XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Действие звука, инфразвука и ультразвука на организм человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Закирова А.А. 1

---

1МАОУ "СОШ №19 им. Л.А. Попугаевой"

Криволапова Д.И. 1

---

1МАОУ "СОШ №19 им. Л.А. Попугаевой"

Работа в формате PDF

378.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Шелест листвы, шум дождя, музыка, голоса – трудно представить себе жизнь, лишенную звуков. Значительную часть информации о мире человек получает благодаря уху. Шум естественной окружающей среды является таким же нормальным и необходимым фактором, как солнечный свет, вода, земное магнитное поле и т.п. Заметное увеличение или уменьшение этого фона отрицательно сказывается как на деятельности организма, так и на его развитии. Людям доступны звуки, ограниченные следующими частотными пределами: не ниже 20 Гц и не выше 20000 Гц. Ниже этого предела находится инфразвук (меньше 20 Гц), а выше – ультразвук и гиперзвук, то есть 2* – Гц и – Гц соответственно. Все звуки по-разному воздействуют на человека.

Ученые говорят, что если взять вредные факторы окружающей среды, например, воздействие химических веществ, загрязнение окружающей среды и другие факторы, то по массовости воздействия шум является самым массовым. Сильный продолжительный и особенно постоянный шум - скрытый и опасный враг человека и многих живых существ. А ведь шумовое загрязнение окружающей среды все время растет.

С другой стороны, исследователи отмечают, что звуки могут благоприятно влиять на человека, его психическое, эмоциональное состояние. У кормящих матерей под действием классической музыки увеличивалось количество молока, растения лучше росли, быстрее развивались и давали урожай выше, чем их собратья, на которые не действовала музыка.

В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния звуков, шума на здоровье человека. Исследования ученых показали, звуки могут активизировать деятельность правое полушарие мозга и делает более логичной работу левого полушария, что способствует увеличению количества нервных каналов в мозге и стимулирует учёбу и творчество. Стимулирование бета-мозговых волн может привести к более высокому уровню концентрации, улучшению способности к обучению и вниманию. В своей работе я решила это проверить.

Таким образом, мы сталкиваемся с противоречием. С одной стороны, человек не может жить без звуков. Если человека искусственно «погрузить» в тишину, то он больше 40 часов не выдержит. В изоляции теряется чувство реальности и собственного тела, полностью истощается центральная нервная система, возникают галлюцинации, понижается артериальное давление и уменьшается пульс. С другой стороны, воздействуя на кору головного мозга, звуки ускоряют процессы концентрации, могут усиливать внимание, что положительно сказывается на успеваемости учащихся.

Музыка позволяет расслабиться, изучать, читать, концентрироваться на важном, помогает уменьшить стресс и улучшить настроение.

Проблема. Каково влияние звуков на человека – положительно или отрицательно?

Гипотеза: на основе проведенных исследований мы сможем установить особенности влияния звуков на организм человека, выявить факторы риска для здоровья человека, обусловленные воздействием разного рода звуков и определить частоты звука, которые помогают в учебе и жизни.

Объектом исследования является: звук различных частот, ультразвук и инфразвук.

Цель данной работы: изучение влияния слышимого звука, ультразвука и инфразвука на человека, изучение последствий этого влияния.

Задачи:

1. Изучить материал о звуке, ультразвуке, инфразвуке;

2. Доказать, что слышимый звук, ультразвук и инфразвук оказывают серьезное влияние на живые организмы, в том числе и на человека как положительное, так и отрицательное;

3. Определить влияние звукового ряда на умственную деятельность человека

4. Установить диапазон звуковых частот, которые помогают в учебе и жизни.

Практическая значимость

Результаты исследования помогут определить частотный диапазон звуковых волн, которые благотворно влияют на умственную активность человека, что поможет мне и моим одноклассникам без стресса подготовиться к ЕГЭ.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Звук. Виды звука

Человек получает информацию различными органами чувств. После визуальной информации важной является аудиальная. Звуковые сигналы человек начинает воспринимать ещё до рождения. По звукам он распознаёт родных, по интонации речи воспринимает степень комфорта окружения, подаёт сигналы об опасности или о необходимости в заботе (голод, телесный дискомфорт). Передача звуковой информации происходит с помощью механических волн.

Звуковые волны – это продольные механические колебания с частотой от 20 до 20000 Гц. Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком с частотой меньше 20 Гц; выше 20000 Гц до 1 ГГц называют ультразвуком, от 1 ГГц — гиперзвуком.

Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде: как (в газах, жидкостях и твёрдых телах), так и поперечных, (в твёрдых телах). Определяется упругостью и плотностью среды: как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а жидкостях — меньше, чем в твёрдых телах. Также, в газах скорость звука зависит от температуры данного вещества. Впервые скорость звука была измерена Уильямом Дерхамом в 1636 году. При температуре 20 °C она была равна 343 м/c.

Виды звука:

1. Речевой звук — звук, образуемый произносительным аппаратом человека с целью языкового общения.

2. Звук музыкальный — звук определённой высоты, использующийся как материал для создания музыкальных сочинений, в широком смысле — «используемые в музыкальной практике звуки».

3. Шумовые – звуки, у которых высота неопределенная. К таким относится морской шум, свист ветра, скрип, щелчки и многие другие.

В соответствии с частотой звуковые волны принято разделять на следующие диапазоны: инфразвук, слышимый звук, ультразвук и гиперзвук. Инфразвук – это составляющая звуков леса, моря, атмосферы (до 16 Гц). При больших амплитудах инфразвук ощущается как боль в ухе. Возникает при землетрясениях, подводных и подземных взрывах, во время бурь и ураганов, от волн цунами и пр. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами. В земной коре наблюдаются сотрясения и вибрации инфразвуковых частот от самых разнообразных источников, в том числе от взрывов, обвалов и транспортных возбудителей. Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего инфразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень далекие расстояния. Это явление находит применение при определении места сильных взрывов или положение стреляющего орудия. Распространение инфразвука на большие расстояния в море дает возможность предсказания стихийного бедствия – цунами. Звуки взрывов, содержащие большое количество инфразвуковых частот, применяются для исследования верхних слоев атмосферы. Развитие промышленного производства и транспорта привело к значительному увеличению источников инфразвука в окружающей среде и возрастанию интенсивности уровня инфразвука.

Ультразвук – упругие волны с частотами приблизительно от 20кГц до 10⁹ Гц. По частоте ультразвук принято разделять на 3 диапазона: ультразвук низких частот (2×10⁴—10⁵ Гц), ультразвук средних частот (10⁵-10⁷Гц) и область высоких частот ультразвука (10⁷-10⁹Гц)

Распространение ультразвука - это процесс перемещения в пространстве и во времени возмущений, имеющих место в звуковой волне.

Ультразвук в газе, в частности в воздухе, распространяется с большим затуханием. Жидкости и твердые тела представляют собой, как правило, хорошие проводники ультразвука - затухание в них значительно меньше. Поэтому области использования ультразвука средних и высоких частот относятся почти исключительно к жидкостям и твердым телам, а в воздухе и в газах применяют ультразвук только низких частот.

Ультразвуковым волнам было найдено больше всего применения во многих областях человеческой деятельности: промышленности, медицине, быту, ультразвук использовали для бурения нефтяных скважин и т.д.

Ультразвуки могут издавать и воспринимать такие животные, как собаки, кошки, дельфины, муравьи, летучие мыши и др.

Важным параметром является скорость распространения ультразвуковой энергии в среде. Колебательное движение передается от одной частицы к другой не мгновенно, а с некоторой скоростью, таким образом, ультразвуковые волны в тканях организма распространяются с конечной скоростью, определяющейся упругими свойствами среды и ее плотностью.

Гиперзвук- это упругие волны с частотами от 10⁹ до 10¹²-10¹³Гц. По физической природе гиперзвук ни чем не отличается от звуковых и ультразвуковых волн. Благодаря более высоким частотам и, следовательно, меньшей, чем в области ультразвука, длинам волн значительно более существенными становятся взаимодействия гиперзвука с квазичастицами в среде - с электронами проводимости, тепловыми фононами и др. Гиперзвук также часто представляют как квазичастиц – фотонов.

1.2 Характеристики звука

Характеристики звука делятся на объективные и субъективные. К объективным относят: интенсивность звука и звуковое давление. К субъективным: громкость, высота тона и тембр голоса.

1. Высота - это характеристика звука, зависящая от частоты, с которой колеблется физическое тело. Единица ее измерения – герц (Гц): число периодических звуковых колебаний за 1 сек. В зависимости от частоты колебаний выделяют звуки:

• низкочастотные – с малым числом колебаний (не выше 300 Гц);

• среднечастотные – звуки, колеблющиеся с частотой 300-1 200 Гц;

• высокочастотные – с числом колебаний, превышающим 1 200 Гц.

2. Громкость - эту характеристику иначе называют силой звука, которая определяется амплитудой колебаний: чем она больше, тем звук получается громче и наоборот. Громкость измеряется в децибелах (дБ).

3. Амплитуда - это характеристика, влияющая на громкость звука. Амплитуда – это половина разницы между максимальным и минимальным значением плотности.

4. Тембр - это окраска звука. На тембр влияют несколько факторов: устройство источника звука, материал, размер и форма. Тембр меняется благодаря различным музыкальным эффектам. В музыкальной практике это свойство влияет на выразительность произведения. Тембр придает мелодии характерного звучания.

1.3 Источники звука, инфразвука и ультразвука

Источником звука являются механические колебания с частотой от 20Гц до 20000Гц.

Инфразвук — звуковые колебания, имеющие частоты ниже воспринимаемых человеческим ухом. За верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 20 Гц.

Источники инфразвука подразделяются на 2 вида:

1. Техногенные - звуки, издаваемые оборудованием и техникой (машины, поезда, самолеты, установки).

2. Природные - различные метеорологические и другие явления, вызываемые факторами без участия человека (ураганы, штормы, разряды молнии, землетрясения, извержение вулкана).

Ультразвук — упругие звуковые колебания высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16 Гц-20 кГц; колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости).

В природе ультразвук встречается как в качестве компонентов многих естественных шумов (в шуме ветра, водопада, дождя, в шуме гальки, перекатываемой морским прибоем, в звуках, сопровождающих грозовые разряды, и т. д.), так и среди звуков животного мира. Некоторые животные пользуются ультразвуковыми волнами для обнаружения препятствий, ориентировки в пространстве и общения (киты, дельфины, летучие мыши, грызуны).

Искусственный ультразвук создается с помощью пьезокерамических, магнитострикционных или электрострикционных преобразователей либо механическим путём.

1.4 Распространение звука, инфразвука и ультразвука в природе

Естественные источники: инфразвук возникает при землетрясениях, во время цунами. При помощи достаточно сильных инфразвуков (более 60 дБ) общаются между собой киты и слоны.

Техногенные источники: мощное оборудование — станки, котельные, транспорт, подводные и подземные взрывы. Кроме того, инфразвук излучают ветряные электростанции и, в некоторых случаях вентиляционные шахты.

Высокочастотные колебания обычно создают с помощью пьезокерамических преобразователей, например, из титанита бария. В тех случаях, когда основное значение имеет мощность ультразвуковых колебаний, обычно используются механические источники ультразвука. Первоначально все ультразвуковые волны получали механическим путем (камертоны, свистки, сирены).

В природе ультразвук встречается как в качестве компонентов многих естественных шумов (в шуме ветра, водопада, дождя, в шуме гальки, перекатываемой морским прибоем, в звуках, сопровождающих грозовые разряды, и т. Д.), так и среди звуков животного мира. Некоторые животные используют ультразвуковые волны для обнаружения препятствий, ориентировки в пространстве и общения (киты, дельфины, летучие мыши, грызуны, долгопяты).

Излучатели ультразвука можно подразделить на две большие группы. К первой относятся излучатели - генераторы; колебания в них возбуждаются из-за наличия препятствий на пути постоянного потока — струи газа или жидкости. Вторая группа излучателей — электроакустические преобразователи; они преобразуют уже заданные колебания электрического напряжения или тока в механическое колебание твёрдого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.

Ультразвук быстро затухает в воздухе, но хорошо распространяется в жидких средах. Летучие мыши и некоторые грызуны, которые используют ультразвук в процессе охоты и ориентации в темноте. Киты и дельфины также генерируют ультразвуковые сигналы для различных целей: охота, ориентация в мутной воде и тд.

1.5 Влияние шума, инфразвука и ультразвука на окружающую среду и организмы

Шумовое загрязнение — раздражающий шум антропогенного происхождения, нарушающий жизнедеятельность живых организмов и человека. Раздражающие шумы существуют и в природе, однако считать загрязнением их неверно, поскольку живые организмы адаптировались к ним в процессе эволюции.

Главным источником шумового загрязнения являются транспортные средства — автомобили, железнодорожные поезда, корабли и самолёты.

Внутри жилища человека источником шума является бытовая и офисная техника.

Более половины населения Западной Европы проживает в районах, где уровень шума составляет 60-65 дБ.

Шум в определённых условиях может оказывать значительное влияние на здоровье и поведение человека. Он вызывает раздражение и агрессию, артериальную гипертензию (повышение артериального давления), тиннитус (шум в ушах), потерю слуха. При чрезмерном уровне шум влияет на орган слуха, центральную нервную систему и сердечно-сосудистую систему.

Шум влияет на обмен веществ, угнетает окислительные процессы, способствует развитию гипертонической болезни.

Одними из самых известных случаев ущерба, наносимых шумовым загрязнением природе, являются многочисленные случаи, когда дельфины и киты выбрасывались на берег, теряя ориентацию из-за громких звуков военных гидролокаторов.

Существует множество историй, о влиянии инфразвука на организм человека. Про инфразвук впервые заговорили в 1929 году после громкого происшествия в Великобритании. В органном зале Лондона готовится новая постановка. Основная тема пьесы: ностальгия, боль утраты. Режиссёр хочет усилить у зрителей восприятие человеческих страданий, но не знает как это сделать. В это самое время в Лондоне находится его дядя: выдающийся физик Роберт Вуд. Он решает помочь племяннику и через несколько дней создаёт трубу оригинальной конструкции. Своими размерами она в несколько раз превышает обычные органные трубы. Творение Вуда подсоединяют к инструменту, и на премьере спектакля музыканты пробуют новое звучание. С людьми в зале начинает происходить нечто странное. Началась паника, народ стал разбегаться, не понимая почему у него такие жуткие впечатления. Это был первый зафиксированный факт воздействия инфразвука на психику человека. Кошмар прекратился только тогда, когда умолкла музыка. Физик срочно разобрал трубу. Он понял, что она генерирует мощный звук, который не слышен уху, но действует на сознание людей. Чем интенсивней инфразвук, тем сильнее его волна, и тем разрушительней он действует. Мощная звуковая волна способна убить человека.

Когда на человека начинает действовать внешний инфразвук, при этом довольно сильный и его частота совпадает с частотой какого-нибудь органа человека, то возникает резонанс. Атакованный орган начинает сильно вибрировать, его работа нарушается. Инфразвук действует и на кровяные сосуды. В опытах французских акустиков и физиологов 42 молодых человека в течении 50 минут подверглись воздействию инфразвука с частотой 7,5 Гц и уровнем 130 дБ. У всех испытуемых возникло заметное увеличение нижнего предела артериального давления.

Во время Первой мировой войны во многих разведках мира появилась секретная информация: Германия ведёт разработки принципиально нового оружия, которое способно звуком убивать людей, сбивать аэропланы, разрушать укрепления противника. Правда тогда ни одна разведка не смогла достать ни опытных образцов, ни чертежей засекреченных немецких разработок. Только к концу 30-х годов разведчикам удалось доказать, что опыты немцев по созданию звукового оружия идут полным ходом. Учёные нацисткой Германии уже сотни раз испытывали его на заключённых и выяснили, что определённые звуковые частоты вызывают в людях чувства страха и панику, а некоторые вообще могут остановить сердце или разорвать все внутренние органы.

У инфразвука есть ещё одно удивительное свойство. Проникать сквозь стены. А это значит, он способен уничтожать противника в укреплённых объектах без единого выстрела. Но самое главное, инфразвук можно использовать как блокатор памяти. Воздействуя инфразвуком на определённые участки мозга можно разрушить структуру долговременной памяти, лишить человека воли. Все эти уникальные свойства инфразвука подталкивают военных специалистов к разработкам новых модификаций акустического оружия. Сегодня практически все армии мира проводят опыты по уничтожению противника и стиранию памяти акустической пушкой. И естественно все исследования строго засекречены.

Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно - резонансной томографией, ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.

Ультразвук применяется для резки металла, для приготовления смесей, для очистки и в сварке.

Ультразвук широко используется в научных областях: в биологии, в эхолокации, в расходометрии, в дефектоскопии, в гальванотехнике.

В поле ультразвуковых колебаний в живых тканях ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие (микромассаж клеток и тканей). При этом активизируются обменные процессы, повышаются иммунные свойства организма. Ультразвук оказывает выраженное обезболивающее, спазмолитическое, противовоспалительное и общетонизирующее действие, стимулирует крово- и лимфообращение, ускоряет регенеративные процессы, улучшает трофику тканей. Так как ультразвук полностью отражается от тончайших прослоек воздуха, к телу его подводят через безвоздушные контактные среды.

Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно - сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

Малые дозы - уровень звука 80-90 дБ - дают стимулирующий эффект - микромассаж, ускорение обменных процессов. Большие дозы - уровень звука 120 и более дБ – дают поражающий эффект.

Механизм воздействия музыки на мозг

Лобная доля

Используется при мышлении, принятии решений и планировании

Лобная доля — самая важная структура, выделяющая нас как человека. У людей большие лобные доли по сравнению с другими животными. Слушая музыку, мы улучшаем нейронную связь внутри отдельной доли и между ними.

Височная доля

Обрабатывает то, что мы слышим

Мы используем эту часть мозга, чтобы оценить музыку, которая охватывает обе стороны мозга, хотя язык и слова интерпретируются в левом полушарии, в то время как музыка и звуки воспринимаются в правом полушарии.

Центр Брока - позволяет нам произносить речь.

Мы используем эту часть мозга для выражения музыки. Игра на музыкальном инструменте может улучшить вашу способность лучше общаться.

Область Вернике - помогает нам понимать письменный и устный язык.

Мы используем эту часть мозга для анализа и наслаждения музыкой, текстом песни.

Затылочная доля - обрабатывает то, что мы видим.

Профессиональные музыканты с помощью структур затылочной доли, создают зрительные образы, когда слушают музыку. То есть, музыканты могут визуализировать музыкальную партитуру, когда они слушают музыку.

Мозжечок - координирует движение и сохраняет физическую память

Пациент с болезнью Альцгеймера, даже если он не узнает свою жену, все равно мог бы играть на пианино, если бы научился этому в молодости, потому что игра превратилась бы в мышечную память. Эти воспоминания в мозжечке никогда не исчезают.

Прилежащее ядро - это наш центр удовольствия, который играет большую роль в формировании зависимостей, так как высвобождает нейромедиатор дофамин.

Музыка может быть наркотиком, вызывающим привыкание, потому что она действует на ту же часть мозга, что и запрещенные наркотики. Музыка увеличивает уровень дофамина в прилежащем ядре. Но эта зависимость не опасна, так как благотворно влияет на здоровье человека.

Миндалевидное тело

Вызывает и обрабатывает эмоции

Музыка может контролировать ваш страх, подготовить вас к борьбе и продлить удовольствие. Когда вы чувствуете, как по спине пробегают мурашки, активируется миндалевидное тело.

Гиппоккамп

Создает и восстанавливает воспоминания, регулирует эмоциональные реакции и помогает нам ориентироваться. Считающийся центральным «процессором» мозга, он является одной из первых областей мозга, которая поражается болезнью Альцгеймера.

Музыка может усилить нейрогенез в гиппокампе, позволяя производить новые межнейронные связи и улучшать память.

Гипоталамус

Поддерживает статус-кво организма, связывает эндокринную и нервную системы, а также производит и выделяет необходимые гормоны и химические вещества — медиаторы, которые регулируют жажду, аппетит, сон, настроение, частоту сердечных сокращений, температуру тела, обмен веществ, рост и сексуальное влечение.

Именно гипоталамус заставляет «замирать» сердце, когда вы слушаете «В пещере горного короля» Э.Грига, «Вальс цветов» П.Чайковского, или повышает артериальное давление, когда вы слушаете «Танец с саблями» А.Хачатуряна.

Мозолистое тело

Позволяет левому и правому полушариям взаимодействовать, обеспечивая скоординированные движения тела, а также сложные мысли, требующие логики (левая сторона) и интуиции (правая сторона).

Музыкантам нужно, чтобы правая и левая части мозга координировались, чтобы они «разговаривали» друг с другом. Это позволяет пианистам, например, читать ноты и параллельно воспроизводить их руками на клавишах.

Путамен (скорлупа)

Обрабатывает ритм и регулирует движения тела и координацию

Музыка может повышать уровень дофамина в этой области и усиливает нашу реакцию на ритм. Делая это, музыка временно останавливает симптомы болезни Паркинсона. Ритмичная музыка, например, использовалась для того, чтобы помочь пациентам с болезнью Паркинсона функционировать: вставать, опускаться и даже ходить, потому что пациентам с болезнью Паркинсона нужна помощь в движении, и музыка может помочь им, как трость.

1.6 Использование звука для укрепления здоровья

Звуки обладают и лечебными свойствами. Эти свойста музыки были замечены еще давно. Еще в Парфянском царстве в III веке до нашей эры был построен музыкально-медицинский театр, где специально подобранными мелодиями лечили от тоски, нервных расстройств и сердечных болей. В прошлом веке было доказано, что музыкальные звуки заставляют вибрировать каждую клетку нашего организма с помощью электромагнитных волн. Под воздействием музыки у человека могут изменяться кровяное давление, частота сердечных сокращений ,ритм и глубина дыхания ,вплоть до полной его остановки. Неприятные звуки могут вызвать тошноту, спазмы желудка и даже испортить остроту зрения и вкусовых ощущений. Одни произведения композиторов успокаивают и даже ввергают в коматозное состояние и паралич. Другие заставляют паниковать.

Благоприятное воздействие правильно подобранных мелодий используют в кабинетах релаксации на предприятиях, при санаторном лечении людей для нормализации ритма дыхания, пульса, артериального давления, температуры, снятия мышечного напряжения.

Учеными доказано, что музыка вполне может действовать как истинное противоядие от отрицательных эмоций: уныния, пессимизма, горечи и даже ненависти. Она одобряет и радует, разглаживая морщины и смягчая улыбку. Но не только. Классика, например, ускоряет и облегчает интеллектуальную деятельность, стимулирует творческие задатки, лечит от заикания.

Религиозная музыка дарит чувство покоя, восстанавливает душевное равновесие. Она анальгетик в мире звуков и помогает справляться с болью, облегчая ее.

Между медициной и лечебной музыкой много общего, их объединят то, что музыкой можно излечить многие болезни.

Обезболивающим и расслабляющим эффектом обладает классическая музыка, это свойство взяли на вооружение акушеры и врачи-стоматологи.

Голландские ученые проводят исследования по определению воздействия музыки на течение сердечно-сосудистых заболеваний. Известно, что «сердечникам» рекомендуют слушать мажорные мелодии.

Специалисты утверждают, что музыка оказывает влияние на выработку гормонов, которые влияют на эмоциональное состояние человека, вызывая ощущение радости или тревоги, проявление отваги и мужества.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Все исследования я проводила с помощью учебно-исследовательской лаборатории по нейротехнологиям BiTronics Lab. Она позволяет проводить следующие виды экспериментальных работ:

Сердечно-сосудистая система

1. Наблюдение сердечных сокращений и построение простейшей кардиограммы.

2. Влияние различных нагрузок на частоту сердечных сокращений и построение кардиограммы.

3. Построение электрокардиограммы по различным отведениям.

Исследование пульса.

1. Измерение пульса с помощью фотоплетизмографии.

2. Измерение пульса с помощью фотоплетизмографии после нагрузки.

Исследование дыхания.

1. Измерение частоты дыхания с помощью сенсора.

2. Измерение частоты дыхания после нагрузок с помощью сенсора.

3. Опыт с задержкой дыхания.

Исследование артериального давления

1. Измерение артериального давления.

2. Исследование нагрузок на артериальное давление.

Исследование №1 Исследование артериального давления

Цель исследования: выяснить, как и в каких пределах изменяются артериальное давление и пульс под действием различных звуков, инфразвука и ультразвука

Оборудование и материалы: прибор для измерения артериального давления и частоты пульса цифровой серии UA-888 с принадлежностями

Выполнение работы:

1. Испытуемые удобно сел за стол.

2. Положили руку на стол.

3. Расслабились в течение 5–10 минут перед измерением.

4. В процессе измерения давления испытуемые не двигались и не разговаривали, ноги должны упираться в пол, спина выпрямлена

5. Измерения проводились с интервалом 10-20 минут, используя различные звуки.

6. Результаты измерений занесены в таблицу №1 Артериальное давление при различных звуковых нагрузках

Таблицу №1 Артериальное давление при различных звуковых нагрузках

Вывод: Звук может оказывать как лечебное, так и разрушающее действие. Совсем без звука мы не можем существовать. Тихая приятная, классическая музыка благотворно воздействует на нервное, физическое, психическое состояние человека. А вот громкие, резкие звуки, продолжительные шумы разрушают организм человека. В зависимости от уровня и длительности шум способен причинить кратковременный или долговременный вред здоровью.

Исследование №2 «Вариабельность сердечного ритма по записям ЭКГ»

Цель исследования: выяснить, как и в каких пределах изменяются электрофизиологические параметры сердца под действием различных звуков, инфразвука и ультразвука

Оборудование и материалы: «Цифровая лаборатория в области нейротехнологий. Практикум по биологии», сенсор ЭКГ, центральный модуль, одноразовые электроды, ноутбук с установленной программой BiTronics Studio, звуки (классика, рок, шумы, инфразвук, ультразвук)

Выполнение работы:

Сборка экспериментальной установки:

1. Подключила сенсор ЭКГ к порту центрального модуля, а центральный модуль к ноутбуку

2. Закрепила электроды на теле испытуемых для регистрации ЭКГ: один электрод на левой руке, два (сигнальный и опорный) электрода на правой руке.

Проверка экспериментальной установки:

1. Запустила ПО BiTronics Studio

2. Перешла на вкладку «ЭКГ» и запустила запись сигнала

Ход эксперимента

1. Испытуемые положили руки перед собой на стол, спокойно в тишине посидели минуту

2. Нажала на кнопку «Подключить порт» и в течение 60 секунд на экране пошла запись ЭКГ

3. Сохранила данные

4. На испытуемых одела наушники и по очереди с интервалом 20 минут включала разные звуки

5. Для каждого звука повторяла пункт 2 и 3

6. С помощью вертикальных маркеров выделяла отрезки графиков, соответствующих R-R интервалам¹ и измеряла их длительность и вычисляла среднее значение частоты сердечных сокращений в минуту: 60 секунд поделить на длительность интервала

7. Результаты занесла в таблицу 2 Сердечный ритм при звуковых нагрузках

Таблица №2 Сердечный ритм при звуковых нагрузках

Вывод: по длительности R-R интервала можно определить частоту сердечных сокращений, которая зависит от того, какие звуки слушает испытуемый.

Исследование №3 Влияние музыки на организм человека.

Лечебные свойства музыки были замечены еще давно.

Под воздействием музыки у человека могут изменяться кровяное давление, частота сердечных сокращений, ритм и глубина дыхания, вплоть до полной его остановки.

Неприятные звуки могут вызвать тошноту, спазмы желудка и даже испортить остроту зрения и вкусовых ощущений. Одни произведения композиторов успокаивают и даже ввергают в коматозное состояние и паралич. Другие заставляют паниковать.

В этом эксперименте я провела экспресс опрос учащихся 10-х классов и их ответы свела в таблицу 3 Влияние музыки на человека.

Таблица №3 Влияние музыки на человека

Выводы. Звук может оказывать как лечебное, так и разрушающее действие. Совсем без звука мы не можем существовать. Тихая приятная, классическая музыка благотворно воздействует на нервное, физическое, психическое состояние человека. А вот громкие, резкие звуки, продолжительные шумы разрушают организм человека.

Исследование №4 «Влияние звукового ряда на умственные способности человека»

Часть №1

Для этого эксперимента я взяла группу учеников 10 класса. Подобрала для них несложные математические задания и предложила их сделать за ограниченное время – 10 минут.

В помещении где сидели ребята включили неприятные, «бьющие по голове» звуки мелодии №5 (тяжелый рок), которая вызвала у них наибольшее раздражение на самую полную мощность.

П римеры:

Части ребят не хватило времени, чтобы дорешать задания, было много ошибок. Один испытуемый не смог досидеть до конца и вышел из кабинета.

Через день мы, сократив время до 7 минут предложили решить подобные задания, но уже в тишине. Ребята решали более сосредоточенно, быстрее. Несколько ребят решили раньше срока. Ошибок было меньше. Если при решении под очень громкую музыку среднее количество решенных заданий было – 3,7, то при выполнении заданий в тишине – 7,0 заданий.

Примеры:

Выводы: Проведя данный эксперимент, можно сказать, что неприятные, очень громкие звуки немного притупляют наши умственные способности. Решение задач в сопровождении тяжелого рока отвлекало ребят от работы. Раздражающе громкая, неприятная музыка способствует невнимательности и увеличению ошибок.

Часть №2

Музыка активизирует деятельность правого полушария и делает более логичной работу левого полушария, что способствует увеличению количества нервных каналов в мозге и стимулирует учёбу и творчество. Ученые считают, что стимулирование бета-мозговых волн может привести к более высокому уровню концентрации, улучшению способности к обучению и вниманию. Решили проверить.

В работе представлены результаты экспериментов по влиянию музыки с бинауральными частотами между 12 и 20 Гц (альфа-бета-диапазон) на результаты выполнения письменных работ по физике в 7-х классах в 2022-2023 уч.году (4 четверть).

Вывод: звуки с бинауральными частотами между 12 и 20 Гц (альфа-бета-диапазон) активизируют функции головного мозга, повышается интерес к учебе, о чем свидетельствует повышение успеваемости.

Заключение

Изученный мной материал убедительно доказывает, что звук слышимый, ультразвук и инфразвук оказывают серьезное влияние на живые организмы, в том числе и на человека.

Негативное влияние оказывает громкий шум, низкочастотный ультразвук и инфразвук. Последствия их воздействия: ухудшение или потеря слуха, угнетенное состояние, расстройства психики. На предприятии, где не соблюдаются нормы по шуму, это приводит к ухудшению производительности труда, увеличению заболеваемости.

Человек научился использовать, применять звук в своей жизни. Без звуков жизнь невозможна. Человек должен стремиться к тому, чтобы использовать окружающие звуки себе во благо. Если школьный шум вреден ученикам и учителям, то нужно разъяснить им о вреде шума. В жизни нужно использовать только те звуки, которые положительно влияют на организм человека.

В данной работе были проведены исследования:

1. Исследование артериального давления

2. Вариабельность сердечного ритма по записям ЭКГ

3. Влияние музыки на организм человека.

4. Влияние звукового ряда на умственные способности человека.

Было доказано, что звуки с бинауральными частотами между 12 и 20 Гц (альфа-бета-диапазон) активизируют функции головного мозга, они идеально подходят для борьбы с беспокойством, стрессом и помогают нам в учебе и жизни. Данные звуки активизируют деятельность правого полушария и делает более логичной работу левого полушария, что способствует увеличению количества нервных каналов в мозге и стимулирует учёбу и творчество.

Общие рекомендации: для высокого уровня концентрации, улучшения способности к обучению и вниманию нужно слушать фоновую музыку с бинауральными ритмами между 12 и 20 Гц (подборка звуков - https://cloud.mail.ru/public/FMsp/gTgjei2zn )

По результатам видно, что мои предположения подтвердились. Правильно подобранная музыка лечит, помогает в учебе и жизни.

Материал может быть использован как на уроках физики и биологии, так и во внеклассной работе.

Список используемой литературы

1. Гакаев, Д. А. Влияние шума и инфразвуков на организм человека / Д. А. Гакаев. — Текст // Молодой ученый. — 2015. — № 15 (95). — С. 261-264. — URL: https://moluch.ru/archive/95/21473/ (дата обращения: 23.10.2022).

2. Ультразвуковая и функциональная диагностика /статьи в журнале/№1, 2022

3. ГОСТ 12.1.01 - 83 ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности

4. Статья «Ультразвук и его применение» - http://beznakipi.com/ru/ultrasound

5. Статья «Инфразвук и его влияние на психику человека» - https://vk.com/@welcome_psyintegro-infrazvuk-i-ego-vliyanie-na-psihiku-cheloveka