Инфразвук

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Школа №175»

Реферат

«Инфразвук»

Выполнил: ученик 8а класса

 Рузанов Роман

Проверил: Киржаева Д.Г.

2018г

План

Введение

1. Звук  и его восприятие человеком
2. Инфразвук
3. Источники инфразвука
4. Влияние инфразвука на организм человека
5. Меры борьбы с инфразвуком
6. Области применения инфразвука
7. Исследования инфразвука

Заключение

Введение

Живя в мире, наполненном различными звуками, мы редко задумываемся, что же такое - звук, и какое влияние он оказывает на нас.

А ведь самого по себе звука, как мы привыкли его слышать, вовсе не существует. В окружающем нас пространстве беззвучно перемещаются немые волны различной частоты.

Природой человеку дан слуховой аппарат, способный трансформировать эти волны в звук, однако люди могут услышать лишь малую часть из всего того широкого диапазона частот, что окружают нас с момента рождения. Человечество веками жило, не подозревая о том, что за порогами слышимости тоже существуют звуковые волны, могущие оказывать влияние на наш организм и нашу психику.

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, так как 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 для разных целей.

Задачи: основная задача исследовать инфразвуковое воздействия на наше повседневное восприятие. Для этого нужно раскрыть сущность понятия инфразвуковых колебаний и показать, какие источники инфразвука существуют в нашей повседневной жизни, и каким образом инфразвуку удается влиять на человека. Также в работе предоставляется описание истории исследований о влиянии инфразвуковых волн на человека.

Механические волны - это колебания частиц определенной частоты, распространяющиеся в веществе, удаляясь от места их возникновения.

Колебания – это движения, которые повторяются через конкретные промежутки времени.

Механические волны распространяются в упругой среде (когда между частицами вещества возникают силы упругости).

По характеру колебаний частиц волны делят на поперечные, продольные и поверхностные.

Поперечные волны возникают только в твердых телах. В поперечных волнах частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения. Примером волны такого рода могут служить волны, бегущие по натянутому резиновому жгуту или по струне.

Если смещение частиц среды происходит вдоль направления распространения волны, то волна называется продольной. Волны в упругом стержне или звуковые волны в газе являются примерами таких волн.

Продольные волны распространяются в жидкостях и газах за счет  последовательного сжатия и разряжения между частицами вещества.       Поверхностные волны возникают на границе раздела двух сред. Колеблющиеся частицы сред являются как поперечными, так и продольными волнами.

Для возникновения механической волны необходимы два условия: наличие упругой среды, присутствие источника колебаний (тело, совершающее гармоничные колебания).

        2. Звук и его восприятие человеком.

Звуковые волны являются механическими волнами, и относятся к бегущим продольным волнам. В бегущих волнах происходит перенос энергии без переноса вещества.

Частота звуковых волн находится в диапазоне от 20 до 20000Гц. Скорость звука впервые была измерена в 1636 году. При температуре 20 °C она была равна 343 м/c.

Помимо скорости распространения и частоты звук характеризуется еще одной величиной – громкость звука, но поскольку эта величина очень изменчива (зависит от длительности и индивидуальных особенностей слушателей), то чаще всего ее характеризуют интенсивностью звуковых волн (амплитудой их колебаний) измеряемой в белах.

 Восприятие звука человеком заключается в том, что звуковые колебания, достигая барабанной перепонки, передают на нее колебания, которые во внутреннем ухе преобразуются в электрические импульсы и передаются в мозг.

3. Инфразвук.

Инфразвуком называют акустические колебания с частотой ниже 20 Гц

Инфразвук является составной частью спектров шумов, излучаемых многими технологическими агрегатами.

Волны инфразвука имеют те же свойства, что и обычные звуковые волны. Но в тоже время они имеют ряд особенностей: длина их волны значительно больше (волна с частотой 3.5 Гц имеют длину 100м), они мало поглощаются окружающей средой (в том числе и звукоизоляцией), следовательно, распространяется на очень большие расстояния, и пройдя 100км, гаснут всего на 1дБа, а также обладают большой проникающей способностью. Этот частотный диапазон лежит ниже порога слышимости и человеческое ухо не способно воспринимать колебания указанных частот.

      Для фиксации инфразвука применяют микрофоны, гидрофоны и геофоны. Используются также специальные низкочастотные приёмники электрохимического и оптического типа.

4. Источники инфразвука.

Источниками инфразвука являются тела, создающие низкочастотные (ниже 20гц) колебания

В природе очень многие тела являются источником инфразвука: грозовые разряды резкие порывы ветра инфразвуковыми колебаниями сопровождаются извержения вулканов, сейсмическая активность (землетрясения), ураганы. 

Американские учёные обнаружили, что тигры и слоны используют для коммуникации друг с другом не только рычание, мурлыкание или рев и трубные позывы, но также и инфразвук, то есть звуковые сигналы очень низкой частоты, неслышные для человеческого уха.

    Естественными источниками инфразвука в воздушной среде является метеорологические явления. Инфразвуковые волны генерируются атмосферными турбулентными изменениями давления, ветром и т.д. В атмосфере вклад в шумовое инфразвуковое поле вносят грозовые разряды, полярные сияния и т.п.  

Естественными источниками инфразвука в водной среде также являются метеорологические явления. Эти волны генерируются океаническими турбулентными изменениями давления, морскими волнами (в т.ч. приливными), водопадами и т.п. В океане же вклад в шумовое инфразвуковое  поле вносят изгибные колебания и температурное растрескивание ледяного покрова.

Примером источника инфразвука в море или океане является так называемый «голос моря» -  инфразвуковые волны, возникающие при завихрении ветра на гребнях морских волн; особенностью данных волн является то что они являются поверхностными, т.е. относятся и к продольным, и к поперечным механическим волнам.

Производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов что и шум слышимых частот. Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения). Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100-110 дБ

Человек и его внутренние органы также являются источником инфразвука.

Также в природе встречаются инфразвуковые аномалии – это природные резонаторы больших размеров образованные рельефом.

Примером такой аномалии является «бермудский треугольник»  Береговая линия Северной Америки в районе мыса Гаттерас, полуостров Флорида и остров Куба образуют гигантский рефлектор. Шторм, происходящий в Атлантическом океане, генерирует инфразвуковые волны, которые, отразившись от этого рефлектора, фокусируются в районе "Бермудского треугольника". Колоссальные размеры фокусирующей структуры позволяют предположить наличие областей, где инфразвуковые колебания могут достигать значительной величины, что и является причиной происходящих здесь аномальных явлений. Как известно, сильные инфразвуковые колебания вызывают у человека панический страх вместе с желанием вырваться из замкнутого пространства.

5. Влияние инфразвука на организм человека.

Инфразвук оказывает преимущественно негативное влияние на физическое и психологическое состояние человека. Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110дб и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых следует отнести изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Это вызвано тем что при работе многие органы человека совершают колебания с частотой ниже 20Гц: при сокращении сердце дает звук с частотой 1-2Гц, мозг во время сна с частотой 0,5-3,5Гц, а в период работы 14-35Гц, собственная частота грудной клетки – (5 –8 Гц), брюшной полости – (3 – 4 Гц) при совпадении частоты инфразвуковой волны с  частотой органа работа последнего усиливается, что может привести к повреждению или разрыву органа. Также инфразвук оказывает негативное влияние на кровеносную систему: в несколько раз усиливается свертываемость крови, что может привести к образованию застоев крови в сосудах. Имеются данные о том, что инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора.

Инфразвук  в области  от 6-7 Гц оказывает губительное действие на организм человека. Биологическое действие инфразвуковых колебаний менее 1 Гц сводится к появлению признаков морской болезни со всеми сопутствующими изменениями центральной нервной системы и внутренних органов.

Однако даже слабые инфразвуки могут оказывать на человека существенное воздействие, если они носят длительный характер. Некоторые нервные болезни, свойственные жителям промышленных городов, вызываются именно инфразвуками, проникающими сквозь самые толстые стены.

6. Меры борьбы с инфразвуком

Поскольку в современном мире нас окружает инфразвук, важно знать каковы способы защиты от него. Поскольку инфразвук имеет ряд особенностей, а именно низкую поглощаемость окружающей средой, то обычные звукоизоляции будут малоэффективными для борьбы с инфразвуком. Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике. К таким средствам относятся:

• изоляция объектов, являющихся источниками инфразвука
• устранение низкочастотных вибраций
• использование механизмов повышающих частоту колебаний до слышимых частот
• Должны приниматься меры по снижению интенсивности аэродинамических процессов - ограничение скоростей движения транспорта

А также при выборе конструкций предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, так как в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткости создаются условия для генерации инфразвука.

использование индивидуальных средств защиты органов слуха.

В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума.

Немаловажное значение для защиты от инфразвука уделяется соблюдению режима труда и отдыха, так при контакте с инфразвуком рекомендуется  делать перерывы в 15 минут через каждые 1,5 часов работы.

7. Области применения инфразвука.

Дальнобойность – это очень важное свойство низкочастотного звука. В сочетании с хорошей способностью отражаться оно делает возможным использовать инфразвук в различных областях науки и техники.

На основе раннее сказанного, ясны области применения инфразвука: одним из основных направлений является использование инфразвука в качестве оружия. В этом случае инфразвук намного удобнее высокочастотных волн, так как он сам по себе представляет угрозу для здоровья человека. Частоты нашей нервной системы и сердца лежат в диапазоне инфразвука - 6 Гц. Эмулирование этих частот приводит к плохому самочувствию, беспричинному страху, панике, сумасшествию, и наконец, смерти. Причины того, что «инфразвуковое» оружие еще не получило широкого применения, таковы: очень большие размеры, малая дальность, и опасность для оператора. Зато преимущества также велики: управляя мощностью волны, можно будет избирательно оглушать или убивать, не подвергаясь опасности, ведь таким аппаратом можно управлять дистанционно, из изолированного от звуковых волн помещения

 С помощью инфразвука можно предсказать опасное природное явление в результате, которого была создана волна, это возможно, потому что скорость распространения инфразвуковых волн больше чем скорость распространения стихийного бедствия.

При обтекании волнистой поверхности моря потоками воздуха возникают инфразвуковые волны с частотой около 6 Герц. Они распространяются в воде со скоростью 1500 м/сек. При помощи специальных измерительных устройств шторм может быть обнаружен задолго до того, как он достигнет побережья.

С помощью инфразвука было определено существование масс теплого воздуха в стратосфере. Для этого пучок инфразвуковых волн, излучаемых генератором, был направлен в верхние слои атмосферы. Теплый воздух имеет плотность, отличную от холодного. Инфразвуковые волны, отраженные от теплых слоев воздуха, были зафиксированы приемником. Зная время прохождения прямой и отраженной волны, определили высоту границы раздела воздушных сред с разной плотностью. Она оказалась расположенной на высоте 30-50 км.

Инфразвук в диагностике механизмов. При работе механизмов зазоры между сопряженными деталями со временем изменяются. Если величина их превысит допустимое значение, то возникают дополнительные вибрации с инфразвуковой частотой, которые свидетельствуют о неисправности данного соединения или о выходе eгo из строя.

Используя специальные инфразвуковые приборы, можно заранее определить степень износа деталей машин и тем самым предупредить их разрушение до появления слышимых стуков. Исследуя вибрации, протекающие с инфразвуковой частотой во время испытания новых машин и сооружении, можно заранее принять меры для их устранения в серийном или массовом производстве.

В настоящее время инфразвук начинают медленно использовать в медицине. В основном при лечении рака (удаление опухолей), в микрохирургии глаза (лечение заболеваний роговицы) и в некоторых других областях. В России впервые лечение инфразвуком роговицы глаза применили в Российской детской клинической больнице. Впервые в практике детской офтальмологии при лечении заболеваний роговицы применен инфразвук и инфразвуковой фонофорез. Подведение лекарственных веществ к роговице с помощью инфразвука позволило не только ускорить процесс выздоровления, но и способствовало рассасыванию стойких помутнений роговицы, а также снизить количество рецидивов заболевания.

Сейчас существуют немало физиоотерапевтических аппаратов использующих метод лечения инфразвуком. Но они имеют применение лишь в узких специализациях. По применению инфразвука против рака известно очень мало, существуют единичные устройства такого типа. Хотя перспективность их применения не вызывает больших сомнений. Сложность применения обусловлена тем, что инфразвук оказывает губительное воздействие на живой организм, нужно провести сотни испытаний и много лет работы, чтобы найти подходящие параметры воздействия.

Искусственно создаваемый инфразвук успешно применяется при сейсмической разведке полезных ископаемых. Поскольку инфразвук  способен проникать сквозь землю почти не поглощаясь и отражаться от крупных объектов. С его помощью определяют есть ли в земле пласты горных пород, от которых отражается инфразвук. Этот способ широко применяется в геологии.

Инфразвук в навигации.  При движении судов в море от шума двигателя и гребного винта в воде также возникают инфразвуковые волны, которые распространяются во все стороны с большой скоростью. Используя излучаемые инфразвуки, можно предупредить столкновение судов в море во время сильного тумана, ночью и в ненастье.

Области применения инфразвуковых волн далеко не исчерпываются приведенными примерами. Инфразвук можно использовать даже для регистрации различных процессов, происходящих при полете ракет, управляемых по радио, или искусственных спутников Земли и т.д.

8. Исследования инфразвука

Инфразвук отнюдь не является недавно открытым явлением. В действительности органистам он известен уже более 250 лет, ведь длинные органные трубы способны издавать звук частотой ниже 20 Гц, такие есть в некоторых соборах и церквях. Этот звук не слышен для человеческого уха, но, как выяснили британские исследователи, такой инфразвук может вселить в аудиторию разнообразные и не слишком приятные чувства — тоску, ощущение холода, беспокойство, дрожь в позвоночнике.

Для исследования воздействия инфразвука на людей сотрудник Национальной лаборатории физики в Англии доктор Ричард Лорд и профессор психологии Ричард Вайсман из Хертфордширского университета провели довольно странный эксперимент над аудиторией из 750 человек. С помощью семиметровой трубы им удалось примешать к звучанию обычных акустических инструментов на концерте классической музыки сверхнизкие частоты. После концерта, слушателей попросили описать их впечатления. "Подопытные" сообщили, что почувствовали внезапный упадок настроения, печаль, у некоторых по коже побежали мурашки, у кого-то возникло тяжелое чувство страха. "Некоторые ученые полагают, что инфразвуковые частоты могут присутствовать в местах, которые, по легендам, посещают призраки, и именно инфразвук вызывает странные впечатления, обычно ассоциирующиеся с привидениями, - наше исследование подтверждает эти идеи", - заявил Вайсман.

Еще один опыт был проведен 26 сентября 2002 года в Ливерпуле посетители концерта органной музыки стали участниками следующего научного эксперимента: британские исследователи хотели проверить, как слушатели будут реагировать на инфразвук, то есть звуковые вибрации, недоступные для восприятия человеческим ухом.

Учёные ожидали, что во время 50-минутного концерта российской органистки Евгении Чудинович, который прошел в центральном соборе города (Metropolitan Cathedral), инфразвук вызовет у аудитории сугубо положительные эмоции, к примеру, у людей поднимется настроение. С другой стороны, от "беззвучной музыки" у слушателей могут возникнуть и рвотные позывы. Результаты свидетельствуют, что странные ощущения возрастали на 22% при прослушивании самых низких нот. По мнению профессора Ричарда Вайсмана, именно наличием таких труб в органе можно объяснить таинственный трепет, охватывающий многих прихожан, а также возникновение у них таких ощущений как "дрожь в суставах", "странное ощущение в животе", "участившееся сердцебиение", "ужасное беспокойство

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, способов коммуникации животных а также для прогнозирования места и времени будущих извержений вулканов и землетрясений.  Интересно было узнать о разработке оружия массового воздействия с использованием инфразвука. 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.

Инфразвук ─ сила природы, которую человек поставил себе на службу!