Ученический проект по физике на тему: &quot;По волнам (шум, звук, здоровье человека)&quot;

ЛАНГЕПАССКОЕ ГОРОДСКОЕ МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 2»

Научно-исследовательская работа:

По волнам

(звук, шум, здоровье человека)

Выполнила:
ученица 10А класса:

Глухова Кристина Александровна

Руководитель:

Учитель физики

Спиридонова Анна Геннадьевна

г. Лангепас

2023г.

По волнам (звук, шум, здоровье человека)

Аннотация

Музыка и звук капели, школьный звонок и голос мамы, колокольный звон и шорох травы…Нас окружает огромное количество звуков, эти звуки сопровождают нас дома и на улице, в школе и в лесу, вызывают у нас множество эмоций. Так что же такое звук и какова его роль в нашей жизни? Может ли звук влиять на эмоции человека? Какова его роль в физическом здоровье? Эти вопросы повлияли на выбор темы моей работы.

Цель работы - изучение влияния звуков и шумов на организм человека

Задачи:

- рассмотреть влияние звука на физическое и психическое здоровье человека;

- провести эксперимент, показывающий изменение характера звука;

- провести анализ полученных в ходе эксперимента данных;

- составить рекомендации по снижению негативного влияния звуков на организм;

В ходе своей работы я исследовала так называемый «бытовой» и «школьный» шум. Использовала для этого датчик уровня звука цифровой лаборатории «Научные развлечения». Провела два вида исследований:

1. Измерила уровень звука в различных помещениях школы и составила сводную таблицу;

2. Провела эксперимент по изменению уровня звука при помощи различных материалов.

Выводы, которые позволили сделать данные моего исследования: в некоторых помещениях уровень шума составляет пограничные значения установленных нормативов, а в некоторых местах (таких как школьный коридор начальной школы, во время перемены или школьный двор), превышает допустимые значения. Получив такие результаты, изучила влияние шума на здоровье человека, в частности, на здоровье подростков, составила рекомендации по изменению уровня шума в повседневной жизни и выступила перед своими одноклассниками с данной работой. Объяснив, что неконтролируемый уровень шума может привести к развитию таких заболеваний как гастрит, язвы желудка и кишечника, аритмия сердца, гипертония, снижение уровня сахара в крови.

Считаю, что ответственное отношение к здоровью включает, прежде всего, знания о возможности его сохранения.

По волнам (звук, шум, здоровье человека)

План исследований

Можно предположить, что если музыкальные звуки оказывают положительное воздействие, то шумы оказывают негативное влияние на здоровье человека.

Для объективной оценки воздействия шума на наш организм, необходимы измерения. Производились они при помощи прибора - датчика уровня звука цифровой лаборатории «Научные развлечения». Измерения необходимо проводить в тех местах, где мы проводим длительное время. Поэтому основным объектом исследования были выбраны помещения школы (ЛГ МАОУ «СОШ №2»). Для этого:

1. Измерение шума в различных условиях

2. Составление таблицы, оценка уровня относительно санитарных норм

3. Проведение эксперимента, по изменению уровня звукового восприятия.

4. Выводы и рекомендации.

Для измерений уровня шума была составлена таблица и проведена оценка производимого шума.

В результате произведенных опытов, был измерен уровень шума (при помощи датчика цифровой лаборатории) и дана оценка, если его рассматривать как кратковременный. Поэтому, кроме этих измерений, необходимо было произвести эксперимент, который бы позволил оценить возможность уменьшения шумового воздействия на человека.

Прибор для измерения громкости звука

Описание опыта

Для того чтобы говорить о шумопоглощении (то есть, изменении уровня шума), провели эксперимент, где сначала установили звук, определенного уровня (музыка), затем, источник звука и датчик цифровой лаборатории «Научные развлечения» разделили материалами, и вновь сняли показания.

Появилась возможность проанализировать полученный результат при поглощении (или усилении) звука и качестве этого поглощения различными материалами.

Данные эксперимента говорят о том, что уровень звука (шума) в помещениях можно регулировать. Шумопоглощающим эффектом, в различной степени, обладают многие материалы. В строительстве и отделке квартир используют: специальные краски, гипсокартон, минеральную вату и другие.

Эксперимент с помощью цифровой лаборатории «Научные развлечения»

Сводная таблица приложения цифровой лаборатории

1. https://uchenikspb.ru/kbase/zvuk-i-ego-svojstva/

2. http://www.vashdom.ru/articles/proplex_57.htm

3. http://www.un-s.ru/organizm_shum.html

По волнам (звук, шум, здоровье человека)

1. Физические основы звука

Звуковыми или акустическими называют определенные колебания, диапазон которых составляет от 20 (16) до 20 000 Гц.

Рис 1 [3]

Звуковыми являются волны, возникающие в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной) и попадающие в данный диапазон.

Рис 2 [3]

Для того чтобы звук существовал, необходимы некоторые условия: источник колебаний, упругая среда и приемник. В качестве приемника может выступать человеческое ухо.

Ухо человека - прекрасный приёмник звуковых колебаний. Оно состоит из трёх частей: внешнего, среднего и внутреннего уха. Элементами внешнего уха являются ушная раковина и внешний слуховой проход. Они служат для того, чтобы направить звуковые волны к барабанной перепонке. Барабанная перепонка и соединённые с ней три слуховые косточки - это среднее ухо. Они передают звуковые колебания к элементу внутреннего уха через перепонку овального окна - жидкости заполняющей улитку. Здесь звуковые колебания с помощью слуховых рецепторов превращаются в последовательность нервных импульсов, которые передаются в мозг слуховым нервом.[2]

Рис 3 [3]

Все колебания, попадающие в акустический диапазон, человек может услышать. Звуковые колебания имеют различные характеристики:

· Высоту (связанную с частотой колебания источника звуковых волн),

· Громкость (связанную с амплитудой колебания источника звуковых волн) или сила звука,

· Длительность (время колебания источника),

· Спектральный состав (распределение звуковой волны на гармонические составляющие),

· Интенсивность, которая связана с громкостью звука и определяет энергию, которую переносит звуковая волна через поверхность в единицу времени.

Для человеческого слуха различают: порог слышимости (минимальная интенсивность, доступная человеку) и порог болевого ощущения, это такая величина, более которой человек не воспринимает звук без болевых ощущений.

Нас окружает огромное количество звуков, эти звуки сопровождают нас дома и на улице, в школе и в лесу, вызывают у нас множество эмоций.

Гармонические, упорядоченные колебания, имеют ярко выраженную положительную эмоциональную окраску. В качестве примера можно привести колокольный звон. Известны случаи, когда колокольный звон использовали для лечения таких заболеваний как холера и чума. Объясняется это тем, что в колокольном звоне присутствуют ультразвуковые колебания, которые уничтожают вирусы и бактерии.

Издавна известно, что люди, живущие рядом со звонницами, болели гораздо реже, чем те, кто жил вдали от соборов. [5]

Но не все колебания мы воспринимаем как музыкальные или гармонические звуки. Есть среди них такие, которые принято называть коротко: шум.

Можно предположить, что если музыкальные звуки оказывают положительное воздействие, то шумы оказывают негативное влияние на здоровье человека.

2. Шум и здоровье человека

Шумы возникают во время грозы, создаются работающими двигателями, шелестящей листвой. Шум отличается от музыкального тона тем, что у него нет определённой частоты колебаний, а значит – определённой высоты звука.

Шум - это хаотическая смесь многих звуковых колебаний разных частот и амплитуд. Шум – сложное физическое явление: он образуется вследствие наложения колебаний различных частот и состоит из звуков разной высоты. Он является одной из форм физического (волнового) загрязнения окружающей среды, адаптация организма к нему практически не возможна. Источниками шумов являются все виды транспорта, промышленные объекты, громкоговорящие устройства, лифты, телевизоры, радиоприёмники, музыкальные инструменты, собрания людей и отдельные лица. Чрезмерный шум действует на человека как яд, который в организме медленно накапливается.

Влияние шума на организм человека

Уровень шума, его сила (интенсивность) измеряется в децибелах (дБ). Интенсивность всех звуков диапазона слухового восприятия выражают в относительных единицах от 0 до 130 дБ (болевой порог). Измеряют шум специальной аппаратурой – шумомерами, а мы измеряли при помощи датчика уровня звука цифровой лаборатории «Научные развлечения».

Уровень шума в 20-30 децибелов (ДБ) практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым.

В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека, они показывают, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека. Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий.

В зависимости от уровня интенсивности и вида шума различаются несколько ступеней воздействия шума на человека:

· шум, вызывающий механические повреждения органов слуха;

· шум, вызывающий необратимые изменения в органах слуха и приводящий к общему болезненному состоянию организма человека;

· шум, затрудняющий разборчивое восприятие речи и оказывающий, таким образом, значительное воздействие на нервную систему человека, повышающий утомление;

· шум более низких уровней, оказывающий вредное воздействие на нервную систему человека, мешающий его умственному труду и отдыху.

Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно влиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышенную усталость. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической подавленности, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечнососудистой систем.

Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда.

Наиболее чувствительны к действию шума люди старшего возраста. Так, в возрасте до 27лет на шум реагируют 46,3% людей, а в возрасте 28-37 лет -57%, в возрасте 38-50 лет - 62%, а в возрасте 58 лет и старше - 72%.

Воздействие шума оказывается:

· На слуховой аппарат человека;

· На нервную систему человека;

· На сердечно - сосудистую систему.

Человек становится:

· Раздражительным, нервным, ослабленным, забывчивым;

· Тревожным, испуганным, плохо видит, ухудшается интеллектуальная деятельность;

· Быстро утомляемым.

3. Санитарные нормы воздействия шума (рекомендованные диапазоны шумов внутри помещений разного назначения):

· для сна, отдыха (жилые помещения) - 25-30 дБ (ночью) и 35-40 дБ (днем);

· для умственного труда- 40-50 дБ;

· для лабораторных исследований, работы с ЭВМ - 50-60 дБ;

· для производственных цехов, гаражей, магазинов - 50-70 дБ.

При несоблюдении норм могут наблюдаться отклонения в здоровье человека, а именно:

Заболевания: гипертоническая болезнь, бессонница, неправильный обмен веществ, нарушение сна, нервные расстройства, усталость, ухудшение настроения

понижение способности к учебе, понижается производительность труда, снижение слуха.

Возможные физические воздействия и их последствия:

120-130 дБ – болевое ощущение, акустическая травма

186 дБ – разрыв барабанных перепонок

196 дБ – повреждение легочной ткани

Медицинские исследования свидетельствуют, что у лиц, имеющих «шумные» профессии, желудочные заболевания (гастриты, язвы) возникают в 4 раза чаще, чем у других. Среди них также намного больше людей со сниженным слухом. От продолжительного сильного шума производительность у людей умственного труда снижается на 60%, физического - на 30%.

Последовательность, с которой происходит утрата слуха, сейчас хорошо изучена. При высоких уровнях шума, слуховая чувствительность падает через 1 - 2 года, при средних, через 5 – 10 лет. Снижение слуха происходит медленно, болезнь развивается постепенно. Сначала интенсивный шум вызывает временную потерю слуха. В нормальных условиях через день или два слух восстанавливается. Но если воздействие шума продолжается месяцами, восстановление не происходит, временный сдвиг порога слышимости превращается в постоянный. Нервные клетки внутреннего уха оказываются настолько поврежденными, что не восстанавливаются.

Различают следующие последствия влияния шумов на человека:

1. Шум становится причиной преждевременного старения. В тридцати случаях из ста шум сокращает продолжительность жизни людей в крупных городах на 8-12 лет.

2. Каждая третья женщина и каждый четвертый мужчина страдает неврозами, вызванными повышенным уровнем шума.

3. Достаточно сильный шум уже через 1 мин может вызывать изменения в электрической активности мозга, которая становится схожей с электрической активностью мозга у больных эпилепсией.

4. Такие болезни, как гастрит, язвы желудка и кишечника, чаще всего встречаются у людей, живущих и работающих в шумной обстановке. У эстрадных музыкантов язва желудка - профессиональное заболевание.

5. Шум угнетает нервную систему, особенно при повторяющемся действии.

6. Под влиянием шума происходит стойкое уменьшение частоты и глубины дыхания. Иногда появляется аритмия сердца, гипертония.

7. Под влиянием шума изменяются углеводный, жировой, белковый, солевой обмены веществ, что проявляется в изменении биохимического состава крови (снижается уровень сахара в крови).[6]

4. Мероприятия по защите от шума

Сегодня современные технологии позволяют снизить неблагоприятное влияние громкого звука и шума на организм человека. В квартире можно установить звукоизоляцию и стеклопакеты, используя беруши можно спокойно спать, не раздражаясь от посторонних звуков. Шумопоглощающие наушники помогут сосредоточиться во время работы или чтения книги.

Борьба с шумом состоит в создании шумозащитных экранов, поглощающих фильтров, бесшумных механизмов, в изменении технологии производства и динамики транспортных потоков. Даже озеленение территории снижает уличный шум на 25%.

Хорошие звукоизоляционные материалы: вата, ворсистые ковры, стены из пенобетона или пористой сухой штукатурки.

При этом стоит знать, что полная тишина действует на человека не менее угнетающе, поэтому ограждать себя от шума следует в меру. Главное - постоянно наблюдать за своим самочувствием и стараться слушать приятные звуки: любимую музыку, мелодию моря и дождя. Стоит оценить уровень шума вокруг и подумать, как от него оградиться.

«Школьный шум»

Уровень интенсивности шума на уроках находится преимущественно в пределах от 50 до 80 дБ. Шум до 40 дБ не вызывает отрицательных изменений, они становятся выраженными при воздействии шума в 50 и 60 дБ. При его увеличении, происходит заметное снижение интенсивности в работе. Так, решение математических примеров требует больше времени:

В условиях повышенного шумового фона на 15-25% возрастает утомляемость, снижается концентрация внимания и результативность умственной деятельности.

По общепринятым стандартам: Интенсивность речевого шума измеряется в дБ: тихий шепот — 10 дБ, умеренный шепот — 20 дБ, громкий шепот — 30 дБ, нормальная громкая речь - 50-60 дБ. Эти уровни не мешают умственному труду, если этот шум кратковременный.

Такой шум не превышает допустимых норм для умственного труда, не снижает внимания, умственной работоспособности, не оказывает вредного воздействия на центральную нервную систему, не вызывает отрицательных эмоций.

5. Измерения уровня шума. Эксперимент

Для объективной оценки воздействия шума на наш организм, необходимы измерения. Производятся они при помощи прибора - помощи датчика уровня звука цифровой лаборатории «Научные развлечения».

План проведения исследования:

5. Измерение шума в различных условиях

6. Составление таблицы, оценка уровня относительно санитарных норм

7. Проведение эксперимента, по изменению уровня звукового восприятия.

8. Выводы и рекомендации.

Уровни шумов от различных источников и реакция организма на акустические воздействия

| | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| № п/п | помещение | Источник шума | Уровень шума, дБ | Оценка показателя |
| 1. | Учебный класс, урок физики | речь | 55 | норма |
| 2. | Учебный класс, урок биологии | речь | 61 | норма |
| 3. | Школьный коридор, старшие классы перемена | Речь | 80 | граница нормы |
| 4. | Школьный коридор, начальные классы, урок | Речь, рециркулятор воздуха | 56 | норма |
| 5. | Школьный коридор, начальные классы, перемена | Речь, рециркулятор воздуха | 82 | Выше нормы |
| 6. | Школьный коридор, среднее звено, урок | Речь, рециркулятор воздуха | 49 | норма |
| 7. | Школьный коридор, среднее звено, перемена | речь | 66 | норма |
| 8. | Школьный вестибюль, урок | Речь | 56 | норма |
| 9. | Школьный вестибюль, перемена | Речь | 74 | норма |
| 10. | Школьный двор | Речь | 84 | Выше нормы |

Для измерений уровня шума была составлена таблица и проведена оценка производимого шума.

В результате произведенных опытов, был измерен уровень шума (датчик цифровой лаборатории) и дана оценка, если его рассматривать как кратковременный. Поэтому, кроме этих измерений, необходимо было произвести эксперимент, который бы позволил оценить возможность уменьшения шумового воздействия на человека.

Прибор для измерения громкости звука

Описание опыта

Для того, чтобы говорить о шумопоглощении, проведем эксперимент, где сначала установим уровень звука, в 66 дБ (музыка), затем, источник звука и датчик цифровой лаборатории «Научные развлечения» разделим материалами, и вновь снимем показания. Тогда можно сделать выводы о возможном поглощении или усилении звука и качестве этого поглощения различными материалами.

| | | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| № опыта | звук | Уровень звука, дБ | Среда | Уровень звука | Вывод |
| 1 | музыка | 66 | воздух | нормальный | |
| 2 | | 55 | полотенце | нормальный | уменьшение |
| 3 | | 72-74 | пенопласт, упаковка | нормальный | усиление |
| 4 | | 58 | Бумажная целлюлоза, упаковка | нормальный | уменьшение |

Данные эксперимента говорят о том, что уровень звука (шума) в помещениях можно регулировать. Шумопоглощающим эффектом, в различной степени, обладают многие материалы. В строительстве и отделке квартир используют: специальные краски, гипсокартон, минеральную вату и другие материалы.

Выводы:

Все колебания, окружающие и воспринимаемые человеком как звук, можно разделить на группы:

Музыкальные – обладают определенной высотой, громкостью, тембром и другими характеристиками; считаются самыми организованными, отличаются богатством насыщенности, динамики.
Шумовые – звуки, у которых высота неопределенная. К таким относится морской шум, свист ветра, скрип, щелчки и многие другие.

Музыкальные звуки позитивно влияют на здоровье человека, шумовые – негативно.

Это значит, что воздействие шума необходимо уменьшить. Зная о воздействии «школьного шума» на снижении работоспособности на уроке, необходимо провести разъяснительную работу и объяснять своим одноклассникам, почему звуковой фон, с точки зрения санитарных норм, может быть повышенным, и к каким последствиям это может привести. Те замеры, которые были произведены на уроках в 9а классе, говорят о том, что громкий шум (59 - 65 дБ) превышает санитарные допустимые нормы для умственного труда, что может привести к снижению внимания, работоспособности, а так же оказывает нагрузку на центральную нервную систему и может вызывать неприятные эмоции.

Необходимо знать, что рекомендуемые значения шума:

· для сна, отдыха (жилые помещения) - 25-30 дБ (ночью) и 35-40 дБ (днем);

· для умственного труда- 40-50 дБ;

· для лабораторных исследований, работы с ЭВМ - 50-60 дБ;

· для производственных цехов, гаражей, магазинов - 50-70 дБ.

Необходимо помнить, что организм человека - это сложная система, в которой постоянно имеются условия для появления звуков. Они возникают в результате дыхания и биения сердца, сокращения мышц, движения суставов, тока крови в сосудах и т.д. По образному выражению, "здоровый организм всегда звучит". И в наших силах уменьшать вредное, отравляющее воздействие шума для сохранения здоровья человека

(подростка).

Список использованных ресурсов:

1. Перышкин А.В., Гутник Е.М., Физика. 9 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений/А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2018. – 300 с.

2. https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_18_zvuk.php

3. https://interneturok.ru/lesson/physics/9-klass/mehanicheskie-kolebaniya-i-volny/zvukovye-volny-istochniki-zvuka-harakteristiki-zvuka-ivanova-m-g

4. https://uchenikspb.ru/kbase/zvuk-i-ego-svojstva/

5. https://www.samara.kp.ru/daily/23712/130273/

6. http://www.vashdom.ru/articles/proplex_57.htm

http://www.un-s.ru/organizm_shum.html