В процессе работы над индивидуальным проектом по физике "Человек в мире звуков" ученик 8 класса школы узнал о природе появления звуков и шумов в нашем мире, а также изучил понятие слуха у человека и определил особенности восприятия человеком звуков и шумов.

Подробнее о проекте:

В ученической исследовательской работе по физике "Человек в мире звуков" автор дает развернутое определение понятия "звук", "шум" и "слух", а также говорит о нормах уровня звука и шума, которые может воспринимать человеческий слух без вреда для его здоровья. В рамках проекта учеником были изучены виды источников появления звуков и шумов в нашем мире.

В готовом творческом и исследовательском проекте по физике "Человек в мире звуков" автор описывает проведение экспериментов и опытов изучения интенсивности шума и его воздействия на слух человека. В рамках экспериментов ученик 8 класса соотнес нормативный уровень интенсивности звука с полученным, предложил возможные способы по приближению к нормам уровня интенсивности звука и выявил зависимость восприятия звуков и шумов от возраста, темперамента, окружающих условий среди обучающихся 11 А, Б классов и педагогического коллектива родной школы.

Оглавление

Введение
1. Понятие звука и шума.
2. Нормы уровня интенсивности.
3. Виды источников звуков и шумов.
4. Методы исследования.
5. Значение звуков и шумов.
Заключение
Список литературы

Человек всегда жил в мире звуков и шума. Способность к восприятию звуков – одна из важнейших составляющих нашего полноценного общения с окружающим миром. Звуковые ощущения позволяют не только получать эстетическое наслаждение от прослушиваемой музыки, пения птиц, шороха листьев, но и массу полезной информации, необходимой нам повседневно.

Долгое время влияние шума на организм человека специально не изучалось, хотя уже в древности знали о его вреде. В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на организм человека.

Мы предполагаем, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека, но и абсолютная тишина пугает и угнетает его. Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий.

Существует огромное количество различных источников звука и шума. Чувствительность нашего уха очень велика – диапазон интенсивностей от порога слышимости до порога осязания огромен. Мерой чувствительности органов слуха к восприятию звуковых волн данной интенсивности является уровень интенсивности.

Установлены определенные нормы уровня интенсивности звука для помещений, в том числе и для школ. Распространенный круг вопросов по теме позволяет не только соотнести нормы уровня интенсивности звука с практическими, но и предположить возможные способы по приближению к нормативному уровню интенсивности звука.

Цель работы: определение значения уровня интенсивности звука по сравнению с нормативным в школе и в жизни.

Задач:

1. Определить нормативный уровень интенсивности звука.
2. Установить виды источников звука в школе и в повседневной жизни.
3. Соотнести нормативный уровень интенсивности звука с полученным.
4. Предложить возможные способы по приближению к нормам уровня интенсивности звука.
5. Выявить зависимость восприятия звуков и шумов от возраста, темперамента, окружающих условий среди обучающихся 11 А, Б классов и педагогического коллектива.

В научной литературе дается понятие звука как колебания частиц в упругих средах, распространяющиеся в форме продольных волн, частота которых лежит в пределах, воспринимаемых человеческим ухом, т.е. в среднем от 16 до 20000 Гц (1 Гц – 1 колебание в секунду).В воздухе при температуре 00С и нормальном атмосферном давлении звук распространяется со скоростью 330 м/с, в морской воде – около 1500 м/с, в некоторых металлах скорость звука достигает 7000 м/с. Упругие волны с частотой меньше 16 Гц называют инфразвуком, а волны, частота которых превышает 20000 Гц,- ультразвуком.

Звук может распространяться в газообразной и жидкой среде только в виде продольных волн, а в твердых телах помимо продольных волн возникают также и поперечные волны.

Звуковые волны несут с собой энергию, которую сообщает им источник звука. Величину кинетической энергии (W), протекающей за одну секунду (t) через один квадратный метр(S) поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны назвали потоком энергии. Она выражает меру интенсивности (I), или, как говорят, силы звука.

I = W

St

Интенсивность звука – величина, объективно характеризующая волновой процесс. Единица интенсивности звука – ватт на квадратный метр (Вт/м2).

Чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать некоторой минимальной интенсивностью. Минимальное изменение давления, которое может фиксироваться человеческим ухом, определяет порог слышимости. При частоте 1000 Гц порог слышимости составляет 10-5 Па, т.е. человеческое ухо фиксирует амплитуду колебания молекул порядка 1 нм.

Величина интенсивности звуковых волн, при пороге слышимости составляет I0 = 10-12 Вт/м2. Для разных людей порог слышимости неодинаков: как правило, с возрастом он увеличивается. Кроме того, чувствительность человеческого уха различна для разных частот. Наиболее чувствительно оно к частотам от 1000 до 4000 Гц.

При очень большой интенсивности волны перестают восприниматься как звук, вызывая в ушах ощущение давящей боли. Максимальное изменение давления, которое в состоянии фиксировать человеческое ухо, определяет болевой порог. Болевой порог соответствует изменению давления 10 Па. Величина интенсивности звуковых волн, при болевом пороге составляет I б. п. = 1 Вт/м2.

Чувствительность нашего уха очень велика. Болевой порог отличается по интенсивности звука от порога слышимости на 12 порядков. На столько же порядков отличается диаметр Земли от толщины человеческого волоса. При таком огромном диапазоне удобно воспользоваться логарифмическим масштабом. С этой целью вводится величина, называемая уровнем интенсивности:

β = 10 lg ( I / I0 )

I – интенсивность исследуемого звука.

Единицей измерения уровня интенсивности является децибел.

К шуму относятся длительные или кратковременные звуки, которые представляют собой сочетание множества различных тонов, частота, форма, интенсивность и продолжительность действия которых беспорядочно меняются. В зависимости от пределов частоты колебаний, на которые приходится максимальная интенсивность, шумы разделяются на низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные. Шум, содержащий все частоты в широком диапазоне спектра примерно одинаковой интенсивности, называется белым шумом.

Единицы измерения в области шума такие же, как и для звука вообще.

Для измерения уровня интенсивности применяют шумомеры. Установлены нормы уровня интенсивности, обеспечивающие наилучшие условия работы и быта.

Шум в 50-60 дБ приводит к повышению порога слуховой чувствительности и к ухудшению функционального состояния центральной нервной системы, поэтому допустимый уровень шума для классных помещений не должен превышать 40 дБ.

Допустимый уровень шума в жилых помещениях в дневное время не должен превышать 40 дБ, а в ночное – 30 дБ.

Установлено, что если уровни интенсивности воспринимаемых звуков невелики и находятся в пределах возможностей человеческой речи (до 70 дБ), то такие звуки не вызовут изменений и будут восприниматься как обычный звуковой образ. Звуки и шумы свыше 70 дБ неприятны для слуха, а звуки интенсивностью свыше 130 дБ (громовой раскат, взлет реактивного самолета) обладают травмирующими свойствами.

Нормальная человеческая речь имеет громкость 40-70 дБ. Шум уличного транспорта – 60-80 дБ. Шум в заводских цехах – 90 дБ. Рев мотоцикла без глушителя – 100 дБ. Далее следует грохот музыки на дискотеке – 110 дБ. А уровень звукового давления на рок-концерте может составить 120 дБ, что сопоставимо с ревом реактивного двигателя. Отсюда уже недалеко и до болевого порога человека – 140 дБ.

Следует помнить, что звуки громкостью 85 дБ и выше уже оказывают вредное воздействие на слух. Именно поэтому на производстве необходимо пользоваться средствами защиты слуха. К сожалению, пользоваться ими на дискотеке и на концерте не принято. А жаль. Когда молодые люди, покидая дискотеку, ощущают звон в ушах, они полагают, что это вполне нормальное явление. Между тем, это один из выраженных симптомов шумовой травмы. И через какое-то время это обязательно скажется на остроте слуха.

В принципе любое тело, способное колебаться в нужном интервале частот, может служить источником звука. Однако на практике используются лишь такие источники, которые удовлетворяют определенным требованиям.

Прежде всего, источник должен хорошо излучать, т.е. энергия его колебаний должна хорошо передаваться окружающей среде. Для этого, прежде всего, следует по возможности саму среду использовать для возбуждения колебаний. Кроме того, размеры колеблющегося тела должны быть соизмеримы с длиной волны. Например, плохо звучит струна, натянутая, между двумя стенками.

Но если эту же струну натянуть на корпус скрипки или гитары, то мы услышим отчетливый звук. Излучает не струна, а дека и столбы воздуха, настроенные в резонанс с тоном, который излучает струна. Поэтому качество музыкального инструмента определяется не столько струнами, сколько качеством изготовления деки.

Второе требование, часто предъявляемое к источнику звука,- это его способность воспроизводить без значительных искажений широкий диапазон частот. Так должен работать, например, телефон или динамик.

Источником звука в газах и жидкостях могут быть не только вибрирующие тела. Например, свистят в полете, пуля и стрела, завывает ветер; рев турбореактивного самолета складывается не только из шума работающих агрегатов – вентилятора, компрессора, турбины, камеры сгорания и т. д., но также из шума реактивной струи, вихревых, турбулентных потоков воздуха, возникающих при обтекании самолета на больших скоростях.

Источниками шума кроме случайных механических явлений (удар, трение и т.п.) могут быть различные машины и механизмы, применяемые в промышленности, строительстве и на транспорте.

Для изучения уровня интенсивности звука в школе были определены виды источников звуков и шумов. В результате чего было установлено, что основными источниками звуков и шумов в школе являются разговоры учителей, учащихся, крики, звонок (на урок, с урока), музыка на дискотеках.

Дома источниками шума являются – радиоприемники, телевизоры, магнитофоны, проигрыватели, музыкальные центры, плееры. На улице – автотранспорт.

• Нами были установлены источники звуков и шумов в школе и в повседневной жизни.
• В школе, дома, на улице нами был измерен уровень интенсивности звуков и шумов. В школе он измерялся на уроках, во время перемен, в столовой, на дискотеке.

Результаты исследования оказались следующими.

Таблица №1

• Среди учащихся 11 А, Б классов и педагогов школы было проведено анкетирование, с помощью которого мы смогли выявить зависимость восприятия звуков и шумов от возраста, темперамента, окружающих условий.

Способность к восприятию звуков – одна из важнейших составляющих нашего полноценного общения с окружающим миром. Звуковые ощущения позволяют не только получать эстетическое наслаждение от прослушиваемой музыки, пения птиц, шороха листьев, но и массу полезной информации, необходимой нам повседневно.

Однако звуки и шумы таят в себе и опасность для нашего организма. В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

Звуки и шумы таят в себе и опасность для нашего слуха. Слишком большой уровень их интенсивности может привести к безвозвратной потере функции слухового анализатора. Слух — важнейшее из человеческих чувств. Несмотря на то, что здоровые люди ценят его меньше, чем зрение. А ведь с помощью слуха мы поддерживаем более тесную связь с окружающим миром, чем с помощью зрения. Наше ухо работает непрерывно в течение суток. Оно лишено естественных защитных приспособлений, таких, например, как веки у глаз. В отличие от зрения, слух действует непрерывно, даже во сне. Его невозможно «выключить».

• Слух – первое чувство, которое формируется у ребенка. Еще в утробе матери он начинает слышать и узнавать окружающие звуки.
• Слух – самое острое человеческое чувство. Интенсивность звука, вызывающего в ухе самое слабое слуховое ощущение, в десять в десятой степени (!) раз меньше, чем аналогичная интенсивность света.
• Слух – самое совершенное чувство. Он может не только различать огромный диапазон звуков, но и точно определять пространственное нахождение их источника.
• Слух позволяет нам чувствовать себя в безопасности. Только он дает возможность услышать шум приближающегося сзади автомобиля и вовремя среагировать.
• Слуховой орган имеет настолько сложное устройство, что до сих пор ни одно техническое приспособление не в силах полностью его заменить. В то время как близорукость элементарно корректируется с помощью очков.
• Некоторые люди теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно небольшой интенсивности.
• Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовое загрязнение.

Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не могут достаточно четко координировать работу различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их деятельности. У людей, регулярно подвергающихся воздействию шума, врачи часто диагностируют такие серьезные недуги, как язвенная болезнь, гипертония, неврозы. А у тех, кто уже страдает этими и другими хроническими заболеваниями, сильный шум может вызвать их обострение.

Постоянное воздействие сильного шума может вызывать такие вредные последствия, как - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости. Шум вызывает изменения в мускульном напряжении, в работе желудка, электрическом сопротивлении кожи. Такие изменения возникают как результат сильного беспокойства или нервного напряжения. Определенные виды шума даже если не приводят к психическим расстройствам, то вызывают у человека чувство нервного напряжения, беспокойства и раздражения.

Шум обладает аккумулятивным эффектом, то есть акустические раздражения, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему. Поэтому перед потерей слуха от воздействия шумов возникает функциональное расстройство центральной нервной системы. Особенно вредное влияние оказывает шум на нервно-психологическую деятельность организма.

Процесс нервно-психологических заболеваний выше среди лиц, работающих в шумных условиях, нежели у лиц, работающих в нормальных звуковых условиях.

Шумы вызывают функциональные расстройства сердечно-сосудистой системы; оказывают вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы, снижают рефлекторную деятельность, что часто становится причиной несчастных случаев и травм.

Как показали исследования, неслышимые звуки также могут оказать вредное воздействие на здоровье человека. Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую сферу человека: поражаются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, иногда появляется ощущение растерянности, тревоги, испуга, страха, и при высокой интенсивности - чувство слабости, как после сильного нервного потрясения.

Ультразвуки, занимающие заметное место в гамме производственных шумов, также опасны. Механизмы их действия на живые организмы крайне многообразны. Особенно сильно их отрицательному воздействию подвержены клетки нервной системы.

Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. К тому же организм человека против шума практически беззащитен.

Известно и о лечебном воздействии звуков. Специально подобранная, очень негромкая, мелодичная музыка используется для снятия напряжения, восстановления работоспособности в кабинетах психологической разгрузки, релаксации. Это умиротворяющее свойство музыки неосознанно используется многими и в повседневной жизни. Аналогичную функцию выполняют специальные записи, не только музыкальные, но и пения птиц, шума водопада, т. е. те, к которым мы так стремимся из наших слишком шумных городских улиц, уезжая за город.

Уровень интенсивности звука, являясь физической величиной, играет большую роль в жизнедеятельности человека. Если его величина соответствует нормативному уровню, то человек воспринимает такие звуки как обычный звуковой образ.

Нами было установлено, что в школе уровень интенсивности звука не соответствует санитарным нормам во время перемен, и во время проведения дискотек.

На перемене после первого блока уровень интенсивности звука превышает нормативный в 5 раз, на перемене после второго блока в 10 раз, во время проведения пятиминутки в 15 раз. В столовой, во время питания учащихся 5-7 классов в 12 раз, во время питания учащихся 8-11 классов в 10 раз. На дискотеке в 20 раз.

Чтобы приблизить уровень интенсивности звука в школе к нормативному необходимо:

• Классным руководителям донести до сознания учащихся потенциальный вред для их здоровья от избытка сильных звуковых воздействий.
• Учащимся на уроках и во время перемен выполнять устав школы.
• Задуматься о возможных последствиях для здоровья повышенного шумового фона.

Проанализировав результаты анкетирования среди учащихся 11 А, Б классов и педагогов школы мы выявили зависимость восприятия звуков и шумов от возраста, темперамента, окружающих условий.

Среди учащихся 11-х классов 33 % - меланхолики

30 % - холерики

29 % - сангвиники

18 % - флегматики

При выполнении домашнего задания 39% учащихся включают музыку, 17% - телевизор, и лишь 44% учащихся выполняют домашнее задание в тишине. В связи с этим, процент качественной успеваемости в 10-х классах составляет 29 %, а количественной 97%. Шум отвлекает, снижает концентрацию внимания, работоспособность, увеличивает вероятность утомления.

Очевидный вред слуху и здоровью школьников вообще наносит постоянное прослушивание музыки через наушники, особенно при повышенной громкости. Плеер стал весьма распространенным атрибутом жизни, в первую очередь подростков. Среди учащихся 11-х классов 13% проводят в наушниках более 6 часов, 14% - от 2 до 6 часов. Мы хотим предупредить, что неумеренное потребление звуковой информации через наушники становится серьезным фактором риска для еще не окрепшего слуха. Постоянно слушая музыку через наушники, подросток начинает незаметно для себя глохнуть, доводя ее до опасной отметки.

Проанализировав состояние учащихся после дискотеки, можно сделать вывод, что последствиями шума являются неврозы, агрессивное состояние. 41% учащихся испытывает раздражение, 26% - напряжение, 13% -агрессию. Для того чтобы уменьшить негативные последствия шума, необходимо дискотеки в школе проводить не чаще 1 раза в месяц.

По результатам анкетирования среди педагогов школы, можно сделать следующие выводы о благоприятной среде для отдыха. Меланхолики не любят отдыхать в тишине, флегматики предпочитают слушать музыку, холерики – смотреть телевизор, а сангвиники отдыхать в тишине. Педагоги в возрасте 40-50 лет и 60-70 лет предпочитают отдыхать в тишине, а в возрасте20-40 лет и 50-60 лет – слушая музыку.

Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. Поэтому, принимаясь за уроки, лучше не включать телевизор или магнитофон, а в перерыве между занятиями, двигаясь под ритмичную бодрую музыку, сбросить усталость. Шум во время сна оказывает еще более негативное действие, чем в часы бодрствования. Поэтому, укладываясь спать, позаботьтесь, чтобы в комнате было как можно тише.

1. Кабардин О.Ф.Физика. -М.: «Школа-Пресс». Физика в школе, 1993.
2. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. В 2-х Т./Под ред. Исаева Л.К. Т.1. – М.: ПАИМАС. 1997. – 512с.
3. Кузнецов А. Н. Биофизика электромагнитных воздействий. – М.: Энергоатомиздат. 1994.-254 с.
4. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Кемеровской области в 2005 году»/ Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Кемеровской области. – Кемерово: издательский дом «Азия» 2005год.
5. Физические поля и безопасность жизнедеятельности / А.В. Гордиенко.- М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006 год.