Файл: Механические колебания и воны. Звук, установление внутрипредметных и межпредметных связей.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 66
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, в частности, для измерения глубины моря. Для этой цели на дне судна помещают излучатель и приемник ультразвука.
Излучатель дает короткие сигналы, которые посылаются по направлению ко дну. При этом время отправления каждого сигнала регистрируется прибором. Отражаясь от дна моря, ультразвуковой сигнал через некоторое время достигает приемника.
Момент приема сигнала тоже регистрируется. Таким образом, за время t, которое проходит с момента отправления сигнала до момента его приема, сигнала, распространяющийся со скоростью v, проходит путь, равный удвоенной глубине моря, т.е. 2h: Отсюда легко вычислить глубину моря: 2h = vt, h = vt/2 Описанный метод определения расстояния до объекта называется эхолокацией.
Ультразвуковая дефектоскопия
Ультразвук применяется для обнаружения в литых деталях различных дефектов –трещин, воздушных полостей и т.д. Этот метод называется ультразвуковой дефектоскопией. Он заключается в том, что на исследуемую деталь направляется поток коротких ультразвуковых сигналов, которые отражаются от находящихся внутри нее неоднородностей и, возвращаясь, попадают в приемник. В тех местах, где дефектов нет, сигналы проходят сквозь деталь без существенного отражения и соответственно не регистрируются приемником.
Ультразвук широко используется в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний. Диагностические ультразвуковые исследования (УЗИ) позволяют без хирургического вмешательства распознать патологические изменения органов и тканей. Эти исследования основаны на свойстве ультразвуковых волн с частотой от 0,5 до 15 МГц проходить через ткани организма, частично отражаясь от всех поверхностей, представляющих собой границы тканей разного состава и плотности.
Ультразвуковая терапия основана на том, что ультразвуковые волны определённых частот оказывают механическое, тепловое, физико-химическое воздействие на ткани, в результате чего в организме активизируются обменные процессы и реакции иммунитета.
Инфразвук иногда порождается морем, в этом случае его называют «голос моря», образуется он обычно во время шторма в результате периодических сжатий и разрежений воды.
Инфразвуковая волна распространяется в воде в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Поэтому медузы, ракообразные, морские блохи и другие, способные воспринимать «голос моря», задолго до наступления шторма чувствуют его приближение.
Инфразвук мало поглощается воздухом и водой, поэтому инфразвуковая волна распространяется на несколько сотен километров. Отсюда использование инфразвук
SOS.
Голландское судно «Ураган Медан», проходя Малаккский пролив, внезапно подало сигнал бедствия: три точки, три тире, три точки…Отчаянный призыв «SOS» раздавался в течение минуты.
Спасателям понадобилось немного времени, чтобы разыскать «Ураган Медан». Никаких следов повреждения на судне не обнаружено. Но вся команда была мертва.
Что же произошло? (действие звука)
Инфразвук оказывает на человеческий организм вредное воздействие. Есть предположение, что это порождаемый морскими штормами инфразвук со зловещей частотой 7,5 Гц. Он вызвает галлюцинации и объясняет гибель экипажей ряда кораблей при загадочных обстоятельствах.
• Ультразвук оказывает сильное биологическое действие. Микробы в поле ультразвуковой волны погибают. С помощью ультразвука можно стерилизовать молоко и другие продукты без нагревания. Летучие мыши, рыбы, многие насекомые, собаки, грызуны, дельфины, киты воспринимают ультразвук.
• Вредное воздействие шумов на человека было замечено очень давно. Ещё 2000 лет назад в Китае в качестве наказания заключённые подвергались непрерывному воздействию звуков флейт, барабанов, крикунов, пока не падали замертво.
Инфразвуковое оружие.
Специфическое воздействие инфразвука на человека натолкнуло на мысль создать инфразвуковое оружие. Один из вариантов – возможность сооружения мобильных инфразвуковых «прожекторов», которые будут создавать в атмосфере акустические волны способные повреждать зрение, вызывать тошноту, страх, смятение.
Применение инфразвука имеет большое значение в военном деле. Улавливая его приборами, весьма точно определяют место, откуда действует дальнобойная артиллерия.
Используют инфразвук и в рыболовецком промысле. Рыболовецкие суда, оснащённые соответствующими приёмными установками, могут быстро находить стаи рыб, издающие инфразвук или отражающие его.
Это интересно!
Почему тонкий бокал, наполненный жидкостью «поет», если мокрой подушечкой указательного пальца водить по его торцу?
(При движении пальца по бокалу кожа то зацепляется за стекло, то проскальзывает по его поверхности. При этом возникают упругие деформации стакана, сопровождаемые звуком. А т. к. бокал — твердое тело, имеющее полость, то он является резонатором, усиливающим звук. Высота звука зависит от размеров резонатора.)
3. Закрепление
Приёмы, развивающие творческое мышление: «Фантазёр», «Профи».
Выполните задание: определите амплитуду и период по графику
1.Как медузы узнают о приближении шторма? (Медузы улавливают инфразвуковые волны, возникающие при шторме в результате взаимодействия потоков воздуха с гребнями морских волн заранее за 15 часов).
2.Как используют ультразвуковые волны для отпугивания птиц? (У некоторых птиц ультразвук вызывает болевые ощущения).
4. Встраивание новых знаний в один из законов диалектики – закона перехода количественных изменений в качественные на примере свойств инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых волн.
Групповые приёмы - объяснения явлений и фактов: Что будет если? Попробуйте объяснить!
Задание 1: Слуховая система человека
Основными объективными характеристиками звукового информационного канала являются частотный диапазон воспринимаемых звуков и динамический диапазон звукового давления воспринимаемых звуков.
Субъективным признаком частоты звука является его высота, чем больше частота звука, тем более высоким он воспринимается на слух. Нижний частотный слуховой порог органа слуха человека составляет примерно 16 Гц, верхняя граница частоты колебаний составляет 20 000 Гц, воспринимаемых ухом человека в возрасте до 20 лет. В возрасте 35 лет эта граница составляет примерно 15 000 Гц, в возрасте 50 лет – примерно 12 000 Гц. Дети воспринимают звуки с частотой до 22 000 Гц. Волны с частотой менее 16 Гц принято называть инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком.
Субъективным признаком звукового давления является громкость звука. Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ). Диапазон воспринимаемых уровней интенсивности звука в среднем составляет 130 дБ. Значение 0 дБ соответствует среднестатистическому порогу слышимости человека для тона частотой 1000 Гц.
Порог слышимости (минимальная интенсивность звука, воспринимаемая ухом) различен для звуковых колебаний разных частот. Органы слуха человека наиболее чувствительны к частоте 1000–3000 Гц. Верхнюю границу интенсивности звука, которую человек ещё способен воспринимать, называют порогом болевого ощущения, так как восприятие звука такой интенсивности вызывает болевое ощущение. Отдых и сон считают полноценным, когда шум не превышает 25–30 дБ. Кратковременно допустим шум 80 дБ. Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить громкость в 110 дБ максимум в течение примерно 1,5 мин. В таблице указан уровень громкости от разных источников.
Вопрос 1:
Выберите все верные утверждения, соответствующие информации в тексте.
А. С возрастом верхняя граница воспринимаемых человеком звуковых частот уменьшается.
В. Дети более чувствительны к звукам низкой частоты.
С. Громкость звука пропорциональна частоте звуковых колебаний.
Д. При увеличении частоты звука высота тона увеличивается.
Е. Длина звуковой волны является субъективной характеристикой звука.
Ответ: А, Д
Вопрос 2:
На рисунке показана область слышимости человеческого уха. Она находится между верхней кривой, соответствующей громким звукам, восприятие которых вызывает болевое ощущение, и нижней кривой, соответствующей порогу слышимости.
Выберите все верные утверждения.
А. При частоте 20 Гц порог болевого ощущения соответствует громкости 140 дБ
В. Порог слышимости линейно зависит от частоты звука.
С. Область речи полностью соответствует области слышимости человека.
Д. Порог болевого ощущения не зависит от частоты звука.
Е. Наиболее восприимчиво ухо человека к звуковым частотам в интервале примерно 2000 – 5000 Гц.
Ответ: А,Е
Вопрос 3:
Диапазоны слышимости некоторых представителей животного мира показаны на рисунке.
Выберите все верные утверждения.
А. Слуховой аппарат совы улавливает инфразвук.
В. Большинство животных, представленных на схеме, слышат в ультразвуковом диапазоне.
С. Слуховой диапазон человека шире, чем у слона.
Д. Все морские млекопитающие на схеме воспринимают ультразвук.
Е. Летучая мышь воспринимает только ультразвук.
Ответ: В, С, Д
Вопрос 4:
В таблице указана частота колебаний крыльев для некоторых насекомых и птиц. Полет какой из птиц человек в состоянии слышать?
Ответ: колибри
Вопрос 5:
В результате медицинских исследований, проведённых среди школьников большого города, врачи пришли к выводу, что каждый пятый подросток плохо слышит, хотя и не всегда об этом догадывается. Причиной этого врачи считают злоупотребление школьниками прослушиванием громкой музыки. Согласны ли Вы с выводом учёных?
Ответ: да. Громкий звук соответствует уровню в 110 дБ и приводит
к нарушению слухового аппарата человека / повреждению барабанных перепонок.
ИЛИ нет. Причиной может служить общее шумовое загрязнение, например,
в больших городах. Нужны дополнительные исследования
Вопрос 6:
Утверждают, что на званом ужине люди часто впервые обнаруживают у себя ухудшение слуха. С чем это связано?
Ответ: именно на званом ужине или другом многолюдном вечере человек чётко осознает, что перестал различать голоса и не может участвовать
в общей беседе ИЛИ если человек начинает испытывать проблемы со слухом, он часто избегает многолюдных встреч (званых ужинов), т.е. стремится к социальной изоляции
Вопрос 7:
Излучатель дает короткие сигналы, которые посылаются по направлению ко дну. При этом время отправления каждого сигнала регистрируется прибором. Отражаясь от дна моря, ультразвуковой сигнал через некоторое время достигает приемника.
Момент приема сигнала тоже регистрируется. Таким образом, за время t, которое проходит с момента отправления сигнала до момента его приема, сигнала, распространяющийся со скоростью v, проходит путь, равный удвоенной глубине моря, т.е. 2h: Отсюда легко вычислить глубину моря: 2h = vt, h = vt/2 Описанный метод определения расстояния до объекта называется эхолокацией.
Ультразвуковая дефектоскопия
Ультразвук применяется для обнаружения в литых деталях различных дефектов –трещин, воздушных полостей и т.д. Этот метод называется ультразвуковой дефектоскопией. Он заключается в том, что на исследуемую деталь направляется поток коротких ультразвуковых сигналов, которые отражаются от находящихся внутри нее неоднородностей и, возвращаясь, попадают в приемник. В тех местах, где дефектов нет, сигналы проходят сквозь деталь без существенного отражения и соответственно не регистрируются приемником.
Ультразвук широко используется в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний. Диагностические ультразвуковые исследования (УЗИ) позволяют без хирургического вмешательства распознать патологические изменения органов и тканей. Эти исследования основаны на свойстве ультразвуковых волн с частотой от 0,5 до 15 МГц проходить через ткани организма, частично отражаясь от всех поверхностей, представляющих собой границы тканей разного состава и плотности.
Ультразвуковая терапия основана на том, что ультразвуковые волны определённых частот оказывают механическое, тепловое, физико-химическое воздействие на ткани, в результате чего в организме активизируются обменные процессы и реакции иммунитета.
Инфразвук иногда порождается морем, в этом случае его называют «голос моря», образуется он обычно во время шторма в результате периодических сжатий и разрежений воды.
Инфразвуковая волна распространяется в воде в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Поэтому медузы, ракообразные, морские блохи и другие, способные воспринимать «голос моря», задолго до наступления шторма чувствуют его приближение.
Инфразвук мало поглощается воздухом и водой, поэтому инфразвуковая волна распространяется на несколько сотен километров. Отсюда использование инфразвук
SOS.
Голландское судно «Ураган Медан», проходя Малаккский пролив, внезапно подало сигнал бедствия: три точки, три тире, три точки…Отчаянный призыв «SOS» раздавался в течение минуты.
Спасателям понадобилось немного времени, чтобы разыскать «Ураган Медан». Никаких следов повреждения на судне не обнаружено. Но вся команда была мертва.
Что же произошло? (действие звука)
Инфразвук оказывает на человеческий организм вредное воздействие. Есть предположение, что это порождаемый морскими штормами инфразвук со зловещей частотой 7,5 Гц. Он вызвает галлюцинации и объясняет гибель экипажей ряда кораблей при загадочных обстоятельствах.
• Ультразвук оказывает сильное биологическое действие. Микробы в поле ультразвуковой волны погибают. С помощью ультразвука можно стерилизовать молоко и другие продукты без нагревания. Летучие мыши, рыбы, многие насекомые, собаки, грызуны, дельфины, киты воспринимают ультразвук.
• Вредное воздействие шумов на человека было замечено очень давно. Ещё 2000 лет назад в Китае в качестве наказания заключённые подвергались непрерывному воздействию звуков флейт, барабанов, крикунов, пока не падали замертво.
Инфразвуковое оружие.
Специфическое воздействие инфразвука на человека натолкнуло на мысль создать инфразвуковое оружие. Один из вариантов – возможность сооружения мобильных инфразвуковых «прожекторов», которые будут создавать в атмосфере акустические волны способные повреждать зрение, вызывать тошноту, страх, смятение.
Применение инфразвука имеет большое значение в военном деле. Улавливая его приборами, весьма точно определяют место, откуда действует дальнобойная артиллерия.
Используют инфразвук и в рыболовецком промысле. Рыболовецкие суда, оснащённые соответствующими приёмными установками, могут быстро находить стаи рыб, издающие инфразвук или отражающие его.
Это интересно!
Почему тонкий бокал, наполненный жидкостью «поет», если мокрой подушечкой указательного пальца водить по его торцу?
(При движении пальца по бокалу кожа то зацепляется за стекло, то проскальзывает по его поверхности. При этом возникают упругие деформации стакана, сопровождаемые звуком. А т. к. бокал — твердое тело, имеющее полость, то он является резонатором, усиливающим звук. Высота звука зависит от размеров резонатора.)
3. Закрепление
Приёмы, развивающие творческое мышление: «Фантазёр», «Профи».
Выполните задание: определите амплитуду и период по графику
1.Как медузы узнают о приближении шторма? (Медузы улавливают инфразвуковые волны, возникающие при шторме в результате взаимодействия потоков воздуха с гребнями морских волн заранее за 15 часов).
2.Как используют ультразвуковые волны для отпугивания птиц? (У некоторых птиц ультразвук вызывает болевые ощущения).
4. Встраивание новых знаний в один из законов диалектики – закона перехода количественных изменений в качественные на примере свойств инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых волн.
Групповые приёмы - объяснения явлений и фактов: Что будет если? Попробуйте объяснить!
Задание 1: Слуховая система человека
Основными объективными характеристиками звукового информационного канала являются частотный диапазон воспринимаемых звуков и динамический диапазон звукового давления воспринимаемых звуков.
Субъективным признаком частоты звука является его высота, чем больше частота звука, тем более высоким он воспринимается на слух. Нижний частотный слуховой порог органа слуха человека составляет примерно 16 Гц, верхняя граница частоты колебаний составляет 20 000 Гц, воспринимаемых ухом человека в возрасте до 20 лет. В возрасте 35 лет эта граница составляет примерно 15 000 Гц, в возрасте 50 лет – примерно 12 000 Гц. Дети воспринимают звуки с частотой до 22 000 Гц. Волны с частотой менее 16 Гц принято называть инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком.
Субъективным признаком звукового давления является громкость звука. Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ). Диапазон воспринимаемых уровней интенсивности звука в среднем составляет 130 дБ. Значение 0 дБ соответствует среднестатистическому порогу слышимости человека для тона частотой 1000 Гц.
Порог слышимости (минимальная интенсивность звука, воспринимаемая ухом) различен для звуковых колебаний разных частот. Органы слуха человека наиболее чувствительны к частоте 1000–3000 Гц. Верхнюю границу интенсивности звука, которую человек ещё способен воспринимать, называют порогом болевого ощущения, так как восприятие звука такой интенсивности вызывает болевое ощущение. Отдых и сон считают полноценным, когда шум не превышает 25–30 дБ. Кратковременно допустим шум 80 дБ. Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить громкость в 110 дБ максимум в течение примерно 1,5 мин. В таблице указан уровень громкости от разных источников.
| Источники звука | Уровень громкости (дБ) | Источники звука | Уровень громкости (дБ) |
| Шелест листьев | 10 | Поезд метро | 100 |
| Шёпот | 20 | Громкая музыка | 110 |
| Разговор | 60 | Болевой порог | 120 |
| Пневматический молоток | 90 | Смертельный уровень | 180 |
Вопрос 1:
Выберите все верные утверждения, соответствующие информации в тексте.
А. С возрастом верхняя граница воспринимаемых человеком звуковых частот уменьшается.
В. Дети более чувствительны к звукам низкой частоты.
С. Громкость звука пропорциональна частоте звуковых колебаний.
Д. При увеличении частоты звука высота тона увеличивается.
Е. Длина звуковой волны является субъективной характеристикой звука.
Ответ: А, Д
Вопрос 2:
На рисунке показана область слышимости человеческого уха. Она находится между верхней кривой, соответствующей громким звукам, восприятие которых вызывает болевое ощущение, и нижней кривой, соответствующей порогу слышимости.
Выберите все верные утверждения.
А. При частоте 20 Гц порог болевого ощущения соответствует громкости 140 дБ
В. Порог слышимости линейно зависит от частоты звука.
С. Область речи полностью соответствует области слышимости человека.
Д. Порог болевого ощущения не зависит от частоты звука.
Е. Наиболее восприимчиво ухо человека к звуковым частотам в интервале примерно 2000 – 5000 Гц.
Ответ: А,Е
Вопрос 3:
Диапазоны слышимости некоторых представителей животного мира показаны на рисунке.
Выберите все верные утверждения.
А. Слуховой аппарат совы улавливает инфразвук.
В. Большинство животных, представленных на схеме, слышат в ультразвуковом диапазоне.
С. Слуховой диапазон человека шире, чем у слона.
Д. Все морские млекопитающие на схеме воспринимают ультразвук.
Е. Летучая мышь воспринимает только ультразвук.
Ответ: В, С, Д
Вопрос 4:
В таблице указана частота колебаний крыльев для некоторых насекомых и птиц. Полет какой из птиц человек в состоянии слышать?
| Аисты | 2 | Колибри | 35–50 |
| Бабочки-капустницы | до 9 | Комары | 300–600 |
| Воробьи | до 13 | Мухи комнатные | 190–330 |
| Вороны | 3–4 | Пчелы | 200–250 |
| Жуки майские | 45 | | |
Ответ: колибри
Вопрос 5:
В результате медицинских исследований, проведённых среди школьников большого города, врачи пришли к выводу, что каждый пятый подросток плохо слышит, хотя и не всегда об этом догадывается. Причиной этого врачи считают злоупотребление школьниками прослушиванием громкой музыки. Согласны ли Вы с выводом учёных?
Ответ: да. Громкий звук соответствует уровню в 110 дБ и приводит
к нарушению слухового аппарата человека / повреждению барабанных перепонок.
ИЛИ нет. Причиной может служить общее шумовое загрязнение, например,
в больших городах. Нужны дополнительные исследования
Вопрос 6:
Утверждают, что на званом ужине люди часто впервые обнаруживают у себя ухудшение слуха. С чем это связано?
Ответ: именно на званом ужине или другом многолюдном вечере человек чётко осознает, что перестал различать голоса и не может участвовать
в общей беседе ИЛИ если человек начинает испытывать проблемы со слухом, он часто избегает многолюдных встреч (званых ужинов), т.е. стремится к социальной изоляции
Вопрос 7: