Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №14 г. Искитим»
секция естественных наук
Акустический шум и его влияние на человека.
Выполнили: Анисимов Алексей 8 класс
Попков Андрей 8 класс
Руководитель: Сивурова Т. В.
Искитим 2013
Оглавление
Введение 3
Историческая справка 4
Природа звука 6
Акустический шум 7
Влияние шума на организм человека 8
Измерение остроты слуха 9
Приложение 1 11
Приложение 2 12
Приложение 3 15
Приложение 4 16
Приложение 5 17
Приложение 6 18
Приложение 7 19
Приложение 8 20
Приложение 9 21
Приложение 10 22
Приложение 11 23
Выводы 24
Список литературы 25
Введение
Человек живет среди различных звуков и шумов. Часть из них является полезными сигналами, дающими возможность общаться, правильно ориентироваться в окружающей среде, принимать участие в трудовом процессе и т.п. Другие мешают, раздражают и даже могут повредить здоровью. Издавна известно благоприятное влияние на организм человека шумов природной среды (листьев, дождя, реки и т.д.). Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий плеск воды и шум прибоя всегда были и будут приятны человеку. Они успокаивают его, снимают стрессы, приводят в порядок мысли и чувства. Именно поэтому они используются в лечебных заведениях, в кабинетах психологической разгрузки, без которых уже невозможно будет обойтись современному человеку. Известно также и отрицательное действие звука. Одним из тяжелых наказаний в средневековье было воздействие звуками от удара могучего колокола, когда обреченный умирал в страшных муках от нестерпимой боли в ушах.
Проблема нашего исследования видится в необходимости знаний учащихся нашей школы о вредном воздействии шума на организм.
Цель работы: изучить влияние шума на работоспособность и здоровье человека
Задачи:
изучение учебной литературы, материалов в сети «Интернет» по данной теме.
в ходе анкетирования исследовать влияние шума на здоровье школьников;
по анкетным данным выявить отношение учащихся к различным источникам шума;
определение у учащихся 8 класса и у учителей остроту слуха
анализ полученных результатов
Историческая справка
Акустика - одна из самых древних областей знания, зародившаяся из потребности дать объяснение явлениям слуха и речи и в особенности музыкальным звукам и инструментам. Ещё древнегреческий математик и философ Пифагор (6 в. до н. э.) обнаружил связь между высотой тона и длиной струны или трубы; Аристотель (4 в. до н. э.) понимал, что звучащее тело вызывает сжатия и разрежения воздуха, и объяснял эхо отражением звука от препятствий.
Период средневековья мало что дал развитию акустики, её прогресс становится заметным, начиная с эпохи Возрождения. Итальянский учёный Леонардо да Винчи (15-16 вв.) исследовал отражение звука, сформулировал принцип независимости распространения звуковых волн от разных источников.
Историю развития акустики как физической науки, можно разбить на 3 периода. Первый период - от начала 17 в. до начала 18 в. - характеризуется исследованиями системы музыкальных тонов, их источников (струны, трубы), скорости распространения звука. Г. Галилей обнаружил, что звучащее тело испытывает колебания и что высота звука зависит от частоты этих колебаний, а интенсивность звука - от их амплитуды. Французский учёный М. Мерсенн, следуя Галилею, уже мог определить число колебаний звучащей струны; он впервые измерил скорость звука в воздухе. Р. Гук (Англия) устанавливает на опыте пропорциональность между деформацией тела и связанным с ней напряжением - основной закон теории упругости и акустики, а Х. Гюйгенс (Голландия) - важный принцип волнового движения, названный его именем.
Второй период охватывает два века - от создания основ механики Исаак Ньютоном (конец 17 в.) и до начала 20 в. В этот период акустика развивается как раздел механики. Создаётся общая теория механических колебаний, излучения и распространения звуковых (упругих) волн в среде, разрабатываются методы измерения характеристик звука (звукового давления в среде, импульса, энергии и потока энергии звуковых волн, скорости распространения звука). Диапазон звуковых волн расширяется и охватывает как область инфразвука (до 16 Гц), так и ультразвука (свыше 20 кГц). Выясняется физическая сущность тембра звука (его "окраски").
С работ Ньютона начинается расцвет классической физики. Механика, гидродинамика и теория упругости, теория волн, акустика и оптика развиваются в тесной связи друг с другом. Члены Петербургской Академии наук Л. Эйлер и Д. Бернулли и французские учёные Ж. Д'Аламбер и Ж. Лагранж разрабатывают теорию колебаний струн, стержней и пластинок, объясняют происхождение обертонов. Немецкий учёный Э. Хладни (конец 18 - начало 19 вв.) экспериментально исследует формы звуковых колебаний, совершаемых различными звучащими телами - мембранами, пластинами, колоколами. Т. Юнг (Англия) и О. Френель (Франция) развивают представления Гюйгенса о распространении волн, создают теорию интерференции и дифракции волн. Х. Доплер (Австрия) устанавливает закон изменения частоты волны при движении источника звука относительно наблюдателя.
На рубеже 19 и 20 вв. важные работы по акустике были выполнены русским физиком Н. А. Умовым, который ввёл понятие плотности потока энергии для упругих волн. Американский учёный У. Сэбин заложил основы архитектурной акустики. Русский физик П. Н. Лебедев (вместе с Н. П. Неклепаевым) выделил из резкого звука электрической искры ультразвуковые волны с частотами до нескольких сот кгц и исследовал их поглощение в воздухе.
К началу 20 в. интерес к акустике ослабевает, акустику считают теоретически и экспериментально завершенной областью науки, в которой остались нерешенными лишь задачи частного характера.
Третий, современный период в истории акустики, начинающийся в 20-х гг. 20 в., связан, прежде всего, с развитием электроакустики и созданием радиотехники и радиовещания. Перед акустикой встал новый круг проблем - преобразование звуковых сигналов вэлектромагнитные и обратно, их усиление и неискажённое воспроизведение. В то же время радиотехника и электроакустика открыли невиданные ранее возможности развития акустики. Электроакустика появилась ещё в последней четверти 19 в. В 1876 был изобретён телефон (Белл, США), в 1877 - фонограф (Эдисон, США). В 1901 была разработана магнитная запись звука, примененная затем в магнитофоне и звуковом кино. В начале 20 в. электромеханические преобразователи звука были применены в громкоговорителях, а в 20-х гг. стали основой всей современной акустической аппаратуры.
Электронная лампа дала возможность усиления чрезвычайно слабых акустических сигналов, преобразованные в электрические. Были разработаны методы радиоакустических измерений, анализа и воспроизведения звука. Эти новые возможности революционизировали акустику, превратив её из считавшейся завершенной области механики в самостоятельный раздел современной физики и техники.
Природа звука
Всем знакомы звуки, возникающие при движении натянутой на барабан кожи, волн морского прибоя, раскачиваемых ветром ветвей. Они отличаются друг от друга так же, как не похоже одно на другое движение каждого из названных объектов. Иными словами, «окраска» каждого отдельного звука строго зависит от движения, благодаря которому он возникает. Так, если колебательное движение происходит чрезвычайно быстро, звук содержит колебания высокой частоты. Менее быстрое колебательное движение создает звук более низкой частоты. Частота, с которой повторяются колебания, измеряется в герцах. Именно частота является тем свойством, которое позволяет нам отличать один звук от другого. Поскольку область звуковых частот для нашего уха ограничена, мы воспринимаем лишь те звуки, которые лежат в диапазоне от 15 до 15 000 или 20 000 Гц. При очень медленных, менее 15 Гц, или очень быстрых, более 20000 Гц, колебаниях мы звука не слышим. Поэтому для регистрации звуков, лежащих вне пределов частот, воспринимаемых человеческим ухом, нам необходимы специальные приборы.
Что же происходит со звуком после его возникновения? Как он распространяется? Как доходит, к примеру, до нашего уха?
Для звуковых волн, возникающих в воздухе, колебание является по сути дела движением воздуха. Мы уже отмечали, что создает звук движение, но для распространения звука необходима среда, в которой возмущение может передаваться во все стороны от точки возникновения. Как волны на поверхности воды не могут существовать без воды, так и звуковые волны, рожденные в воздухе, не могут распространяться без него, в вакууме. Звук может распространяться не только в воздухе, но и в воде, в других жидкостях и в твердых телах.
Человек слышит звук, потому что звуковая волна оказывает переменное давление на барабанную перепонку его уха. Как только гребень звуковой волны (или область высокого давления) достигает нашего уха, мы ощущаем давление. Если области повышенного давления звуковой волны следуют друг за другом достаточно быстро, то и барабанная перепонка нашего уха колеблется быстро. Если же гребни звуковой волны значительно отстоят друг от друга, то и барабанная перепонка будет колебаться гораздо медленнее.
Когда звуковые волны поступают в слуховой проход, они вызывают вибрацию барабанной перепонки, среднего и внутреннего уха. Попадая в заполняющую улитку жидкость, воздушные волны воздействуют на волосковые клетки внутри кортиева органа. Слуховой нерв передает эти импульсы в мозг, где они превращаются в звуки (см. приложение 1)
Акустический шум
Акустический шум -беспорядочные звуковые колебания разной физической природы, характеризующиеся случайным изменением амплитуды, частоты.
При распространении звуковой волны, состоящейиз сгущений и разрежений воздуха, давление на барабанную перепонку меняется. Единицей измерения давления является 1 Н/м2, а единицей мощности звука — 1 Вт/м2.
Минимальную громкость звука, которую человек воспринимает, называют порогом слышимости. Единица громкости называется Белом — по имени изобретателя телефона А. Бела (1847—1922). Громкость же измеряют в децибелах: 1 дБ = 0,1 Б (Бел).
Шум в 50-60дБ приводит к повышению порога слуховой чувствительности и к ухудшению функционального состояния центральной нервной системы, поэтому допустимый уровень шума для классных помещений не должен превышать 40дБ.
Допустимый уровень шума в жилых помещениях в дневное время не должен превышать 40дБ, а в ночное – 30дБ. Установлено, что если уровни интенсивности воспринимаемых звуков невелики и находятся в пределах возможностей человеческой речи (до 70дБ), то такие звуки не вызовут изменений и будут восприниматься как обычный звуковой образ. Звуки и шумы свыше 70дБ неприятны для слуха, а звуки интенсивностью свыше 130дБ (громовой раскат, взлет реактивного самолета) обладают травмирующими свойствами. Нормальная человеческая речь имеет громкость 40-70дБ. Шум в заводских цехах – 90дБ. Рев мотоцикла без глушителя – 100дБ. Далее следует грохот музыки на дискотеке – 110дБ. А уровень звукового давления на рок - концерте может составить 120дБ, что сопоставимо с ревом реактивного двигателя. Отсюда уже недалеко и до болевого порога человека - 140дБ. Следует помнить, что звуки громкостью 85дБ и выше уже оказывают вредное воздействие на слух. Именно поэтому на производстве необходимо пользоваться средствами защиты слуха. К сожалению, пользоваться ими на дискотеке и на концерте не принято. Когда молодые люди, покидая дискотеку, ощущают звон в ушах, они полагают, что это вполне нормальное явление. Между тем, это один из выраженных симптомов шумовой травмы. И через какое-то время это обязательно скажется на остроте слуха.
Влияние шума на организм человека.
Длительный шум не благоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не могут достаточно четко координировать работу различных систем организма. Отсюда возникает нарушения их деятельности.
Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста, состояния здоровья, окружающих условий. Некоторые люди теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно уменьшенной интенсивности. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия – звон в ушах, головокружение, головную боль, повышения усталости. Очень шумная современная музыка также притупляет слух, вызывает нервные заболевания. Шумы вызывают функциональные расстройства сердечнососудистой системы. Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы, снижает рефлекторную деятельность, что часто становится причиной несчастных случаев и травм. Вредное воздействие шума на организм незаметно и имеет аккумулирующий (накопительный) характер, более того, против шума организм человека практически не защищен. При резком свете мы закрываем глаза, инстинкт самосохранения нас спасает от ожогов, заставляя отдернуть руку от горячего и т.д., а от воздействия шума у человека нет защитной реакции.
Неслышимые звуки также могут оказать вредное воздействие на здоровье человека. Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую сферу: ухудшается настроение, иногда появляется чувство растерянности, тревоги, испуга, страха, а при высокой интенсивности – чувство слабости, как после сильного нервного потрясения. Ультразвуки также опасны. Особенно сильно их отрицательному воздействию подвержены клетки нервной системы.
Таким образом, с шумом надо бороться, а не пытаться привыкнуть. Борьбе с шумом посвящена акустическая экология, целью и смыслом которой являются стремления установить такое акустическое окружение, которое соответствовало бы или было созвучно к голосам природы, ибо шумы противоестественны всему живому, эволюционно сложившемуся на планете.
Измерение остроты слуха
Школа – это место, где собирается большое количество детей и взрослых. Каждый издает звуки – кто кричит, кто-то поет, разговаривает, смеется. Есть уроки, на которых неминуемы громкие звуки – музыка, физкультура. На переменах масса детей устремляется по разным кабинетам, в столовую. Часто эти перемещения сопровождаются шумом. Длительное воздействие шума неблагоприятно сказывается на самочувствии человека. Шум не имеет неприятного запаха, не выделяет никакого излучения и ядовитых газов. Тем не менее, он действует на наше здоровье, вызывая нервозность, головные боли, нарушения сна, нарушения слуха, негативные стрессы, повышение кровяного давления и т.д.
Мы провели исследование, как зависит острота слуха от возраста человека. Для этого исследования мы привлекли учащихся 8 класса и учителей нашей школы.
Цель: с помощью наручных механических часов определить остроту слуха.
Оборудование: механические наручные часы, линейка.
Ход работы.
Чувствительность уха к звуковым раздражениям называют остротой слуха. У здоровых людей она может быть различной.
Исследуют остроту слуха с помощью механических часов.
Отодвиньте на расстояние часы и медленно их приближайте к уху до появления едва заметного звука. Измерьте это расстояние - это порог слуха.
Нормальным считается слух, при котором порог чувствительности равен 10-15 см.
человек | количество | Норма 10-15см | 10-5см | 5-0см | Слышит Одно ухо |
Возраст 8 класс |
ученики | 23 человек | 17 человек | 3человека | 3 человека | - |
Возраст 24-45 лет |
учителя | 11человек | 5 человек | 6 человек | - | - |
Возраст 45-75лет |
учителя | 4 человека | 3 человека | - | - | 1 человек |
Здоровье ребенка, его эмоциональное состояние, физическое и психическое развитие, социально-психологическая адаптация в значительной степени определяются внешней средой, теми условиями, в которых он живет. Для детей 7-17 лет основной средой жизни является школа, где они могут проводить до 70% времени бодрствования. Говоря о психологической обстановке в школе, нельзя обойти вниманием такой существенный фактор, как шум. Сильный шум, как показывают специальные исследования и повседневные наблюдения, повышает отвлекаемость, снижает концентрацию внимания, работоспособность, увеличивает вероятность утомления, а при длительном и постоянном воздействии – риск развития депрессии, хронической усталости.
Для того чтобы выяснить как шум влияет на общее психологическое состояние учащихся мы провели анкетирование среди учеников 8 класса (приложение №2)
Приложение 1
Приложение №2
Анкетирование.
Цель: выяснить влияние шума на общее психологическое состояние школьников.
Анкетирование проводилось среди учащихся 8 класса. Всего приняли участие 20 школьников.
Анкета №1
1) Какой шум мешает тебе?
2) В каких случаях тебе нравятся громкие звуки?
3) В каких случаях тебе приятны тихие звуки или просто тишина?
4)Какие шумы ты воспринимаешь как помехи?
5)Веришь ли ты, что шум может стать причиной болезни?
6)Чувствуешь ли ты себя усталым после уроков?
7)Является ли шум причиной твоей усталости?
Результаты анкетирования:
1) Какой шум мешает тебе?
Ответы учеников:
громкие разговоры, крики – 7 человек
шум во время ремонта – 4 человека
любой шум – 6 человек
никакой – 3 человека
2) В каких случаях тебе нравятся громкие звуки?
Ответы учеников:
любимая музыка –17учеников
ни в каких– 3 ученика
3) В каких случаях тебе приятны тихие звуки или просто тишина?
Ответы учеников:
когда засыпаю – 7 учеников
когда отдыхаю – 10 человек
когда тишина в классе на уроке –3 ученика
4)Какие шумы ты воспринимаешь как помехи?
Ответы учеников:
Крики, разговоры – 3 ученика
Шум радио, телевизора – 5 человек
Никакие – 10 человек
Скрип, треск – 1человек
Тиканье часов – 1 человек
5)Веришь ли ты, что шум может стать причиной болезни?
Ответы учеников:
Да – 10 учеников
Нет – 10 учеников
6)Чувствуешь ли ты себя усталым после уроков?
Ответы учеников:
Да – 15учениов
Нет – 5 учеников
7)Является ли шум причиной твоей усталости?
Ответы учеников:
Да – 12 учеников
Нет – 8 учеников
Анкета №2
Как влияет шум на ваше состояние:
а) Ухудшается настроение;
б) Ухудшается сосредоточенность;
в) Ухудшается сон;
г) Повышается раздражительность;
д) Возникают трудности во взаимопонимании с одноклассниками;
е) Наблюдается общая слабость;
ж) Снижается работоспособность;
з) Наступает быстрое утомление;
и) Другое.
Результаты анкетирования:
Фактор психологического состояния | Количество человек | Количество человек, % |
Ухудшается сосредоточенность | 16 | 80 |
Снижается работоспособность | 11 | 55 |
Наступает быстрое утомление | 6 | 30 |
Ухудшается настроение | 9 | 45 |
Ухудшается сон | 7 | 35 |
Повышается раздражительность | 14 | 70 |
Приложение 3
Результаты анкетирования:
1) Какой шум мешает тебе?
Приложение 4
2) В каких случаях тебе нравятся громкие звуки?
Приложение 5
3) В каких случаях тебе приятны тихие звуки или просто тишина?
Приложение 6
4) Какие шумы ты воспринимаешь как помехи?
Приложение 7
5)Веришь ли ты, что шум может стать причиной болезни?
Приложение 8
6)Чувствуешь ли ты себя усталым после уроков?
Приложение 9
7)Является ли шум причиной твоей усталости?
Приложение 10
Как влияет шум на ваше состояние:
Приложение 11
Уровень слуха
Выводы
После анализа анкет мы сделали выводы, что многим детям нравится громкая музыка. Многих детей раздражают громкие разговоры, смех, крики, галдеж, и т.д. Большинство учащихся осознают негативное влияние звука на состояние здоровья. Часть учеников не знают о вредном воздействии шума на состояние здоровья. Многие согласились с тем, что шум вызывает усталость после уроков и может стать причиной болезни. После проведения измерения остроты слуха можно сказать, что у учащихся 8 класса уже наблюдается снижение порога чувствительности. А у учителей снижение остроты слуха особенно заметно, так как в силу своей профессии они постоянно подвержены воздействию шума.
В своей работе мы хотим обратить внимание на воздействие шума на подростков. Все-таки подрастающее поколение – это будущее страны. Подростки подвергаются вредному воздействию шума едва ли не чаще, чем любой взрослый человек.
Огромное количество намеренно подвергают себя излишнему шуму, слушая музыку громкостью выше 90дБ с помощью наушников длительное время без перерывов, и как показали результаты исследования - это является вредным для здоровья.
Поэтому, после изучения данной темы мы бы хотели посоветовать школьникам: не шуметь на уроках и переменах, так как шум не просто мешает восприятию материала, но и вредно влияет на наше здоровье; издавать меньше визгу и криков (которые при коллективном исполнении по мощности почти сравнимы с шумом, издаваемым реактивным самолетом), а больше мелодичных звуков в виде красивых песен, стихов, приятного и негромкого смеха.
Список литературы
http://www.akademik.ru
http://www.wikipedia.ru
Перышкин А. В., Гутник Е. М. «Физика 9» Москва. Дрофа 2010
Фролов М.П., Литвинов Е.Н. «Основы безопасности жизнедеятельности 9» Москва. Астрель . 2011