органы слуха человека, вызывая слуховые ощущения. Конечно, не каждый человек может воспринимать волны с частотой 20Гц или 20000 Гц. С возрастом чувствительность уменьшается, и акустический диапазон для взрослого человека уменьшается (50 – 14000Гц). Звуковые волны частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, а частотой от 2 • 104 Гц до 1013 Гц – ультразвуком. Ультразвук частотой 109 Гц и выше называется гиперзвуком.  Такие волны не слышимы для человека, но некоторые животные способны не только слышать, но и издавать ультразвуки и инфразвуки.            

 Чтобы услышать звук, необходимы:

• источник звука;
• упругая среда между ним и ухом (опытами доказано, что в вакууме звук не распространяется);
• определенный диапазон частот колебаний источника звука – между 16 Гц и 2 • 104 Гц;

Звук как физическое явление характеризируют частотой, интенсивностью или звуковым давлением, набором частот. Это объективные характеристики звука. Органы слуха человека воспринимают звук громкостью, высотой тона, тембром. Эти характеристики имеют субъективный характер. Физическому понятию интенсивности звука отвечает громкость звука. Субъективную громкость звука нельзя точно количественно измерить.

 Высота звука определяется его частотой, чем больше частота, тем большим будет высота звука. Органы слуха человека довольно точно ощущают изменение частоты. В области частот 2 кГц может воспринимать два тона, частота которых отличается на 3 – 6 Гц.  Тембр звука определяется его спектральных составом.

 Тембр – это оттенок сложного звука, которым отличаются два звука одинаковой силы и высоты.

ШУМЫ

     Мы живём в мире шумов. Шум отличается от музыкального тона тем, что ему не соответствует какая – либо определённая частота колебаний. В шуме присутствуют колебания различных  частот. Измеряется уровень шума в децибелах. Движение автомобилей, ветер, шелест листвы, переплетение голосов людей и другие звуковые шумы являются нашими спутниками ежедневно. Но к таким шумам слуховой анализатор человека имеет возможность привыкать. Однако существуют и такие явления, с которыми даже приспособительные способности человеческого уха не могут справиться. Например, шум, превышающий 120 дБ, способен вызвать ощущение боли. Самое громкое животное – синий кит. Когда он издает звуки, его можно услышать на расстоянии более 800 километров.

      Археологические раскопки доказали существование в древности многочисленных лечебниц для нервнобольных, в которых единственным методом лечения была журчащая вода, протекающих ручейков. Однако звук не всегда применяли с лечебной целью – в древние века бытовала мучительная казнь «под колоколом», когда звуком убивали осуждённого. До настоящего времени акустикой жилья в России занимались недостаточно.   За последнее время уровень шума в жилых многоквартирных домах и общественных зданиях существенно возрос. Это связано с увеличением числа бытовых приборов и инженерного оборудования.
    Наш дом переполнен звуками. Шумы в городских квартирах делят на два типа. Каждый из них имеет свое происхождение. Первый тип шума – воздушный. С ним мы сталкиваемся постоянно. Его источниками являются звуки, которые распространяются непосредственно в воздушной среде. Это шум от работающего телевизора, разговоров людей или игры на музыкальных инструментах. Свою ноту в общий хор вносят звуки с улицы и от соседей. Все это вместе образует так называемый бытовой шум. Шум - малоприятный спутник человеческой жизни, но и другая крайность - абсолютная тишина нам тоже, оказывается, не подходит, поскольку держит нервную систему в постоянном напряжении: почему так тихо, не случилось ли чего?     Недаром космонавты считают одним из самых тяжелых испытаний пребывания в сурдокамере. Там начинают беспокоить удары сердца, пульс, дыхание и даже шорох ресниц. Эти обычно неслышимые звуки в условиях абсолютной тишины воспринимаются человеком как столь интенсивные, что могут стать причиной серьезных психических расстройств.

      В природе абсолютной тишины не бывает, тем более не бывает тишины в городе. В крупных городах свыше 60% населения жалуются на чрезмерный шум. С развитием промышленности и современного городского транспорта появилось новое понятие «шумовое загрязнение» среды обитания. Шум, особенно большой интенсивности, не просто надоедает и утомляет, но и может серьёзно подорвать здоровье. Исследования в области шума показали, влияет  не только на слух, но, в первую очередь, на структуру головного мозга, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма.

     Если шум постоянно действует на человека в процессе труда, могут возникнуть различные психические нарушения, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и кожные заболевания. Длительное воздействие шума является одним из факторов, способствующих развитию язв и даже инфекционных заболеваний.

     Под воздействием шума происходит повышение кровяного давления, расширяются зрачки (снижается острота зрения), ухудшается иммунная система человека. Снижение слуха на 10 дБ незаметно для человека, на 20 дБ - начинает серьёзно беспокоить. Дальнейшее снижение слуха приводит к физическому недостатку и стойкой утрате трудоспособности. У людей, долгие годы работающих в шумном цехе, слух постепенно ослабевает, вплоть до полной потери. Французскими экспериментаторами доказано, что звук мощностью 90дБ, интенсивностью 1750 циклов в секунду вызывает потерю ориентации, частичную слепоту и непроизвольные судороги мышц, тяжёлые психические расстройства, панику. Шум с интенсивностью около 196 дБ приводит к повреждению лёгочной ткани.

С шумом пытаются бороться административными мерами. Внедряются различные приспособления, снижающие уровень шума: глушители, чехлы, заглушки для слуховых проходов, наушники.

.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Для проведения эксперимента мне потребовался источник звука. В качестве источника в данном случае я взял обычные наушники. Также мне потребуются различные материалы, такие как: дерево, металл, пенопласт, вата. Прикладывая поочерёдно под наушник к уху различные материалы, я смог убедиться в том, что различные материалы проводят звук по разному. Например,  поместив под наушник с музыкой деревянный брусок или металлический шпатель , я получил следующие результаты: музыка слышится чётко, громкость не уменьшилась. В опыте с пенопластом или стопкой ватных дисков замечено приглушение звука, он был нечётким и негромким. В ходе эксперимента выяснилось, что хорошо проводят звук упругие твердые тела. Пористые, ячеистые тела – плохие проводники звука. Следовательно, необходимо использовать их и их сочетания в строительстве зданий.

ШУМОИЗОЛЯЦИЯ

  В современном мире, где шум является его неотъемлемой составляющей, при работе над архитектурным проектом,  нельзя не принимать во внимание его акустические характеристики. Уменьшение шума производится за счет использования различных акустических материалов.
     Такие материалы должны быть высокопористыми. Движение звуковой волны в них тормозится, и в результате трения часть механической энергии превращается в тепловую.
   На звукопоглощающие свойства материалов оказывает влияние и их упругость. В изделиях с гибким каркасом происходят дополнительные потери звуковой энергии.   Звукопоглощающие материалы имеют волокнистое, зернистое или ячеистое строение.
   Грамотная звукоизоляция зданий: жилых домов, школ, больниц, ночных клубов, культурно-развлекательных центров, предусматривает использование материалов различного типа. При этом надо учитывать такие свойства материалов, как влаго- и огнестойкость, механическая прочность, экономичность, возможность вторичной покраски, очистки от пыли и мойки. И только специалист-акустик сможет дать помочь решить проблемы, касающиеся звукоизоляции.

Что представляет собой звукопоглощающий потолок? Прежде всего, он является многослойным каркасом. Его составными частями служат звукоизоляционные и звукопоглощающие материалы, а также подвесная система. Толщина и акустические свойства каждого слоя подобраны определенным образом. Это позволяет гасить звуковые волны, проходящие через потолок. В качестве материалов для такой конструкции чаще всего используются звукопоглощающие плиты, изготовленные из стекловолокна. Они имеют плотность от 45 до 60 килограмм на метр кубический. Крепят такие плиты на подвесной системе. При этом оставляется воздушный зазор для большего снижения шумов. Нижним слоем данной конструкции является лист гипсокартона. 

     Добиться тишины в квартире помогут окна ПВХ. Они гасят поступающие с улицы звуки благодаря стеклопакетам. Уровень шума при этом снижается до 30-40 дБ. Еще большей защите от уличных звуков способствует установка в оконные блоки многослойного стекла - триплекса. Оно не пропускает в помещение звуковые волны средней и высокой частоты.

АНАЛИЗ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА И МНЕНИЯ МЕДРАБОТНИКА

При выполнении работы я проводил опрос населения в разных частях города Липецка, основной задачей которого было : изучение мнения граждан об уровне бытового шума в их жизни и влияние шума на самочувствие. Получились следующие результаты, которые я представил на диаграммах. (см. диаграммы 1, 2)

Диаграмма 1

Диаграмма 2

Анализ диаграмм позволяет сделать вывод о том, что население, проживающее в шумной центральной части города недовольно уровнем «шумовой загрязненности», испытывают дискомфорт. Жители же «спальных» районов в меньшей мере испытывают дискомфорт от уровня шума, 35% довольны существующим уровнем шума, 25% не обращают на него внимания.

Проводя своё исследование влияния шумов на организм человека, мне удалось взять интервью у медсестры лор-отделения Областной детской клинической больницы. (видео репортажа прилагается). Она рассказала о том, какие именно отклонения в здоровье человека проявляются при длительном воздействии монотонного звука, при воздействии громких резких звуков, при постоянном прослушивании музыки из наушников плеера.

Проанализировав всё , что я узнал, я составил некоторые рекомендации по борьбе с шумами и «охране слуха»

Борьба с шумами в городе (другом населённом пункте)

Самый простой, найденный мною способ «охраны слуха» -  это метод  60\60. Он означает, что слушать музыку и прочие звуковые программы необходимо на уровне 60% громкости и не более 60 мин в день.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении мне бы хотелось вернуться к теме моей работы «Можно ли увидеть звук, или как защититься от шума». Звук увидеть всё-таки можно!  Для этого понадобятся барабан и горсть пшена или риса. Если насыпать крупу на верхнюю плоскость барабана, а по нижней постучать барабанной палочкой, то мы увидим как частички крупы придут в движение, начнут подпрыгивать.

Какой вывод можно сделать из этого опыта? Звук как механическая волна способен оказывать давление и действовать  с силой! Именно такое давление оказывается на барабанную перепонку в ухе человека и он слышит звук. И если это давление слишком велико, то человек как минимум будет испытывать дискомфорт, а как максимум может получить повреждение органов слуха.

Поэтому необходимо бороться с превышением шума в населенных пунктах, беречь слух и использовать при строительстве зданий шумопоглощающие материалы.

Я считаю, что в ходе проведённого мною исследования цели были достигнуты, а задачи решены.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1) Шабловский В. Занимательная физика.– С.-Петербург.: Тригон, 1997.– 415 с.

2) Леонович А.А. Физика. Я познаю мир.– М.:АСТ, 1998.– 478 с.

3) Перельман Я.И. Знаете ли вы физику? - Д.: ВАП. 1994– 256 с.

4) Радзишевский А. Ю. Основы аналогового и цифрового звука. - М.:Вильямс,2006. – 288 с.

5) Звуковой барьер. Как защититься от шума. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.aif.ru/health/life/zvukovoy_barer_kak_zaschititsya_ot_shuma

6) Влияние шума на организм человека [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://studopedia.ru/7_166110_vliyanie-shuma-na-organizm-cheloveka.html

7) Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции: Расчет и проектирование. – М.:ИНФРА-М, 2005. – 448с.

8)  Ушаков Д. Н. Большой толковый словарь современного русского языка. - М.: Альта-Принт, 2007                                                                                              

Можно ли увидеть звук, или

 Как защититься от шума?

Зайцев П. А.

МБОУ СОШ №72 г. Липецка, 10 класс

Научный руководитель: Кузьмина Е. А.

Тел.: (4742) 28-35-64, e-mail: sc72_lip@mail.ru

      Мы живем в мире звуков, которые позволяют нам получать информацию о том, что происходит вокруг. Прогулка по большому городу нередко заканчивается головной болью – так действует на нас разнообразный шум. Все меньше людей оказывается в «чистых» звуковых условиях.

В исследовательской работе изучались различные вещества по степени прохождения звука сквозь них, проанализировано мнение медиков по вопросу влияния шума на организм человека, проанализировано мнение граждан нашего города по вопросам «шумозагрязнения» и составлены рекомендации по «охране слуха».

  Объект исследования: звуковые волны

  Предмет исследования: распространение звуковых волн в различных средах, шумопоглощение, влияние шумов на здоровье человека

   Цели исследования: 

1) Исследовать, какие материалы лучше, а какие хуже проводят звук.

2) Выяснить, как можно защититься от шума.

3) Исследовать, как влияют различные звуки на состояние здоровья человека.

    Задачи исследования: 

1) Ознакомиться с теоретическим материалом.

2) Провести эксперименты.

3) Составить рекомендации по защите от шума и «охране слуха».

4) Провести социологический опрос жителей.

Список литературы

1) Шабловский В. Занимательная физика.– С.-Петербург.: Тригон, 1997.– 415 с.

2) Леонович А.А. Физика. Я познаю мир.– М.:АСТ, 1998.– 478 с.

3) Перельман Я.И. Знаете ли вы физику? - Д.: ВАП. 1994– 256 с.

4) Радзишевский А. Ю. Основы аналогового и цифрового звука. - М.:Вильямс,2006. – 288 с.

5) Звуковой барьер. Как защититься от шума. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.aif.ru/health/life/zvukovoy_barer_kak_zaschititsya_ot_shuma

6) Влияние шума на организм человека [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://studopedia.ru/7_166110_vliyanie-shuma-na-organizm-cheloveka.html

7) Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции: Расчет и проектирование. – М.:ИНФРА-М, 2005. – 448с.