DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 1 im. Prymasa Tysiąclecia w Kaliszu ID grupy: 98/73 MF G1 Kompetencja: Matematyka i fizyka Temat projektowy: W świecie dźwięków i ciszy Semestr/rok szkolny: Semestr II r. szk. 2010/2011

3. W świecie dźwięków i ciszy

4. Pochodzenie dźwięków Wszystkie dźwięki powstają w wyniku drgania obiektów materialnych (fizycznych). Przykłady: • Drgające struny – skrzypce, gitara, fortepian, harfa • Trzcina (stroik) – klarnet, obój, saksofon • Drgania słupa powietrza – flet, piszczałki organowe • Uderzenia w instrumenty perkusyjne - werbel

5. Wysokość dźwięku – związana jest z częstotliwością drgań Zakres słyszalności dźwięków przez ludzi mieści się od 20Hz do 20 000 Hz. Tak słyszą ludzie młodzi. Ludzie starsi „gubią” wyższe częstotliwości. Ultradźwięki – powyżej 20000 Hz Infradźwięki – poniżej 20 Hz

6. Częstotliwość dźwięku określa, czy jest niski czy wysoki. Ultradźwięki mają tak wysoką częstotliwość, że ludzie ich nie słyszą. Jednak wiele zwierząt, jak np. nietoperze, potrafią odbierać dźwięki o wysokiej częstotliwości i wykorzystują je do penetrowania otoczenia

7. Echolokacja u nietoperzy

8. Echolokacja u delfinów

9. Dźwięk w powietrzu Fala gęstościowa podłużna wędruje w powietrzu (lub wzdłuż sprężyny). Fala podłużna składa się ze zgęszczeń i rozrzedzeń ośrodka, w którym się porusza. Cząsteczki ośrodka nie przemieszczają się, lecz wykonują drgania wokół położenia równowagi.

10. Ośrodki, które przewodzą dźwięk Wszystkie stany materii przenoszą dźwięk, zarówno ciała stałe, ciecze, jak i gazy. Jedynym ośrodkiem, w którym dźwięk się nie rozchodzi jest próżnia.

11. Prędkość dźwięku Prędkość dźwięku w suchym powietrzu o temperaturze 0 C wynosi 330 m/s. Z każdym stopniem powyżej 0 C prędkość dźwięku wzrasta o 0,6 m/s. W temperaturze pokojowej prędkość dźwięku jest już równa ok. 340 m/s.

12. Prędkość dźwięku Prędkość dźwięku nie zależy od gęstości ośrodka (gęstość = masa/objętość ), ale od sprężystości tego ośrodka. Sprężystość to zdolność materiału do zmiany kształtu pod wpływem siły, a następnie powrotu do poprzedniego kształtu. Stal jest sprężysta, plastelina nie jest sprężysta. Dźwięk porusza się 15 razy szybciej w stali niż w powietrzu i 4 razy szybciej w wodzie niż w powietrzu.

13. GŁOŚNOŚĆ Głośność mierzy się w decybelach (dB). amplituda mikrofon wibrujący głośnik oscyloskop 1 10 100 1000 Decybele mierzy się w skali logarytmicznej – wzrastającej o czynnik 10.

14. Głośność

15. Szkodliwy hałas Dźwięk przykry lub bardzo głośny zwykle nazywamy hałasem. Praca w pobliżu hałaśliwych maszyn może zniszczyć słuch. Ochraniacze słuchu zatrzymują większość szkodliwego hałasu, który dzięki nim nie dociera do uszu.

16. Dźwięki wysokie i niskie Im szybciej drga dany przedmiot, tym wyższy jest uzyskany dźwięk. Dmuchając w poprzek szyjki od butelki, wprawiamy w drgania zawarte w niej powietrze i powstaje dźwięk. Butelka niemal w całości wypełniona wodą ma w sobie mało powietrza. Kiedy dmuchamy, drga ona szybko, więc dźwięk jest wysoki. Pusta butelka ma dużo powietrza, więc drga ono wolniej i dźwięk jest niższy.

17. Głośno lub cicho Jeśli oddalimy się od źródła dźwięku, wyda się on cichszy. Dzieje się to dlatego, że dźwięk rozchodzi się we wszystkich kierunkach , a my słyszymy tylko tą część, która dociera do naszych uszu. Kiedy jesteśmy daleko odbieramy tylko niewielką część wytworzonych drgań.

18. MUZYKA Elementy muzyki: * rytm * melodia (uszeregowanie wysokości dźwięku) * barwa * dynamika * agogika (tempo) * harmonia (współbrzmienie kilku dźwięków) Muzyka wpływa na: * samopoczucie człowieka * napięcie mięśni * układ krążenia * działa na układ pokarmowy i oddechowy * odpowiednio dobraną muzykę stosuje się w łagodzeniu bólu i w czasie zabiegów chirurgicznych, stomatologicznych, w położnictwie i ginekologii * oddziaływanie muzyką stosuje się w chorobach psychosomatycznych.

19. Muzykoterapia –jak sama nazwa wskazuje jest to dziedzina posługująca się muzyką lub jej elementami w celu przywracania zdrowia lub poprawy funkcjonowania osób z różnorodnymi problemami emocjonalnymi, fizycznymi lub umysłowymi. Podstawowym środkiem oddziaływania w muzykoterapii jest dźwięk, muzyka, która często wpływa na nasze przeżycia i emocje. Ze względu na techniki stosowane obecnie w muzykoterapii wyróżnia się podział na: muzykoterapię aktywną, do której zalicza się oddziaływania angażujące „fizycznie” (jak śpiew, gra na instrumentach, ruch przy muzyce) oraz muzykoterapię receptywną, której podstawą jest słuchanie muzyki. Cele muzykoterapii: * uspokojenie, rozluźnienie * poznanie * zabawa * poznanie siebie nawzajem * kulturotwórcza * wytworzenie za pośrednictwem muzyki równowagi pomiędzy sferą przeżyć emocjonalnych a procesami fizjologicznymi

20. Ultradźwięki Ultradźwięki to fale dźwiękowe, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek. Za górną granicę słyszalnych częstotliwości uważa się wartość około 16 lub nawet (u ludzi bardzo młodych) 20 kHz, choć dla wielu osób granica ta jest znacznie niższa. Niektóre zwierzęta mogą emitować i słyszeć ultradźwięki, np. pies, szczur, delfin, wieloryb, chomik czy nietoperz.

21. Metody wytwarzania ultradźwięków • mechaniczne - układy drgające (struny, płytki sprężyste, piszczałki). Wykorzystują one drgania samego tworzywa albo przepływ gazów czy cieczy. Typowe przykłady to syreny ultradźwiękowe i piszczałka Pohlmana-Janowskiego, wykorzystywana do wytwarzania rozmaitych emulsji w chemii i biotechnologii. • termiczne - poprzez wyładowania elektryczne w płynach i gazach, poprzez ciągle lub impulsowe podnoszenie temperatury przewodników prądu. • magnetostrykcja - zmiana długości rdzenia magnesu pod wpływem zmiennego prądu przepuszczanego przez solenoid nawinięty na ten rdzeń. • odwrócenie efektu piezoelektrycznego - polega na doprowadzeniu do przeciwległych płaszczyzn kryształu kwarcu lub innego minerału szybko zmiennego napięcia elektrycznego. Prowadzi to do rozszerzenia lub skurczenia płytki i do powstania drgań o odpowiedniej częstotliwości. • optyczne - laserem można wytworzyć fale sprężyste w szerokim zakresie częstotliwości ultradźwiękowych aż do zakresu hiperdźwiękowego.

22. ZASTOSOWANIE DIAGNOSTYCZNE Zastosowanie ultradźwięków w medycynie Ultrasonografia (USG)- to badanie narządów wewnętrznych za pomocą fal ultradźwiękowych. Metoda diagnostyczna jest oparta na zjawisku echa ultradźwiękowego. Informacje uzyskane tą metodą mogą być przedstawione na ekranie oscyloskopowym w postaci impulsów, lub w postaci obrazu rozkładu tkanek normalnych i patologicznych. Ultrasonograf holograficzny (ultradźwiękowy), biopsja pod kontrolą USG. Ultrasonografia zdobyła szczególną popularność w badaniach serca (echokardiografia), badaniach naczyń krwionośnych metodą ultrasonografii wewnątrznaczyniowej oraz w badaniach prenatalnych.

23. ZASTOSOWANIE TERAPEUTYCZNE ▪ W urologii zastosowanie metody litotrypsji polega na zogniskowaniu wiązki ultradźwięków na kamieniach nerkowych w celu ich skruszenia. ▪ W okulistyce do operacji zaćmy tzw. metodą fakoemulsifikacji. Fale ultradźwiękowe rozbijają zmętniałe jądro soczewki, którego kawałki zostają zasysane - usuwane z oka. Zabieg jest szybki, bezbolesny, lecz oczywiście jak każdy zabieg obarczony ryzykiem powikłań.

24. ZASTOSOWANIE PRAKTYCZNE • do mycia szkła laboratoryjnego o skomplikowanych kształtach i niewielkich otworach np. igieł, rurek (od średnicy wew. 0,3 mm), kapilar, stożków Imhoffa, końcówek pipet, wężownic, tłuszczomierzy itp., mycie przedmiotów metalowych i plastikowych, takich jak kuwety bioanalizatorów, sita granulometryczne o mikrometrowych oczkach, mycie filtrów i pierścieni ceramicznych • mycie narzędzi medycznych (w tym laparoskopowych) i stomatologicznych, protetyka • przetworniki ultradźwiękowe umieszczone w rurociągu zapobiegają osadzaniu się zanieczyszczeń na sondach przyrządów pomiarowych

25. Płyta gramofonowa, a płyta kompaktowa.

26. Płyta gramofonowa Płyta gramofonowa – (nazywana również płytą analogową, winylową) jest to okrągła płyta z zapisanym spiralnie w sposób analogowy nagraniem dźwiękowym. Jest wykonana z szelaku lub chlorku winylu.

27. Sposób zapisu Rowek na tradycyjnej płycie monofonicznej zawiera tzw. zapis wboczny – w przeciwieństwie do fonografu z zapisem wgłębnym. Wprowadzenie stereofonii i związana z tym konieczność zapisu dwóch sygnałów spowodowały zastosowanie zapisu kombinowanego – wbocznego i wgłębnego – dwie ściany rowka zawierają dwa różne sygnały. Ze względu na szerokość rowka, dzielimy płyty na: normalnorowkowe, mikrorowkowe i stereorowkowe.Ciekawostka:Na Discovery chanel został przedstawiony bardzo ciekawy film na temat produkcji płyty winylowej, który warto obejrzeć:http://patrz.pl/filmy/plyta-winylowa-jak-to-jest-zrobione-how-its-made

28. Powstanie płyt winylowych Wynalazcą płyt gramofonowych i technologii ich produkcji był Emil Berliner. Nagrywał on dźwięk w postaci poziomej linii falistej na grubej warstwie sadzy, z której po chemicznym utwardzeniu uzyskiwał drogą galwaniczną metalowy negatyw, nadający się do tłoczenia płyt z szelaku. Dzięki stworzeniu możliwości uzyskiwania kopii w wielkiej liczbie egzemplarzy, Berliner stał się twórcą przemysłu fonograficznego. Płyty gramofonowe od początku były przeznaczone do bezpośredniego odtwarzania akustycznego, co wymagało dużej amplitudy rowka, dużej prędkości obrotowej i ciężkiej, bezwładnej głowicy odtwarzającej ze stalową, szybko zużywającą się igłą. Jako materiał do tłoczenia służył szelak z wypełniaczami mineralnymi. Ziarnistość tego tworzywa była przyczyną szumu podczas odtwarzania.

29. Współczesne zastosowanie W dzisiejszych czasach płytę gramofonową potocznie, w subkulturach nazywa się "winylem" i jest najczęściej kojarzona z DJ-ami, którzy preferują ten nośnik do odtwarzania muzyki w klubach, na dyskotekach czy na imprezach muzycznych ze względu na fakt, że płytę gramofonową można ręcznie przesuwać w celu powtórzenia. Odrębne grupy miłośników czarnej płyty stanowią melomani, kolekcjonerzy, a także audiofile, którzy uważają, że żaden, nawet najdoskonalszy zapis cyfrowy nie jest w stanie dorównać ciepłemu, analogowemu brzmieniu płyty gramofonowej. Nie ma to jednak potwierdzenia we współczesnym stanie wiedzy na temat przetwarzania sygnałów, zgodnie z którą dowolny, dźwiękowy zapis analogowy da się przetworzyć na zapis cyfrowy

30. Płyta kompaktowa Płyta kompaktowa to nośnik dźwięku w kształcie krążka z tworzywa sztucznego o średnicy 12 cm. Dźwięk na płytach kompaktowych zapisany jest techniką cyfrową, a odczytywany za pomocą lasera. Do zalet płyty kompaktowej należy jej mała podatność na zniszczenie (płyta zawiera 2 warstwy ochronne), wysoka jakość zapisu dźwięku (pasmo 20 Hz - 20 kHz), możliwość zapisania 75-minutowego nagrania na jednym krążku. Brak mechanicznego styku igła - płyta pozwala na wielokrotne “odczytywanie” płyt kompaktowych bez pogarszania jakości odtwarzanych dźwięków. Technikę zapisu i odczytu danych z płyt kompaktowych opracowała pod koniec lat 70. holenderska firma Philips.Jest bardziej odporna na niszczenie niż płyta winylowa.

31. Płyta kompaktowa a płyta winylowa w świecie DJ 1.Płyta kompaktowa:a)zalety:-mała masa -duża wytrzymałość -brak pogarszania się jakości dźwięku w miarę używania CD -możliwość nagrywania płyt CD na domowych nagrywarkach -mała podatność na przeskakiwanie dźwięku -błyskawiczny powrót do wyznaczonego punktu w utworze (punkt -CUE)-możliwość zapętlania fragmentu utworu b)wady:-mniejsza możliwość manipulacji dźwiękiem (szczególnie odczuwalna niedogodność w przypadku skreczowania) -brak możliwości wizualnej obserwacji spektrum utworu (wyjątkiem są niektóre drogie odtwarzacze CD, które to wyświetlają graficzną reprezentację poziomu głośności na odcinku całego utworu)

32. 2.Płyta winylowa-duża masa i zajmowana powierzchnia w stosunku do ilości magazynowanego dźwięku -utrata jakości dźwięku wraz z pojawieniem się rys oraz w miarę wielokrotnego odtwarzania -często brak możliwości uzyskania płyty winylowej z pożądanym utworem muzycznym -stosunkowo wysoki koszt płyt winylowych -stosunkowo duża podatność na przeskakiwanie igły do innego rowka na płycie pod wpływem wstrząsu lub rysyCzęsto z pracą didżeja związana jest płyta winylowa. Dźwięk uzyskany dzięki jej wykorzystaniu jest w opinii wielu, lepszy niż dźwięk z nośników cyfrowych. Płyta winylowa jest wygodna, bo można błyskawicznie przestawić igłę w pożądane miejsce na płycie, a nawet dzięki rowkom zauważyć na płycie momenty cichsze i głośniejsze.

33. Źródła wiedzy: • Podręcznik „Fizyka i astronomia dla gimnazjum” wyd. Nowa Era • „Vademecum ucznia: FIZYKA”, S. Pople, P. Whitehead, Oxford 1996 • „Fizyka wokół nas”, Paul G. Hewitt, PWN 2001 • Różne strony internetowe dotyczące muzyki, muzykoterapii, ultradźwięków i sposobów zapisu dźwięku.