Кряжев,исследовательская работа
материал по физике по теме

Государственное автономное профессиональное образовательноеучреждение Иркутской области

«Ангарский техникум строительных технологий»

Исследовательская работа по физике

«Шум и его влияние на здоровье человека»

          Выполнил:  Кряжев Даниил, обучающийся  группы  ЭПГЗ-41602

          Руководитель: преподаватель физики Шурмелёва Л.Д.

                                                      Ангарск, 2017      

                                               План.

Введение

Актуальность, цель проекта, гипотеза

Основная часть

1. Свойство и характеристики звуков
2.  Шум и его влияние на организм человека
3. Экспериментальная часть

а) исследование остроты слуха

      б) влияние плееров на остроту слуха

      в) анкетирование

4.  Рекомендации по защите от шума

 Заключение.

 Литература

Введение

Актуальность.    Шум довольно распространен в наши дни. Шум – звук, в котором изменение акустического давления, воспринимаемое ухом, беспорядочно и повторяется через разные промежутки времени. Как и все физические явления,  шум имеет и положительные качества и отрицательные. Человек слушает приятную музыку, чтобы расслабиться, снять усталость, поднять себе настроение. Отсюда можно сказать, что шум оказывает благотворное влияние на нас. Но шум имеет много вредных и опасных для человека свойств. Наиболее распространённые симптомы шумового влияния - раздражительность, рассеянность. Шумовое загрязнение ограничивает продолжительность труда, приводит к преждевременному расстройству и разрушению слухового аппарата, вызывает у человека различные болезни: тугоухость, глухота, неврозы, психические расстройства, сердечно-сосудистые заболевания (гипертония, аритмия),  нарушения нервной системы и др. Шум обостряет хронические заболевания.

В связи с этим  возникла серьезная проблема защиты людей от звуковых явлений. Сильный продолжительный и особенно постоянный шум - скрытый и опасный враг человека и других живых существ.

 Однако, эта проблема в экологическом аспекте в науке практически не обсуждается. Шуму,  как экологическому фактору, не уделяется внимание даже в широко распространенных учебниках экологии. Понимая важность этой проблемы, авторы некоторых учебников физики в последнее время предприняли попытки ввести в круг изучаемых вопросов понятия интенсивности, уровня громкости звука, шумов и «шумовых загрязнений».

Мой интерес в подготовке данного исследовательского проекта вызван желанием узнать, что такое шум, как он влияет на человека и как сохранить хороший слух до преклонного возраста.

Обозначив проблему, я выдвигаю  следующую цель проекта: изучить влияние шума на здоровье человека.

       Объект исследования:  шум как звуковое явление.

       Предмет исследования: воздействие шума на организм человека.

        В соответствии с проблемой, объектом, предметом и целью исследования были поставлены следующие задачи:

1.        Проанализировать научную литературу по проблеме исследования.

2.        Выяснить влияние шума на состояние человека.

3.        Изучить санитарные нормы шума для жилых помещений и образовательных учреждений и возможности звукоизоляционных материалов.

4.        Разработать здоровьесберегающие рекомендации для обучающихся. 

      Гипотеза:  Исследование опирается на предположение о том, что обучающиеся могут обезопасить себя от вредного воздействия шума и повысить умственную работоспособность, если:

  получат знания об особенностях звука  и его влиянии на слух человека;

  понизят «шумовое загрязнение» на переменах;

  внимательно отнесутся к нашим рекомендациям, разработанным в ходе выполнения проекта.

       Для  реализации поставленных задач использовался комплекс  методов исследования: теоретический анализ научной литературы, опытно-экспериментальная работа, наблюдение, беседа, анкетирование, количественный и качественный анализ полученных результатов.

 Основная часть

1. Свойства звуковых волн.  Основные характеристики звука

Изучив ряд научных книг и статей по теме проекта, я узнал, что такое звук, его свойства и характеристики.

 Звук - это то, что мы слышим: нежная мелодия скрипки, тревожный звон колокола, грохот водопада, слова, произносимые человеком, грозовые раскаты грома, землетрясения.

С точки зрения физики , звук как физическое явление представляет собой механическое колебание упругой среды (воздушной, жидкой и твердой) в диапазоне слышимых частот. Ухо человека воспринимает колебания с частотой от 16 до 20000 Герц (Гц). Звуковые волны, распространяющиеся в воздухе, называют воздушным звуком. Колебания звуковых частот, распространяющиеся в твердых телах, называют структурным звуком или звуковой вибрацией. Волны с частотой меньше 16 Гц называют инфразвуком, с частотами более 20 кГц – ультразвуком.

Я выяснил, что источником звука всегда служит какое-либо колеблющееся тело. Это тело приводит в движение окружающий воздух, в котором начинают распространяться упругие продольные волны. Когда эти волны достигают уха, они заставляют колебаться барабанную перепонку, и мы ощущаем звук. Механические волны, действие которых на ухо вызывает ощущение звука, называются звуковыми. Если бы на Луне были живые существа, слух им не понадобился бы: на Луне нет атмосферы, и в безвоздушном пространстве нечему колебаться, там нет звука. Раздел физики, изучающий возникновение, распространение и свойства звуковых волн, называется акустикой.

Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волны должны обладать некоторой минимальной интенсивностью, которая называется порогом слышимости. Он бывает различен для разных людей и сильно зависит от частоты звука. Человеческое ухо наиболее чувствительно к частотам от 1000 до 6000 Гц .

Следовательно, чтобы вызвать ощущение звука, необходимо выполнить три условия: 1) источник колебаний должен быть таким, чтобы его частота изменялась в определенном (звуковом) интервале частот; 2) среда должна быть упругой; 3) мощность звуковой волны должна быть достаточной, чтобы вызвать ощущение звука.

Звуковые волны распространяются со скоростью, которая зависит от среды. В сухом воздухе, при 0˚С, она равна 331,5 м/с, а при 20˚С – 344 м/с. А в алюминии и стали – примерно 5000 м/с. Если сказать точнее, то при 0˚С скорость звука равна 330 м/с, в воде при 8˚С она равна 1435 м/с, в стали – 5000 м/с.

Хорошие звукоизоляционные материалы – вата, ворсистые ковры, стены из пенобетона или пористой сухой штукатурки – как раз тем и отличаются, что в них очень много поверхностей раздела между воздухом и твёрдым телом. Проходя через каждую из таких поверхностей, звук многократно отражается. Но, кроме того, и сама среда, в которой звук распространяется, поглощает его. Физически мы способны различать высоту тона, тембр, громкость звука.

Первое различимое качество звука – это его громкость. Для разных людей один и тот же звук может казаться громким и тихим. Но одному и тому же человеку более громкими кажутся те звуки, у которых амплитуда колебаний звуковой волны больше. Любое изменение громкости звука вызывается изменением амплитуды колебаний.

 Вторым качеством звука является высота его тона. Звук, соответствующий строго определенной частоте колебаний, называется тоном. Тон звука определяется частотой, с которой изменяется давление в звуковой волне.  Чем больше частота звука, тем более высоким является тон.

Если бы вибрирующие тела создавали при звучании в каждый момент только один тон, мы не смогли бы отличать голос одного человека от голоса другого, а все музыкальные инструменты звучали бы для нас одинаково. Всякое вибрирующее тело создаёт одновременно звуки нескольких тонов и при этом различной силы. Самый низкий из них называют основным тоном; более высокие тона, сопровождающие основной, – обертонами. В совместном звучании основной тон и обертоны создают тембр звука. Каждому музыкальному инструменту, каждому человеческому голосу присущ свой тембр, своя «окраска» звука. Один тембр отличается от другого числом и силой обертонов. Чем больше их в звучании основного тона, тем приятнее тембр звука.

2. Шум и его влияние на организм человека

В науке называется музыкальным тот звук, в котором изменение акустического давления, воспринимается ухом, упорядочено и, кроме того, повторяется регулярно, через равные промежутки времени. Звук перестаёт быть музыкальным, и его называют шумом, если звуковое давление изменяется в нём беспорядочно.

        Шум — беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков. Под бытовым шумом понимают всякий неприятный, нежелательный звук или совокупность звуков, нарушающих тишину, оказывающих раздражающее или патологическое воздействие на организм человека .

Мною также установлено, что учёные выделяют такое понятие как «шумовое загрязнение» – шум, воспринимаемый человеком в качестве помехи, один из вариантов физического загрязнения среды. Единица измерения шумового загрязнения – децибел. Шепот – это 20-40 дБ, обычный разговор – 50 -70 дБ, транспортный шум оживленной городской магистрали – 120 дБ.

 Таблица №1. Интенсивность шума различных источников

Таблица №2. Уровни шумов от различных источников и реакция организма на акустические воздействия (в дБ).

Экспериментальная работа по проблеме влияния шума на здоровье человека.

а) Исследование остроты слуха  обучающихся группы  ЭПГЗ—41602.

  Острота слуха – это минимальная громкость звука, которая может быть воспринята ухом испытуемого. Нормальным слухом считается такой, при котором тиканье ручных часов среднего размера слышно на расстоянии 10 - 15 см.

Микроисследование 1. «Определение остроты слуха»

Оборудование: механические часы, линейка.

Порядок работы:

1.    Приближайте часы до тех пор, пока не услышите звук. Измерьте расстояние от уха до часов в сантиметрах.

2.    Приложите часы плотно к уху и отводите от себя до тех пор, пока не исчезнет звук. Опять определите расстояние до часов.

3.    Если данные совпадут, это будет приблизительно верное расстояние.

4.    Если данные не совпадут, то для оценки расстояния слышимости нужно взять среднее арифметическое двух расстояний.

Таблица 2. Оценка результатов теста

      Нормальным слухом будет такой, при котором тиканье ручных часов среднего размера слышно на расстоянии 10-15 см. Результаты исследования:

. Оценка результатов теста среди обучающихся группы ЭПГЗ -41602.

  Вывод:  из 24 обучающихся группы ЭПГЗ-41602  нормальный слух имеют 79,2%,  у 20,8%  - слух понижен. т.е. у каждого пятого испытуемого - слух ниже нормы.

Микроисследование № 2 «Влияние плееров на остроту слуха»

        Особую опасность представляют плееры для подростков. Громкость звука плеера составляет 100-114 дБ. Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить громкость плеера в 110 дБ максимум в течение 1,5 мин.

 Цель работы: определение количества  обучающихся,  у которых есть плеер.

Ход работы:

Я  провел опрос среди обучающихся группы ЭПГЗ -41602  ,  определив количество людей, имеющих плееры или сотовые телефоны с наушниками. Среди 24  человек, плееры оказались у 6 человек, что составляет 39%.

Вывод:  39%обучающихся группы ЭПГЗ-41602, при регулярном использовании плееров, к 30 годам могут ощутить понижение  слуха.

Микроисследование №3 . Анкетирование

        Обучающимся  группы  ЭПГЗ -41602 была предложена анкета, включающая следующие вопросы :

 Вывод

        Результаты неутешительны. Большинство ребят   любят слушать тяжёлую музыку (рок, рэп), которая больше всего раздражает  ушные перепонки. Наиболее благоприятная музыка, к сожалению, на последнем месте. Т.к. многие обучающиеся  слушают музыку во время выполнения уроков, то  качество умственной работы при этом снижается.

        Большая часть обучающихся  группы ЭПГЗ-41602   предпочитает слушать музыку через колонки, и это правильно, т. к. звук рассеивается, тем самым менее воздействует на перепонки, в отличие от наушников (при одинаковой громкости).

        Раздражение от постороннего шума зависит в основном от темперамента человека. Более половины очень часто бывают «на взводе».

Бывает ли, что вы перестаете воспринимать объяснения учителя на уроке? Если человек о чем-то задумался, он перестает воспринимать все вокруг себя - «летает в облаках». Те, кто ответили «нет» судя по всему очень внимательные люди.

Можете ли вы заснуть под громкий, надоедливый шум? Сильно уставший человек не обращает внимания на посторонние раздражители. Меньшинство – эмоциональные или бодрые люди.

Просыпаетесь ли вы под звук будильника? Здесь слух большой роли не играет. Просто во время сна у одних мозг «отключается» сильнее, чем у других.

Задумываетесь ли вы о том, что постоянное увеличение уровня шума в городах может привести к печальным последствиям? Очень жаль, что многие не задумываются над этой важной проблемой. Однако мы считаем, что с возрастом они поймут ее значимость.

4. Рекомендации обучающимся  по защите от шума

        Юноши и девушки, обучающиеся АТСТ, если вы не хотите в подростковом возрасте иметь слух такой же, как у пожилых людей, страдать от тугоухости, переутомления, головной боли, депрессии, гипертонии, заболеваний сердечно-сосудистой системы,  прислушайтесь к моим рекомендациям:

1. Не говорите слишком громко (не кричите) на переменах.

2. Не включайте громко телевизор, музыкальные центры.

3. Не слушайте музыку через наушники продолжительное время, иначе с возрастом вы вынуждены будете пользоваться слуховыми аппаратами.

4. На дискотеке постарайтесь находиться подальше от акустических колонок.

5. Отдыхайте в выходные дни на природе («слушайте тишину»).

6. Терпимо относитесь к людям с пониженным слухом.

Заключение

В ходе работы над проектом мною были изучены свойства и особенности шума. Было рассмотрено физическое понятие шума, тема, к которой относится явление шума (акустика, звуковые колебания).

        Ухо – единственный орган, при помощи которого мы можем почувствовать шум. Но оказывается человеческое ухо, также как и другие органы, нуждается в защите, в данном случае – защите от шумового загрязнения. Шум оказывает вред на наш организм незаметно для нас, т.е. мы не можем видеть воздействие шума на нас. Экспериментальная проверка гипотезы исследования нашла своё подтверждение. В результате исследования  сделаны следующие выводы:

1.Чрезмерный шум – одна из важнейших проблем. Его вредное воздействие на организм совершается незаметно. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. К тому же организм человека против шума практически беззащитен.

2. С гигиенических позиций  относительно комфортным считается акустический режим при уровне звука до 60 дБ, для нервной системы вреден шум свыше 50— 60 дБ, а при уровнях выше 80 дБ начинается область максимального дискомфорта.

3. Чтобы обезопасить себя от ненужных звуков в техникуме, не следует кричать на переменах, включать музыку на полную мощность.

4. На улице нельзя слишком громко включать наушники, т. к. на уличный шум, ставший уже обыденным, будет накладываться музыка, и тем самым превысит допустимую норму.

5. Полностью оградить себя от шума невозможно, но мы можем сами уменьшить его влияние на себя и окружающих.

Надеюсь, что наши обучающиеся будут бережнее относиться к своему здоровью, стараясь как можно меньше подвергаться вредному воздействию шума.

Список использованных источников

1.        Агранат Б.А. и др. Основы физики и техники ультразвука. - М.: Высшая школа, 1987. - 352 с.

2.        Баулин И. За барьером слышимости. - М.: «Знание»,  1971. – 176 с.

3.        Буянова Н.Ю. Я познаю мир: Дет. энцикл.: Медицина/Я 11. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1997., С.244-246.

4.        Влияние шума больших городов на здоровье человека (www.health-for-family.com/article)

5.        Влияние шума на здоровье человека (www.veritas.kiev.ua/view/shum).

6.        Гулиа Н.В. Удивительная физика: О чем умолчали учебники. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005., С.135-138.

7.        Енохович А. С. – Справочник по физике и технике. Пособие для учащихся. М: Просвещение, 1976. – 415 с.

8.        Криксунов Е.А. и др. Экология: 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений /. – М.: Дрофа, 1995., С.209-213

9.        Леонович А.А. Я познаю мир: Физика: Дет. энцикл. – М.: ООО «Издательство АСТ», 2002., С.325-327

10.    О вредном влиянии шума  (www.webasto-msk.ru).

11.    Пахомова Н.Ю. Метод учебного проекта в образовательных учреждениях. - М.: Поиск, 2005.

12.    Проблема влияния шума на организм человека. (www.conf.muh.ru).

13.    Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник. – М.: Просвещение, 1992. – 320 с.

14.    Санитарно-эпидемиологические правила (СанПиН 2.4.2.1178-02). "Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных учреждениях", 2002.

15.    СанПиН 2.1.2.1002-00. Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям. 6.1. Допустимые уровни шума. (www.xserver.ru).

16.    Хорбеико И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. - М: Знание, 1986. - 192 с.

17.    Шумовое загрязнение (http://www.wikipedia ru).

18.    Шумовые загрязнения и влияние шума на человека (http://www.sobinform.ru).