Уроку. Поширення звуку в різних середовищах




Скачати 242,1 Kb.
Дата конвертації06.02.2019
Розмір242,1 Kb.


Тема уроку. Поширення звуку в різних середовищах. Відбивання звуку. Сприймання звуку людиною. Інфразвук і ультразвук. Вплив звуків на живі організми.

Мета уроку: дати поняття звукової хвилі; дати поняття про інфразвук, ультразвук; ознайомити учнів зі звуковими явищами; дати учням поняття про вплив звуків на живі організми.

Тип уроку: комбінований урок.

План уроку:

  1. Звукові хвилі.

2. Сприймання звуку людиною.

  1. Швидкість звуку.

  2. Відбивання звуку.

  3. Інфразвук і ультразвук.

  4. Вплив шуму на здоров’я людини.

  5. Розв'язування задач.

ХІД УРОКУ

І. Актуалізація опорних знань учнів

1. Що таке звук?

2. Назвіть джерела звук.

3. Які характеристики звуку ви знаєте.



ІІ. Вивчення нового матеріалу

  1. Звукові хвилі.

Звукові явища виникають у результаті механічних коливань різних тіл. Однак далеко не всі коливання утворюють звук. На­приклад, маятник не викликає звукових коливань, хоча його амплітуда може бути достатньо високою,— вона не є основною умовою для виник­нення звукової хвилі.

Звукові хвилі це хвилі, частоти яких лежить у діапазоні від 20 Гц

до 20 кГц.

Саме такі коливання ми сприймаємо як звук. Звукові хвилі в пові­трі — це поздовжні хвилі, тобто розрідження і стискання повітря, що чергуються. Породжуються звукові хвилі яким-небудь тілом, що колива­ються (голосовими зв'язками, мембраною динаміка, музичними інстру­ментами та ін.).



Вухо людини сприймає у вигляді звуку коливання, частоти яких ле­жать у межах від 16—20 Гц до 20 кГц. Такі коливання називаються аку­стичними. Розділ фізики, який вивчає способи збудження звукових хвиль, їх поширення та взаємодію з середовищем, називають акустикою.

2. Сприймання звуку людиною.

Найважливішим для нас приймачем звуку є, звичайно, вухо. На рисунку схематично зображена будова вуха.




Звукова хвиля, потрапляючи на барабанну перетинку, спричи­няє її коливання. Ці коливання через мініатюрні кісточки, що на­даються молоточком і ковадлом, передаються в наповнений рі­диною завиток, названий равликом. У рідині виникають хвилі, які вливають на чутливі клітинки, де народжуються нервові імпульси, що йдуть у мозок. Саме ці імпульси й сприймаються мозком як звук.

Вухо є надзвичайно чутливим інструментом: воно здатне сприй­мати звуки, що відрізняються за інтенсивністю в 1014 разів. Саме в стільки разів відрізняється інтенсивність тихого шепоту від ін­тенсивності звуку відбійного молотка або рок-концерту.

Наше вухо сприймає у вигляді звуку коливання, частота яких лежить у межах від 16 до 20 000 Гц. Зазначені границі звукового діапазону умовні, тому що залежать від віку людей й індивідуаль­них особливостей їх слухового апарата. Зазвичай верхня частотна границя звуків, що сприймаються, з віком значно знижується — деякі люди похилого віку можуть чути звуки із частотами, що не перевищують 6000 Гц.

3. Швидкість звуку.

У різних середовищах звукові хвилі рухаються з різною швидкістю, що і називають швидкістю звуку в даному середовищі.

Наприклад, швидкість звуку в повітрі 340 м/с, а у воді — 1500 м/с, у склі — 4500 м/с. Це пов'язане з тим, що агрегатний стан, густина, температура, молекулярна будова різних речовин є різною. З ростом температури та густини швидкість звуку зростає.

4. Відбивання звуку. Хвилі виявляють схожість із частинками не тільки в тому, що також можуть рухатися з певною швидкістю. Хвилі, як і частинки, від­биваються від перешкод. А перешкодою для хвилі є межа будь-яких двох середовищ. Наприклад, звукова хвиля, що поширюється в повітрі, вда­рившись об стіну, частково проходить усередину стіни, частково гаситься й частково відбивається. Відбиту звукову хвилю, яка повернулася до нас, ми називаємо луною.

Відбивання хвиль на межі двох середовищ пов'язане з тим, що хвиля з першого середовища, дійшовши до межі, збуджує коливання частинок другого середовища. Як результат, ці частинки самі стають джерелом зву­ку. Він починає поширюватися в обидва боки: частково в другому сере­довищі, частково — у першому, звідки прийшла початкова хвиля. Саме цей звук і є відбитим звуком. Іноді звук зазнає багаторазових відбивань. Наприклад, близький удар блискавки чутно як різкий гучний звук, а да­лекий удар унаслідок багаторазових відбивань від хмар і від землі чутно як гуркіт грому.

Явище відбивання звуку використовується, приміром, для вимірюван­ня глибини моря, виявлення дефектів у різних виробах, діагностики в ме­дицині (ми вже згадували про ультразвукове просвічування внутрішніх органів).


  1. Інфразвук і ультразвук.

Як уже зазначалося, людина сприймає як звук коливання з частотою від 20 Гц до 20 кГц. Однак у багатьох тварин верхня межа чутного звуку значно вища: у собак — до 60 кГц, у кажа­нів — до 150 кГц. А в дельфінів — навіть до 200 кГц! Тому вони можуть спілкуватися один з одним зовсім нечутно для людини.

Коливання охоплюють великий діапазон частот: від 1 Гц до 16 Гц — інфразвукові, від 16 Гц до 20 кГц — звукові, вище 20 кГц — уль­тразвукові.

Шуми, що знаходяться у звуковій області, прийня­то поділяти на низькочастотні (нижче 350 Гц), середньочастотні (від 350 Гц до 800 Гц), високочастотні (вище 800 Гц).

Найбільш небезпечна частота інфразвуку для людини — це 7 Гц-8 Гц, що відповідає ритму головного мозку.

На думку французьких дослідників, слабкі інфразвуки діють на внутрішнє вухо, викликаючи симптоми морської хвороби, силь­ні — примушують органи вібрувати, що може призвести до зупин­ки серця. Інфразвук середньої інтенсивності при тривалій дії може викликати засліплення.

Вперше больові ефекти інфразвуку морського походження вивча­лися в 30-ті роки академіком В. В. Шулейкиним. Він експерименту­вав з кулею-зондом, який був заповнений воднем. Люди, що наближу­валися до кулі, явно відчували біль. Як виявилось пізніше, сферична оболонка кулі, заповненої воднем, реагує на слабкий інфразвук від далекого шторму і ніби відбиває ці коливання в зовнішній простір. Вони й викликали больові відчуття у людей.

Досить копітка робота була виконана з обстеженням молоді, яка є прихильником «металу» та «важкого року». Під час обстеження було виявлено погіршення слуху, пам'яті, зниження розумових здіб­ностей.

У підлітків розвивається підвищена агресивність, а також потяг до збуджуючих засобів (алкоголь, наркотики). Спостерігалися і смер­тельні випадки через зупинку серця.

Промисловий транспортний інфразвук також здійснює негатив­ний вплив на людей, який швидко знімається на природі.

Акустичні коливання з частотами, що перевищують поріг спри­йняття, називаються ультразвуком. Ультразвук широко використо­вується локально у випадках, коли відстані до об'єкта малі.

Чутливі приймачі ультразвуку показали, що ультразвук наяв­ний у шумі вітру і водоспаду, у звуках, вироблених живими істота­ми. З'ясувалося, що багато комах сприймають ультразвук (цвіркуни, цикади). Сприйняття ультразвуку в діапазоні частот до 100 кГц ви­явлено в багатьох гризунів.

Відомо, що і собаки чують подібні коли­вання. Цим користуються при подачі службовим собакам сигналів, яких не чують оточуючі люди.

Ультразвук називають звуком, що дробить, тому що його дія призво­дить до утворення емульсій (якщо сама роздроблена речовина є рідиною) або суспензій (якщо роздроблена речовина — тверде тіло). За допомогою ультразвуку можна «змішати» ртуть з водою, олію з водою тощо.

Особливо велике значення ультразвукове здрібнювання має у фар­макології — для приготування лікарських речовин.

Ультразвук має значну фізіологічну дію на живі організми. Ма­ленькі рибки, пуголовки, інфузорії гинуть під дією ультразвуково­го випромінювання.

Встановлено, що вплив ультразвуку на насіння деяких рослин сти­мулює їхній розвиток, збільшує вро­жайність. Ультразвук застосовується також для стериліза­ції хірургічних інструментів, лікарських речовин, рук хірургів і сес­тер, для інгаляції. Широко використовуються різноманітні ультра­звукові процедури терапевтичного характеру.

Успішно стала застосовуватися ультразвукова хірургія. Вона ввійшла в практику всіляких медичних напрямків. В ортопедії, на­приклад, проводиться різання і зварювання кісток. При цьому розсічення кісткових тканин відбувається так, що уламків кісток немає. При операціях на плеврі, легенях, бронхах і судинах незамінні спе­ціальні інструменти — довгі і гнучкі ультразвукові хвилеводи. Остан­нім часом ультразвук почав застосовуватися в хірургії ока.

Діагностика порушень розвитку плоду вагітної жінки проводить­ся під контролем ультразвуку вже на 16-22-му тижні вагітності за до­помогою селфоскопа. Дана методика дозволяє побачити стать плоду і за наявності порушень розвитку плоду запропонувати родині пере­рвати патологічну вагітність.



  1. Вплив шуму на здоров'я людини.

Чинники навколишнього середовища, що згубно впливають на здоров'я людини, умовно можна поділити на три такі групи:

1) фізико-хімічні, або неорганічні (шум, забруднення води, ґрунту, повітря токсичними речовинами, радіація, ультрафіолетова не­достатність, електромагнітні поля);

2) біологічні, або органічні (патогенні мікроорганізми: віруси, бак­терії, гриби, гельмінти);

3) соціально-економічні (низький матеріальний рівень життя, по­гані житлові умови, демографічні проблеми, урбанізація, шкід­ливі звички тощо).

На основі екологічних та медичних досліджень учені об'єднали групи захворювань і чинники навколишнього середовища, що їх спричиняють.

Серед фізичних чинників, що негативно позначаються на здоров'ї, найвпливовішим є шум. Він сприймається як неприємні, небажані зву­ки або їх сукупність, що заважають нормально працювати, сприймати потрібну інформацію, відпочивати. Вчені встановили, що шум навіть малої інтенсивності призводить до зниження працездатності, гостро­ти слуху, зміни функціональних можливостей кори головного мозку, серцево-судинної та центральної нервової систем. Шум діє на людину збуджуючим чином, спричиняючи виділення в кров великої кількості гормонів, що викликає почуття страху, небезпеки, агресії тощо.

Шум — складне фізичне явище: він утворюється внаслідок накладан­ня коливань найрізноманітніших частот і, отже, складається зі звуків різної висоти. Він є однією з форм фізичного (хвильового) забруднення природного середовища, адаптація організмів до якого практично немож­лива. Тому він належить до серйозних забруднювачів, які мають конт­ролюватися й обмежуватися спеціальними законами з боку держави.

Правову основу захисту населення від шуму складають державні закони України «Про забезпечення санітарного й епідемічного благо­получчя населення», «Про охорону природного навколишнього сере­довища» , «Про охорону атмосферного повітря», «Про екологічну ек­спертизу» тощо. Боротьба із шумом полягає у створенні шумовловлювальних екранів, поглинаючих фільтрів, безшумних механізмів, у зміні технології виробництва та динаміки транспортних потоків. На­віть озеленення території знижує вуличний шум на 25 % і більше.

Рівень шуму, його сила (інтенсивність) вимірюється в децибе­лах (дБ). Інтенсивність усіх звуків діапазону слухового сприйняття виражають у відносних одиницях від 0 до 130 дБ (больового порогу). Вимірюють шум спеціальною апаратурою — шумомірами.

Допустимі межі сили звуку в різних умовах становлять 45 дБ-85 дБ. У разі постійного шумового фону 70 дБ виникає розлад ендокринної й нервової систем, 90 дБ — порушується слух, 120 дБ — з'являється фізичний біль, який стає нестерпним.

Рекомендовані діапазони шумів усередині приміщень різного при­значення такі:

1) для сну, відпочинку — 30 дБ-40 дБ;

2) для розумової праці — 40 дБ-50 дБ;

3) для лабораторних досліджень, роботи з ЕОМ тощо — 50 дБ-60 дБ;

4) для виробничих цехів, гаражів, магазинів тощо — 50 дБ-70 дБ.

Джерелами шумів є всі види транспорту, промислові об'єкти, гуч­номовці пристрої, ліфти, телевізори, радіоприймачі, музичні інстру­менти, велика кількість людей і окремі особи. Шум впливає на ор­ганізм людини, подібно до отрути, яка повільно накопичується в ор­ганізмі. Він скорочує тривалість життя на 8-12 років.

Медичні дослідження свідчать, що в осіб, які мають «шумні» про­фесії, шлункові захворювання (гастрити, виразки тощо) трапляються в чотири рази частіше, ніж в інших. Серед них також набагато біль­ше глухих. Від тривалого сильного шуму продуктивність розумової праці знижується на 60 %, фізичної — на 30 %.

Виявилося, що молодь до 27 років витримує набагато інтенсивніший шум, ніж люди, вік яких перевищує 40-50 років. Але з ча­сом, як свідчить статистика, всі молоді люди, які захоплювалися гучною музикою (на концертах і вдома), після 30 років мають уш­коджений слух, розладнану нервову систему та інші хвороби. Спос­тереження фахівців свідчать, що в концертних залах, де висту­пають сучасні рок-ансамблі, в перших рядах інтенсивність звуку досягає 118 дБ-120 дБ, в останніх — 100 дБ-110 дБ. Лікарі вва­жають, що після кожного такого концерту близько 10 % слухачів дістають необоротні пошкодження внутрішнього вуха (нервових закінчень), які не відновлюються. Встановлено дуже інтенсивний вплив музики на вегетативну нервову систему людини, серце, кро­вообіг, органи дихання.



ІІІ. Узагальнення та закріплення вивченого матеріалу

Навчаємося розв'язувати задачі

  1. Спостерігаючи здалеку за рухами людини, що працює молотком або сокирою, можна помітити, що звук удару чується не під час удару, а коли людина піднімає руку з молотком. Як це пояснити?

Розв'язок. Через те, що звук рухається зі швидкістю, приблиз­но в 1 000 000 разів меншою за швидкість світла, удари ми «бачи­мо» практично миттєво, а звук удару запізнюється.

2. Під час грози шум грому був почутий через 8 с після спалаху блискавки. На якій відстані йде гроза? Швидкість звуку в пові­трі вважайте 340 м/с.



2. Поміркуй і відповідай

1. Чи можна на Землі почути гуркіт від падіння метеорита на Мі­сяці?

2. Чому космонавти, що перебувають у відкритому космосі, не чу­ють одне одного, хоча в їхніх скафандрах є повітря?

3. Чому ми чуємо звук від комара, що летить, а від птаха, що ле­тить, не чуємо?



VІ. Домашнє завдання

Прочитати теоретичний матеріал за підручником: Фізика: 8 кл.: підруч. для загальноосвіт. навч. закл. /Є.В. Коршак, О.І.Ляшенко, В.Ф.Савченко. – К.:Генеза, 2008. – 208 с. : іл. §12.


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка