DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Gimnazjum im. Marii Skłodowskiej – Curie w Kaliszu Pomorskim • Gimnazjum im. Jana Pawła II w Żychlinie • ID grupy: 98/6_MF_G1 98/37_MF_G1 • Kompetencja: matematyczno – fizyczna • Temat projektowy: • Dźwięki i hałas • Semestr/rok szkolny: semestr III rok szkolny 2010/2011

3. Skład grupy 98/6: Samanta Belkiewicz Dominik Błądek Martyna Gabrych Julia Kapiszka Daria Maciejak Dominik Majka Cezary Maślak Mateusz Witek Kaja Szulc Joanna Żukowska opiekun: Aleksandra Kapiszka

4. Skład grupy 98/37: Aleksandra Beinek Maria Bonkowska Nikola Brzęcka Szymon Chorzewski Martyna Glapińska Przemysław Gorzkowski Martyna Kujawa Adam Olejnik Tobiasz Szymczak Maria Ziemkiewicz Opiekun: Ilona Walerysiak • Jakub Płóciennik • Mikołaj Tarczewski • Dawid Niewiadomski

5. CZYM ZAJMUJE SIĘ AKUSTYKA? "Akustyka" to termin oznaczający naukę o dźwięku, o tym jak jest odbierany. Akustyka dzieli się na kilka obszarów. Słowo "akustyka" wywodzi się z greckiego akoustikos (“związany ze słyszeniem”) i akouo (“słyszeć”).

6. JEDNOSTKI UŻYWANE W AKUSTYCE Herc w układzie SI to jednostka częstotliwości. Ciało drga z częstotliwością 1 Hz, gdy wykonuje jedno drganie w czasie 1 sekundy.

7. CZYM JEST DŹWIĘK? • Dźwięk to wrażenie słuchowe spowodowane falą akustyczną rozchodzącą się w ośrodku sprężystym (ciele stałym, cieczy, gazie).

8. ŹRÓDŁA DŹWIĘKU • Źródło dźwięku to ciało drgające, którego energia jest dostateczna, aby wywołać w narządzie słuchu najsłabsze wrażenia słuchowe. Inaczej mówiąc, natężenie dźwięków słyszalnych musi przekraczać próg słyszalności.

9. ŹRÓDŁA DŹWIĘKÓW Źródłem dźwięku są ciała drgające, np.: kamerton lub widełki stroikowe, struny głosowe, • struny instrumentów muzycznych, • słup powietrza w instrumentach dętych, • drgająca membrana głośnika.

10. ZAKRES SŁYSZALNOŚCI DŹWIĘKÓW • Dźwięki słyszalne dla ludzi mieszczą się w zakresie od 20 Hz do 20 kHz. Wiele zwierząt ma jednak znacznie większy zakres słyszalności, jak na przykład nietoperz, który słyszy dźwięki od 1Hz nawet do 100 kHz.

11. ŹRÓDŁEM FAL DŹWIĘKOWYCH SĄ CIAŁA DRGAJĄCE Z OKREŚLONĄ CZĘSTOTLIWOŚCIĄ Fale o częstotliwości: 0 – 16 Hz to infradźwięki, 16 – 20 000 Hz to dźwięki, które słyszy człowiek, powyżej 20 000 Hz to ultradźwięki.

12. PRĘDKOŚĆ DŹWIĘKU • w powietrzu: 330 m/s • w wodzie: 1400 m/s • w drewnie: 4000 m/s

13. WŁAŚCIWOŚCI DŹWIĘKÓW • Twarde, płaskie powierzchnie odbijają dźwięk.

14. WŁAŚCIWOŚCI DŹWIĘKÓW • Miękkie materiały pochłaniają znaczną część energii dźwięku. • Pozostała część odbijana jest we wszystkich kierunkach dzięki nieregularnej powierzchni ścian - energia dźwięku ulega rozmyciu.

15. WŁAŚCIWOŚCI DŹWIĘKÓW • Fale głosowe ulegają ugięciu (dyfrakcji) na krawędziach budynków, wąskich korytarzach. Dzięki temu zjawisku słyszymy dźwięki np. zza wysokiego muru lub przez otwór okienny.

16. CZĘSTOTLIWOŚĆ DŹWIĘKÓW • Częstotliwość dźwięku - ilość cykli zmiany ciśnień w ciągu jednej sekundy lub ilość drgnięć membrany.Częstotliwość wyrażamy w hercach (Hz).

17. DŁUGOŚĆ FALI Długość fali to najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy powtarzającymi się fragmentami fali – zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się)

18. MIERZYMY DŁUGOŚĆ FALI

19. JAK BIEGNĄ FALE W URZĄDZENIU POMIAROWYM ?

20. METODA POMIARU Pobudzony do drgań kamerton umieszczamy u wylotu rury i tak podwyższamy lub opuszczamy naczynie z lewej strony aby poziom wody w prawym naczyniu odciął słup powietrza, w którym nastąpiłby rezonans drgań z drganiami kamertonu. Przesuwając odpowiednio poziom wody w prawym naczyniu znajdujemy drugie położenie, przy którym obserwujemy wzmocnienie dźwięku, a więc rezonans. Odległość między kolejnymi położeniami poziomu wody w prawym naczyniu kiedy zachodzi rezonans w przybliżeniu odpowiada połowie długości fali. λ= l2 − l1 gdzie: l1 - położenie poziomu wody podczas pierwszego wzmocnienia dźwięku, l2 - położenie poziomu wody podczas drugiego wzmocnienia.

21. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Doświadczenie 1:Nalej do kieliszka wodę do wysokości 1/3 naczynia. Wilgotnym palcem pocieraj brzeg kieliszka tak, aby wywołać dźwięk. Zmień ilość wody w naczyniu i znów pocieraj jego brzeg. Porównaj powstałe dźwięki. • Obok kieliszka z wodą ustaw statyw z zawieszoną na sznurku plastikową kulką. Kulka musi dotykać ścianki kieliszka. Wywołuj dźwięki tak, jak poprzednio. Obserwuj zachowanie kulki.

22. Powstawanie i rozchodzenie się fal głosowych • Obserwacje: Widoczne są drgania na powierzchni wody oraz w ruchach kulki, która odbija się od kieliszka • Wyjaśnienie: Ruchem palca wprawiamy kieliszek w drgania, które przekładają się na kulkę i wodę.

23. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Doświadczenie 2: •  Na tortownicy (bez dna) napnij folię i umocuj ją gumką. Na folię nasyp cukru (ok. 1 łyżeczkę) i ustaw wszystko na stole. Dno tortownicy trzymaj na niewielkiej wysokości nad cukrem i uderzaj w nie miarowo patykiem. Obserwuj zachowanie kryształków cukru.

24.  Powstawanie i rozchodzenie się fal głosowych • Obserwacje: Cukier „podskakuje” na folii. • Wyjaśnienie: Przy mocnym uderzeniu siła działa na folię wprawiając ją w drgania wraz z cukrem znajdującym się na jej powierzchni.

25. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Doświadczenie 3:Do doświadczenia użyj urządzenia zwanego kamertonem. Uderz w jego widełki pałeczką. Wsłuchaj się w dźwięk. Dotknij palcem końca widełek kamertonu. Co odczuwasz? Uderz silnie w widełki kamertonu i dotknij ich końcem powierzchni wody.

26. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Obserwacje: Po dotknięciu widełek palcem odczuwalne są drgania. Po dotknięciu końcem widełek powierzchni wody widzimy rozchodzącą się falę. • Wyjaśnienie: Podczas uderzenia wprawiliśmy widełki w drgania. Spowodowały one również drgania powietrza, dlatego usłyszeliśmy dźwięk. Po dotknięciu widełkami wody, drgania przeniosły się również na jej powierzchnię.

27. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Doświadczenie 4: •  Przyciśnij mocno ręką (lub ciężkimi książkami) do stołu linijkę o długości 30 cm. Wpraw ją w drgania odchylając koniec od położenia równowagi. Powtórz doświadczenie zmniejszając część linijki nie stykającej się ze stołem.

28. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Obserwacje: Drgająca linijka powoduje powstanie dźwięku. Im dłuższa część linijki wysunięta jest poza stół, tym wyższy dźwięk. • Wyjaśnienie: Linijka wprawia w ruch drgający cząsteczki powietrza. Te drgania są źródłem dźwięku.

29. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Doświadczenie 5: • Przygotuj sznurek długości ok. 1 m oraz dwie metalowe łyżeczki. Przymocuj sznurek do łyżeczki w połowie jego długości, końce sznurka nawiń na palce, a palcami zatkaj uszy. Niech kolega uderzy drugą łyżeczką w tę przymocowaną do sznurka.

30. POWSTAWANIE I ROZCHODZENIE SIĘ FAL GŁOSOWYCH • Obserwacje: Dźwięk jest lepiej słyszalny, gdy przywiązujemy łyżeczkę do sznurka, a palce z jego końcami włożymy do uszu. • Wyjaśnienie: W ciele stałym (sznurek) dźwięk rozchodzi się lepiej niż w powietrzu.

31. BUDUJEMY „INSTRUMENTY” • Muzyczna „gitara” – pudełko po butach z wyciętym otworem, nad nim przymocowane naprężone gumki różnej grubości.

32. BUDUJEMY „INSTRUMENTY” • „harmonijka”- słomki do napojów przycięte na różną długość, sklejone za pomocą bezbarwnej taśmy.

33. BUDUJEMY „INSTRUMENTY” • Szklanki napełniane różną ilością wody.

34. CECHY DŹWIĘKÓW

35. OD CZEGO ZALEŻĄ CECHY DŹWIĘKU? Barwa Cechy źródła dźwięku Wysokość Poziom natężenia dźwięku Głośność Częstotliwość

36. ĆWICZENIE Trzy dziewczynki śpiewają (osobno) ten sam fragment piosenki – każdy fragment brzmi inaczej. Cechę, która odróżniała od siebie powyższe dźwięki nazywamy barwą dźwięku.

37. BARWA DŹWIĘKU Barwa dźwięku to cecha, dzięki której rozróżniamy dźwięki i głosy znane od nieznanych. Zależy od sposobu, w jaki drga źródło dźwięku Wydobywany z kamertonu, gitary i głosem taki sam dźwięk – brzmi nieco inaczej w każdym przypadku.

38. WYSOKOŚĆ DŹWIĘKU Im częstotliwość fali akustycznej jest większa, tym dźwięk jest wyższy.

39. ĆWICZENIE Wprawiamy w drganie strunę gitary – stopniowo skracamy jej długość i słuchamy jak zmienia się dźwięk (im krótsza struna tym dźwięk jest wyższy). Skracamy długość drgającego brzeszczotu (gumki pasmanteryjnej) – im jest krótszy, tym dźwięk wyższy. Zwróć uwagę na częstość drgań długiej i krótkiej struny ( gumki, brzeszczotu ) – porównaj z częstością drgań wahadła długiego i krótkiego – im mniejsza długość, tym częstotliwość drgań jest większa. Wniosek: im częstotliwość drgań większa tym dźwięk jest wyższy.

40. DŹWIĘKI WYSOKIE I NISKIE

41. ĆWICZENIE Uderzamy w kamerton mocno i słabo . Strunę gitary trącamy delikatnie i szarpiemy mocno. Doświadczenie z kieliszkami: napełniamy kieliszki wodą do różnej wysokości, wywołujemy dźwięk przez potarcie palcem ich brzegu. Im mocniej uderzamy (trącamy), tym większą energię wkładamy w tę czynność i tym większa jest amplituda drgań – dźwięk jest głośniejszy. Na głośność dźwięku wpłynąć może pudło rezonansowe.

42. NATĘŻENIE DŹWIĘKU (GŁOŚNOŚĆ) Im amplituda fali jest większa, tym dźwięk ma większe natężenie. Częściej używamy jednak pojęcia „poziom natężenia”, który wyrażamy w belach lub w jednostkach mniejszych – decybelach (dB) na cześć wynalazcy telefonu Aleksandra Grahama Bella – Amerykanina, który był nauczycielem głuchoniemych.

43. HAŁAS • Hałas – dźwięki zazwyczaj o nadmiernym natężeniu w danym miejscu i czasie, odbierane jako "bezcelowe, następnie uciążliwe, przykre, dokuczliwe, wreszcie szkodliwe”. Reakcja na hałas w dużym stopniu zdeterminowana jest nastawieniem psychicznym. 

44. POZIOM HAŁASU

45. SKUTKI HAŁASU DLA ORGANIZMU CZŁOWIEKA ok. 70 dB – niekorzystne zmiany w organizmie, powyżej 75 dB – rozmaite uszkodzenia organów i choroby, m.in. nadciśnienie tętnicze, zaburzenia pracy żołądka, wzrost wydzielania adrenaliny, wrzody żołądka, przyspieszenie procesu starzenia, od 90 dB – osłabienie i ubytek słuchu, od 120 dB – niebezpieczeństwo mechanicznego uszkodzenia słuchu, 130 dB – granica bólu

46. WPŁYW HAŁASU NA ZDROWIE I SŁUCH CZŁOWIEKA Z punktu widzenia psychologii hałas jest dźwiękiem nieprzyjemnym i niepożądanym, powodującym drażliwość, zmęczenie całego organizmu a szczególnie słuchu. Hałas ma wpływ na zdrowie i kondycję człowieka. Szkodliwość działania hałasu na organizm człowieka objawia się zmęczeniem, gorszą wydajnością nauki, trudnościami w skupieniu uwagi, zaburzeniami orientacji, drażliwością, podwyższeniem ciśnienia krwi, bólem i zawrotami głowy, czasowym lub trwałym uszkodzeniem słuchu.

47. CHOROBY WYWOŁANE HAŁASEM Choroba drganiowo–dźwiękowa objawia się zwłóknieniem (czyli odkładaniem się nadmiernych włóknistych zgrubień w formie kolagenu) w układzie sercowo – naczyniowym i płucnym oraz atakami i zmianami poznawczymi w mózgu. Chorobę tą wywołuje długotrwałe przebywanie w hałasie o niskiej częstotliwości (mniejszej niż 500 Hz), który jest nieuchwytny dla ucha ludzkiego.

48. OCHRONA PRZED HAŁASEM • unikanie procesów lub metod pracy powodujących narażenie na hałas i zastępowanie ich innymi, stwarzającymi mniejsze zagrożenie • dobieranie środków pracy o możliwie najmniejszym poziomie emisji hałasu • ograniczanie narażenia na hałas takimi środkami technicznymi, jak: obudowy dźwiękoizolacyjne maszyn, kabiny dźwiękoszczelne dla personelu, tłumiki, ekrany i materiały dźwiękochłonne • projektowanie miejsc pracy i rozmieszczanie stanowisk pracy w sposób umożliwiający izolację od źródeł hałasu oraz ograniczających jednoczesne oddziaływanie wielu źródeł na pracownika

49. ograniczanie czasu i poziomu narażenia oraz liczby osób narażonych na hałas przez właściwą organizację pracy, w szczególności stosowanie skróconego czasu pracy lub przerw w pracy i rotacji na stanowiskachpracy. OCHRONA PRZED HAŁASEM

50. POMIAR NATĘŻENIA RÓŻNYCH DŹWIĘKÓW Mierzyliśmy natężenie dźwięków w różnych miejscach i sytuacjach w szkole i naszym mieście. Oto niektóre z nich: