Тайны звука

VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Тайны звука

Семина С.Д. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа № 63" города Магнитогор
Юсупова А.А. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа № 63" города Магнитогорска
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Мир звуков так многообразен,

Богат, красив, разнообразен.

Но всех нас мучает вопрос:

«Откуда звуки возникают,

Что слух наш всюду услаждают?»

Пора задуматься всерьёз!!!

М.Ф. Лущик

Мир, в котором мы живём – это мир разнообразных звуков. Вся природа наполнена различным звучанием: шёпот дождя, всплеск воды, завывание вьюги, пение птиц, журчание ручья, шелест листьев, даже тишина бывает звенящей. А насколько прекрасен и удивителен мир музыки! Что же характеризует звук, и каковы условия для его создания?

Гипотеза: Мы предположили, что можно провести простые и наглядные опыты, помогающие ученикам начальной школы понять удивительный мир звуков.

Цельисследования: Раскрыть некоторые тайны звука – почему мы слышим звуки, какие звуки нас окружают.

Задачи исследования:

1. Понять причины возникновения звуков;

2. Описать, какие бывают звуки, и от чего зависит их громкость;

3. Изучить, каким образом человеческое ухо воспринимает звук;

4. Ответить на вопрос - что такое инфразвуки и ультразвуки;

5. Понять, звук – друг или враг живого.

Методы исследования:

- Поиск информации в литературе, в ресурсах Интернета;

- Проведение опытов со звуком;

- Обобщение полученных результатов.

Основная часть

Опыт №1. Весёлый рис

Мы смастерили из картона цилиндр, по краям него плотно натянули воздушные шарики, чтобы получилась мембрана, т.е. туго натянутая эластичная плёнка. Далее я насыпала на верхнюю мембрану немного риса. Когда я начала постукивать по нижней мембране цилиндра, я увидела, как танцует рис.

Почему это происходит?

Когда мы стучим по мембране, то вызываем её вибрации, они в свою очередь вызывают колебания воздуха – так возникают звуковые волны. Когда волна достигает верхней мембраны, то она заставляет её вибрировать и рис весело подпрыгивает, а когда волна достигает наших барабанных перепонок – то мы слышим звук.

Теоретические сведения

Причина звука – вибрация, то есть дрожание какой-либо среды. Источником звука являются тела, которые заставляют окружающую среду вибрировать. Это тело может быть твёрдым, например струна, газообразным, например, струя воздуха в трубе или жидким – волны на воде.

Опыт №2. Как передаётся звук

Мы взяли несколько пластиковых бутылок. Одну из них оставили пустой, другую заполнили гречневой крупой, третью заполнили мукой, в четвёртую налили воды. Далее поочерёдно я подносила бутылки к уху и стучала по ним ложкой. Звуки, проходящие через разные среды – воздух, воду, гречку и муку – отличаются друг от друга, хотя источник звука во всех случаях один – удар ложки по бутылке.

Почему это происходит?

Разное звучание возникает потому, что звуковые волны, которые доносят до нас звук, по-разному распространяются в разных средах. В воде звук передаётся гораздо быстрее, чем в воздухе.

Теоретические сведения

Для передачи звука обязательно нужна среда. В космосе, где нет воздуха, мы бы вообще ничего не услышали, так как там нет среды, через которую могли бы проходить звуковые волны. Скорость звука зависит от сжимаемости среды, чем её сложнее сжать, тем выше скорость. Воду сжать сложнее, чем воздух, поэтому скорость распространения звука в воде больше, чем в воздухе. В зависимости от характеристик разных сред мы слышим звук либо громче, либо слабее.

Опыт №3. Поющая трубочка

Я взяла коктейльную трубочку, отрезала один конец, чтобы получилось остриё и начала дуть в один конец – послышался звук. Далее я начала отрезала постепенно от трубочки по кусочку, и чем короче становилась трубочка – тем звук становился выше.

Почему это происходит?

Когда мы дуем в трубочку, она начинает вибрировать. Чем короче трубочка, тем быстрее она вибрирует и тем выше звук, который она издаёт. И наоборот, чем длиннее трубочка, тем медленнее она вибрирует и звук, издаваемый ею – ниже.

Теоретические сведения

Звуки бывают низкими и высокими. Высота звука зависит от частоты колебаний – количества колебаний источника звука в секунду. Чем частота колебаний больше, тем звук тоньше и выше и наоборот, чем частота колебаний меньше – тем звук тяжелее, ниже.

Опыт №4. Шарик на ниточке

Я взяла шарик, привязанный на нитке. Сначала я его слегка покачивала – и ничего не услышала. Затем я начала его быстро вращать и услышала отчётливый звук.

Почему это происходит?

Шарик, быстро вращающийся на нитке, вибрирует с частотой, которую распознаёт наше ухо. А вибрация медленно покачивающегося шарика настолько мала, что наше ухо её не распознаёт.

Теоретические сведения

Ухо – это приемник звуковой волны (рис 1).

В нашем ухе есть тонкая и чувствительная плёнка, которая называется барабанная перепонка. Когда звуковая волна доходит до неё, молекулы воздуха ударяются о барабанную перепонку и заставляют её вибрировать. Эти механические колебания затем в ухе преобразуются в нервные импульсы, которые передаются в мозг, где воспринимаются как звук.

За время существования человека его ухо научилось распознавать звуки, необходимые для выживания. Это звуки, которые издают предметы, вибрирующие с частотой от 16 до 20 тысяч раз в секунду. Тела, вибрирующие медленнее, вызывают инфразвуки, а быстрее – ультраразвуки.

Инфразвук воспринимают, например слоны, бегемоты, киты, насекомые. А дельфины, летучие мыши, кошки и собаки способны слышать ультразвуки.


Опыт № 5. Колокольчики

Мы взяли 2 колокольчика - маленький и побольше. Я ударила по маленькому колокольчику деревянным молоточком. Колеблющийся колокольчик тоненько зазвенел. Если взять колокольчик побольше, то и звон будет громче и ниже.

Почему это происходит?

Такой звук у большого колокольчика получается потому, что под ним находится больший объем воздуха, который начинает вибрировать после удара. Больше воздуха - больше звуковых волн, и звук громче.

Теоретические сведения

Громкость звука зависит от той энергии, которую источник звука передал окружающей среде. Чем тяжелее источник, вызвавший звук, и чем быстрее он колеблется, тем громче звук, который мы слышим. Громкость звука измеряют в децибелах. Звуки большой громкости вызывают болевые ощущения, а при превышении уровня в 160 децибел приведут к разрыву барабанной перепонки.

Опыт № 6. Алло, алло…

Мы взяли два бумажных стаканчика, соединили их донышки верёвкой длиной 10 метров – получился настоящий «стаканчиковый телефон». Затем один стаканчик взяла мама, а второй я. Мы отошли друг от друга так, чтобы верёвка натянулась. Мама говорила в стаканчик, а я поднесла свой стаканчик к уху. Слышимость была такая, как будто мама стояла совсем рядом.

Почему это происходит?

Когда мы говорим в стаканчик, звуковая волна доходит до второго собеседника по верёвке, особенно если она хорошо натянута. Стаканчик направленно концентрирует звук, поэтому прикладывая его к уху, мы прекрасно слышим говорящего. Если натяжение верёвки ослабнет, то слышимость будет хуже.

Теоретические сведения

Всё, что концентрирует звук, не усиливает его, а просто не даёт ему расходиться по сторонам. По этому принципу устроены многие духовые инструменты, например труба, коническая форма которой усиливает звучание.

Опыт № 7. Бутылочная симфония

Мы взяли 7 стеклянных бутылок емкостью 1 литр. Далее я заполняла их водой. В первую бутылку я налила воды столько, сколько вместилось, а в каждую последующую немного меньше, чем в предыдущую. Таким образом, у меня получилось 7 бутылок с разным количеством воды внутри. Когда я ударяла по ним металлической ложкой, то звучание было разным. В полной бутылке звук был самый низкий, в каждой последующей чуть выше. Чтобы я смогла сыграть мелодию с помощью этой бутылки, моя мама где-то долила немного воды. Затем на получившемся музыкальном инструменте мы разучили мелодию «Во поле берёза стояла».

Почему это происходит?

Когда мы ударяем ложкой по бутылке, вода в ней вибрирует, издавая звук. Чем больше воды в бутылке, тем менее интенсивными будут колебания, а значит ниже звук. А поскольку бутылки по-разному заполнены водой, то и звучать они будут по-разному.

Звук – друг или враг живого?

Учеными - биологами проводятся исследования влияния звука на растения и животных, а так же людей. Например, если ухаживая за растением, включать классическую музыку, то оно значительно прибавляет в росте и дает длительное цветение. Непрерывный многодневный шум отрицательно влияет на всех животных, например у коров, снижаются надои молока и привес.

Исследования учёных показали, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека. Все, что звучит громче спокойного разговора, для организма уже нагрузка. Очень громкий звук вызывает боль, а при превышении уровня в 160 децибел приведёт к разрыву барабанной перепонки. Человек, постоянно подвергающийся воздействию шума, быстро переутомляется и становится раздражительным, чаще страдает от слабости и головокружения.

Но и абсолютная тишина пугает и угнетает человека. Так, сотрудники одного офиса, имевшего хорошую звукоизоляцию, уже через неделю стали говорить о том, что невозможно работать в условиях гнетущей тишины. Люди были нервозными, плохо концентрировали внимание на работе.

Условно все звуки можно разделить на вредные и полезные для человека.

К вредным звукам могут быть отнесены следующие звуки:

- Современная музыка – например, тяжелый рок пишется на низких частотах, что, согласно исследованиям, оказывает воздействие схожее с грохотом на стройке.

- Бранная и нецензурная речь, оказывают на человека сильнейшее влияние. Человек, слышащий вокруг негатив, крики и ругань, начинает раздражаться, теряет хорошее расположение духа.

К полезным звукам можно отнести:

- Звуки природы: щебетание птиц, шум прибоя и дождя. Эти звуки позволяют забыть постоянную суету и направить свои мысли и душевные силы к собственным истокам – живой природе. Результат: снятие стресса, улучшение самочувствия и настроения.

- Классическую музыку. Она пишется на высоких частотах, которые благоприятно воздействуют на сознание и организм человека. Слушая Бетховена или Шопена, вы обретете состояние гармонии и равновесия.

- Религиозную музыку – она выравнивает энергетическое поле человека.

Опрос

Чтобы выяснить, как различные звуки влияют на самочувствие людей, я провела опрос среди знакомых и родственников. Я подготовила таблицу с вопросами и попросила всех опрашиваемых выбрать все подходящие варианты ответов.

Таблица 1.

Звуки, положительно влияющие на моё самочувствие

 

выберите все варианты, которые подходят вам

тяжёлая рок-музыка

 

шум автострады

 

пение птиц

 

классическая музыка

 

бранная речь

 

шум морского прибоя

 

Выводы по проведенному опросу: в опросе участвовало 30 человек. Большинство участвовавших в опросе людей ответили, что положительно влияют на их самочувствие - пение птиц, классическая музыка, шум морского прибоя. А так же они пояснили, что устают от длительного шума автострады, либо от тяжёлой рок-музыки появляется головная боль, либо от бранной речи и громких ругательств они чувствуют себя утомленными. Таким образом, подтвердилось мнение ученых о том, звуки действительно могут быть и полезными и вредными для здоровья человека.

Результаты опроса показаны на диаграмме (рис. 2)

Заключение

В заключение хочу отметить, что моя гипотеза подтвердилась. Несколько несложных, но любопытных опытов, которые я провела вместе с родителями, помогли мне раскрыть некоторые тайны звука, например:

- что звук – это вибрация, а источники звука – предметы, которые колеблются;

- звуки бывают разные по высоте и силе звучания, и это зависит от частоты и мощности колебания предметов;

- звуки могут положительно влиять на живые организмы, а могут и навредить им.

Впервые мне довелось заниматься настоящим, пусть и небольшим исследованием. Во время него я испытала много положительных эмоций – интерес к неизведанному, радость открытия новых знаний, и даже удивление!

Полученный практический опыт и знания я надеюсь использовать в дальнейшей учёбе.

Библиографический список

1. П. Наварро, А. Хименес. Тайны звука. Простые и наглядные опыты для детей и взрослых. АСТ-ПРЕСС, 2017.

2. Где, что и когда? Энциклопедия для любознательных. М.: Махаон,2012.

3. Наука. Калейдоскоп знаний. Издательство Лабиринт Пресс, 2009


4. В. Меркулов. В мире звуков. Как добывается истина…

Приложения

Рис.1

Рис.2

Просмотров работы: 87