Исследовательская работа по физике

на тему:

«Неслышимые звуки»

(Инфразвук и ультразвук: свойства и влияние на организм человека.)

Область: физико - химическая.

Работа выполнена

Учеником 9а класса

ГБОУ №233,

Красногвардейского района СПб

Груздевым Иваном.

Руководитель: Рысина Елена Аркадьевна, учитель физики ГБОУ №233.

Оглавление.

1. Введение…………………………………………….…………….с.3.

2. Основная часть………………………………..………..…………с.4.

1. Что такое звук?.......................................................................с.4.

2. Характеристики звука…………………………..…………….с.4.

3. Инфразвук………………………………………..……...…….с.5.

4. Источники инфразвука………………………….....…...…….с.5.

5. Применение инфразвука………………………...……………с.6.

6. Влияние инфразвука на организм человека…….….…..…..с.6.

7. Почему инфразвук опасен для человека?..............................с.9.

8. Инфразвуковое оружие…………………………….…….….с.11.

9. Ультразвук……………………………………….……..…….с.14.

10. Источники ультразвука………………………..…..……с.14.

11. Применение ультразвука…………………….….………с.15.

12. Влияние ультразвука на организм человека….......…..с.16.

13. Исследование в области ультразвуковых аппаратов...с.18.

3. Заключение………………………………………………..…..…с.18.

4. Список литературы……………………………………..…….…с.19.

5. Приложения………………………………………………..…….с.20.

Введение.

Сейчас ни для кого не секрет, что звук это не только то, что мы слышим. Существует диапазон звуковых волн, который наши уши не могут воспринять. Меня заинтересовал вопрос «Как звук влияет на здоровье и настроение людей?» Конечно, сходу понятно, что постоянный шум или резкие звуки влияют на людей отрицательно, а спокойная музыка, тихий шум леса или падающей воды, пение птиц - успокаивают человека, восстанавливают его силы. Безусловно, это хорошая тема для исследования. Но я особенно заинтересовался вопросом «Как влияют на человека звуки, которые мы не слышим?». Такие звуки получили название «инфразвук» и «ультразвук». В этой работе я попытаюсь выяснить, что об этом известно современной науке.

Цель: изучить влияние инфразвука и ультразвука на организм человека, последствия этого влияния и возможности использования.

Задачи:

1. Изучить литературные источники по проблеме.

2. Выяснить что такое звук.

3. Собрать информацию о неслышимом для человека инфразвуке и ультразвуке.

4. Узнать об источниках инфразвука и ультразвука и их применении в науке.

5. Определить влияние инфразвука и ультразвука на организм человека.

Данная тема сейчас актуальна в основном только среди учёных, так как они используют инфразвук как оружие или в мирных целях. Ультразвук в медицине... Большинство людей мало интересует, как на них влияет звук, который они не слышат. А ведь этот неслышимый звук изучают уже около ста лет. И успешно применяют его в разных странах и для разных целей.

Что такое звук?

Звук в широком смысле — колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или твёрдой средах. В узком смысле — явление, субъективно воспринимаемое специальным органом чувств человека и животных. Человек слышит звук с частотой от 16 Гц до 20000 Гц. Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые звуки. Звук с частотой ниже 16 Гц называется Инфразвуком, выше 20000 Гц — Ультразвуком; самые высокочастотные упругие волны в диапазоне от 10⁹ до 10¹²—10¹³ Гц относят к Гиперзвуку. Область инфразвуковых частот снизу практически не ограничена — в природе встречаются инфразвуковые колебания с частотой в десятые и сотые доли Гц. Частотный диапазон гиперзвуковых волн сверху ограничивается физическими факторами, характеризующими атомное и молекулярное строение среды: длина упругой волны должна быть значительно больше длины свободного пробега молекул в газах и больше межатомных расстояний в жидкостях и в твёрдых телах. Поэтому в воздухе не может распространяться гиперзвук с частотой 10⁹ Гц и выше, а в твёрдых телах — с частотой более 10¹³ Гц.

Характеристики звука

Характеристики звука делятся на объективные и субъективные. К объективным относят: интенсивность звука и звуковое давление. К субъективным: громкость - зависит от амплитуды и измеряется в децибелах, высота тона - зависит от частоты, измеряется в Герцах и тембр голоса - индивидуальная окраска голоса.

Скорость звука

Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде: как (в газах, жидкостях и твёрдых телах), так и поперечных, (в твёрдых телах). Определяется упругостью и плотностью среды: как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а жидкостях — меньше, чем в твёрдых телах. Также, в газах скорость звука зависит от температуры данного вещества. Впервые скорость звука была измерена Уильямом Дерхамом в 1636 году. При температуре 20 °C она была равна 343 м/c.

Инфразвук

Инфразвук (лат. Infra — ниже, под) — звуковые волны, имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. Поскольку обычно человеческое ухо способно слышать звуки в диапазоне частот 16 – 20000 Гц, то за верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16 Гц. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0,001 Гц.

Природа возникновения инфразвуковых колебаний такая же, как и у слышимого звука, поэтому инфразвук подчиняется тем же физическим принципам, что и обычный звук. Инфразвук слабо поглощается средой, поэтому может распространяться на значительные расстояния от источника. Из-за очень большой длины волны ярко выражена дифракция.

Источники инфразвука

Естественные источники: Инфразвук возникает при землетрясениях, во время цунами. При помощи достаточно сильных инфразвуков (более 60 дБ) общаются между собой киты. Техногенные источники:

К основным техногенным источникам инфразвука относится мощное оборудование — станки, котельные, транспорт, подводные и подземные взрывы. Кроме того, инфразвук излучают ветряные электростанции и, в некоторых случаях вентиляционные шахты.

Применение инфразвука

Инфразвук вследствие большой дальности распространения находит полезное практическое применение при исследовании океанической среды, верхних слоев атмосферы, для определения места извержения или взрыва, при решении разнообразных задач связи и обнаружения. Инфразвуковые волны, излучаемые при подводных извержениях, позволяют предсказать возникновение цунами. При исследованиях инфразвука в качестве его источника чаще всего используют взрывы, поскольку излучатели звука обычного типа на инфразвуковых частотах громоздки и малоэффективны, обладают большой реактивной мощностью. Для приёма инфразвука применяют микрофоны, гидрофоны и геофоны.

Влияние инфразвука на организм человека

Происшествие в органном зале Лондона

Про инфразвук впервые заговорили в 1929 году после громкого происшествия в Великобритании. В органном зале Лондона готовится новая постановка. Основная тема пьесы: ностальгия, боль утраты. Режисёр хочет усилить у зрителей восприятие человеческих страданий, но не знает как это сделать. В это самое время в Лондоне находится его дядя: выдающийся физик Роберт Вуд. Он решает помочь племяннику и через несколько дней создаёт трубу оригинальной конструкции. Своими размерами она в несколько раз превышает обычные органные трубы. Творение Вуда подсоединяют к инструменту, и на премьере спектакля музыканты пробуют новое звучание. С людьми в зале начинает происходить нечто странное. Началась паника, народ стал разбегаться, не понимая почему у него такие жуткие впечатления. Это был первый зафиксированный факт воздействия инфразвука на психику человека. Кошмар прекратился только тогда, когда умолкла музыка. Физик срочно разобрал трубу. Он понял, что она генерирует мощный звук, который не слышен уху, но действует на сознание людей. Чем интенсивней инфразвук, тем сильнее его волна, и тем разрушительней он действует. Мощная звуковая волна способна убить человека.