Каждый звук – кусочек мира.
В каждом звуке – целый мир.
В звуках – вся моя квартира,
В звуках – тысячи квартир.
В звуках – улица большая
И огромная страна…
Звукам нет конца и краю
В звуках – Он! Оно! Она!
Звуки в радости и в скуке,
Звуки – свет и звуки – тень.
День заканчивают звуки,
Звуки начинают день.
Сергей Олексяк
Мы выбрали именно эту тему для исследования, потому что, когда мы проходили на уроке окружающего мира эту тему, она нас очень заинтересовала.
Актуальность. Звуки – часть нашей жизни. Мы применяем звук не задумываясь. Нам захотелось узнать, как появляются звуки, какие звуки нас окружают. Нам также стало интересно: все ли звуки мы слышим?
После того как мы выбрали тему, мы определили цели и задачи работы.
Основная цель проекта – ответить на вопрос: как появляется звук, какие звуки нас окружают.
Для достижения этой цели мы поставили перед собой следующие задачи:
- Собрать материал о том, что такое звук.
- Выяснить, как появляется звук.
- Узнать, как мы слышим звуки.
- Найти информацию о том, какие звуки бывают.
- Исследовать звук опытным путем.
Гипотеза: Гипотеза исследования: звук образуется, когда что – то двигается.
Вид исследовательской работы: исследовательско-творческий, краткосрочный, коллективный.
Срок реализации: в течение трех недель.
Объектом исследования является звук.
Предметом исследования явилась возможность использования знаний о звуке в учебной и игровой деятельности.
План исследовательской работы:
1. Выбор темы.
2. Определение цели и задач.
3. Составление плана работы.
4. Сбор материала по теме исследования.
5. Эксперименты.
6. Подведение итогов.
7. Определение выводов.
Методы исследования:
1. Чтение книг по теме исследования.
2. Поиск информации в книгах и Интернете.
3. Опрос учащихся.
4. Провести эксперименты, чтобы узнать больше о разных звуках.
5. Изготовить несложные музыкальные инструменты.
Теоретическая часть
Теоретические сведения о природе звука
С рождения человек слышит различные звуки, которые служат источником информации об окружающем его мире. Что же такое звук?
Люди давно стали догадываться о том, как звуки рождаются, живут и «умирают». Звуки начали изучать ещё в далёкой древности. Наука о звуке называется – акустика. Первые наблюдения по акустике были проведены в VI веке до нашей эры. Пифагор установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы издающей звук. В IV в. до н.э. древнегреческий философ и ученый Аристотель верно представил, как распространяется звук в воздухе. Необыкновенно искусны были мастера, изготавливавшие музыкальные инструменты, и музыканты, игравшие на них.
Мир звуков окружает нас и сейчас и со всех сторон. В наше время на человека в течение дня воздействуют самые разнообразные звуки. Да и сами мы любим пошуметь.
В детской энциклопедии «Я познаю мир. Физика» автор – составитель Ал.А. Леонович очень доступно рассказал о звуке.
Как же создать звук? Да очень просто – крикнуть, вот и все дела! Можно еще чем – нибудь постучать, например, молотком по гвоздю или кулаком в дверь. Или гаечным ключом по батарее отопления – все вокруг услышат. Ногами потопать, мячом похлопать. Посвистеть, в трубу подудеть. Или линейкой подребезжать.
На примере линейки можно буквально увидеть глазами, как рождается звук. Какое движение совершает линейка, когда мы закрепим один её конец, оттянем другой и отпустим его? Мы заметим, что он как будто бы затрепетал, заколебался. Звук создается коротким или долгим колебанием каких – то предметов. Итак, звук – это упругие волны, распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания. Среда может быть твердой, жидкой, газообразной. Можно сказать, что звук – это вибрация. Причина звука – вибрация тел, хотя эти колебания не заметны для нашего глаза. Она может распространяться в воздухе, в воде или дереве. И даже передаваться по нитке. Там, где нет воздуха, например, в космосе, звук не распространяется, там нечему передавать вибрацию.
Источники, классификация и характеристики звука
Источники звука могут быть искусственными и естественными.
1. Естественные Звуки речи людей, жужжание насекомых, голоса птиц, животных, звуки природы (грохот грома, шелест листьев, легкий плеск воды).
2. Искусственные музыкальные инструменты, звуки работающих устройств, механизмов, транспорта.
На официальном сайте журнала «Наука и образование» мы нашли определение термина «Классификация звуков».
Какие бывают звуки.
Виды звуков:
По форме и характеру ударной волны
1. Звуковые удары – Выстрел, взрыв, электрическая искра, при ударе каких – либо тяжелых предметов.
2. Шумы Шелест листьев, треск при ломке дерева, речь людей.
3. Музыкальные звуки. Звуки, издаваемые музыкальными инструментами, певцами.
Основными характеристиками звука являются частота и интенсивность колебаний, которые влияют на слух людей. Частота колебаний – это число полных колебаний за одну секунду. Эту единицу называют Герцем (Гц). Громкость звука измеряется в децибелах.
Как мы слышим?
Узнать окружающий мир нам помогают органы чувств. Люди слышат звуки ушами. Ухо – это приемник звуковой волны.
Звучат только дрожащие предметы. Почему не все дрожащие предметы звучат? Например, если потрясти рукой, то ничего не услышишь. Дело в том, что наше ухо слышит звук только в том случае, если частота колебаний предмета больше 20, но меньше 16 тыс. колебаний в секунду. Причем чем больше частота колебаний, тем выше звук, который мы слышим.
Звук с частотой ниже 16 Гц, называется инфразвуком, а с частотой выше 20000 Гц. – ультразвуком. И тот, и другой мы не слышим. Инфразвуки слишком низки для нас, а ультразвуки – слишком высоки.
Инфразвук воспринимают кошки, собаки, киты. А дельфины, летучие мыши способны слышать ультразвуки. Инфразвук и ультразвук используют в разных областях науки.
Мы можем различать высоту звука – его тон. Чем больше звуковые волны по размаху, тем громче звук.
На практике громкость измеряют в децибелах.
10 дБ – шепот;
20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях;
40 дБ – тихий разговор;
50 дБ – разговор средней громкости;
70 дБ – шум пишущей машинки;
80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;
100 дБ – громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5–7 м;
120 дБ – шум работающего трактора на расстоянии 1 м;
130 дБ – порог болевого ощущения.
Все, что звучит громче спокойного разговора, для организма уже нагрузка. Непрерывный шум постепенно разрушает здоровье. Человек, постоянно подвергающийся воздействию шума, быстро переутомляется и становится раздражительным, забывчивым, чаще страдает от слабости и головокружения. Вот почему педагоги призывают нас не шуметь в школе и вести себя спокойно.
Экспериментальная часть
Эксперименты.
Мы проделали несложные опыты, чтобы лучше понять – что же такое звук?
Эксперимент № 1 – «Как возникает звук?»
Цель: понять причину возникновения звука.
Материал: Длинная линейка, натянутая струна, наше горло.
Один конец линейки прижимается к столу, а за свободный конец дергаем – возникает звук. Выясняем, что происходит в это время с линейкой. (Она дрожит, колеблется). Если коснутся линейки рукой-дрожание останавливается (звук прекращается).
Затем мы рассматривали натянутую струну и выяснили, как заставить ее звучать (подергать; сделать так, чтобы струна дрожала), а потом остановить ее звучание, зажав рукой или каким-нибудь предметом).
Мы прикладывали руку к горлу и говорили – наше горло дрожало.
Линейка, струна, горло дрожали и заставляли дрожать воздух вокруг себя. Эти колебания воздуха достигли моих ушей, и мы услышали звуки.
Вывод: звук – это колебания, которые распространяются пространстве.
Эксперимент № 2 – «Звук передается в разных средах»
Цель: доказать, что звук распространяется в разных средах.
Опыт первый.
Для этого опыта нужна нить и пластиковые стаканчики. На дне стаканчиков мы сделали маленькое отверстие. Продели через них нитку и завязали внутри стаканчика узел, чтобы нитка не выскользнула. То есть, через стаканчики прошла длинная нить. Для демонстрации этого опыта нужно два человека.
Каждый взял по стаканчику и отошел друг от друга подальше, чтобы нитка натянулась. Один из нас что-нибудь прошептал в свой стаканчик, а другой услышал это в своем стаканчике.
Вывод: Звук передается через нитку.
Опыт второй.
Один из нас стучал по трубам в классе, другой слушал в соседнем классе.
Второй участник эксперимента слышал стук.
Вывод: Звук распространяется в металлах, то есть в твердых предметах.
Опыт третий.
Один участник эксперимента приложил ухо к стенке банки, наполненной водой, другой услышал всплеск брошенного в нее камушка. Если, купаясь в реке, опустить голову в воду так, чтобы погрузились и уши, можно услышать голоса людей на берегу.
Вывод: звук распространяется в воде, то есть в жидкостях.
Вывод по эксперименту № 2: Звук распространяется в твердой, жидкой, газообразной среде.
Это можно сравнить с площадью, плотно заполненной людьми. Представьте, что каждый человек – это мельчайшая частица воздуха. Допустим, что через эту толпу необходимо передать какое-то поручение – от человека в одном конце площади к человеку, который стоит на противоположном ее конце. Первый с краю передаст это поручение соседу, тот в свою очередь – следующему, и таким образом поручение придет по назначению.
То же самое происходит и между источником звука и нашим ухом. Звучащий предмет создает колебания (звуковые волны). Они дают толчок ближайшим частицам воздуха, эти частицы толкают следующие… Постепенно передаваясь от частицы к частице во все стороны, звуковые колебания достигают барабанной перепонки нашего уха. Как только они до него доберутся, мы и услышим звук.
А почему на большом расстоянии звук ослабевает – и чем дальше мы от источника звука, тем хуже его слышим? Частички воздуха хорошо передают толчок, но постепенно он все больше и больше ослабевает в пути. Ведь каждая частичка воздуха толкает звук не в одну сторону – а сразу по всем направлениям (отдавая силу нескольким «соседям в толпе» одновременно). Сила толчка, переданного каждому отдельному соседу, становится все слабее и слабее. Вот почему сила звука уменьшается по мере нашего удаления от его источника.
Эксперимент № 3 – «Можно ли увидеть звук?»
Опыт первый. Я натянула полиэтиленовый пакет на глубокую чашку как можно туже, а сверху на него насыпала сахарный песок. Поднес металлическую кастрюлю к чашке и ударила несколько раз в него металлической крышкой. Частицы сахара начинают подпрыгивать.
Опыт второй. Я привязала нитку к кусочку бумаги. Поднесла её к колонкам и включила громко музыку. Листочек задрожал от колебаний воздуха.
Вывод по эксперименту:Звуковая волна заставила подняться крупинки сахара и изменить свое положение на пленке, также звуковая волна заставила дрожать листочек бумаги. Сам звук мы не видим. Мы видим работу звуковых волн.
Эксперимент № 4- характеристики звука.
Опыт первый. Звучащая бутылка.
Нужно взять бутылку и подуть в горлышко. Слышится низкий звук. Если наполнить водой бутылку до половины и еще раз подуть, то звук станет более высоким. Это значит, что «сыграна» другая музыкальная нота. Когда я дую через горлышко бутылки, воздух внутри бутылки начинает вибрировать, и появляется звук. Чем больше высота столба воздуха в бутылке, тем ниже получается звук, который можно из неё «выдуть».
Опыт второй. Как усилить звук?
Нужно взять маленький колокольчик и колокольчик побольше. Затем ударить по маленькому колокольчику деревянным молоточком. Колеблющийся колокольчик тоненько зазвенит. Если взять колокольчик побольше, то и звон будет погроме и пониже. Такой звук получается потому, что под большим колокольчиком заключен больший объем воздуха, который начинает вибрировать после удара. Больше воздуха – больше звуковых волн, и звук громче.
Опыт третий.
Приложить руку к горлу и произнести звуки Б, Р, Л, Н, Д, Г. Голосовые звуки дрожат, вибрируют, звуки получаются звонкие.
Приложить руку к горлу и произнести звуки П, Т, С, Ц, К. Голосовые звуки не дрожат, не вибрируют, звуки получаются глухие.
Выводы по эксперименту № 4: звуки могут быть разной высоты: высокие – низкие; звуки могут быть иметь разную силу звучания громкие – тихие; звуки могут быть разные по звонкости, яркости: звонкие, глухие.
Направление звука. С помощью рупора можно усилить звук. Он не будет рассеиваться по сторонам и пойдет прямо. А если звук встретит препятствие на своём пути, звук может огибать его, отражаться, преломляться или поглощаться.
Эксперимент 5. Направление звука.
С помощью рупора можно усилить звук. Он не будет рассеиваться по сторонам и пойдет прямо. А если звук встретит препятствие на своём пути, звук может огибать его, отражаться, преломляться или поглощаться.
Звуковые волны гораздо длиннее световых и поэтому гораздо легче огибают преграды. Стоя во дворе, мы не видим идущие по улице машин, загороженных от нас домом, но слышим их. Мы можем разговаривать с человеком, стоящим за углом здания, за деревом или за забором, хотя и не видим его. Мы слышим его, потому что звук способен огибать эти предметы и приникать в область, находящуюся за ними, звуковые волны проникают через щели и отверстия в препятствии и распространяются за ними.
Широко используется ультразвук в гидроакустике. Ультразвуки большой частоты поглощаются водой очень слабо и могут распространяться на десятки километров. Если они встречают на своем пути дно, айсберг или другое твердое тело, они отражаются и дают эхо большой мощности. На этом принципе устроен ультразвуковой эхолот.
Летучие мыши обладают своего рода акустическим радаром. Способностью эхолокации. Во время полета они издают сигналы такой высокой частоты, что человеческое ухо их не воспринимает. Эхо отражается от препятствий, и летучие мыши улавливают их своими большими ушами. Как доказывают опыты, по характеру и интенсивности эха они могут не только обнаружить тончайшую проволоку и облететь ее, но и «запеленговать» быстро летящее насекомое; мозг летучей мыши молниеносно рассчитывает верный курс, и она безошибочно хватает добычу.
? Работавшие в подводных сооружениях подтверждает, что под водой отчетливо слышны береговые звуки, а рыбаки знают, что рыбы уплывают при малейшем подозрительном шуме на берегу.
? Медузы чувствуют шторм 12 часов до начала, улавливая инфразвук от далекого циклона.
? Самое тихое место «Мертвая комната», размером 10,67?8,5 м в Лаборатории, США, является самой звукопоглощающей комнатой в мире, в которой исчезает 99,98 % отражаемого звука.
Опрос
Чтобы выяснить, как шум влияет на самочувствие людей, мы провели опрос среди наших учеников и учителей. Мы подготовили таблицу с вопросами и попросили учеников школы отметить один пункт таблицы.
Влияние шума на самочувствие человека
Ваш ответ
1. Длительный шум не влияет на мое самочувствие
2. Длительный шум полезен для моего здоровья
3. Длительный шум вреден для моего здоровья
Выводы по проведенному опросу: в опросе участвовало 26 человек. Из них 5 человека ответили, что длительный шум не влияет на их самочувствие; 20 человек считают, что длительный шум вреден для их здоровья. 1 человек – полезен. Большинство людей устают от длительного шума, у них болит голова, они чувствуют себя утомленными. Таким образом, подтвердилось мнение ученых о том, что непрерывный шум постепенно разрушает здоровье.
Практическая часть
Мы решили сами приготовить из различных подручных материалов несложные музыкальные инструменты. Шумелки можно сделать из бутылочки или баночки из-под «Киндер-сюрприза», наполнив их любой крупой. Положите в каждый контейнер разные наполнители, чтобы звук был разным. Погремушки изготовили из картона от скотча, вставил в нижнее отверстие фломастер или ручку. Внутрь насыпаются бусы, горох, мелкие камушки и другие предметы. Оклеила погремушки цветной бумагой.
В длинную трубку (у меня от пищевой фольги 46 см) мы насыпали крупу. После насыпания наполнителя оба торца трубы заклеиваются.
Заключение
Таким образом, при сборе информации и проведенных экспериментах мы выяснили, что звук – это вибрация. Моя гипотеза, что издают звуки предметы которые двигаются, не совсем подтвердилась. А источниками звука являются предметы, которые колеблются, т.е. дрожат или вибрируют.
В ходе своей работы мы узнали много интересного и нового о звуке.
Опытным путем мы определили, что сам звук мы не видим. Мы видим работу звуковых волн.
Звуки могут быть разной высоты: высокие – низкие; звуки могут быть разные по звонкости, яркости: звонкие, глухие; звуки могут быть иметь разную силу звучания: громкие – тихие. Оказывается, есть звуки, которые человек не слышит. Человек способен уловить звук с частотой от 16 до 20000 Гц. Звук с частотой ниже 16 Гц, называется инфразвуком, а с частотой выше 20000 Гц. – ультразвуком.
Оказывается, что звуком измеряют глубину моря, сваривают металл, сверлят стекло, лечат людей, даже стирают белье.
Наш организм живо откликается на вибрационную частоту музыки, потому как тоже является своеобразным музыкальным инструментом: каждая клеточка, каждый орган, каждая система имеют свои вибрации.
Известный русский хирург академик Б.Петровский использовал музыку во время сложных операций: согласно его наблюдениям под воздействием музыки организм начинает работать более гармонично.
Наибольшим терапевтическим эффектом, по мнению ученых и медиков, обладает классическая музыка, которая нормализует сердечный ритм и повышает в крови уровень иммуноглобулина [10].
К полезным звукам можно отнести:
– Звуки природы: журчание ручья, пение птиц, звуки волн и дождя, песни дельфинов. Эти звуки позволяют отключиться от городской суеты и направить свой внутренний взор к собственным истокам – живой природе. Результат: снятие стресса, состояние покоя и релаксации, снижение артериального давления, улучшение самочувствия в целом, улучшение настроения.
Сильный звук может повредить слух. Непрерывная шумовая нагрузка постепенно разрушает здоровье.
Нам было очень интересно заниматься моим исследованием.
Мы будем использовать полученные знания в дальнейшей учебе, постараемся лучше учиться по физике в 10 классе.
Изготовленные мной шумелки, трещотки помогут учителям – логопедам заниматься с другими детьми, развивать их слух. Эти самодельные музыкальные инструменты можно использовать на наших концертах и мероприятиях.
Эта тема была интересной, и нам хотелось бы больше узнать о звуках речи.
Итак, гипотеза не подтвердилась. Звук образуется, когда что – то дрожит. Дрожание предметов вызывает дрожание воздуха. Оно распространяется в виде волны. Звуки очень разные.
Приложение 1
Опыты со звуком
Рис. 1. Звуком можно играть
Рис. 2. Музыкальные инструменты
Рис. 3. Звук проходит по нитке
Рис. 4. Звук издается по бокалу
Рис. 5. Звук проходит по металлу
Рис. 6. Звук проходит через щели
Приложение 2
Книжечка «Опыты со звуком»
Выполни опыты и ответь на вопросы
1. Как получить звук.
Алгоритм действий:
1. Налейте воды из бутылочки в 1 бокал до половины.
2. Налейте воды во 2 бокал больше половины.
3. Налейте воды в 3 бокал меньше половины.
4. Вытрите салфеткой указательный палец (для чистоты).
5. Смочите палец в бокале и начинайте водить палец по краю бокала до появления звука.
6. Запишите ответ: «Почему получили звук?»_______________________________
2. «Веревочный телефон» (участники 2 человека)
Как получить звук.
Алгоритм действий:
1. Возьмите стаканчики.
2. Разойдитесь в разные углы комнаты, сильно натянув нитку.
3. Один из участников должен подставить ухо в стаканчик, другой произносит четко слово в стаканчик.
4. Проверьте, что услышал один из участников.
5. Ответьте на вопрос: «Как такое может быть?» ______________________________
Когда вы будете вести пальцем по краям бокала с водой, вы увидите сверху, как поверхность воды колышется. Она непрерывно волнообразно движется. Волны эти очень малы, но можно заметить, что они сильнее в том месте, в котором находится палец. Волны идут поперек бокала к противоположной стороне, а под прямым углом к ним двигаются другие волны, тоже проходящие через центр. Очень интересно наблюдать эту зыбь на зеркальной поверхности воды, и вы, конечно, понимаете, что она происходит от сотрясения стенок стакана, которое передается воде. Как только вы отнимете палец, пропадут и звук и зыбь.
Высота звука зависит от величины бокала и толщины стенок. Чем больше воды нальете, тем ниже будет тон.
Наше ухо – очень непростой инструмент. В нем есть тонкая-тонкая туго натянутая кожица – «барабанная перепонка». Малейший толчок воздуха вызывает колебание этой перепонки – и оно воспринимается нами как звук. «Веревочный телефон» работает по принципу настоящего, когда звук бежит по проводам. Звук заставляет дрожать стаканчик и «бежит» по нитке ко второму. По воздуху вокруг звук передается хуже, поэтому «секрет» плохо слышен другим.
3. «Звучащий стакан»
Как получить звук.
Алгоритм действий:
1. Возьмите пластмассовый стакан и круглую резинку. Натяните резинку на стакан, как показано на рисунке.
2. Приложите стакан дном к уху. Побренчите натянутой резинкой как струной. Правда, получилось намного громче, чем мы ожидали?
3. Ответьте на вопрос: «Как такое может быть?» ______________________________
4. «Эхолокация»
1. Возьмите мяч.
2. Отбейте мяч с дальнего и с близкого расстояния. Поймайте его.
3. Что помогает летучим мышам, дельфинам не наталкиваться на предметы и друг на друга?
Как дятел находит жучков под корой дерева?_______________________________
Похожее явление происходит и со звуками: долетая до твердых предметов, они возвращаются обратно, как бы отталкиваясь от них.
Летучие мыши. Они используют для эхолокации ультразвук. Так мыши обнаруживают в воздухе жуков, ночных бабочек, мотыльков. Поймав лучом ультразвукового «прожектора» насекомое, мышь старается не потерять свою жертву, нагоняет и ловит ее.
Звучащий предмет создает колебания (звуковые волны). Они дают толчок ближайшим частицам воздуха, эти частицы толкают следующие… Постепенно передаваясь от частицы к частице во все стороны, звуковые колебания достигают барабанной перепонки нашего уха. Как только они до него доберутся, мы и услышим звук.
Через твердые тела звук распространяется скорее, чем через воздух. Поэтому в нашем опыте с резинкой на стакане мы и слышим звук лучше, чем если бы он передавался просто по воздуху.
Подсказки
На голове дельфина находится устройство, позволяющее выстреливать ультразвуками в нужном направлении. По существу, на дельфиньем лбу смонтирован ультразвуковой прожектор, только дающий не сплошной луч, а быстро-быстро мигающий.
Эхолокатор дельфина работает как рентгеновский аппарат.
Дятлы питаются насекомыми, живущими на деревьях. Дятел не долбит все без разбору деревья подряд, иначе бы он просто умер с голоду. Постучав по коре, дятел сразу определяет, есть ли внутри ходы короедов. Остроносые санитары леса такие виртуозы, что прослеживают по звуку извилистый ход личинки короеда и, дойдя до конца, долбят именно там, где прячется создательница древесного лабиринта.
Источник: www.bioaa.info
5. «Морской прибой»
Алгоритм действия
1. Приложите к уху.
2. Что вы услышали?
3. Почему?_________________________
«Шум моря» в ракушке – не что иное, как несколько измененные звуки окружающей среды, отраженные от стенок раковины. Можно взять любой пустой сосуд, приложить его к уху и он станет «шуметь» ничуть не хуже морской ракушки. Все потому, что любая воздушная замкнутая полость выступает в роли своеобразного резонатора, где концентрируются разные акустические волны. Именно поэтому форма и размер ракушек напрямую влияет на издаваемую «морскую песню». Чем они изогнутее и больше, тем насыщеннее получается «звук прибоя».
Библиографическая ссылка
Сучкова С., Зайцев И. ПРИРОДА ЗВУКА // Старт в науке. – 2017. – № 4-1. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=668 (дата обращения: 23.11.2024).