XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сотовая взаимосвязь

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Сафронов В.А. 1

---

1МКОУ СОШ №9 г. Россоши Россошанского муниципального района Воронежской области

Радченко Н.Ф. 1Воробьева А.С. 2

---

1МКОУ СОШ №9 г. Россоши

2МКОУ СОШ №9 г.Россоши

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Последнее столетие сопровождается огромным техническим прыжком. Благодаря сети Интернет, новейшими телефонными и компьютерными аппаратами человечество не обделено информацией. Современная техника или «гаджеты» существенно облегчили жизнь людей, особенно в экономии времени и ресурсов.

Исследования GWI показывают: 6 из 10 интернет-пользователей трудоспособного возраста (57,8%) обращаются к онлайн-ресурсам в поисках информации. Есть и другие причины, почему люди пользуются интернетом:

• чтобы поддерживать связь с друзьями и семьей (53,7%);

• чтобы быть в курсе текущих событий и новостей (50,9%);

• чтобы смотреть видеоролики, кино и сериалы (49,7%) [5].

Массовыми пользователями сети Интернет, а потом и пользователями мобильных телефонов являются дети старшего школьного возраста. Школьники заменили живое общение на общение в интернете, библиотеки на интернет-источники, полезный труд на прохождение нового уровня в игре. Отдаленность от реальности позволяет ребенку быть раскованным, нужным, побороть страхи в общении.

Данные GSMA Intelligence показывают – на начало 2023 года в России зафиксировано 227,0 млн. сотовых мобильных подключений, а мобильная связь в стране составила 156,9% от общей численности населения. Количество пользователей социальных сетей в России на начало 2023 года эквивалентно 73,3 % от общей численности населения [5].

Кроме положительной стороны использования мобильных телефонов и других «гаджетов», есть и негативные последствия их влияния, название которым – электромагнитные волны и их излучение. Благодаря электромагнитным волнам работают все бытовые приборы, находящиеся в доме обычной среднестатистической семьи.

С современной техникой не расстаются, не задумываясь о том, как она влияет на здоровье.

Я заметил, что увеличивается количество подростков, которые надевают очки и должны ходить в них постоянно, из-за резкого ухудшения зрения. Снижается активность обучающихся в классе в усвоении школьного материала. Это заставило меня задуматься над тем, так ли безопасны сотовые телефоны и их постоянная близость к человеку: тесная сотовая взаимосвязь современного «гаджета» и подростков, людей.

Влияние электромагнитного излучения, в частности бытовых приборов на человеческий организм стало предметом исследования Виллорези Дж., Зубаревой Ю.Б., Калашниковой Л. Я., Колькиной Е. А., Одинаева Ф.И., Полухина Ю.Н.

Актуальность и проблематика использования мобильных телефонов, обосновывает тему нашего исследования: «Сотовая взаимосвязь».

Цель: используя данные разных источников, теоретическое обоснование физических понятий и собственные наблюдения и исследования установить, существуют ли отрицательные стороны влияния «гаджетов» на здоровье человека (на примере сотового телефона).

Объект исследования: электромагнитноеизлучение.

Предмет исследования: влияние электромагнитного излучения мобильных телефонов.

Задачи исследования:

1. Анализ электромагнитного излучения и его видов.

2. Характеристика электромагнитного излучения в бытовых приборах.

3. Анализ влияния электромагнитного излучения на организм человека.

4. Обобщение мировых исследований влияния электромагнитного излучения на человека.

5. Расчет воздействия электромагнитного излучения на организм человека.

6. Характеристика альтернативных способов использования электромагнитного излучения, уменьшение его влияние на здоровье человека.

Методы исследования: анализ, синтез и обобщение научной литературы и материалов сети Internet, анкетирование, наблюдение, математический расчет.

Новизна: предоставление достаточно полной информация об влиянии электромагнитного излучения от сотового телефона на организм человека.

Теоретическая ценность данного исследования заключается в популяризации информации об электромагнитном излучении.

Практическая значимость: материалы и выводы исследования могут быть использованы учителями и учащимися на уроках физико-математического цикла, на внеклассных мероприятиях по профилактике зависимости от «гаджетов» в школе, для дальнейших практических исследований.

Работа состоит из 22 страниц (15 станиц основного текста), 6 рисунков, собственных фото и наработок автора, представленных в Приложениях (на 3 страницах).

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

1.1 Электромагнитное излучение и его виды

Переменное электрическое поле возбуждает в окружающих точках магнитное поле, а переменное магнитное поле возбуждает вокруг себя электрическое поле. Возникающие таким образом электромагнитные возмущения перемещаются в пространстве с конечной скоростью. Возмущение любой непрерывной субстанции, распространяющееся с конечной скоростью, называется волновым процессом или, просто, волной. Таким образом, оторвавшееся от источника свободное поле распространяется в виде электромагнитных волн. Процесс формирования этого поля называется излучением, а само поле – полем излучения [8, 8].

Электромагнитное излучение - это распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля, которое, в свою очередь, представляет собой область энергии, создаваемой электричеством [3].

В настоящее время различают электромагнитные волны низкой частоты (НЧ от 3 до 300 кГц), средней частоты (СЧ от 300 кГц до 3 мГц) и высокой частоты (ВЧ от 3 до 30 мГц). В свою очередь электромагнитные волны низкой частоты подразделяются на крайне низкие, сверхнизкие, инфранизкие, очень низкие и низкие частоты. Электромагнитные волны высокой частоты подразделяются на высокие, очень высокие, ультравысокие, сверхвысокие, крайне высокие, гипервысокие (рис. 1) [6].

Рис. 1

Рассмотрим виды электромагнитных излучений детальней можно на рис. 2) [10]:

Рис. 2

1.2. Электромагнитное излучение и бытовая техника

В жилых помещениях основными источниками электромагнитных полей являются бытовые приборы [4].

Стоит рассмотреть некоторые самые используемые источники электромагнитного излучения, которые находятся в доме каждого (рис. 3). Например:

• электрическая плита: от передней панели электрической плиты исходит излучение порядка 1-3 мкТл. От работающих конфорок оно еще выше;

• холодильник: саморазмораживающиеся холодильники (функция No Frost), по сравнению со старыми моделями, более опасны и «зашкаливают» даже на расстоянии 1 м от дверцы;

• стиральная машина: от машинки исходит около 10 мкТл излучения при норме 0,2мкТл;

• микроволновая печь: на расстоянии 30 см способна излучать до 8 мкТл.

• мобильный телефон: опасен тем, что находится в непосредственной близости к телу человека. Можно сказать, что излучение воздействует точечно и сказывается на репродуктивной функции, сердечной деятельности, работе головного мозга [9].

Рис. 3

Таким образом, электромагнитное излучение – следствие работы бытовых приборов в домах. Мною был измерен уровень излучения бытовых приборов, которые можно увидеть в Приложении 1.

1.3. Влияние электромагнитного излучения на организм человека

Увеличение количества и рост мощности источников высокочастотных электрических токов, источников неонизирующей радиации создает дополнительное искусственное электромагнитное поле, повреждающее гены и генофонд всего живого, что оказывает неблагоприятное влияние на состояние здоровья человека. Ученые исследуют электромагнитное излучение на уровне радиоактивного излучения, так как их действие на человека не уступает друг другу.

Взаимодействие электромагнитных излучений с организмом человека зависит от интенсивности электромагнитного излучения, времени, в течение которого оно воздействует, частоты, наибольшей точки приложения. Наиболее чувствительными являются нервная, иммунная, эндокринная, сердечно-сосудистая и половая системы [1].

Исследователи отмечают эффект накопления, возможность развития отдаленных воздействий. Низкочастотные электромагнитные поля (<105 Гц) воздействуют на весь организм, но это воздействие на разные ткани неодинаково. Воздействие ЭМП низкой частоты приводит к поглощению электромагнитной энергии живыми тканями, что сопровождается повышением температуры, которая отводится от глубоких тканей посредством кровообращения, а от поверхности кожи рассеивается конвекцией, теплопроводностью, испарением. Вредное воздействие ЭМП низкой частоты до конца не изучено и непредсказуемо. Особенно опасными являются сверхнизкочастотные ЭМП, под воздействием которых высвобождаются свободные радикалы, которые, в свою очередь, действуют на ДНК и РНК [6, 17-15].

Особого внимания заслуживает постоянное действие радиочастотных сигналов, которые могут отрицательно повлиять на человека. Особенно это связано с растущей бурной «телефонизацией», и людей стало беспокоить влияние ЭМП на здоровье (постоянные головные боли, проблемы с памятью, боль в ушах, усталость). При долгом пользовании мобильный телефон может нагреть мозг человека. Пользующиеся микроволновыми печами знают, что ЭМИ разогревает продукты, а посуда остается холодной. Точно так же действие ЭМИ разогревает наши ткани. Нагревание происходит из-за поглощения тканями энергии электромагнитного поля, и разогревание может быть локально на 10 °С. Техногенные ЭМП могут играть значительную роль в этиогенезе психических, сердечнососудистых, офтальмологических заболеваний, оказывать воздействие на генетические структуры. [6, 17-15].

Прикладывая к уху мобильный телефон, мы подносим встроенный в него радиопередатчик к головному мозгу, т. е. мозг становится частью этого передатчика, активно участвуя в формировании сигнала. Это грозит развитием нейродегенеративных процессов, заболеваниями центральной нервной системы, особенно в детском возрасте. В режиме ожидания интенсивность электромагнитного излучения мобильным телефоном мала, и говорить желательно не более 30 мин. в сутки [2].

Источником электромагнитного излучения является любой прибор, подключаемый к электрической сети, независимо от его сложности. Воздействие излучения не обязательно должно быть мощным, достаточно умеренного по силе и продолжительного по времени, чтобы вызвать функциональные расстройства в организме. К категории устройств этого типа относится вся бытовая техника.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

2.1. Мировые исследования влияния электромагнитного излучения на организм человека

Электромагнитные волны не имеют цвета, запаха, невидимы, неосязаемы, но при этом обладают большой проникающей силой так, что человек беззащитен перед ними. Они стали новым источником загрязнения окружающей. На сегодняшний день накоплена убедительная статистика влияния слабых полей на живой организм. В мире прошло четыре Международных Конгресса по вопросам действия малых и сверхмалых излучений на здоровье человека.

В специальной литературе указываются проявления вредоносного воздействия электромагнитного излучения на организм человека:

• генная мутация, за счет которой возрастает вероятность возникновения онкологических заболеваний;

• нарушения нормальной физиологии человеческого организма, что вызывает головные боли, бессонницу, тахикардию;

• повреждения глаз, вызывающие различные офтальмологические заболевания, в тяжелых случаях – вплоть до полной потери зрения;

• накопительный эффект, который возникает при многократном вредоносном воздействии излучения, в конечном счете, приводит к необратимым негативным изменениям.

2.2 Расчет воздействия электромагнитного излучения на организм человека

Современный человек не может избавиться от источников электромагнитных излучений даже на природе, так как постоянно носит с собой сотовый телефон. Во время его работы образуется электромагнитное поле, основная часть которого поглощается головой. Чтобы проверить воздействие излучений мобильных телефонов на здоровье, российские ученые провели эксперимент. В его ходе предполагалось выяснить, как электромагнитные волны влияют на состояние эмбрионов обычных куриных яиц. Для этого их выдерживали в течение трех недель в двух одинаковых инкубаторах, один из которых был укомплектован мобильными телефонами.

Итоги эксперимента: из яиц, соседствующих с телефоном, вылупилось менее четверти цыплят, остальные погибли. Во втором инкубаторе потери соответствовали естественным нормам. Это подтверждает опасность для живого организма электромагнитного поля, генерируемого мобильным телефоном.

Ученые в Стеролингском университете (Великобритания) смоделировали чернобыльские уровни радиационного излучения в лабораторных условиях для изучения воздействия, которое оно способно оказывать на насекомых, населяющих зону отчуждения. Было обнаружено, что шмели чувствительны к радиации, она влияет на их физическую форму и развитие семьи. Мощность дозы облучения, при которой возникают негативные эффекты, не была определена. После того, как шмели получили радиационную дозу, уже во втором поколении стали наблюдаться мутационные показатели в 45% случаев. Поведение взрослых особей претерпевало изменения. По словам ученого - Джессики Берроуз, повышенное потребление нектара отдельными особями может повлечь ощутимые последствия, так как насекомым потребуется больше времени для поиска пищи. В итоге рост колоний насекомых может затрудниться, ведь для развивающегося расплода становится меньше ресурсов. Это грозит сокращением популяции шмелей в экосистеме [12]. Получается, что семья шмелей со второго поколения уже не развивается, почти в 50% случаев. Рождается потомство, которое не способно самостоятельно добывать себе пищу, они становятся мало подвижными, инертными, не могут защитить семью и следить за потомством.

Этот пример, как и другая информация, указали мне на то, что человек может, подвергаясь разного вида облучениям, сам не замечать очевидных вещей - постоянной головной боли, снижения активности, работоспособности, потери зрения. На примере эксперимента семьи шмелей, я решил проверить и сопоставить данные, полученные в опыте, с данными, которые могут касаться человека. Разные волны и виды облучения действуют по-разному, но нигде не написано, что они безопасны и не влияют на здоровье людей.

Что у меня получилось. Средняя продолжительность жизни шмеля: от яйца до насекомого – 1 мес., взрослого – от 6 мес., максимально- 1 год.

Возьмем 1 год = 12 мес.

Во втором поколении наблюдается увеличение массы тела в 45% случаев, они теряют способность добывать пищу и воспроизводить потомство.

Средняя продолжительность жизни человека 70- 73 года.

73 = 73×12 = 876 месяцев

8 76 _ 876 12 К_в = 73

12 84 73

36

Шмель: срок жизни ≈ 6 месяцев

Человек: средняя продолжительность жизни ≈ 73 года

73×12 = 730+146 = 876 мес.

6 : 876 = 1 : 146, К = – коэффициент пропорциональности

Известно, что мутация шмелей под воздействием облучения при нормальных показателях фона происходит во 2-м поколении, т.е. от личинки до самостоятельной особи проходит 1 месяц и еще 1–2 месяца – для полноценного становления насекомого и способности его трудиться для семьи.

Сопоставив данные, с учетом коэффициента пропорциональности, вычислив, я получил, что при нормальном фоне излучения у человека мутация может произойти через:

2 : = 292 мес.

292 : 12 ≈ 24,3 года.

Можно подобрать «удобные» числа (они соответствуют статистическим данным, с ними легче считать). Средняя продолжительность жизни трудоспособного человека 70 лет = 840 месяцев. Аналогичный расчет произвел и получилось, что при полученном коэффициенте пропорциональности 1/ 140, мутация начнет проявляться через 35 лет:

6 мес. : 70 лет = = мес.

3 мес. : мес. = 3×140 = 420 мес.

420 : 12 = 35 лет.

Айфон впервые был предоставлен в 2007 г. Предположим, что массовое приобретение происходило в течение ± 2–3 лет. Значит, ≈ 2010 + 35 = 2045 г.

Андроид – 2008 г. Аналогично, предполагаем ± 2–3 года => 2008+3 = 2011 г. 2011+35 = 2046 г.

Активное использование телефонов версии смартфон и айфон началось примерно с 2008 года. Примерно, начиная с 2010 г использовались в большом количестве. С каждым годом увеличивается их число, соответственно, уменьшается время. Если первые мутационные признаки начнут происходить через 35лет, об этом, я считаю, стоит задуматься.

В каждом телефоне представлена информация о том, какое влияние он оказывает на голову и на тело человека. С одноклассниками и учащимися нашей школы провел ряд вычислительных исследований и получил данные, которые представлены в диаграммах (рис. 4, рис. 5, рис. 6).

По показаниям телефона каждый сделал свои расчеты.

Например, влияние на тело: 0,99 Вт /г – 1 телефон, 30 учащихся=>0,99×30 = 9,9×3 = 29,7 Вт/г.

6 уроков по 45 мин => 6×45 = 270 мин => 29,7×270 = 297×27 = 8019 Вт/г.. Т. е., в кабинете математики, в среднем, в течение учебного дня может накопиться до 8019 Вт / г.

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Смартфон (тело)

1 шт.: 30 шт.:

1,513 Вт / кг × 6 ур. = 9,078 Вт / кг 1,513 Вт / кг × 30 шт. =

= 45,39 Вт / кг × 6 ур. = 272,34 Вт / кг

1) 286479892800,2617 1) 8594,396784007,853 мЗв /

2) 32680799,999973852 2) 980423999,9992155 мЗв /

Рентгены Рентгены

1) 3268079,9999973853 1) 98042399,99992156 Р/ ч

2) 3268079999,997385 2) 98042399999,92155 мР/ ч

Норма: от 0,05 до 0,2 мкЗв / ч. Если постоянный уровень излучения превышает 1,2 мкЗв / ч – угроза здоровью. 1 телефон ≈ 0,032681мкЗв/ч, 30 телефонов ≈ 0,980424мкЗв/ч => превышение. Оптимальный допустимый фон => 0,2 мкЗв / ч = 20 мкР / ч.

Безобидные «гаджеты»- удобство и комфорт, которые могут стоить здоровья каждого. Я считаю, что это слишком высокая плата.

2.3. Альтернативный способ использования электромагнитного излучения, уменьшение его влияние на здоровье человека

Мы не выбросим разом все бытовые приборы и телефоны для сохранения здоровья. Думаю, что можно придумать альтернативу, как использовать излучаемую организмом энергию в положительном направлении.

В сфере развития сделано немало предпосылок для облегчения угрозы здоровью. Например, переносной гаджет-сканер терапевтического диапазона, изобретённый в Японии.

Ученые из Riken, японского исследовательского института, представили компактный ручной сканер терагерцового диапазона, который может использоваться для неразрушающего контроля объектов. До сих пор подобные установки требовали больших помещений и значительного энергопотребления при том, что сами по себе они крайне востребованы [7].

Терагерцовый диапазон может проникать внутрь объектов и даже анализировать их химический состав на основе поглощения определенных длин волн. В мобильных терагерцовых сканерах заинтересованы службы безопасности, поскольку они должны ускорить, упростить и сделать безопасными для персонала сканер-досмотр багажа и грузов (аэропорты, вокзалы, порты). Японским инженерам удалось значительно уменьшить размеры и энергопотребление таких сканеров, уместив их в компактную форму [7].

В ближайшем будущем роботы, оснащенные такими сканерами, смогут проводить инспекции, быстро осуществлять проверки на транспортных узлах, анализировать состав лекарств и продуктов питания, выполнять множество других полезных функций [7].

С одноклассниками мы придумали, как можно излучения и выделяемую энергию направить, чтобы она была в помощь человеку. Итак (Приложение 2):

1. «Робот- наклейка»: переработанная энергия, которую может поглотить тело человека фокусируется и собирается внутри наклейки, преобразовывается и получается светоотражающий элемент, например, для перемещения в темное время суток;

2. «Антителефон»: телефон состоит из двух частей, как развертка книжки. Телефон → выделяет => антителефон → поглощает, перерабатывает и заряжает севший аккумулятор;

3. Боксы с едой: как кассы самообслуживания. Приложил телефон, выделившаяся энергия перешла преобразовавшуюся в электричество, которым можно нагреть еду;

4. Фонтанчики–ионизаторы или очистители для воды: то, что телефон выработал, пошло на очищение воды в школе под его действием.

Влияние мобильных устройств на здоровье человека неоднократно исследовалось. Многое не известно и не стоит категорически относиться к новому, как к пропаганде чего-то катастрофического. Информация над которой стоит работать и о которой стоит задумываться не только ученым, но и каждому из нас.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За последние годы проведены многочисленные исследования для оценки того, представляют ли мобильные телефоны потенциальный риск для здоровья и нашего будущего. На сегодняшний день каких-либо неблагоприятных последствий для здоровья, вызываемых пользованием мобильными телефонами, не установлено. Не указана информация и о том, что они совершенно и абсолютно безопасны. В основном, говорят об информации в ознакомительном характере проведенных исследований разных стран и организаций здравоохранения. Смартфоны стали главным атрибутом комфортной жизни. Они позволяют всегда быть на связи, делать фото и видео съемки всего окружающего и себя, в том числе, использовать только качественный контент, сохранять все свои сведения и содержать всю важную информацию в безопасности. В работе я рассмотрел то, как телефон в современном его исполнении может повлиять на мое здоровье, здоровье сверстников, поколения. «Сотовая сеть» представляет собой конструкцию очень похожую на соты в улье пчел или семей шмелей. Все понятия связаны между собой. Исследования на насекомых позволяют сохранить здоровье людям и предупредить о развивающейся опасности, которая может долгое время быть сокрыта и не видна внешне. Мобильные телефоны и все современные «гаджеты» совмещают в себе полезное и удивительное. Проделанная работа позволила мне понять, что увлечение мобильными телефонами не следует считать исключительно вредной привычкой, их можно использовать с пользой для жизнедеятельности и развития не только подростков. Но не стоит забывать и о том, какую опасность они в себе хранят и могут представлять угрозу для человека. Технический прогресс не должен ухудшать качество жизни. Все изобретения, которые ведут и увлекают нас в виртуальный мир, нужно использовать без вреда для жизни и здоровья.

СПИСОК ИСТОЧНИКОЙ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Виллорези Дж. Влияние межпланетных и геомагнитных возмущений на возрастание числа клинически тяжелых медицинских патологий // Биофизика. 1995. Т. 40. № 5. С. 817-820.

2. Зубарев Ю.Б. Мобильный телефон и здоровье: монография / Ю.Б. Зубарев. – Изд. 4-е, перераб. – М.: Библио-Глобус, 2019 – 234 с.

3. Ивлев П. Что такое электромагнитное излучение [Электронный ресурс] // Цифровой океан. РФ URL: https://digitalocean.ru/n/chto-takoe-elektromagnitnoe-izluchenie (дата обращения 26.11.2023).

4. Калашникова Л. Я., Колькина Е. А. Влияние электромагнитного излучения бытовых приборов на здоровья человека // Образование в области безопасности жизнедеятельности и новых технологий: проблемы и перспективы развития: Сборник статей II Всероссийской научно-практической конференöии. — 2017. — С. 48—50.

5. Коротко о главном: обзор отчета «GLOBAL DIGITAL 2023». [Электронный ресурс] // URL: https://www.sostav.ru/blogs/141843/36953.

6. Одинаев Ф.И Электромагнитные излучения и здоровье человека / Ф.И. Одинаев, Ш.Ф. Одинаев, Ш.И. Шафиев, С.В. Шутова // Вестник ТГУ, т.20, вып.6/ - 2015. - C. 1714-1717.

7. Переносной гаджет-сканер терагерцового диапазона: как рентген, но безопаснее [Электронный ресурс].– URL: https://dzen.ru/a/ZTzCnHGcbyHz8GzK

8. Полухин Ю.Н. Излучение электромагнитных волн : учеб. пособие / Ю.Н. Полухин. – Самара: Изд-во СГАУ, 2016 – 156 с. ст.8).

9. Шелестюк Г.С. Электромагнитные поля в городской квартире [Электронный ресурс].– URL: https://school-science.ru/3/19/32574

10. Шкала электромагнитных излучений [Электронный ресурс] // URL: https://wiki.fenix.help/fizika/shkala-elektromagnitnykh-voln (дата обращения 26.11.2023).

11. Электромагнитные поля: естественные и искусственные [Электронный ресурс].– URL: http://www.tsj.ru/rubrs.asp?rubr_id=1122&art_id=1212

12. Sánchez-Bayo, F., & Wyckhuys, K. A. (2019). Worldwide decline of the entomofauna: A review of its drivers. Biological conservation, 232, 8-27. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0006320718313636

Приложение 1

Показатели разных измерений приборов бытового использования

Приложение 2

Робот-наклейка

Антителефон

Боксы с едой