Научно - исследовательская работа «Исследование распространения звука»
творческая работа учащихся по физике (7 класс) по теме

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

 «Средняя образовательная школа № 25»

Проект

«Исследование распространения звука»

Выполнил: Горбунов  К,

Ученик  7 «А» класса

Руководитель: Баженова Н.А.,

учитель физики

Нижневартовск - 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………..…………………………………………………….………….….3

Глава I. Обзор литературы                

1.1.Из истории звука…………………………..……………………..………………...…..…..4

Глава II. Материалы и методы исследования….………………………………..……………5

Глава III. Результаты исследования……….…………………………………..…….…...……9

Литература …………………………………………………………..………………...………..9      

Приложение……………………………………………………..……………………………..10

Введение                                                             «Мир звуков так многообразен,

                                                                            Богат, красив, разнообразен,

                                                                         Но всех нас мучает вопрос

                                                                      Откуда звуки возникают,

                                                                                  Что слух наш всюду услаждают?

                                                                     Пора задуматься всерьез.

Человек живет в мире звуков. Звук – это то, что слышит ухо. Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы. Звучат работающие машины, движущийся транспорт и т.д. Что такое звук? Как он возникает? Чем одни звуки отличаются от других? Ответы на эти вопросы хотели узнать люди. Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления, называется акустикой.

Звуки приносят человеку жизненно важную информацию — с их помощью мы общаемся, слушаем музыку, узнаем по голосу знакомых людей. Мир окружающих нас звуков разнообразен и сложен, однако мы достаточно легко.

Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся.

Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется – легкий диск, закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то мембрана источник звука – это колеблющийся столб воздуха и другие.

Люди различных профессий: музыканты и строители, звукорежиссеры и архитекторы, биологи и геологи, сейсмологи, военные имеют дело с различными сторонами практического распространения звука в разных средах. Распространение звука в помещениях, «звучание» помещений важно для строителей, музыкантов. С помощью звуковых сигналов сейчас исследуют пути миграций перелетных птиц биологи, находят косяки рыб в океане рыбаки. Геологи с помощью ультразвука исследуют земную кору в поисках новых месторождений полезных ископаемых. Сейсмологи, изучая распространение звуков в земле, учатся предсказывать землетрясения и цунами. Для военных большое значение имеет профиль корпусов военных кораблей и подводных лодок, ведь это влияет на скорость движения корабля и на издаваемый им шум, который для подводных лодок должен быть минимальным.

Вопрос, подлежащий исследованию: Почему мы слышим звуки?

Гипотеза:  звук распространяется во всех средах, характеристики звука зависят от свойств колеблющихся тел.

Цель работы: Исследование  распространения звука.

Задачи:

1. Изучить научную литературу по проблеме исследования.
2. Провести опыты, доказывающие распространение звука в разных средах.
3. Провести опыты, доказывающие зависимость высоты звука от частоты колебаний;

Предмет  исследования:  распространение звука.

Объект   исследования: звук.

При выполнении данной работы мной были использованы следующие источники:   Интернет- ресурсы, а так же  книга «Познавательные опыты  в школе и дома».

Глава I. Обзор литературы

1.1 История звука.

Звуки – наши неизменные спутники. Они по-разному воздействуют на человека: радуют и раздражают, успокаивают и пугают своей неожиданностью.

В глубокой древности звук  казался людям удивительным, таинственным порождением сверхъестественных сил. Они верили, что звуки могут укрощать диких животных, сдвигать скалы и горы, преграждать путь воде, вызывать дождь, творить другие чудеса. Жрецы Древнего Египта, заметив удивительное воздействие музыки на человека, использовали ее в своих целях. Ни один праздник не обходился без ритуальных песнопений. Позже музыка пришла в христианские храмы.

Древние индийцы раньше других  овладели высокой музыкальной  культурой. Они разработали и широко использовали нотную грамоту задолго до того, как она появилась в Европе. Их музыкальная гамма также состояла из семи нот, но названия у них были другие: «са», «ре», «га», «ма», «па», «дха», «ни». Считалось, что каждая из них отражает определенное духовное состояние: «са» и «ма» - спокойствие и умиротворение, «га» и «дха» - торжественность, «ре» - гнев, «па» - радость, «ни» - печаль. Понять и изучить звук люди стремились с незапамятных времен.

Греческий ученый и философ Пифагор, живший две с половиной тысячи лет назад, ставил различные опыты со звуками. Он впервые доказал, что низкие тона в музыкальных инструментах присуще длинным струнам. При укорочении струны вдвое звук ее повышается на целую октаву. Открытие Пифагора положило начало науки об акустике. Первые звуковые приборы были созданы в театрах Древней Греции и Рима: актеры вставляли в свои маски маленькие рупоры для усиления звука. Известно также применение звуковых приборов в египетских храмах, где были «шепчущие» статуи богов.   Выявление Пифагором и его ученикам гармонических сочетаний звуков легли в основу более поздних представлений о так называемой гармонии Вселенной. Согласно  этим представлениям небесные тела и планеты расположены относительно друг друга в соответствии с музыкальными интервалами  и излучают «музыку сфер». Считалось, что Сатурн издает самые низкие звуки, звуки Юпитера можно сравнить с басом, Меркурия - с фальцетом, Марса - с тенором, Земли - с контральто, Венеры - с сопрано.  У этой теории была долгая жизнь. Ее признали даже в

эпоху Возрождения, когда уже были получены первые вполне научные сведения  о    природе и движения планет. Отголоски этой теории можно обнаружить в трудах великого Кеплера, открывшего закон движения планет и сыгравшего огромную роль в развитии физики и астрономии.   

_____________________________________________

1 http://ru.wikipedia.org/wiki 

Глава II. Материалы и методы исследования 

Ещё 350 лет назад людям было не ясно, что представляет собой  звук и как он распространяется. Откачивая, воздух из-под стеклянного колпака, учёные пытались узнать, будет ли звучать помещённый туда звонок, однако звучащий предмет был плохо  изолирован от подставки, и звук был слышен. Ошибки не заметили  и сделали неправильный вывод: звук передаётся через пустоту.

И только опыты англичанина Р. Бойля привели к верному умозаключению. Для распространения звуку необходима среда-воздух, вода, дерево или металл. Именно её колебания и переносят звук к нашим ушам.

Рассмотрим опыт. Под колокол воздушного насоса помещают звонок и включают его. Затем начинают откачивать воздух насосом. По мере разрежения воздуха звук  становится слышен всё слабее и слабее и, наконец, почти совсем исчезает. Когда же воздух снова начинают впускать под колокол, то звук  звонка опять становится слышимым

Итак, в разрежённом воздухе звук распространяется плохо и совсем не  распространяется в безвоздушном пространстве.

Изучив литературу по проблеме исследования, я выяснил, что  Звук — физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде.

Я провел опыты, при помощи которых видно, как распространяется звук.

Опыт №1. Выяснить, как распространяется звук1.

Требуется: пластиковая бутылка, полиэтиленовый пакет, круглая упаковочная резинка, ножницы, небольшая свечка.

Ход работы:

1. У пластиковой бутылки срезал нижнюю часть. Затем отрезал от пакета кусок плёнки, чтобы закрыть нижний конец бутылки.
2. Плёнку натянул на открытую часть бутылки, плотно прижал и закрепил резинкой.
3. Зажёг свечу. Придвинул горлышко бутылки на расстояние 2,5 см  от огня.
4. Далее кончиками пальцев резко стукнул  по натянутой плёнке.

Вывод: 

Ударяя по натянутой  плёнке, вызывается сотрясение  маленьких частиц воздуха, находящихся возле плёнки  внутри бутылки. Эти колеблющиеся частички передают колебания  всё дальше и дальше  следующим частичкам. Так звуковые колебания проходят через всю бутылку и гасят пламя (рис.1).

_____________________________________________

        1 книга  «Познавательные опыты  в школе и дома»

Опыт №2.   Звук в трубке (рис.2).

Требуется: Длинная трубка (свернутая из картона или бумаги), часы.

Ход работы:

1. Приложил часы к уху и затем отодвинул их от себя, пока не перестало доноситься тиканье.
2. Приставил один конец трубки к циферблату часов, а другой к уху.

Вывод:

Когда звуковые колебания все шире распространяются в пространстве, их энергия ослабевает. Вот почему, если  часы находятся  далеко от уха, их звук  не слышен. Если  же звуковые колебания   передаются по трубке, то их энергия не растекается вширь, а идёт прямо в ухо, так что звук тиканья  слышен очень хорошо.

Опыт №3.   Откуда приходит звук? (рис.3)

Требуется:  Стеклянная банка (наполовину заполненная фасолью), повязка на глаза.

Ход работы:

1. Посадил  на стул  сестру и  завязал ей глаза.
2. Попросил отца встать  у нее за спиной и погреметь банкой с фасолью.

Вывод:

Человек имеет два уха, поэтому наш мозг может сравнивать громкость звуков,  достигающих каждого из ушей, и вычислить, откуда именно идёт звук. Когда  источник звука  находится на одинаковом расстоянии от обоих ушей, трудно судить, насколько он далёк.

Опыт №4.  «Говорящая»  веревочка».

Требуется:   Кусок бечевки  (не менее 10 м в длину), 2 пластмассовых стаканчика.

Ход работы:

1. Проделал по небольшому отверстию в донышках обоих стаканчиков.
2. Пропустил концы бечевки  в эти отверстия и завязал узелки.
3. Вместе с другом натянул бечевку потуже. Убедился, что она не касается других предметов.
4. Приставил стаканчик к уху, а друг  начал говорить во второй шепотом.

Вывод:

Голос можно услышать издали  потому, что он передается по твердой бечевке. По твердым телам звуки проходят  лучше и быстрее, чем  по воздуху. Звук проводится шнуром хорошо только тогда, когда шнур натянут. Среда необходима для передачи колебаний от источника звука к приёмнику, например к уху человека. Колебания источника создают в окружающей его среде упругую волну звуковой частоты. Волна, достигая уха, воздействует на барабанную перепонку, заставляя её  колебаться с частотой, соответствующей частоте источника звука.

Опыт №5.  Как частота возникающего звука зависит от длины колеблющегося тела?
Положил гибкую пластиковую линейку на стол так, чтобы она примерно на три четверти выступала за край стола. Крепко прижал  рукой один край линейки к столу. Другой рукой отогнул свободный край линейки вниз и отпустите его. Послушал, какой звук при этом возникает. Повторил опыт, но  когда линейка начала колебаться, медленно подвинул ее так, чтобы выступающая над столом часть линейки стала меньше.
Вывод:
Звуковые волны — это волны, возникающие в результате колебаний какого-либо тела и  распространяющиеся в среде.  Колеблющееся тело вынуждает окружающую его среду колебаться. Линейка — колеблющийся   источник звука. Колебания линейки заставляют молекулы воздуха, находящиеся рядом с линейкой, двигаться вперед и назад с той же частотой. При этом создаются области сжатий (там, где молекулы спрессованы более тесно) и разрежений (там, где молекулы удалены друг от друга дальше обычного расстояния). Волны, в которых есть области сжатий и разрежений, называются продольными. К продольным волнам относятся звуковые волны.
Благодаря движению воздуха вокруг колеблющейся линейки звуковая энергия передается через воздух. Колебания воздуха достигают ваших ушей и ударяют о барабанные перепонки, и они тоже начинают колебаться. Частота колебаний барабанных перепонок интерпретируется мозгом как звук определенной высоты. При уменьшении длины линейки частота ее колебаний увеличивается и  звук при этом меняется. Звук становится выше по мере того, как частота возрастает.

Заключение

Тема исследования заинтересовала меня, поскольку звук является универсальным средством общения. В процессе написания работы я открыл для себя много нового и интересного. Значение звука в природе и жизнедеятельности человека трудно переоценить. Уверен, что в этой области ученые смогут открыть еще немало полезного для человечества.

В работе я выяснял каким образом может распространяться звук, мной проведены опыты, показывающее различные способы распространения звука. Так же, я изучил историю появления звука.

Литература

1. Стретт Дж. В. (лорд Рэлей), "Теория звука", пер. с англ., 2 изд., М., Лихачoф 1955.
2. Красильников В. А., "Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах", 3 изд., М., 1960.
3. Скучик Е., "Основы акустики", пер. с нем., т. 1 - 2, М., 1958 - 59;
4. Познавательные опыты в школе и дома

           Интернет-ресурсы:
         1. http://ru.wikipedia.org/wiki