Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 2 im. Marii Skłodowskiej – Curiew Gostyniu • ID grupy: 98/55_MF_G2 • Kompetencja: Matematyczno-Fizyczna • Temat projektowy: Dźwięki i hałas • Semestr/rok szkolny: Semestr III 2010/2011

3. Hałas a zdrowie

4. Hałas • Hałas – dźwięki o nadmiernym natężeniu (zbyt głośne) w danym miejscu i czasie, odbierane jako: "bezcelowe, następnie uciążliwe, przykre, dokuczliwe, wreszcie szkodliwe”. • Reakcja na hałas w dużym stopniu zdeterminowana jest nastawieniem psychicznym. Na ochronę przed hałasem, organizm zużywa ogromne ilości energii. • Przyczyną hałasu mogą być dźwięki zarówno intensywne, jak również wszelkiego rodzaju niepożądane dźwięki wpływające na tło akustyczne, uciążliwe z powodu długotrwałości, jak na przykład stały odgłos pracujących maszyn lub muzyki.

5. Skutki hałasu • Skutki hałasu dla organizmu: • - ok. 70 dB – niekorzystne zmiany wegetatywne w organizmie, • - powyżej 75 dB – rozmaite uszkodzenia organiczne i choroby, m.in. nadciśnienie tętnicze, zaburzenia pracy żołądka, wzrost wydzielania adrenaliny, wrzody żołądka, przyspieszenia procesu starzenia, • - od 90 dB – osłabienie i ubytek słuchu, • - od 120 dB – niebezpieczeństwo mechaniczne uszkodzenia słuchu, • - 130 dB – granica bólu.

6. SKUTKI Hałasu • Hałas może być szkodliwy dla zdrowia człowieka, ponieważ jego zbyt duże natężenie może prowadzić do uszkodzenia narządu słuchu. • Mniejsze wartości natężenia hałasu, lecz występujące długotrwale, a także drażniące w inny sposób (np. jednostajne, długotrwałe, przenikliwe, rozpraszające, mające miejsce w nieodpowiednim miejscu lub czasie itd.) mogą wpływać negatywnie na psychikę. • Im dokuczliwość dźwięku jest większa i dłuższa, tym poważniejsze są konsekwencje: od zdenerwowania, poprzez agresywność, po depresje i zaburzenia psychiczne. U dzieci długotrwały hałas powoduje zaburzenia rozwoju umysłowego.

7. Źródła hałasu • Hałas dociera do nas wszędzie – w pracy, w domu czy na miejscu odpoczynku. Najbardziej uciążliwymi źródłami hałasu są trasy drogowe, kolejowe i lotnicze, a także zakłady przemysłowe, centra handlowe, miejsca rozrywki itp. • Na działanie hałasu przekraczającego wielkość 85 dB narażone są osoby pracujące w górnictwie, przemyśle maszynowym, hutniczym, stoczniowym, motoryzacyjnym, budowlanym, fonograficznym i innych. W mieszkaniach też jest hałas, którego źródłami są instalacje wodno-kanalizacyjne i wentylacyjne, urządzenia mechaniczne zainstalowane w budynkach np. windy.

8. Źródła hałasu • Źródła hałasu można podzielić na dwie kategorie: • - hałas komunikacyjny(drogowy, kolejowy i lotniczy) • - hałas przemysłowy • Wpływ na klimat akustyczny Polski ma niezwykle dynamiczny rozwój motoryzacji, wzrost natężenia przewozów towarowych i osobowych. • Spowodowało to 20% wzrost hałasu w przedziale 70-80 dB od roku 1992.

9. Wpływ hałasu na zdrowie • Hałas jest szkodliwy dla zdrowia; stały i uciążliwy hałas męczy nas psychicznie i fizycznie, pogarsza nasze samopoczucie. • Głośne dźwięki mogą nie tylko przeszkadzać w spokojnym śnie i uniemożliwić odpoczynek, ale uporczywy i uciążliwy hałas może również osłabić naszą koncentrację, wyzwolić agresję.  • Uciążliwy hałas prowadzi do utraty słuchu, a nawet głuchoty. Głuchota znajduje się na czele listy chorób zawodowych, przygotowanej przez Światową Organizację Zdrowia. • Szkodliwy dla zdrowia jest już stały hałas o natężeniu, 65 dB, co odpowiada szumowi głośno grającego telewizora.

10. Wpływ hałasu na zdrowie • Przy hałasie o sile 85 dB, trwającym dłużej niż 8 godzin dziennie, powstaje niebezpieczeństwo utraty słuchu. Natomiast hałas o natężeniu powyżej 130 dB jest nie tylko bolesny, ale nawet krótkotrwały może uszkodzić słuch w sposób nieodwracalny. • Pod wpływem hałasu rośnie napięcie nerwowe. Hałas jest jednym z czynników stresowych, który działa na organizm człowieka poprzez uwalniane w organizmie substancje chemiczne.

11. Wpływ hałasu na zdrowie • Jedną z nich jest adrenalina (hormon strachu, walki, ucieczki), która uwalnia glukozę z wątroby, umożliwia uwolnienie kwasów tłuszczowych z ich zapasów w tkance tłuszczowej, po to by stanowiły źródło energii dla pracy mięśni. Ponieważ jednak człowiek nie ucieka, glukoza i kwasy tłuszczowe nie ulegają spaleniu w mięśniach. • Niespalone metabolity zmieniają się w cholesterol, który odkłada się na ściankach naczyń krwionośnych. Stąd już tylko krok do nadciśnienia, zawału serca lub udaru mózgu. Lekarze już dawno stwierdzili korelację między zawałami serca a natężeniem hałasu.

12. Wpływ hałasu na zdrowie • Hałas przyspiesza i pogłębia zmęczenie, tłumi słyszalność mowy i akustycznych sygnałów ostrzegawczych, przytępia ostrość widzenia, bystrość obserwacji oraz wpływa na opóźnienie reakcji obronnych, zwiększając znacznie możliwość nieszczęśliwych wypadków. Badania lekarzy wykazały, że hałas komunikacyjny jest jedną z przyczyn powodujących liczne choroby układu nerwowego, serca, układu pokarmowego i żołądka, układu mięśniowo-stawowego, a także zakłócenia równowagi emocjonalnej. Hałas szkodzi naszemu zdrowiu tak samo jak zanieczyszczone powietrze, tym bardziej, że zasięg uciążliwości hałasowej w środowisku miejskim ciągle się powiększa, poziom hałasu wzrasta.

13. natężenie dźwięku w różnych sytuacjach • Tabela przedstawia natężenie dźwięku w różnych sytuacjach- 140 dB Próg bólu- 130 dB Startujący odrzutowiec- 120 dB Niskie obroty silnika odrzutowego- 110 dB Grupa rockowa- 100 dB Młot pneumatyczny- 90 dB Ruch uliczny- 80 dB Pociąg- 70 dB Odkurzacz- 50/60 dB Ruchliwe biuro, tłum- 40 dB Rozmowa- 20 dB Biblioteka- 10 dB Dźwięk okolic wiejskich- 0 dB Próg słyszalności

14. Hałas w środowisku pracy 

15. Dźwięki i fale dźwiękowe • Częstotliwość „f ’’ mówi nam ile drgań wykonuje ciało w ciągu jednej sekundy.Jednostką częstotliwości jest 1Hz (herc). • Amplituda - maksymalne wychylenie z położenia równowagi (czyli największą wartość x) będziemy oznaczać literą A.

16. Dźwięki i fale dźwiękowe • Fale dźwiękowe - to rodzaj fal ciśnienia. Ośrodki, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz) • Okres (w fizyce) - czas wykonania jednego pełnego drgania w ruchu drgającym, czyli czas pomiędzy wystąpieniami tej samej fazy ruchu drgającego • Częstotliwość (częstość) - określa liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz).

17. Dźwięki i fale dźwiękowe • Źródła 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. • Wysokość dźwięku - ciała drgające wykonują więcej lub mniej drgań na sekundę, zależnie od rodzaju materiału i od wymiarów fizycznych.

18. Dźwięki i fale dźwiękowe • Barwa dźwięku – cecha dźwięku, która pozwala odróżnić brzmienia różnych instrumentów lub głosu. Uzależniona jest od ilości, rodzaju i natężenia tonów składowych, ponieważ jest związana ze spektrum harmonicznym. • Rezonans akustyczny – zjawisko rezonansu zachodzące dla fal dźwiękowych, polegające na pobieraniu energii fal akustycznych przez układ akustyczny ze źródła drgań o częstotliwościach równych lub zbliżonych do częstotliwości drgań własnych układu. W wyniku czego dochodzi do generowania, wzmacniania lub filtrowania drgań o tych częstotliwościach.

19. Badanie drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie • Zestaw eksperymentalny: • Ultradźwiękowy detektor ruchu, wahadło sprężynowe (statyw, sprężyna, obciążniki). Rejestracja ruchu odbywa się przez pomiar odległości poruszającego się obiektu od ultradźwiękowego detektora ruchu (UDR). UDR wysyła z określoną częstotliwością krótkie impulsy fal ultradźwiękowych i mierzy czas powrotu echa. Przy znanej prędkości rozchodzenia się fali dźwiękowej czas ten pozwala wyznaczyć odległość przeszkody. • Wahadło sprężynowe umocowane na statywie, UDR (podłączony do interfejsu) umieszczony pod wahadłem.

20. Badanie drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie • Przebieg doświadczenia: • Po uruchomieniu programu Coach 6 należy otworzyć ćwiczenie „Badanie ruchu”, zawarte w projekcie „Laboratorium fizyczne” lub wybrać ćwiczenie „Laboratorium fizyczne” i przygotować własne ustawienia. • Detektor ruchu (podłączony do wejścia z tyłu interfejsu Coach Lab II+) ustawiamy na podłodze, pod ciężarkiem). • Rejestrujemy zmiany położenia ciężarka zawieszonego na sprężynie. • Obserwujemy powstający wykres zmian położenia w czasie pomiaru. Z wykresu położenia x(t) wyznaczamy amplitudę i okres drgań, obliczamy częstotliwość.

21. Badanie drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie

22. Rejestracja i analiza drgań kamertonu • Celem ćwiczenia jest rejestracja i analiza drgań kamertonu, wyznaczenie okresu i częstotliwości drgań, a także zbadanie wpływu pudła rezonansowego kamertonu na natężenie dźwięku. • Przebieg doświadczenia: Po uruchomieniu programu Coach 6 należy otworzyć ćwiczenie „Zobacz dźwięk”, zawarte w projekcie „Laboratorium fizyczne” . Ze względu na dużą częstotliwość drgań kamertonu czas pomiaru powinien być bardzo krótki (około 50 ms). Czujnik należy ustawić na wprost pudła rezonansowego kamertonu, najpierw uderzamy młoteczkiem w widełki kamertonu i dopiero uruchamiamy pomiar. Obserwujemy sygnały o różnej głośności. Zwracamy uwagę na zmiany amplitudy rejestrowanych sygnałów.

23. Rejestracja i analiza drgań kamertonu • W drugiej części doświadczenia badamy rolę pudła rezonansowego. Proponuje się, aby wydłużyć czas pomiaru np. do 20 sekund i zarejestrować natężenie dźwięku kamertonu: trzymanego w ręce, umieszczonego na pudle rezonansowym otwartym i zamkniętym

24. Rejestracja dźwięków wytwarzanych przez różne instrumenty muzyczne • Celem ćwiczenia jest rejestracja i badanie różnych sygnałów dźwiękowych oraz ich analiza. • Ćwiczenie przeprowadzamy w podobny sposób jak z kamertonem. Badamy dźwięki wytwarzane przez różne instrumenty: pojedynczą strunę, gitarę, piszczałkę zamkniętą i otwartą, a także struny głosowe podczas wypowiadania samogłosek. • Każdorazowo zapisujemy wyniki pomiarów i przeprowadzamy analizę sygnału - wyznaczamy częstotliwości wchodzące w skład danego dźwięku.

25. Rejestracja poziomu natężenia dźwięku • Zestaw eksperymentalny: • Interfejs pomiarowy Coach Lab II, podłączony do komputera, Czujnik dźwięku. • Źródło dźwięku, które daje powtarzalne sygnały, np. sygnał dźwiękowy z telefonu komórkowego lub fragment nagrania dźwiękowego, budzik. Pudełko kartonowe, styropian, inne materiały izolacyjne. • Celem doświadczenia jest rejestracja poziomu natężenia dźwięku w skali decybelowej oraz pokazanie sposobów tłumienia dźwięków.

26. Rejestracja poziomu natężenia dźwięku

27. Rejestracja poziomu natężenia dźwięku • Przebieg doświadczenia: • Wykorzystujemy ćwiczenie „Zobacz dźwięk”, czas pomiaru wydłużamy do 60 s, zmieniamy częstotliwość na 50 razy na sekundę. • Należy zmienić czujnik dźwięku wybierając z biblioteki „Miernik poziomu dźwięku (017i) CMA (50…110 dB)”. Jest to ten sam czujnik, ale wykalibrowany w skali decybelowej. • W pierwszej części ćwiczenia rejestrujemy poziom natężenia dźwięku dla różnych sygnałów dźwiękowych.

28. Rejestracja poziomu natężenia dźwięku • W pierwszej części ćwiczenia rejestrujemy poziom natężenia dźwięku dla różnych sygnałów dźwiękowych. • Dalej badamy wpływ odległości na poziom natężenia dźwięku. Dobrze jest wykorzystać źródło o stałym natężeniu (np. budzik). • Na końcu sprawdzamy jak wyciszyć dźwięk. Można wykorzystać różne materiały i zbadać, który z nich najlepiej tłumi dźwięki.

29. Badanie dźwięków z wykorzystaniem programu Audacity • Rejestrowanie i obserwowanie dźwięków z różnych źródeł: • Przebieg czynności: • a) nagrać dźwięk z dowolnego źródła, b)powiększyć wybrany fragment tak, aby zobaczyć wyraźny kształt fali, c) powtórzyć powyższe czynności dla innych źródeł,

30. Badanie dźwięków z wykorzystaniem programu Audacity • Wyznaczanie częstotliwości czystego tonu harmonicznego kamertonu • Przebieg czynności: a)nagrać dźwięk kamertonu oraz powiększyć wybrany fragment, b)odczytać przedziały czasu odpowiadające sąsiadującym punktom o jednakowej fazie, c)obliczyć okres oraz częstotliwość,

31. Badanie dźwięków z wykorzystaniem programu Audacity • Pokaz zjawiska dudnień • Przebieg czynności: a)wygenerować ton sinusoidalny o częstotliwości 440 Hz, b)wygenerować ton o częstotliwości 441 Hz, c)odtworzyć nagranie.

32. Badanie dźwięków z wykorzystaniem programu Audacity • Badanie zjawiska interferencji • Przebieg czynności: • a) wygenerować ton sinusoidalny o częstotliwości 440 Hz i amplitudzie 0,5, • b) wygenerować drugi ton sinusoidalny o częstotliwości 440Hz i amplitudzie 0,5, • c) odsłuchać tony pojedynczo i jednocześnie,

33. Badanie dźwięków z wykorzystaniem programu Audacity • d) wyeksportować nagranie jako wav, • e) dodać ścieżkę audio z tym nagraniem tak, aby na ekranie były widoczne trzy przebiegi, • f) zanotować obserwacje, zapisać wnioski • h) odwrócić w pionie drugi przebieg, • i) powtórzyć punkty c), d), e), f).

34. Cała grupa

35. Autorzy Skorupska Adrianna Szymańska Joanna Wichliński Jakub Wojciechowska Ola Zagata Krzysztof • Fabianowski Jakub • Grześkowiak Estera • Piecuch Dorota • Majewski Tomasz • Pluta Alicja