Интегрированный урок по физике и математике "Чувств наших логарифмы"
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

Класс: 11А       учитель физики  Нафеева Р.А. г Ульяновск

Предмет: математика, физика

Тема: «Чувств наших логарифмов»

Триединая дидактическая цель:

Обучающая: - содействовать формированию исследовательских навыков в рамках технологий развивающего обучения;

- межпредметная интеграция;

- способствовать обучению приемам анализа и выбора оптимального варианта решения.

Развивающая: - обеспечить формирование учебной деятельности как целостной системы;

- содействовать развитию логического и критического мышления учащихся.

Воспитательная: - осуществлять укрепление положительной мотивации к изучению предмета;

- способствовать формированию потребности в критической самооценке;

- способствовать обогащению внутреннего мира школьников, их жизненного опыта.

Тип урока: учебное занятие по комплексному применению знаний учащихся.

Оборудование урока: интерактивная доска, раздаточный материал, графики функции на магнитной доске.

Формы познавательной деятельности учащихся: групповая, индивидуальная, фронтальная.

Методы: наглядный, репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский.  

                                                                              Структура урока.

                                                                                                         Конспект урока.

                      ПРИЛОЖЕНИЯ

Медицина

   Слуховые ощущения у человека вызывают звуковые волны с частотой колебаний, лежащей в пределах от 16 Гц до 20 кГц.Наше ухо настроено воспринимать обычный звук в 55-60 децибел. Громкий звук составит 70 децибел. Но переходя все пороги нормального восприятия, сильный по интенсивности звук вызывает невероятный слуховой стресс. Уровень интенсивности 120 дБ является болевым порогом , при 180 дБ происходит разрыв барабанной перепонки.

     Повредить слух, используя наушники, к сожалению, гораздо проще, чем с помощью обычных громкоговорителей. слушать музыку в наушниках гораздо опаснее, чем при помощи акустических систем, поскольку излучатели расположены в непосредственной близости от слухового канала, который не защищен протяженным воздушным слоем от резких динамических перепадов и прочих неприятных неожиданностей. Как мы уже говорили, звук представляет собой колебания среды, распространяющиеся в пространстве, поэтому чем громче звук, тем большее давление оказывается на чувствительные элементы слухового аппарата человека. Соответственно, чем больше громкость звучания, тем меньше времени требуется на то, чтобы повредить слух. При прослушивании музыки с помощью головных телефонов нужно помнить, что с течением времени чувствительность слуха начинает притупляться. Уши адаптируются к громкому звуку, и слушатель может ощутить падение громкости, хотя на самом деле положение ее регулятора не менялось. В таком состоянии очень просто поддаться желанию и увеличить громкость воспроизведения до такого уровня, при котором прослушивание станет рискованным.

Громкая музыка, звучащая из автомобиля, приносит неудобства не только окружающим, но и самим слушателям такой музыки. Канадские учёные пришли к выводу, что если одновременно вести автомобиль и слушать громкую музыку, то  ухудшается реакция водителя. После проведённого ими исследования выяснилось, что с ростом громкости реакция людей падает, и на выполнение умственных и физических упражнений при громкой музыке уходит на 20 % больше времени. Также при громкой музыке удваивается вероятность того, что водитель проедет на красный свет светофора. Ученые всего мира, дабы оправдать свои зарплаты, постоянно проводят исследования. Попало в их число и влияние музыки на водителя. Оказалось, что громко звучащие мелодии не только отвлекают водителя от дороги, но и провоцируют в нем приступы нервозности. От «тяжелой» музыки повышается уровень агрессии. Водитель пытается подсознательно ее погасить, например, увеличив скорость, чтобы ощутить выброс адреналина. Достигнув человеческого уха, звуковые волны заставляют барабанную перепонку совершать им вынужденные колебания с частотой, равной частоте колебаний источника. 

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Медицина

Отрицательное влияние звука на организм человека

Как известно, далеко не каждое музыкальное направление позитивно влияет на организм человека. Рассуждая об этой закономерности, можно взять в пример современную рок-музыку. Этот музыкальный стиль имеет свои отличительные черты или средства воздействия на психику:

1. Жесткий ритм

2. Монотонные повторения

3. Громкость, сверхчастоты

4. Светоэффект

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. Эндокринную систему

9 Половую систему

Громкость звука на площадке, где установлены стенки с мощными динамиками, используемые во время рок-концертов, достигает 120 дб, а в средине площадки до 140-160 дб. (120 дб. соответствует громкости рёва взлетающего реактивного самолета в непосредственной близости, а средние величины у плейера с наушниками составляют 80-110 дб.).Во время такого звукового стресса, из  надпочечников выделяется стрессовый гормон - адреналин. Такой процесс происходит при каждой стрессовой ситуации. Но воздействие раздражителя не прекращается и происходит перепроизводство адреналина, который стирает часть запечатленной в мозгу информации. Человек просто забывает, что с ним было или что он изучал, и умственно деградирует.  Швейцарские медики доказали, что после рок-концерта человек ориентируется и реагирует на раздражитель в 3,5 раза хуже, чем обычно. При перепроизводстве адреналина происходит его частичный распад на адренохром. Это уже новое химическое соединение, которое по своему воздействию на психику человека 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.

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Положительное влияние звука на организм человека

Люди уже давно начали обращать внимание на то, что звуки могут воздействовать на организм. Со временем данные знания о звуках систематизировались. Правда и сейчас этих знаний не очень много, но уже достаточно, для того чтобы говорить о новом медицинском направлении – звукотерапии. Во время прослушивания музыкальных произведений образуются невидимые для человеческого глаза колебания воздуха. Данные частотные колебания способны воздействовать на внутренние органы слушателя и могут привести в движение процессы в высшей нервной деятельности. Позитивные реакции на звук способны оказать положительное влияние на здоровье человека. По мнению экспертов, отдельная взятая нота оказывает положительное влияние на соответствующий орган и способствует быстрейшему излечению. Как пример, верхняя нота фа помогает быстрому выведению токсичных веществ из организма человека. Тибетские врачеватели всегда сочетали массаж и звукотерапию. В последнее время сторонники тибетской медицины начали применять в своей практике «поющие чаши».

Эти чаши пришли к нам с древнего Тибета, они изготавливаются из различных сплавов металлов. Данные чаши способны издавать удивительные звуки, которые нельзя извлечь из других музыкальных инструментов, в Тибете данные звуки применяются для медитаций и лечения. «Поющие чаши» ставят на больного человека и с помощью палисандровых палочек извлекают звуки, вследствие чего появляются вибрации, которые через слух воздействуют на внутренние органы человека. Действие звука на организм человека

Люди стали замечать действие тех или иных звуков на человека и его организм, в общем. Постепенно эти знания собирались и систематизировались. Их еще и сейчас не так уж много, но достаточно для того, чтобы звукотерапия стала считаться отдельным направлением в медицине, хотя еще и малоисследованным.Во время проигрывания музыки образуются невидимые для глаза человека частотные колебания. Возникающие вибрации своеобразно влияют на внутренние органы человека и могут заставлять работать практически все механизмы высшей нервной деятельности. Реакции, вызванные звуком, положительно влияют на здоровье человека, в результате он выздоравливает намного быстрее.Сейчас уже специалисты уверенны в том, что конкретная нота положительно влияет на определенный орган или помогает в лечении конкретной болезни. Вот, к примеру, верхняя частота ноты фа способствует скорому выведению токсических веществ.

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Физики

Громкость.

Громкость- давление в звуковой волне и зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне.

Минимальное изменения , которое может фиксироваться человеческим ухом, определяет порог слышимости. Максимальное изменение давления, которое еще в состоянии фиксировать человеческое ухо, определяет болевой порог.

При частоте 1 кГц порог слышимости составляет 10^-5Па, или 10^-10атм. Подобное изменение давления означает, что человеческое ухо фиксирует амплитуду колебаний молекул порядка 1 нм.

Громкость зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне.

За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра

Грэхема Белла, изобретателя телефона).

Громкость звука равна 1Б.
На практике громкость измеряют в децибелах (дБ).
1 дБ = 0,1Б.

Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов (дБ) практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь "под колокол”. Гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного.
На практике громкость звука характеризуется уровнем интенсивности звука.

        Интенсивность звука — отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

        Единица интенсивности звука ватт на квадратный метр (Вт/м2).

        Порог слышимости соответствует интенсивности звука I0 = 10^-12Вт/м2; болевой порог Iб.п = 1 Вт/м2.

        Следовательно, болевой порог отличается по интенсивности звука от порога слышимости на 12 порядков. На столько же порядков отличается диаметр Земли от толщины человеческого волоса. Показатель степени и числа 10, характеризующий порядок величины, называется десяичным логарифмом:

        k=lg(10^k).

        Уровень интенсивности звука — десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука:

        k=lg(I/I0)

        На практике в качестве уровня интенсивности звука принимается величина, в 10 раз большая:

         β=10lg(I/I0)

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Физики

Частота колебаний обратно пропорциональна размеру колеблющегося источника, поэтому инфразвуковые волны, имеющие малую частоту, вызываются источниками, размеры которых превышают расстояния, характерные для повседневного опыта человека. Такие волны возникают при землетрясении, извержении вулкана, грозовом разряде, взрыве ядерной бомбы.

        Звуковые волны создаются источниками, имеющими размеры от нескольких миллиметров до десятков метров.

        Миллиметровые источники могут генерировать ультразвуковые волны, которые (так же как и инфразвук) не вызывают слуховых ощущений у человека. Ультразвук способны излучать и улавливать некоторые животные, например летучие мыши и дельфины.

        Анализ отраженных сигналов, полученных при ультразвуковой локации, помогает этим животным ориентироваться в пространстве в условиях слабой освещенности или отсутствия видимого света и находить пищу.

        Распространение звуковых волн.  Необходимое условие распространения звуковых волн - наличие материальной среды.

В вакууме звуковые волны не распространяются, так как там нет частиц, передающих взаимодействие от источника колебаний.

        Поэтому на Луне из-за отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падение метеорита на ее поверхность не слышно наблюдателю.

        Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами.

        В газе скорость звука vг оказывается порядка

        (точнее - несколько меньше) тепловой скорости V кв молекул  и поэтому увеличивается с ростом температуры газа. В воздухе при температуре 20 °С Vг = 343 м/с = 1235 км/ч.

        Высота звука. Слуховые ощущения человека определяются физическими параметрами звуковой полны, воздействующей на орган слуха. Традиционными физиологическими характеристиками воспринимаемого звука являются высота, тембр и громкость, Выясним, какие физические величины определяют подобную классификацию звуков. Высота звука определяется частотой источника звуковых 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 .В телефоне для воспроизведения человеческой  речи  используется область частот от  300  2000 Гц.

        Тембр звука определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеют одинаковый период, связано с разной относительной амплитудой основной моды и обертонов.

Тембр звука. Звучание одной и той же ноты исполнении различных музыкальных инструментов или голоса отличает тембр. Данной ноте соответствует определенный период колебаний. Форма колебаний (или зависимость давления воздуха создаваемого источником колебаний от времени) отличается для разных инструментов.

        Это объясняется тем, что любое реальное колебание складывается из гармонических колебаний основной моды и обертонов.

        Если колебание струны имеет форму, близкую к треугольной, то его можно представить как сумму трех гармонических колебаний с частотами v, 3v, 5v. Изменение относительной амплитуды колебаний основной моды и обертонов влияет на форму результирующего колебания и соответственно на его тембр.

Математики 

Звук представляет собой распространение волны сжатия-растяжения в среде , в частности, в воздухе. Самый простой вид волны – синусоида.Это значит , что в некоторой точке смещение

Величины давления от некоторого среднего меняется, как синусоидная функция времени

На практике громкость звука характеризуется уровнем интенсивности звука.

        Интенсивность звука — отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

        Единица интенсивности звука ватт на квадратный метр (Вт/м2).

        Порог слышимости соответствует интенсивности звука I0 = 10^-12Вт/м2; болевой порог Iб.п = 1 Вт/м2.

        Следовательно, болевой порог отличается по интенсивности звука от порога слышимости на 12 порядков. На столько же порядков отличается диаметр Земли от толщины человеческого волоса. Показатель степени и числа 10, характеризующий порядок величины, называется десяичным логарифмом:

        k=lg(10^k).

        Уровень интенсивности звука — десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука:

        k=lg(I/I0)

        На практике в качестве уровня интенсивности звука принимается величина, в 10 раз большая:

          β=10lg(I/I0)

Подобно тому как 5 м соответствуют 50 дм, за единицу уровня интенсивности звука принят 1 дБ. В таблице 24 приведен уровень интенсивности различных звуков. Увеличение интенсивности звука на 10 дБ примерно удваивает громкость.

        Уровень интенсивности 120 дБ является болевым порогом.

            Человеческое ухо устроено так, что преувеличение звукового давления на порядок звук кажется вдвое более громким, а при повышении вдвое его частоты он кажется на октаву более высоким.

           Свойственный человеческой физиологии и психике логарифмический закон расширяет диапазон наших органов чувств, притупляя их реакцию на сильные раздражители и тем самым отодвигая болевой порог.

            Логарифмы вторгаются в область технологии.
          Последовательность степеней и громкостей звука зависит от его характеристики – интенсивности.

          Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Математики

 Фехнер математически выразил тот факт, что ощущения изменяются гораздо медленней, чем растет сила раздражения, т.е. величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя. Экспериментально определили, что громкость шума пропорциональна логарифму по основанию 10 внешнего раздражителя, величина звука пропорциональна логарифму по основанию 2 её физической характеристики.

 Для измерения музыкальных интервалов применяется логарифмическая единица.

 Высота измеряется величиной  периода звуковых колебаний. Сила находится  в соотношении с амплитудой поля относительно интенсивности.  

 P= lg I/I (0)

 Р – ощущение
I- последнее раздражение

 I (0) – первичное раздражение
  Человеческое ухо способно воспринимать звуки, сила которых может изменяться в миллиарды раз.

     Высота звука определяется частотой звуковой волны (периодом) . Чем выше частота, тем выше звучание.

     Громкость определяется амплитудой колебания, чем больше амплитуда, тем громче звучание.

     Логарифмы – это всё: музыка и звуки. С помощью логарифма по основанию 2 вычисляют высоту, т.е.  частоту любого звука (основание 2 доказано экспериментально)
    В основе устройства музыкальной гаммы лежат определенные закономерности.    Для построения гаммы гораздо удобнее пользоваться логарифмом соответствующих частот.
    Последовательность степеней громкостей 10 дб, 20 дб, 30 дб… составляют арифметическую прогрессию. Физическая сила этих шумов (энергия) составляют геометрическую прогрессию со знаменателем 10 (100, 1000 …) . Шелест листьев 1 бел.

Речь                   6,5 бел

Плеер                  10 бел

Шум, громкость которого более 8 бел признается вредным для человеческого организма.

Уровень интенсивности разных звуков
              

Медицина

   Слуховые ощущения у человека вызывают звуковые волны с частотой колебаний, лежащей в пределах от 16 Гц до 20 кГц.Наше ухо настроено воспринимать обычный звук в 55-60 децибел. Громкий звук составит 70 децибел. Но переходя все пороги нормального восприятия, сильный по интенсивности звук вызывает невероятный слуховой стресс. Уровень интенсивности 120 дБ является болевым порогом , при 180 дБ происходит разрыв барабанной перепонки.

     Повредить слух, используя наушники, к сожалению, гораздо проще, чем с помощью обычных громкоговорителей. слушать музыку в наушниках гораздо опаснее, чем при помощи акустических систем, поскольку излучатели расположены в непосредственной близости от слухового канала, который не защищен протяженным воздушным слоем от резких динамических перепадов и прочих неприятных неожиданностей. Как мы уже говорили, звук представляет собой колебания среды, распространяющиеся в пространстве, поэтому чем громче звук, тем большее давление оказывается на чувствительные элементы слухового аппарата человека. Соответственно, чем больше громкость звучания, тем меньше времени требуется на то, чтобы повредить слух. При прослушивании музыки с помощью головных телефонов нужно помнить, что с течением времени чувствительность слуха начинает притупляться. Уши адаптируются к громкому звуку, и слушатель может ощутить падение громкости, хотя на самом деле положение ее регулятора не менялось. В таком состоянии очень просто поддаться желанию и увеличить громкость воспроизведения до такого уровня, при котором прослушивание станет рискованным.

Громкая музыка, звучащая из автомобиля, приносит неудобства не только окружающим, но и самим слушателям такой музыки. Канадские учёные пришли к выводу, что если одновременно вести автомобиль и слушать громкую музыку, то  ухудшается реакция водителя. После проведённого ими исследования выяснилось, что с ростом громкости реакция людей падает, и на выполнение умственных и физических упражнений при громкой музыке уходит на 20 % больше времени. Также при громкой музыке удваивается вероятность того, что водитель проедет на красный свет светофора. Ученые всего мира, дабы оправдать свои зарплаты, постоянно проводят исследования. Попало в их число и влияние музыки на водителя. Оказалось, что громко звучащие мелодии не только отвлекают водителя от дороги, но и провоцируют в нем приступы нервозности. От «тяжелой» музыки повышается уровень агрессии. Водитель пытается подсознательно ее погасить, например, увеличив скорость, чтобы ощутить выброс адреналина. Достигнув человеческого уха, звуковые волны заставляют барабанную перепонку совершать им вынужденные колебания с частотой, равной частоте колебаний источника. 

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Медицина

Отрицательное влияние звука на организм человека

Как известно, далеко не каждое музыкальное направление позитивно влияет на организм человека. Рассуждая об этой закономерности, можно взять в пример современную рок-музыку. Этот музыкальный стиль имеет свои отличительные черты или средства воздействия на психику:

1. Жесткий ритм

2. Монотонные повторения

3. Громкость, сверхчастоты

4. Светоэффект

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. Эндокринную систему

9 Половую систему

Громкость звука на площадке, где установлены стенки с мощными динамиками, используемые во время рок-концертов, достигает 120 дб, а в средине площадки до 140-160 дб. (120 дб. соответствует громкости рёва взлетающего реактивного самолета в непосредственной близости, а средние величины у плейера с наушниками составляют 80-110 дб.).Во время такого звукового стресса, из  надпочечников выделяется стрессовый гормон - адреналин. Такой процесс происходит при каждой стрессовой ситуации. Но воздействие раздражителя не прекращается и происходит перепроизводство адреналина, который стирает часть запечатленной в мозгу информации. Человек просто забывает, что с ним было или что он изучал, и умственно деградирует.  Швейцарские медики доказали, что после рок-концерта человек ориентируется и реагирует на раздражитель в 3,5 раза хуже, чем обычно. При перепроизводстве адреналина происходит его частичный распад на адренохром. Это уже новое химическое соединение, которое по своему воздействию на психику человека 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.

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Положительное влияние звука на организм человека

Люди уже давно начали обращать внимание на то, что звуки могут воздействовать на организм. Со временем данные знания о звуках систематизировались. Правда и сейчас этих знаний не очень много, но уже достаточно, для того чтобы говорить о новом медицинском направлении – звукотерапии. Во время прослушивания музыкальных произведений образуются невидимые для человеческого глаза колебания воздуха. Данные частотные колебания способны воздействовать на внутренние органы слушателя и могут привести в движение процессы в высшей нервной деятельности. Позитивные реакции на звук способны оказать положительное влияние на здоровье человека. По мнению экспертов, отдельная взятая нота оказывает положительное влияние на соответствующий орган и способствует быстрейшему излечению. Как пример, верхняя нота фа помогает быстрому выведению токсичных веществ из организма человека. Тибетские врачеватели всегда сочетали массаж и звукотерапию. В последнее время сторонники тибетской медицины начали применять в своей практике «поющие чаши».

Эти чаши пришли к нам с древнего Тибета, они изготавливаются из различных сплавов металлов. Данные чаши способны издавать удивительные звуки, которые нельзя извлечь из других музыкальных инструментов, в Тибете данные звуки применяются для медитаций и лечения. «Поющие чаши» ставят на больного человека и с помощью палисандровых палочек извлекают звуки, вследствие чего появляются вибрации, которые через слух воздействуют на внутренние органы человека. Действие звука на организм человека

Люди стали замечать действие тех или иных звуков на человека и его организм, в общем. Постепенно эти знания собирались и систематизировались. Их еще и сейчас не так уж много, но достаточно для того, чтобы звукотерапия стала считаться отдельным направлением в медицине, хотя еще и малоисследованным.Во время проигрывания музыки образуются невидимые для глаза человека частотные колебания. Возникающие вибрации своеобразно влияют на внутренние органы человека и могут заставлять работать практически все механизмы высшей нервной деятельности. Реакции, вызванные звуком, положительно влияют на здоровье человека, в результате он выздоравливает намного быстрее.Сейчас уже специалисты уверенны в том, что конкретная нота положительно влияет на определенный орган или помогает в лечении конкретной болезни. Вот, к примеру, верхняя частота ноты фа способствует скорому выведению токсических веществ.

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Физики

Громкость.

Громкость- давление в звуковой волне и зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне.

Минимальное изменения , которое может фиксироваться человеческим ухом, определяет порог слышимости. Максимальное изменение давления, которое еще в состоянии фиксировать человеческое ухо, определяет болевой порог.

При частоте 1 кГц порог слышимости составляет 10^-5Па, или 10^-10атм. Подобное изменение давления означает, что человеческое ухо фиксирует амплитуду колебаний молекул порядка 1 нм.

Громкость зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне.

За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра

Грэхема Белла, изобретателя телефона).

Громкость звука равна 1Б.
На практике громкость измеряют в децибелах (дБ).
1 дБ = 0,1Б.

Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов (дБ) практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь "под колокол”. Гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного.

На практике громкость звука характеризуется уровнем интенсивности звука.

        Интенсивность звука — отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

        Единица интенсивности звука ватт на квадратный метр (Вт/м2).

        Порог слышимости соответствует интенсивности звука I0 = 10^-12Вт/м2; болевой порог Iб.п = 1 Вт/м2.

        Следовательно, болевой порог отличается по интенсивности звука от порога слышимости на 12 порядков. На столько же порядков отличается диаметр Земли от толщины человеческого волоса. Показатель степени и числа 10, характеризующий порядок величины, называется десяичным логарифмом:

        k=lg(10^k).

        Уровень интенсивности звука — десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука:

        k=lg(I/I0)

        На практике в качестве уровня интенсивности звука принимается величина, в 10 раз большая:

          β=10lg(I/I0)

Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Физики

Частота колебаний обратно пропорциональна размеру колеблющегося источника, поэтому инфразвуковые волны, имеющие малую частоту, вызываются источниками, размеры которых превышают расстояния, характерные для повседневного опыта человека. Такие волны возникают при землетрясении, извержении вулкана, грозовом разряде, взрыве ядерной бомбы.

        Звуковые волны создаются источниками, имеющими размеры от нескольких миллиметров до десятков метров.

        Миллиметровые источники могут генерировать ультразвуковые волны, которые (так же как и инфразвук) не вызывают слуховых ощущений у человека. Ультразвук способны излучать и улавливать некоторые животные, например летучие мыши и дельфины.

        Анализ отраженных сигналов, полученных при ультразвуковой локации, помогает этим животным ориентироваться в пространстве в условиях слабой освещенности или отсутствия видимого света и находить пищу.

        Распространение звуковых волн.  Необходимое условие распространения звуковых волн - наличие материальной среды.

В вакууме звуковые волны не распространяются, так как там нет частиц, передающих взаимодействие от источника колебаний.

        Поэтому на Луне из-за отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падение метеорита на ее поверхность не слышно наблюдателю.

        Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами.

        В газе скорость звука vг оказывается порядка

        (точнее - несколько меньше) тепловой скорости V кв молекул  и поэтому увеличивается с ростом температуры газа. В воздухе при температуре 20 °С Vг = 343 м/с = 1235 км/ч.

        Высота звука. Слуховые ощущения человека определяются физическими параметрами звуковой полны, воздействующей на орган слуха. Традиционными физиологическими характеристиками воспринимаемого звука являются высота, тембр и громкость, Выясним, какие физические величины определяют подобную классификацию звуков. Высота звука определяется частотой источника звуковых 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 .В телефоне для воспроизведения человеческой  речи  используется область частот от  300  2000 Гц.

        Тембр звука определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеют одинаковый период, связано с разной относительной амплитудой основной моды и обертонов.

Тембр звука. Звучание одной и той же ноты исполнении различных музыкальных инструментов или голоса отличает тембр. Данной ноте соответствует определенный период колебаний. Форма колебаний (или зависимость давления воздуха создаваемого источником колебаний от времени) отличается для разных инструментов.

        Это объясняется тем, что любое реальное колебание складывается из гармонических колебаний основной моды и обертонов.

        Если колебание струны имеет форму, близкую к треугольной, то его можно представить как сумму трех гармонических колебаний с частотами v, 3v, 5v. Изменение относительной амплитуды колебаний основной моды и обертонов влияет на форму результирующего колебания и соответственно на его тембр.

Математики 

Звук представляет собой распространение волны сжатия-растяжения в среде , в частности, в воздухе. Самый простой вид волны – синусоида.Это значит , что в некоторой точке смещение

Величины давления от некоторого среднего меняется, как синусоидная функция времени

На практике громкость звука характеризуется уровнем интенсивности звука.

        Интенсивность звука — отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

        Единица интенсивности звука ватт на квадратный метр (Вт/м2).

        Порог слышимости соответствует интенсивности звука I0 = 10^-12Вт/м2; болевой порог Iб.п = 1 Вт/м2.

        Следовательно, болевой порог отличается по интенсивности звука от порога слышимости на 12 порядков. На столько же порядков отличается диаметр Земли от толщины человеческого волоса. Показатель степени и числа 10, характеризующий порядок величины, называется десяичным логарифмом:

        k=lg(10^k).

        Уровень интенсивности звука — десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука:

        k=lg(I/I0)

        На практике в качестве уровня интенсивности звука принимается величина, в 10 раз большая:

          β=10lg(I/I0)

Подобно тому как 5 м соответствуют 50 дм, за единицу уровня интенсивности звука принят 1 дБ. В таблице 24 приведен уровень интенсивности различных звуков. Увеличение интенсивности звука на 10 дБ примерно удваивает громкость.

        Уровень интенсивности 120 дБ является болевым порогом.

            Человеческое ухо устроено так, что преувеличение звукового давления на порядок звук кажется вдвое более громким, а при повышении вдвое его частоты он кажется на октаву более высоким.

           Свойственный человеческой физиологии и психике логарифмический закон расширяет диапазон наших органов чувств, притупляя их реакцию на сильные раздражители и тем самым отодвигая болевой порог.

            Логарифмы вторгаются в область технологии.
          Последовательность степеней и громкостей звука зависит от его характеристики – интенсивности.

          Д/З Какие технические приемы используются для влияния на мозг человека?

Математики

 Фехнер математически выразил тот факт, что ощущения изменяются гораздо медленней, чем растет сила раздражения, т.е. величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя. Экспериментально определили, что громкость шума пропорциональна логарифму по основанию 10 внешнего раздражителя, величина звука пропорциональна логарифму по основанию 2 её физической характеристики.

 Для измерения музыкальных интервалов применяется логарифмическая единица.

 Высота измеряется величиной  периода звуковых колебаний. Сила находится  в соотношении с амплитудой поля относительно интенсивности.  

 P= lg I/I (0)

 Р – ощущение
I- последнее раздражение

 I (0) – первичное раздражение
  Человеческое ухо способно воспринимать звуки, сила которых может изменяться в миллиарды раз.

     Высота звука определяется частотой звуковой волны (периодом) . Чем выше частота, тем выше звучание.

     Громкость определяется амплитудой колебания, чем больше амплитуда, тем громче звучание.

     Логарифмы – это всё: музыка и звуки. С помощью логарифма по основанию 2 вычисляют высоту, т.е.  частоту любого звука (основание 2 доказано экспериментально)
    В основе устройства музыкальной гаммы лежат определенные закономерности.    Для построения гаммы гораздо удобнее пользоваться логарифмом соответствующих частот.
    Последовательность степеней громкостей 10 дб, 20 дб, 30 дб… составляют арифметическую прогрессию. Физическая сила этих шумов (энергия) составляют геометрическую прогрессию со знаменателем 10 (100, 1000 …) . Шелест листьев 1 бел.

Речь                   6,5 бел

Плеер                  10 бел

Шум, громкость которого более 8 бел признается вредным для человеческого организма.

Уровень интенсивности разных звуков