Авторизация




Статистика

Просмотрено статей : 121238340
Сейчас на сайте находятся:
 гостей: 3391
Наши официальные сообщества в социальных сетях:

b f t  i

ТАЙНЫ ЗВУКА 

Срок приема работ на I тур –  с  1 сентября  по 11 декабря 2017 г. 

Задание конкурса

Электронная почта для отправки материалов на конкурс  Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.   

платежи Стоимость участия - 290 руб.

 

Всю свою жизнь  здоровый человек слышит различные звуки, которые служат источником информации об окружающем его мире. Но что такое звук и чем объясняется многообразие звуков в природе? Люди с доисторических времён стремились понять природу звука, но окончательно объяснить, что такое звук, смогли только учёные середины прошлого тысячелетия.

 Если предмет вибрирует (дрожит), то он передаёт свою вибрацию окружающему его воздуху. Тогда по воздуху начинают распространяться невидимые волны,  они называются звуковыми. Их улавливает  ухо (орган слуха), сигнал обрабатывается в мозге и человек  слышит  различные звуки.

Что такое высота и громкость звука? 

В природе очень много различных звуков. Мы слышим шелест листьев и рёв реактивного самолёта, плеск воды, музыку, голоса животных, речь человека,  но множество звуков мы не слышим совсем.

Любой звучащий предмет при  вибрации совершает определённое количество колебаний в секунду. Их  называют частотой колебаний звуковой волны. Барабанная перепонка уха  человека  может  уловить только звуковые волны с частотой от 20 до 20 тысяч колебаний в секунду.

Высокие звуки (например, мышиный писк или свист)  дают предметы с быстрой частотой колебаний, а низкие звуки (например, урчание мотора) -  с медленной.

Звук, производимый очень медленно вибрирующим предметом (менее 20 колебаний в секунду) называется инфразвуком, а исходящий от быстро вибрирующего предмета (более 20 000 колебаний в секунду) – ультразвуком. И те, и другие мы не слышим, но они существуют.

Громкость звука зависит от давления, которое оказывает на наши барабанные перепонки звуковая волна, а давление зависит от силы колебания звучащего предмета. То есть, чем слабее вибрирует звучащий предмет, тем тише он звучит.
 

 Таблица 1.  Уровни громкости различных шумов

Звук Громкость Давление
Порог слышимости 0дБ 20 мкПа
Тихий шепот
Тиканье настенных часов
20-30дБ 200 - 600 мкПа
Шум в помещении 30-40дБ 0.6 - 2 мПа
Тихий разговор 40-50дБ 2 - 6 мПа
Разговор средней громкости 50-60дБ 6 - 20 мПа
Громкий разговор 60-70дБ 20 - 60 мПа
Шумная улица 70-80дБ 60 - 200 мПа
Двигатель грузового автомобиля ~80дБ 200 мПа
Шум в метро во время движения
Отбойный молоток
~90дБ 600 мПа
Громкая дискотека 100-120дБ 2 - 20 Па
Самолет на взлете 120дБ 20 Па
Болевой порог 130дБ 60 Па

 А знаешь ли ты, для чего нужно звуковое общение животным? Животные используют различные звуки для сообщения об опасности, поиска брачного партнера, для общения родителей и детенышей, мечения территории. То есть птицы поют, чтобы обозначить границы своего участка. 

Кто как слышит 

Известно, что человеческое ухо способно услышать самый низкий звук, частота которого составляет 16 Герц, и самый высокий звук – частота которого составляет 20 000 Герц.

В диапазоне этого звучания и находится предел слышимости человеком. У многих животных способность восприятия звука намного выше нашей. Собака может слышать звуки  в диапазоне частот от 80 000 до 100 000 Герц,  Именно эту способность используют  при дрессировке  со специальным свистком.  Кузнечики могут издавать и слышать звуки частотой до 90 000 Герц,  навозные жуки – до 40 000 Герц, а у многих ночных бабочек диапазон восприятия слуха  начинается  там,  где он заканчивается у человеческого уха, и самый верхний его предел равняется целым 175 000 Герц.  

 Таблица 2. Частотный диапазон звуков, воспринимаемых животными 

Бабочка

8 000 - 160 000 Гц

Дельфин

40 - 200 000 Гц

Кошка

250 - 100 000 Гц

Кузнечик

50 - 50 000 Гц

Летучая мышь

2 000 - 150 000 Гц

Медведь

300 - 70 000 Гц

Попугай

300 - 15 000 Гц

Собака

200 - 50 000 Гц

Человек

16 - 20 000 Гц

 Известный  итальянский учёный Спалланцани  еще в 1790 году заинтересовался, почему летучие мыши так хорошо ориентируются в темноте. Если  в темную комнату поместить сову, то она в отличие  от летучих мышей в таких условиях будет натыкаться на стену.  А летучим мышам удается ловко маневрировать в воздухе между предметами,  но, если  им капнуть воск в уши,  то  способность   ориентироваться в темноте исчезнет.   Попробуй ответить на этот вопрос.

 Распространение и скорость звука в разных средах

Звук передается не только воздухом. Наверное, все знают, что если приложить ухо к стене, то можно услышать разговоры в соседней комнате. В данном случае звук передается стеною. Звуки распространяются и в воде, и в других средах. Более того, распространение звука в различных средах происходит по-разному. Скорость звука различается в зависимости от вещества.

Плотность и проводимость воды больше, чем у воздуха, но меньше, чем у металла. Соответственно, и звук передается по-разному. При переходе из одной среды в другую скорость звука меняется.

Длина звуковой волны также меняется при ее переходе из одной среды в другую. Прежней остается лишь ее частота. Но именно поэтому мы и можем различить, кто конкретно говорит даже сквозь стены.

 Таблица 3. Скорость распространения звука в различных средах  

Среда Скорость звука, м/с
Вода (0°C) 1485
Водород (0°C) 1286
Воздух (0°C) 332
Гранит 3950
Двуокись углерода (0°C) 258
Дерево 4000
Кирпичная кладка 3480
Пробка 500
Резина 54
Свинец 1300
Сталь 5010
Стекло 5000

 

 А теперь проведем простые, но очень интересные опыты со звуком.

Опыт 1. Проследим, как распространяется звук.

Для опыта нужна пластиковая бутылка, у которой срезана нижняя часть и закрыта куском пакета или пленки, прикрепленного с помощью резинки. Зажги свечу и кончиками пальцев стукни по пленке, направив горлышко бутылки на пламя. Оно должно погаснуть. Объясни, что произошло.

Опыт 2.Можно ли определить направление источника звука?

Предложи поучаствовать в этом опыте членам семьи или одноклассн6икам. Каждый человек по очереди садится на стул, ему завязывают глаза и за его спиной в разных углах комнаты гремят банкой с  сухой фасолью или горохом. Он должен угадать, откуда доносится звук.   У человека два уха, поэтому мозг может сравнивать громкость звуков и вычислять, откуда именно идет звук. Когда источник звука находится на одинаковом расстоянии от обоих ушей, трудно судить, насколько он далек. Проверь это в опыте.

Опыт 3. «Говорящая веревочка».

Этот опыт показывает, что твердые тела могут проводить звук.

В двух пластиковых стаканчиках  надо сделать небольшие отверстия в донышках,  концы веревки пропустить в эти отверстия и завязать узелки. Два человека натягивают бечевку потуже, один приставляет стаканчик к уху, другой говорит что-нибудь шепотом, а потом участники эксперимента меняются ролями. Определи, звук лучше предается по воздуху или по веревочке. Попробуй взять веревки разной длины. При какой длине лучше всего слышно?

Опыт 4. Можно ли издать звук так,  чтобы услышать его дважды?

Для этого опыта найди при прогулке  длинный железный решетчатый забор. Чем длиннее забор, тем лучше. Оставь одного человека у начала забора, а сам пройди вдоль него шагов сто, приложи ухо плотно к железному пруту забора и попроси товарища  ударить по решетке. Ты услышишь два звука один за другим. Объясни, почему так происходит. 

Если тебе интересно изучать тайны звука, то можно провести дополнительные опыты

Опыт 5.

Давай определим, зависит  ли частота звука от длины колеблющегося тела?
Положи на стол  гибкую пластиковую или металлическую линейку так, чтобы она примерно на три четверти выступала за край стола. Рукой прижми один край линейки к столу. Другой рукой отогни свободный край линейки вниз и отпусти его.
Послушай, какой звук при этом возникнет, и обрати внимание на то, как быстро колеблется свободный конец линейки.

2Теперь сдвинь линейку так, чтобы за край стола выступала меньшая ее часть. Изменяется ли звук и скорость колебаний свободного конца линейки? Почему это происходит? А будет ли влиять на высоту звука материал, из которого сделана линейка?   Проведи такой опыт с деревянной линейкой и сделай выводы.

Опыт 6.

3

Высота звука зависит от частоты колебаний звучащего тела. Возьми три расчески с разной частотой зубьев. Если  провести их зубьями по куску плотной бумаги, открытки или по куску целлулоидной пленки, то в зависимости от частоты зубьев  можно услышать звук различной высоты. Какая расческа дает самый высокий звук

Опыт 7.

4

Подвесь ложки  разного размера на веревочках. 
Ударь большую металлическую суповую (разливную) ложку и послушай, как она звучит. Для сравнения послушай столовую ложку и чайную ложку.

Как зависит высота звука от размеров ложки? (При желании из разных столовых приборов можно сделать музыкальный инструмент.)

 Опыт 8.

5

Зная физику, можно «заставить петь» даже бокалы. Нужно только подобрать для этого опыта хороший «инструмент»: стеклянный (не хрустальный) тонкостенный бокал на ножке, вместимостью от половины до стакана жидкости. Стекло бокала должно быть чистое, гладкое, ничем не разрисованное.

Прежде чем приступить к опыту, хорошо вымой руки с мылом. Затем,  слегка  намочи  чистой  водой пальцы правой руки, поставь бокал на стол, а левой рукой крепко держи его за ножку. 

 

 

Средним или указательным пальцем правой руки начни вкруговую водить по краю бокала. Через несколько секунд  ты услышишь мелодичный звук. Если это получилось,  то налей в бокал чистую воду, немного не доходя до края, и продолжай водить пальцем. Звук  будет значительно ниже того, который был без воды. Продолжая круговые движения пальцем, посмотри на поверхность воды – ты увидишь  маленькие волны. Они произошли от колеблющихся, звучащих стенок бокала. Если  постепенно удалять воду из бокала небольшими порциями, то звук  будет  повышаться. Самый высокий будет у пустого бокала.

Если взять разные бокалы,  то  можно заметить, что даже очень небольшая разница в толщине стенок бокалов влияет на высоту  звука. Попробуй подобрать бокалы и уровень воды в  них, чтобы получилась мелодия.

 Практическая работа «Определение остроты слуха».  

Это очень интересное настоящее научное исследование.  Его можно затем оформить и выступить на конференции учащихся. Но для этого   нужно не только желание, такая работа потребует времени, сил,    ее надо проводить со всеми учениками класса.  В исследовании должны принять участие не менее 15-20 человек.

 Внимание! Правильные результаты можно получить, если в классе будут только экспериментатор и испытуемый, а не все ученики сразу. В помещении должна быть абсолютная тишина. Попроси учителя помочь тебе с организацией эксперимента.

Ход эксперимента.

Каждый учащийся  садится по очереди за стол, закрывает глаза, его руки свободно лежат на столе.  Экспериментатор приближает часы средних размеров или секундомер к уху испытуемого. Как только  ученик услышит тиканье часов, он начинает средним пальцем правой или левой руки (как ему удобнее) отбивать ритм «тиканья» (контроль слышимого звука).  Как только это произошло, надо измерить расстояние между часами и ухом и записать результаты в тетрадь.

 После этого к уху того же ученика надо поднести часы и постепенно отдалять их. Когда испытуемый перестанет слышать звук, он должен снова постучать пальцем по столу. Экспериментатор снова  измеряет расстояние и записывает данные. Если что-то не получилось, то опыт надо повторить. ( Сначала лучше немного потренироваться, чтобы потом четко провести весь эксперимент). 

Внимание! Лучше не говорить испытуемым их результаты сразу после опыта, чтобы они не обсуждали их, а сообщить после окончания всего исследования.

Обработка результатов.

Из двух измерений для каждого ученика надо получить среднее арифметическое значение. Затем можно посчитать среднее арифметическое для всего класса, отдельно для мальчиков и девочек или для тех, кто часто слушает музыку через наушники, и кто слушает редко. Попробуй проанализировать и сравнить эти данные. Еще интереснее попросить  старшеклассников или учителей поучаствовать в твоей исследовательской работе. Так можно выяснить, в каком возрасте острота слуха лучше.

Проанализируй результаты: обычно здоровые люди с нормальным слухом способны слышать тиканье часов на расстоянии 10-15 см. Сделай вывод: у кого результаты выше нормы, у кого результаты ниже нормы. Следует задуматься над возможными причинами ухудшения слуха. 

 Ответы на 10 теоретических вопросов конкурса надо занести в таблицу. Ответы должны быть одержательными, но краткими ( несколько фраз).  После таблицы в файле  должны быть описания экспериментов, их объяснения и несколько фотографий.

Если вы будете выполнять исследование остроты слуха, то надо  сделать таблицу 1  с   индивидуальными данными для каждого участника ( имя и фамилии полностью указывать нельзя, только инициалы) и таблицу 2 со средними арифметическими значениями, а также проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

 Таблица вопросов и ответов

1.  Сравни   показатели  в таблице 1 с нормальной громкостью звуков для человека. Как ты думаешь, полезно постоянно ходить на дискотеки?
2.  У кого из животных, приведенных в  таблице, самый большой диапазон слуха?
3.  Почему, когда мы сидим на берегу, мы не слышим голоса рыб?
4.  Как ориентируются в полной темноте летучие мыши?
5.  Почему пробку используют как хороший звукоизолятор?
6.  Как можно услышать шум поезда, если он еще далеко?
7.  Что такое эхо? Почему его хорошо слышно в горах или в лесу, но его нет в комнате?
8.  Найди рисунок  и рассмотри внимательно строение уха человека. Опиши путь звуковой волны. Как может  слышать глухой человек?
9.
Известен такой интересный случай. Как-то в театре для пьесы
заказали огромную органную трубу около 40 метров длиной. Труба издает тем ниже звук, чем она длиннее. Когда попробовали на спектакле воспользоваться этой трубой, то зрители, ощутив чувства страха и паники, разбежались, устроив при этом давку. А что было причиной такого странного поведения?
10. Какое изобретение человека первым преодолело звуковой барьер?

  Образцы таблиц

 Таблица 1. Индивидуальные значения остроты слуха учащихся.

№  Инициалы   Пол   Возраст   Острота слуха (см)  
         
         
         

 

Таблица 2.  Средние арифметические значения остроты слуха.

Группа   Количество испытуемых   Среднее значение остроты слуха (см)  
     
     

 

 Пожалуйста, напиши отзыв о конкурсе. Какие задания для тебя были самыми  легкими, самыми трудными, наиболее интересными? О чем бы ты хотел узнать в следующих конкурсах? 

условия-участия

Условия участия

регистр-форма

платежи

Платежные документы