XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Инфразвук

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Погодин Д.В. 1

---

1МБОУ "Школа 64"

Гурьяшкина Н.А. 1

---

1МБОУ "Школа 64"

Работа в формате PDF

89.3 KB

Введение

Цель исследования — выяснить, насколько плохи последствия инфразвука для человека, довести до сведения учащихся результаты исследований и познакомить с мерами профилактики.

Для достижения поставленной цели нужно решить следующие задачи:

• Установить, подвергаются ли мои одноклассники влиянию инфразвука.

• Довести до их сведения, какие заболевания вызывает воздействие инфразвука на организм человека.

• Помочь принять правильные меры по ограничению влияния инфразвука на их здоровье.

Объект исследования — одноклассники, с которыми проводилось анкетирование, тестирование и выяснялось влияние на них инфразвука.

Методы исследования — изучение научной литературы, анкетирование, тестирование, социологический опрос.

1. Основные характеристики

инфразвука

1.1 Понятие инфразвука

Инфразвук — упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области слышимых человеком частот. Обычно за верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают 16—20 Гц. Нижняя частотная граница инфразвука неопределенна; в настоящее время область его изучения простирается вниз примерно до 0,001 Гц.

Характерной особенностью инфразвука в отличие от слышимого и ультразвукового диапазона является большая длина волны и малая частота колебаний (например, при частоте 7 Гц длина волны равна 48,5 м).

В общем, источников инфразвука довольно-таки много. Развитие промышленного производства и транспорта увеличивает количество источников инфразвука в окружающей среде и интенсивность уровня инфразвука. Это приводит к загрязнению окружающей среды.

Инфразвуковые волны мало поглощаются воздухом, могут свободно огибать препятствия, в результате чего способны распространяться на большие расстояния. Отмеченные особенности инфразвука затрудняют борьбу с ним, поскольку традиционные методы борьбы с шумом с помощью звукоизоляции и звукопоглощения малоэффективны.

1.2 Влияние инфразвука на здоровье человека

Инфрашумы воспринимаются человеком, главным образом, как физическая нагрузка: возникает утомлением, головная боль, головокружение. Инфразвук силой свыше 150 децибел совершено непереносим человеком; при 180 децибелах наступает смерть вследствие разрыва легочных альвеол.

Вредное воздействие инфразвука на организм человека усугубляется при совпадении частоты инфразвуковых колебаний с собственной частотой того или иного органа. Резонансные частоты для человека находятся в диапазоне 4…15 Гц. Инфразвук частотой до 10 Гц вызывает резонансные явления со стороны крупных внутренних органов – желудка, печени, сердца, легких.

Длительное воздействие инфразвука 4…10Гц может вызвать, например, хронический гастрит, колит, сохраняющиеся длительное время после прекращения его воздействия.

Инфразвук с частой 7 Гц совпадает с α-ритмом биотоков мозга, что вызывает нервно-психические явления, такие как чувство тревоги и страха.

При воздействии на человека повышенных уровней инфразвука наблюдаются затруднения дыхания, связанных, по-видимому, с вибрацией грудной клетки, с резонансными явлениями; тошнота вследствие раздражения рецепторов различных органов; расстройства терморегуляции, выражающие в возникновении озноба и ознобоподобного дрожания; нарушения зрительного восприятия; многообразные вегетативные реакции, вызванные нарушением функционирования гипоталамуса и другие.

Кто-то, может быть, усмехнется и подумает: "Как далеки от меня все эти источники, ведь я не мартеновец и не летчик и, тем более, не матрос подводной лодки." Но рано отвергать влияние инфразвука на твой организм, даже если ты и не летчик...

Во-первых, инфразвук может распространяться на большие расстояния вследствие незначительного поглощения в атмосфере и способности огибать препятствия. Большие длины волн, свойственные инфразвуку, определяют их выраженную дифракционную способность, а значительные величины амплитуды колебаний позволяют им воздействовать на человека на значительных расстояниях от источника. А во-вторых, есть источники и поближе. Я и большинство моих одноклассников каждый день по нескольку часов слушаем очень популярную сейчас клубную и рок-музыку, насыщенную многократно усиленными низкими частотами барабанов, бас-гитар, спутниками которой обязательно является инфразвук.

1.3 Как защититься от инфразвука?

Инфразвук почти невозможно изолировать — на низких частотах все звукопоглощающие материалы практически полностью теряют свою эффективность. Сейчас уже в мировом масштабе принимаются меры борьбы с шумовым загрязнением среды.

К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно отнести:

• Изоляция объектов, являющихся источниками инфразвука, выделение их в отдельные помещения.

• Использование кабин наблюдения с дистанционным управлением технологическим процессом.

• Повышение быстроходности машин, обеспечивающее перевод максимума излучения в область слышимых частот.

• Применение глушителей инфразвука с механическим преобразованием частоты волны.

• Устранение низкочастотных вибраций.

• Повышение жесткости конструкций больших размеров.

• Введение в технологические цепочки специальных демпфирующих устройств малых линейных размеров, перераспределяющих спектральный состав колебаний в область более высоких частот.

• Использование средств защиты органа слух и головы от инфразвука – противошумов, наушников, гермошлемов и т. д. (заглушающая способность которых на низких частотах значительно ниже, чем на высоких). Для повышения эффективности защиты рекомендуется использовать комбинацию нескольких типов средств индивидуальной защиты, например, противошумные наушники и вкладыши.

• Применение рационального режима труда и отдыха – введение 20-минутных перерывов через каждые 2 часа работы при воздействии инфразвука с уровнями, превышающими нормативные.

Хочется обратить внимание, что все приведенные методы борьбы нацелены на то, чтобы преобразовать колебания низкой частоты в колебания более высокой частоты, тем самым превратить инфразвук в звук слышимого диапазона.

1.5 Как используется инфразвук человеком?

Человек научился использовать инфразвук для своих целей. Распространение инфразвука на большие расстояния в море даёт возможность предсказания стихийного бедствия — цунами. " Голос моря" — это инфразвуковые волны, возникающие над поверхностью моря при сильном ветре. Вследствие того, что скорость его распространения в воздухе значительно превышает скорость распространения в воде, то "голос моря" может служить для заблаговременного предсказания шторма. Специальные приборы улавливают эти волны.

Своеобразными индикаторами шторма являются медузы. Они слышат инфразвуки с частотой 8–13 Гц. Шторм разыгрывается еще за сотни километров от берега, он придет в эти места примерно часов через 20, а медузы уже слышат его и уходят на глубину.

При работе механизмов зазоры между сопряженными деталями со временем изменяются. Если величина их превысит допустимое значение, то возникают дополнительные вибрации с инфразвуковой частотой, которые свидетельствуют о неисправности данного соединения или о выходе его из строя.

Используя специальные инфразвуковые приборы, можно заранее определить степень износа деталей машин и тем самым предупредить их разрушение до появления слышимых стуков. Исследуя вибрации, протекающие с инфразвуковой частотой во время испытания новых машин и сооружении, можно заранее принять меры для их устранения в серийном или массовом производстве.

При движении судов в море от шума двигателя и гребного винта в воде также возникают инфразвуковые волны, которые распространяются во все стороны с большой скоростью. Используя излучаемые инфразвуки, можно предупредить столкновение судов в море во время сильного тумана, ночью и в ненастье.

Врач, когда выслушивает сердце больного, слышит только сопровождающие шумы, а не основную пульсовую волну, протекающую с инфразвуковой частотой, равной примерно 1,2 Герца. Пульс больного, записанный на магнитофон, превращается на экране осциллографа в причудливую кривую. По форме этой кривой можно судить о состоянии здоровья, можно поставить точный диагноз сердечного заболевания.

Сравнение записанных на магнитную ленту кривых пульсовой волны до и после лечения позволит судить об эффективности лекарственных средств.

Инфразвуковая аппаратура может записать на пленку и работу легких, протекающую с основной частотой в 0,25–0,30 Герца.

Во время сложных хирургических операций эта аппаратура позволяет вести одновременное наблюдение за работой сердца, пульсом, дыханием и давлением крови у больного, чего обычными способами добиться очень трудно.

Сейчас учеными ведется разработка так называемого “инфразвукового ружья”. Низкочастотные звуковые волны здесь планируется использовать в качестве “генератора паники”. В этом случае инфразвук намного удобнее высокочастотных волн, так как он сам по себе представляет угрозу для здоровья человека. Частоты нашей нервной системы и сердца лежат в диапазоне инфразвука - 6 Гц. Эмулирование этих частот приводит к плохому самочувствию, беспричинному страху, панике, сумасшествию, и, наконец, смерти.

1.6 Инфразвуковые аномалии

Береговая линия Северной Америки в районе мыса Гаттерас, полуостров Флорида и остров Куба образуют гигантский рефлектор. Шторм, происходящий в Атлантическом океане, генерирует инфразвуковые волны, которые, отразившись от этого рефлектора, фокусируются в районе "Бермудского треугольника". Колоссальные размеры фокусирующей структуры позволяют предположить наличие областей, где инфразвуковые колебания могут достигать значительной величины, что и является причиной происходящих здесь аномальных явлений. Как известно, сильные инфразвуковые колебания вызывают у человека панический страх вместе с желанием вырваться из замкнутого пространства. Очевидно, такое поведение является следствием выработанной ещё в далеком прошлом "инстинктивной" реакции на инфразвук как предвестник землетрясения. Именно эта реакция заставляет экипаж и пассажиров в панике покидать свой корабль. Они могут сесть в шлюпки и уплыть от своего судна или выбежать на палубу и броситься за борт. При очень большой интенсивности инфразвука они могут и вовсе погибнуть - попадая в резонанс с биоритмами человека, инфразвук особо высокой интенсивности может вызвать мгновенную смерть.

Инфразвук может быть причиной резонансного колебания корабельных мачт, приводящих к их поломке (к аналогичным последствиям может привести воздействие инфразвука на элементы конструкции самолёта). Низкочастотные звуковые колебания могут быть причиной появления над океаном, быстро возникающего и также быстро исчезающего густого ("как молоко") тумана. И, наконец, инфразвук частотой 5—7 герц может попасть в резонанс с маятником механических, ручных часов, имеющих тот же период колебаний.

Очевидно, подобные фокусирующие структуры имеются и в других областях земного шара. По всей видимости, панический страх, вызываемый интенсивными инфразвуковыми колебаниями в одной из таких структур, послужил в качестве "отправной точки" мифа о сиренах...

2. Практическая часть

Ход исследования

Для оценки негативных последствий воздействия инфразвука на человека я провел эксперимент среди своих одноклассников. Целью было выяснить, насколько выражены симптомы дискомфорта и стрессовые реакции после 10-минутного пребывания в комнате с включённым инфразвуком. В эксперименте участвовали 10 добровольцев (5 мальчиков и 5 девочек 15 лет). Перед началом все участники оценивали свое самочувствие, подавляющее большинство сообщали о нормальном состоянии без выраженной усталости или стресса. Средний уровень внутреннего напряжения по десятибалльной шкале составлял 2,8 балла.

Исследование проводилось в изолированной комнате, где в течение 10 минут работал инфразвук с частотой ниже 20 Гц и минимальной безопасной громкостью, но достаточно ощутимой для восприятия. После сеанса участникам было предложено оценить свое самочувствие и уровень напряжения.

Результаты показали выраженные негативные реакции у большинства участников. 70% (7 человек) отметили ухудшение самочувствия: усилилась головная боль, появилось чувство давления в голове, учащение сердцебиения, и общая тревожность. У них средний уровень напряжения повысился с 2,9 до 5,8 баллов. Эти участники описывали ощущение дискомфорта как «давящую тяжесть», «раздражающую вибрацию» и «тревогу без видимой причины».

У 30% участников (3 человек) изменений не произошло — уровень напряжения остался примерно на том же уровне (около 3 баллов). Они заявили, что инфразвук не вызвал у них явных ощущений, воспринимался скорее как слабый фоновый шум.

Наблюдения за поведением после сеанса подтвердили заявленные ощущения: подавляющее большинство выглядели усталыми, раздражёнными и уставшими. Некоторые жаловались на головокружение и затуманенность сознания. Несколько участников испытывали сложности с концентрацией внимания.

Таким образом, проведённый эксперимент показал, что инфразвук даже при относительно безопасных уровнях воздействия может вызывать у человека симптомы дискомфорта, ухудшение самочувствия и повышения уровня стресса. Эти данные подтверждают, что инфразвук способен отрицательно влиять на психоэмоциональное состояние и здоровье, хотя у небольшой части людей эффект может быть нейтральным или даже немного положительным.

Данные с результатами подробно отражены в диаграммах (см. Приложение I).

Заключение

В результате изучения данной темы я сделал вывод, что инфразвук — это явление, которого человечество должно опасаться, потому что оно имеет больше негативное влияние на человека и только от человека зависит сможет ли он использовать его с пользой для себя или против себя. Пока в инфразвуке больше пугающего и даже мистического.

Инфразвук негативно влияет на мозг и внутренние органы человека, что является результатом резонансных колебаний низких частот и нашего собственного организма.

Ученые многих стран мира решают проблему борьбы с шумом так, как и он является источником инфразвука. Каждый из нас должен быть активным участником этой борьбы с шумом. Если человечество не победит инфрашумы, то может появиться проблема сравнимая с эпидемией чумы или холеры.

Инфразвук в будущем сможет принести много полезного человечеству, главное правильно и грамотно его использовать.

Я очень доволен выбору темы исследования, потому что теперь смогу объяснить многие «странные» явления с научной точки зрения.

На основании анализов тестирования, анкетирования и опроса подростков можно сделать вывод, что они подвергаются воздействию инфразвука в общественных помещениях (в том числе и в школе), в жилых домах, при езде в автобусе, в автомобиле. Но максимальное влияние на свой организм подростки получают на дискотеках и при прослушивании громкой музыки низкой тональности. Они добровольно вредят своему здоровью, потому что плохо осведомлены о вредном действии неслышимых волн на человека, а особенно на растущий организм школьника. Влияние на лицо, симптомы уже наблюдаются. Все мы: и взрослые, и дети должны кричать, бить тревогу о том, что невидимый и неслышимый враг «инфразвук» подбирается к нам со всех сторон, действует на нас, вредит нашему здоровью. Но самое главное – вести с ним борьбу.

Что могут сделать взрослые для того, чтобы оградить нас от влияния инфразвука, который находит нас на улицах, в школах и в наших домах? Наверное, для организации защиты от инфразвука необходимо применять комплексный подход, включающий конструктивные меры снижения инфразвука в источнике образования, планировочные решения, организационные, медицинские меры профилактики.

К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно отнести:

• Изоляция объектов, являющихся источниками инфразвука, выделение их в отдельные помещения.

• Использование кабин наблюдения с дистанционным управлением технологическим процессом.

• Повышение быстроходности машин, обеспечивающее перевод максимума излучения в область слышимых частот.

• Применение глушителей инфразвука с механическим преобразованием частоты волны.

• Устранение низкочастотных вибраций.

• Повышение жесткости конструкций больших размеров.

• Введение в технологические цепочки специальных демпфирующих устройств малых линейных размеров, перераспределяющих спектральный состав колебаний в область более высоких частот.

• Использование средств защиты органа слух и головы от инфразвука – противошумов, наушников, гермошлемов и т.д. (заглушающая способность которых на низких частотах значительно ниже, чем на высоких). Для повышения эффективности защиты рекомендуется использовать комбинацию нескольких типов средств индивидуальной защиты, например, противошумные наушники и вкладыши.

• Применение рационального режима труда и отдыха – введение 20-минутных перерывов через каждые 2 часа работы при воздействии инфразвука с уровнями, превышающими нормативные.

Хочется обратить внимание, что все приведенные методы борьбы нацелены на то, чтобы преобразовать колебания низкой частоты в колебания более высокой частоты, тем самым превратить инфразвук в звук слышимого диапазона.

А что в силах нам, детям, чтобы устранить или хотя бы уменьшить влияние инфразвука, по крайней мере, на свой организм. Во-первых, слушать не очень громкую музыку, а главное, чтобы тональность звуков не лежала на границе слышимых и не слышимых волн, т. к. в этом случае музыка обязательно будет сопровождаться излучением инфразвука. Рекомендую слушать классическую музыку, она очень благотворно влияет на психику и здоровье вообще, успокаивает, помогает погрузиться в свои мысли и помечтать. Проверила на себе. После такого пятнадцатиминутного отдыха у меня хорошее настроение, высокая работоспособность, а главное, меньше конфликтов с родителями, я начинаю лучше их понимать. Во-вторых, не посещать те дискотеки, на которых звучит низкочастотная и, можно сказать низкопробная музыка. Поговорить с организаторами дискотек, осведомить их о вредном влиянии инфразвуковых волн, которыми наводнен рок и клубная музыка. Аналогичную работу провести и в школе, т. к. на школьных дискотеках звучит музыка подобного рода.

Давайте же не останемся равнодушными к поднятой проблеме, а примем необходимые меры в борьбе с вездесущим, невидимым врагом. Пусть каждый сделает все, что в его силах и тогда станет лучше мне, тебе и другим, а значит – обществу, частью которого мы являемся.

Литература

1. Беседы по физике, В.А.Блудов, М. «Просвещение», 1998

2. Книга для чтения по физике 7-9, М. «Просвещение», 2001

3. Охрана труда в образовательных учреждениях, А.Мелин, А.К.Маренко, М. «Айрис пресс», 2007

4. Справочник по охране труда. Информационно – сервисный центр г.Краснодар, 2006

5. Факультативный курс физики, О.Ф.Кабардин, М. «Просвещение», 1999

6. Факультативный курс физики, О.Ф.Кабардин, М. «Просвещение», 1999

7. Экология 9, Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник, М. «Дрофа», 1997

8. Энциклопедический словарь юного физика, В.А.Чуянов, М. «Педагогика», 1991

Результаты эксперимента

(приложение I)