Звук9012012

VII городской конкурс реферативно-исследовательских работ
для учащихся 1-8 классов
«Интеллектуалы XXI»










Природа звука
(Естествознание. Физика)







Автор: Фаттахов Данил Альбертович
3 класс, МАОУ лицей №35,
Научные руководители:
Абрамова Ольга Петровна,
учитель начальных классов, первой категории








Челябинск,2012

Содержание

Введение
3

1.Немного о звуке
5

1.1.Что такое звук
5

1.2.Высота звука
5

1.3.Громкость звука
6

1.4.Слышимые и неслышимые звуки
6

2. Исследование звука
7

2.1.Характеристики звука
7

2.2.Создаем музыкальную гамму
9

Заключение
11

Литература
12

Приложения
13
































«имеющий уши, да услышит»

Введение
Мир наполнен самыми разнообразными звуками: тиканье часов и гул моторов, шелест листьев и завывание ветра, пение птиц и голоса людей. О том, как рождаются звуки, и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Звуки стали изучать ещё в далёкой древности. В VI веке до нашей эры Пифагор установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы издающей звук. В IV в. до н.э. Аристотель первый правильно представил, как распространяется звук в воздухе. Он сказал, что звучащее тело вызывает попеременное сжатие и разрежение воздуха и объяснил эхо отражением звука от препятствий. В XV веке Леонардо да Винчи сравнивал распространение звука от колокола с кругами на воде.
Мои одноклассники ходят на занятия хора, занимаются музыкой и учатся в музыкальной школе. На занятиях мы обратили внимание, что разные музыкальные инструменты издают разные звуки, и ребята в хоре поют по-разному.
Нам стало интересно, отчего это происходит? А интересно ли это кому-то еще? Чтобы узнать, насколько интересно моим одноклассникам узнать о звуке, мы провели анкетирование. В анкету включили следующие вопросы:
1.Что такое звук?
2. От чего зависит высота голоса?
3. Что влияет на громкость звука?
4. Интересно ли вам получить правильные ответы на эти вопросы?
Ответы ребят мы обобщили в следующей таблице:

Таблица№1

Вопрос
Полученные ответы
Вариант ответа

1.Что такое звук?
15
- удар


4
-колебание


3
- крик

2. От чего зависит высота голоса?
16
- от возраста


0
- от частоты колебаний


6
- не знаю

3. Что влияет на громкость звука?

- цвет глаз


8
- вес человека


14
-амплитуда (размах) и частота колебаний

4 Интересно ли вам получить правильные ответы на эти вопросы?
22
- да



- нет

По итогам анкеты выяснили, что тема для изучения актуальна: интересно узнать о звуке, но знания сравнительно малы. Поэтому мы и решили исследовать, что такое звук?
Поставили цель: исследовать явление звука.
Для решения поставленной цели нам необходимо решить следующие задачи:
Изучить научную литературу по звуковым колебаниям.
Выяснить, что может являться источником звука.
Исследовать на чём основывается музыкальная гамма.





































1. Немного о звуке
1.1. Что такое звук.
Звук, с одной стороны, это [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания; с другой стороны, звук [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] этих колебаний специальными [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] животных или человека. Многочисленными научными исследованиями установлено, что для появления и восприятия звука необходимы:
- предмет или явление, создающее механические колебания (источник звука);
- окружающая среда (твердая, жидкая, газообразная), передающая звук (проводник звука);
- орган чувств или техническое устройство, воспринимающее звук (приемник звука).
При проведении научных исследований установлено, что источником звука может быть: дождь, капающий на крышу; разряд молнии, влекущий раскат грома; удар колокола; удар в барабан и многое другое. Главное, чтобы источник звука создавал механические колебания.
Таким образом, источник звука – это предмет или явление, создающее механические колебания.


Рис.1 Природа звука

1.2. Высота звука
Все знают, что звуки бывают разные. Мы легко различаем свист и дробь барабана, мужской голос (тенор, баритон, бас) от женского (сопрано, контральто, меццо сопрано, колоратурное сопрано). Об одних звуках говорят, что они низкого тона, другие мы называем звуками высокого тона. Ухо их легко различает. Звук, создаваемый большим барабаном, это звук низкого тона, свист - звук высокого тона. Простые измерения колебаний показывают, что звуки низких тонов – издают источники звука с редкими колебаниями (на техническом языке их называют колебаниями малой частоты в звуковой волне). Звук высокого тона издают источники звука с частыми колебаниями (их еще называют колебаниями большой частоты).
Высота звука зависит от частоты колебания звучащего тела. Чем чаще колебание, тем выше звук.
1.3. Громкость звука
Звуки даже одного тона могут быть разной громкости. Установлено научными опытами, что громкость звука связана с энергией колебаний в источнике и в волне. А энергия колебаний определяется амплитудой колебаний - расстоянием, на которое отклоняется механический источник звука или издаваемая им звуковая волна.
Громкость звука зависит от амплитуды колебаний.
1.4Слышимые и неслышимые звуки
Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно от 16 до 16 000 колебаний в секунду (Герц); колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 16 000 до нескольких миллиардов герц.
Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости - 16 000 Герц. Хотя о существовании ультразвука ученым было известно давно, практическое использование его в науке, технике и промышленности началось сравнительно недавно. Сейчас ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. Это исследование органов человека в медицине, гидролокация на кораблях, дефектоскопия в строительстве и многое другое. В природе ультразвуком пользуются летучие мыши во время полета и дельфины в воде. Ультразвук слышат даже наши четвероногие друзья – собаки.
Инфразвуком (от латинского infra - ниже, под) называют неслышимые человеческим ухом упругие волны низкой частоты (менее 16 колебаний в секунду). Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами. Инфразвуки издают и слышат удивительные животные - киты. Инфразвуки чувствуют многие животные. Инфразвук мы не слышим, но чувствуем. Ведь мы живем в мире инфразвука. Ветер обдувает здания, стволы деревьев, столбы рождается инфразвук. Мчится автомобиль, а за ним тянется инфразвуковой шлейф. Летит самолет, и от него идут звуковые волны низкой частоты. Инфразвук возникает при извержениях вулканов, при грозовых разрядах и работе различных устройств.



ЗВУК


инфра
слышимый
Ультра


0Гц
16-20 Гц
20 Гц
1 ГГц

Рис.2 Слышимые и неслышимые звуки
2. Исследование звука
2.1. Характеристики звука
Для проведения исследования мы решили проверить научные выводы. Для этого нужно провести опыты и доказать соответствие теоретических знаний с практическими умениями.
Проведем опыт первый.

Из коробочки от зубного порошка сделаем две трубки. В середине дна и крышки коробочки проколем отверстия толстой иглой. Трубки готовы. Самая главная часть нашего телефона шнурок. По нему будет передаваться звук. Лучший шнурок рыболовная леска из капрона. Шнурок нужен длиной 1015 м.
Проверим: нужно сказать что-нибудь в наш телефон.
Результат: все слышно, и можно вести длинные разговоры.
Вывод: от звуков голоса дно коробочки дрожало, колебалось. Эти колебания бежали по шнурку, словно волна по бельевой веревке. Только колебания были частые и слабенькие, их нельзя было увидеть глазом. Но все равно, добежав до другой половины коробочки, они заставляли и ее дно колебаться, а значит звучать.



Рис.3 Телефон своими руками


Проведем опыт второй. Натянем полиэтиленовый пакет на глубокую чашку (пластиковый контейнер) как можно туже, а сверху на него насыплем сахар. Поднесем металлический противень к чашке и ударим несколько раз в него деревянной ложкой. Частицы сахара начинают подпрыгивать. Ударим ложкой сильнее, энергичнее, и противень зазвучит громче, а частицы сахара станут подпрыгивать выше.
Результат: звук будет громче.


Вывод: ударяя по противню, мы заставляем его колебаться, а значит издавать звук. Звуковая волна достигает чашки и заставляет ее тоже колебаться, а значит колебаться полиэтиленовый пакет. Эти колебания заметны нам благодаря частицам сахара. Заметим, что при более громком звуке частицы соли и сахара подпрыгивают выше, их амплитуда колебаний стала больше, значит, громкость звука зависит от частоты колебаний.











Проведем опыт третий. Возьмем обыкновенную линейку. Прижмем один край к столу. Дернем за конец. Дрын-н! Запела! Каждое отдельное колебание здесь не разглядишь они слишком быстрые. Линейка «поет» высоким тоном. Но колебания уменьшаются, конец линейки делается все отчетливее. Звук становится ниже и слабеет. А попробуем сделать то же самое, только линейку выдвинем за край стола подальше. Линейка «запела» тоном ниже.
Результат: линейка «поет» то выше, то ниже.
Вывод: этот опыт наглядно подтверждает, что при частых колебаниях линейка издает высокий звук, а при редких колебаниях – низкий звук. При изменении размера вибрирующей части линейки одновременно изменяется и тон звука. Это объясняется тем, что колебания у короткой линейки чаще, а значит звук – выше.


Рис.5. «Прыгающая» линейка
2.2 Создаем музыкальную гамму.
В музыкальной школе мы учим музыкальные гаммы. «До – ре – ми – фа - соль – ля – си - до». Это музыкальная гамма, которая основана на строгих математических соотношениях. Эти соотношения позволяют определить, как должна звучать одна нота, если известно, как звучит соседняя. Для нас это стало интересным, сможем ли в домашних условиях создать свою музыкальную гамму.



Рис.6 Музыкальная гамма

Нам необходимы: вода, стеклянные стаканы, пианино, линейка, металлическая ложечка.
Поставим один из стаканов на ровную поверхность. Тихонько стукнем по нему ложечкой. Послушаем. Теперь поставим рядом еще один стакан и наполним его водой наполовину. Прежде чем ударить его ложечкой, попробуем догадаться, выше или ниже, чем у пустого стакана, будет его звук. Думаем, что ниже. Проверим – подтвердилось.

Рис.7 Нота «до»
Сначала «настроем» один из стаканов на ноту «до». Это можно сделать добавляя и отливая воду до тех пор, пока не получим нужного звука. Но даже потом необходимо сверить получившиеся ноты с музыкальным инструментом (в нашем случае – пианино). Аналогично «настраиваем» остальные стаканы.
Результат обобщили в таблице.
Таблица 2

Полный стакан воды
До

Полный на 8/9 стакан
Ре

Полный на 4/5 стакан
Ми

Полный на 3/4 стакан
Фа

Полный на 2/3 стакан
Соль

Полный на 3/5 стакан
Ля

Полный на 8/15 стакан
Си

Полный стакан на Ѕ
До



Когда ударяешь стакан ложкой, то он сам и содержащаяся в нем вода начинают вибрировать. Эти колебания передаются воздуху, находящемуся в стакане, превращаются в звуковые волны и, в конечном счете, достигают уха. Звуковые колебания создает не воздух, а сам стакан с водой. Когда ты добавишь воды в стакан, то количество вибрирующего вещества возрастает, и звук получается ниже. Несмотря на то, что отношения высоты воды в стаканах точные, сверять ноты с инструментом необходимо, потому что форма стакана сильно влияет на высоту получившегося звука.



















Заключение
В своей работе мы затронули вопросы о происхождении звука, его высоте и громкости, узнали о слышимых и неслышимых звуках. Провели опыты и смогли создать музыкальную гамму. Выполнив практическую часть, мы доказали, что:
Звук производит любой вибрирующий предмет.
Звук – это колебательный процесс.
Существуют колебания, которые человеческое ухо не может слышать. Такие звуки относятся к инфразвукам и ультразвукам.
Чем больше амплитуда колебаний тела, тем громче звук.
Чем короче вибрирующий предмет или вибрирующий столб воздуха, тем более высокий звук получается (также говорят, увеличивается по частоте), чем длиннее - тем ниже звук.
Музыкальная гамма основана на строгих математических соотношениях.
Литература:
1. Радзишевский Александр Юрьевич. Основы аналогового и цифрового звука М.: Вильямс, 2006. С. 288. ISBN 5-8459-1002-1
2.Хорбенко Иван Григорьевич: «За пределами слышимого»;2-е издание, 1986г.
3.Клюкин Игорь Иванович: «Удивительный мир звука»;2-е издание, 1986г.
4. Кошкин Н. И., Ширкевич М.Г.: «Справочник по элементарной физике»; 10-е изд., 1988г.
5. Интернет: онлайн-библиотека Мошкова(www.lib.ru). Научно-популярная литература, Физика – онлайн-энциклопедия в 5 томах, «З», ультразвук, инфразвук, гиперзвук. http://www.physicum.narod.ru
6. http://sci-tech.in/zvukovye-volny-dlya-detej/
7. Рисунок – интернет: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
8. Брюханов А.В., Пустовалов Г.Е., Рыдник В. И. Толковый физический словарь. Основные термины: около 3600 терминов. - М.: Рус. яз., 1987.
9. Вилли К. Биология.- М.: Мир, 1968.
10. Дубровский И. М., Егоров Б. В., Рябошапка К.П. Справочник по физике. - Киев: Наукова думка, 1986.
11. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. - 3-е изд. - М.: Просвещение, 1994.
12. Кошкин Н. И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике 10-е изд., М.: Наука, 1988.
12. Льоццы М. История физики. - М.: Мир, 1970.
13. Мясников Л.Л. Неслышимый звук.
14. Пирс Дж. Почти всё о волнах.- М.: Мир, 1976.
15. Разговор муравьёв. "Наука и жизнь", 1978, No.1, стр. 141
16. Храмов Ю. А. Физики: Биографический справочник. - 2-е изд. - М.: Наука, 1983.
17. Энциклопедический словарь юного техника / Cост. Б. В. Зубков С. В. Чумаков. - 2-е изд., М.: Педагогика, 1987.
Приложения

Анкета

Вопрос

Вариант ответа

1.Что такое звук?

- удар



-колебание



- крик

2. От чего зависит высота голоса?

- от возраста



- от частоты колебаний



- не знаю

3. Что влияет на громкость звука?

- цвет глаз



- вес человека



-амплитуда (размах) и частота колебаний

4 Интересно ли вам получить правильные ответы на эти вопросы?

- да



- нет



























Изготовление самого простого телефона

Из коробочки от зубного порошка сделай две трубки. В середине дна и крышки коробочки проколи отверстия толстой иглой. Трубки готовы!
Самая главная часть нашего телефона шнурок. По нему будет передаваться звук. Лучший шнурок рыболовная леска из капрона. Шнурок нужен длиной 1015 м.
Концы шнурка протяни в отверстия в трубках и каждый завяжи за середину спички.




































Опыт с линейкой

Материалы:
бумажный стаканчик
линейка
капроновая нитка
две канцелярские скрепки
липкая лента
канцелярская кнопка
Последовательность действий:
С помощью кнопки проткни в центре дна стаканчика отверстие. Пропусти через него нитку длиной примерно 60 сантиметров. К концу нитки, высунутому с внутренней стороны стаканчика, привяжи скрепку.
Вытяни нитку с противоположной стороны, чтобы скрепка плотно легла на донышко стаканчика. С помощью липкой ленты прикрепи стаканчик к одному из концов линейки. Другую скрепку разогни так, чтобы получился крючок S-образной формы. Зацепи его за противоположный конец линейки, закрепи с помощью липкой ленты.
Привяжи свободный конец нитки к этому крючку так, чтобы она была натянута и ее можно было бы дернуть.
Отрежь лишнюю часть нитки. Дерни «струну». Какой получился звук? Прижми нитку к линейке, чтобы она сильнее натянулась. Дерни ее еще раз. Как изменился звук? Прижми «струну» в другом месте линейки. Каким получился звук? Как зависит высота звука от места на линейке, где ты прижимаешь нитку?









13 PAGE \* MERGEFORMAT 14815


13PAGE 15






Рисунок 5Рисунок 2Рисунок 4C:\Users\faz\Documents\Реферат Данил\DSC03069.JPGпђ Заголовок 1пђ Заголовок 2пђ Заголовок 3пђ Заголовок 4пђ Заголовок 5пђ Заголовок 6пђ Заголовок 7пђ Заголовок 8пђ Заголовок 915

Приложенные файлы


Добавить комментарий