Презентация, доклад на тему Звуковые волны. Слуховой анализатор. Инфразвук и ультразвук.

аппарата человека
механизм восприятия звука
инфразвук
ультразвук
III. Заключение:
-подведение итогов
IV. Домашнее задание

слуховом анализаторах
познакомиться со звуковыми волнами, ультра- и инфразвуком.

Задачи урока:

Образовательная – формирование у учащихся представления о звуковых волнах, их характеристиках с точки зрения физики, биологии, географии; изучение механизма передачи и восприятия звука живыми организмами;
Развивающая – развитие мышления учащихся, интереса к предмету на основе интеграции знаний;
Воспитательная – формирование навыков публичных выступлений, поиска информации и методов работы с информацией.

звук в воздухе. Он сказал, что звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха и объяснил эхо отражением звука от препятствий.

Жозеф Савер

В 1700 - 1707 гг. Жозеф Савёр первый определил границу восприятия колебаний как звуков: для низких звуков 25 колебаний в секунду, а для высоких - 12 800.

Пьер и Поль Кюри

В 1880 году французские учёные братья Пьер и Поль Кюри обнаружили пьезоэлектрический эффект для создания ультразвука и обнаружения не слышимого человеком ультразвука.

слуховым аппаратом человека (от 16 до 20 000 колебаний в секунду).

и «неслышимые» звуки.
В обыденном понимании звук – это то, что воспринимает человеческое ухо.
Звуки слышат не только люди, но и животные, и даже растения в той или иной степени реагируют на звуки.

нашим органом слуха – ухом.

Полный период колебания волны звукового давления состоит из полупериода сжатия (повышения давления) и последующего полупериода разряжения молекул воздуха (понижения давления). Звуки с большей амплитудой (громкие) вызывают более сильное сжатие и разряжение молекул воздуха, чем звуки с меньшей амплитудой (тихие).
Скорость пульсации звукового давления называется "частотой волны". К звуковым волнам относятся те, частота пульсации давления которых в воздухе составляет от 20 до 20000 колебаний (полных периодов) в секунду. 
Для измерения частоты звуковых колебаний используется единица, которая называется "герц" и обозначается Гц:  20 Гц = 20 колебаний в секунду.
Периодом волны называется время одного полного колебания звуковой волны, он измеряется в секундах и определяется по уравнению:  Период = 1/Частота.
Скорость распространения звуковой волны в воздухе при нормальных условиях (при 15 °С на уровне моря) составляет 344 м/с. Скорость звука не зависит от его частоты. Реальное расстояние, которое звуковая волна определенной частоты проходит за один полный период, называется "длиной волны". Длина волны выражается уравнением:  Длина волны = Скорость звука / Частота

Основная мембрана

Мембрану овального Рецепторные клетки
окна с волосками

Стремечко колеблет Покровная мембрана

Слуховые косточки Нервный импульс

Барабанная перепонка Головной мозг

Звуковая волна

<1013 Гц

16< < 20 000 Гц

< 16 Гц

В настоящее время звук можно разделить по частоте на следующие четыре основных диапазона

ухо не воспринимает. Несмотря на это, они способны оказывать на человека определенные физиологические воздействия. Объясняются эти действия резонансом. Внутренние органы нашего тела имеют достаточно низкие собственные частоты: брюшная полость и грудная клетка — 5—8 Гц, голова — 20—30 Гц. Среднее значение резонансной частоты для всего тела составляет 6 Гц. Имея частоты того же порядка, инфразвуковые волны заставляют наши органы вибрировать и при очень большой интенсивности способны привести к внутренним кровоизлияниям.

Инфразвук

атомных бомб, землетрясения, работающие двигатели реактивных самолетов, ветер, обтекающий гребни морских волн, и т. д. Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего он может распространяться на очень большие расстояния. Это позволяет определять места сильных взрывов, положение стреляющего орудия, осуществлять контроль за подземными ядерными взрывами, предсказывать цунами и т. д.

частот могут вызывать у человека тревожность и беспокойство, головную боль, снижать внимание и работоспособность, даже нарушать функцию вестибулярного аппарата и вызывать кровотечение из носа и ушей. Механизм восприятия инфразвука и его физиологического действия на человека пока полностью не установлен. Возможно, что оно связано с возбуждением резонансных колебаний в организме. Так, собственная частота нашего вестибулярного аппарата близка к 6 Гц, и многим знакомы неприятные ощущения при длительной езде в автобусе, поезде, при плавании на корабле или качании на качелях. Говорят: «Меня укачало». На частоте 4—8 Гц человек ощущает перемещение внутренних органов, а на частоте 12 Гц — приступ морской болезни. Резонансным влиянием на человеческий организм низкочастотных звуков объясняется и возбуждающее действие современной рок-музыки, насыщенной многократно усиленными низкими частотами барабанов, бас-гитар и т. д. Инфразвук частотой 7 Гц смертелен. Свойство инфразвука вызывать страх используется полицией в ряде стран мира: для разгона толпы включаются мощные генераторы, частоты которых отличаются на 5–9 Гц. Биения, возникающие вследствие различия частот этих генераторов, имеют  ИЗ-частоту и вызывают у многих людей неосознанное чувство страха, желание поскорее уйти из этого места. Профессор Гавро высказал предположение, что биологическое действие инфразвука проявляется, если частота волны совпадает с так называемым альфа-ритмом головного мозга.

При воздействии инфразвука могут отличаться друг от друга картины, создаваемые левым и правым глазом, начинает «ломаться» горизонт, возникают проблемы с ориентацией в пространстве, приходят необъяснимые тревога и страх. Подобные же ощущения вызывают и пульсации света частотой 4–8 Гц. Ещё египетские жрецы, чтобы добиться признания у пленника, связывали его и с помощью зеркала пускали в глаза пульсирующий солнечный луч. Через некоторое время у пленника появлялись судороги, начинала идти пена изо рта, психика подавлялась, и он начинал отвечать на вопросы.
Сходные воздействия инфразвука и мигающего света, не считая даже повышенную громкость звука, испытывают посетители дискотек. Вполне возможно, что они не проходят бесследно, и в организме могут происходить какие-либо нежелательные и необратимые изменения.

Влияние инфразвука на организм человека.

рыбы, кошки и киты.

Инфразвук

при шторме в результате взаимодействия потоков воздуха с гребнями морских волн. Достигая медуз, эти волны заранее (за 15 часов) «предупреждают» их о приближении шторма.

волн.

Кит

открытых пространствах, должны издалека слышать свою добычу.
Поэтому у этих двух пород кошек уши широко расставлены и устроены так, что работают как хорошая антенна: улавливают самые слабые звуки, усиливают их и передают на барабанную перепонку.

Кошки

стихийное бедствие за несколько часов.

Гамбузия

Рыбы реагируют за час до землетрясения. Если землетрясение не очень сильное, они собираются в плотную стайку, телами прижимаются друг к другу и стоят носом к эпицентру, буквально указывают на него. А когда землетрясение сильное, рыбы выпрыгивают из аквариума.

и Лены, побережье Байкала), где обширные площади движущихся песков звучат так, что кажется, будто вокруг «поёт» вся пустыня. Особенно громко пески поют на гребнях барханов и дюн.
Очень хорошо это пение было слышно в 1952 г., особенно после дождя, когда верхний слой песка слипался, а затем подсыхал, образуя рыхлую корку. Когда по нему шли, он издавал звуки, похожие на свист воздуха, выпускаемого из автомобильной камеры.
На правом берегу реки Или, в ста восьмидесяти двух километрах от Алма-Аты, находится знаменитый Поющий бархан. Длина его достигает двух километров, ширина – полукилометра, а высота – ста пятидесяти метров. Сложен он из чистого жёлтого песка, отливающего золотом. Венчает бархан острый гребень. Песок тут звучит, когда начинает осыпаться.

Что же заставляет пески звучать?
Некоторые учёные считают, что звук рождается при трении множества песчинок друг о друга. Песчинки покрыты тонким налётом соединений кальция и магния, и звуки возникают так же, как под скрипичным смычком, когда им проводят по струнам, натёртым канифолью. Другие полагают, что основная причина заключена в движении воздуха в промежутках между песчинками. Когда бархан осыпается, промежутки то увеличиваются, то уменьшаются, воздух то проникает в них, то выталкивается оттуда. Есть и такое объяснение: звуки вызываются электризацией песка. Благодаря трению песчинки заряжаются разноимённо и начинают отталкиваться одна от другой. А это порождает звуки, как при обычном электрическом разряде.
Гул песка (очень похожий на рёв реактивного самолёта) можно объяснить следующим. В любом бархане на небольшой глубине вследствие конденсации влаги из воздуха образуется слой уплотнённого влажного песка. Весной и осенью, после дождей, он смыкается с поверхностным, тоже влажным, слоем, – и тогда бархан становится немым. Летом, в жару, песок сверху высыхает, под ним остаётся влажный слой, а ещё ниже – снова сухой. Когда по бархану течёт песчаная лавина, то верхние слои песка, испытывая меньше трения, обгоняют нижние, при этом возникает своеобразная, хорошо заметная волнистость поверхности. Она передаётся толчками на слои влажного песка, и он, как дека музыкального инструмента, резонирующая от колебания струны, начинает вибрировать, издавая характерный гул.
Между прочим, когда такой песок привозят для изучения в лабораторию, он замолкает. Но если его поместить в герметично закрытый сосуд, он снова начинает звучать. Почему? Пока можно только высказывать предположения.

(от англ. primary – первичный) – продольные волны сжатия-растяжения, распространяются на огромные расстояния со скоростью звука в данной среде. S-волны (от англ. secondary – вторичный) – поперечные, они могут распространяться только в скальных породах. L-волны (волны Лява, по имени открывшего их учёного A.Love) подобны морским и распространяются вдоль границ разных сред с малой скоростью, зависящей от частоты. Волна инфразвука, дойдя до поверхности Земли от центра землетрясения, превращается в L-волну, которая и вызывает наблюдаемые многочисленные разрушения. Такие же, но более слабые, волны возникают при подземных ядерных взрывах.

Инфразвук – причина катастроф. 
Дело в том, что в Мировом океане громадные запасы метангидрата – метанового льда. Это конгломерат воды и газа, состоящий из кластеров из 32 молекул воды и 8 молекул метана. Метангидраты образуются там, где на морском дне через трещины в земной коре выделяется природный газ. Инфразвуковая волна, обладая огромной энергией, разрушает метановый лёд, и газ метан выделяется в воду. Кратеры, выделяющие метан, были обнаружены научно-исследовательским кораблём «Полярная звезда» (ФРГ) в море Лаптевых и у берегов Пакистана в 1987 г. Образующаяся при выделении метана газоводяная смесь имеет очень малую плотность, и корабль, оказавшийся в этой зоне, может внезапно утонуть. Так же и самолёт, пролетающий над таким местом, может неожиданно глубоко «провалиться» в воздушную яму и удариться о поверхность воды. Считается, что многие необъяснённые катастрофы кораблей и самолётов связаны именно с непредсказуемым выделением метана из морских глубин.

в науке и технике, где его получают с помощью различных механических (например, сирена) и электромеханических устройств.
Источники ультразвука устанавливают на кораблях и подводных лодках. Посылая короткие импульсы ультразвуковых волн, можно уловить их отражения от дна или каких-либо других предметов. По времени запаздывания отраженной волны можно судить о расстоянии до препятствия. Использующиеся при этом эхолоты и гидролокаторы позволяют измерять глубину моря, решать различные навигационные задачи (плавание вблизи скал, рифов и т.д.), осуществлять рыбопромысловую разведку (обнаруживать косяки рыб), а также решать военные задачи (поиски подводных лодок противника, бесперископные торпедные атаки и др.).

Ультразвук

Генерация ультразвуковых (УЗ) волн. Ультразвук можно получить от механических, электромагнитных и тепловых источников. В газовой среде УЗ-волны обычно возбуждаются механическими излучателями разного рода – сиренами прерывистого действия. Мощность ультразвука – до нескольких киловатт на частотах до 40 кГц.
Сирена – один из видов механических УЗ-излучателей. Она обладает относительно большой мощностью и применяется в милицейских и пожарных машинах. Все ротационные сирены имеют камеру, закрытую сверху диском (статором) с большим количеством отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске – роторе. При вращении ротора положение отверстий в нём периодически совпадает с положением отверстий на статоре. В камеру непрерывно подаётся сжатый воздух, который вырывается в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают.

болезненные ощущения у птиц. Это используется, например, для отпугивания чаек от водоемов с питьевой водой.

давлении в 10 000 раз меньше, чем испускаемых сигналов.

Издавая с помощью своего слухового аппарата ультразвуковые волны (до 250 раз в секунду), они способны ориентироваться в полете и успешно ловить добычу даже в полной темноте.

Летучая
мышь

высокого давления

Летучие мыши полагаются на свою акустическую память.
Во время ознакомительных полетов, когда используется традиционная ультразвуковая локация, зверьки запоминают «звуковую картину» пространства.

мышей выработалась особая защитная реакция: отдельные виды ночных бабочек и жуков также оказались способными воспринимать ультразвуки, издаваемые летучими мышами, и, услышав их, они тут же складывают крылья, падают вниз и замирают на земле.

издаёт серии коротких сигналов, воспринимаемых человеком как щелчки.
Дельфины благодаря этому уверенно ориентируются в мутной воде. Посылая и принимая возвратившиеся назад ультразвуковые импульсы, они способны на расстоянии 20—30 м обнаружить даже маленькую дробинку, осторожно опущенную в воду.

Пределы слухового
восприятия у дельфинов
простираются
от 75 до 180 кГц

Дельфины

волны нашего голоса заставляют клетки растений вибрировать.

У растений, на которые действует классическая музыка и джаз, вырастают плотные здоровые листья и хорошо развиты корни.
Под воздействием рока у них настолько плохо развиваются корни, что растения начинают умирать.

Растения

звук становится слабее и слабее, и наконец прекращается. Почему?

Источники звука

100

В вакууме звуковые волны распространяться не могут.

Почему?

в барабанную перепонку и может разорвать ее. В таких случаях рекомендуется открывать рот к моменту, когда произойдёт взрыв.

этому явлению.

функция у человека тесно взаимосвязаны.

и умереть. Дайте объяснение этому явлению.

верхний свод среднего уха лишь тонким костным слоем отделен от внутренней полости мозгового отдела черепа.

«приятные» - шум леса, моря, дождя и др. Однако, гораздо больше шумов, которые менее приятны – шум машины, самолета и т. д. Дайте объяснение этому явлению.

создает неприятные ощущения. При длительном пребывании в условиях шума могут возникнуть расстройства в сердечно-сосудистой системе, деятельности коры головного мозга.

Земле?

Земле, так как звук – механическая волна, а механические волны могут распространяться только в упругой среде, тогда как между Землёй и Луной безвоздушное пространство.

противника, часто были слепые люди.

в крепостных стенах помещали «слухачей», которые по звуку, передаваемому землёй, могли определить, ведёт ли враг подкоп к стенам или нет?

большой скоростью. В металле звук – а это продольные волны - затухают слабо.

устройство позволяет переговариваться на расстоянии десятков метров. Объясните явление.

воздуха в коробочке передаются частичкам нити и звуковая волна распространяется.

китов, дельфинов, тюленей, рыб.

а бабочки и стрекозы нет?

поэтому их полёт как звук мы не воспринимаем.

боли в области сердца. Причем начало болей совпадало с исполнением одного из ноктюрнов Шопена. С тех пор всяких раз, когда он слышал эту музыку, у него болело сердце. Объясните, почему?

Почему?

височных долях, а зрительный в затылочной). Они являются строго специфичными органами чувств, направленными на восприятие какого-то одного раздражителя.

они воспринимают звуковые колебания?

колебания, идущие через почву.

Определение уровня шума в школе и сравнение его с нормой. Проведение социологического опроса. Анализ полученных результатов. Представление рекомендаций по снижению рисков шумового загрязнения.
Предмет исследования: уровень шумового фона школы.
Влияние шумового загрязнения на организм человека

Домашнее задание

поиску нового, к совершенству