Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп

§ 14. Гучність, висота та тембр звуку. Вплив звуків на організм людини

У нашому повсякденному житті ми стикаємося з різними типами звуків, і ми їх добре розрізняємо. Голос матері, яка розмовляє зі своєю дитиною, відрізняється від голосу дитини. Ми можемо розрізняти гучність звуку, висоту звуку тембр звуку.

Гучність звуку

Гучність описує, наскільки тихим чи гучним є звук. Гучність вимірюється в одиницях, які називаються децибелами (дБ), наприклад, рівень шуму листя становить 10 децибел, тоді як гучний концерт може мати рівень 120 дБ або вище. Хвилі гучних звуків несуть велику енергію і можуть поширюватися далеко. Ось чому ви можете почути сирену пожежної машини чи шкільний дзвінок, навіть не знаходячись поруч.їх звукові хвилі можуть поширюватися на більші відстані, ніж тихіші звуки. Хвилі тихіших звуків, наприклад, писк миші або шепіт, не мають такої енергії. Ви повинні бути досить близько до джерела, щоб почути їх.

Звуки понад 80 дБ стають шумом для людського вуха. Таблиця 1, наведена нижче, містить дані для різних джерел звуку.

Джерело звуку	Гучність, дБ
Нормальне дихання	10
Тихий шепіт (на відстані 5 м)	зо
Звичайна спокійна розмова	60
Середнє виробництво	80

Табл. 1. Гучність різних джерел звуків

Рівень шуму (гучність) вимірюється в одиницях, що виражають ступінь звукового тиску, децибелах (дБ). Звук у 130 децибел уже викликає в людини болюче відчуття, а у 150 — стає нестерпним. Дуже високим є рівень промислових шумів. На багатьох роботах і гучних виробництвах він досягає 90-110 децибел і більше.

Прилади, якими вимірюють інтенсивність звуку (гучність), називаються шумомірами.

Гучність звуку — це характеристика звуку, що залежить від енергії, яку несе звукова хвиля на одиницю площі. А енергія звукової хвилі визначається амплітудою коливань. Чим більша амплітуда, тим голосніший звук.

Висота звуку

Звук змінюється залежно від того, наскільки швидко чи повільно вібрує об’єкт, створюючи звукові хвилі.

Висота — це якість звуку (висока чи низька) і залежить від швидкості вібрацій. Різні матеріали дають різну висоту; якщо об’єкт вібрує швидко, ми чуємо високий звук, а якщо об’єкт вібрує повільно, ми чуємо низький звук. Звуки зазвичай є сумішшю багатьох різних типів звукових хвиль.

Висота звуку описує, наскільки низьким або високим є звук. Яскраво висоту звуку показують струнні інструменти або співаки, демонструючи низькі та високі ноти. Коли ви граєте на гітарі високу ноту, струна швидко вібрує, а звукові хвилі рухаються з великою швидкістю. Коли ви граєте низьку ноту, струна вібрує повільніше, а звукові хвилі рухаються повільніше. Швидкість вібрації впливає на висоту звуку. Наприклад, птах видає високий звук, тоді як рев лева — низький звук; голос жінки має більшу висоту, ніж голос чоловіка.

Іноді здається, що ці два явища однакові, але це не зовсім так. Вони відрізняються за якістю звуку. Висота звуку — це реакція нашого вуха на частоту звуку, тоді як гучність залежить від енергії хвилі. Загалом, висота звуку є причиною різниці в якості голосу різних людей.

Висота звуку — це швидкість, з якою створюються вібрації. Вимірюється в герцах (Гц). Якщо джерело звуку рухається, звукові хвилі вкорочуються в одному напрямку і подовжуються в протилежному. Такі скорочення і подовження змінюють висоту звуку.

Кількість коливань на секунду називається частотою коливань. Частота хвилі загалом означає, як часто частинки середовища вібрують, коли хвиля рухається через середовище.

Частоти, які перевищують здатність людського вуха їх чути, називаються надзвуковими або ультразвуковими хвилями. Надзвичайно високі частоти можуть викликати сильні фізичні та хімічні реакції. Вони можуть змусити воду та олію емульгувати, пил накопичуватися, а гази, що містяться в рідинах або розплавлених металах, виходити назовні. Вони знищують певні види бактерій.

Людське вухо не може почути всі можливі частоти. Дуже небагато людей можуть почути менше ніж 16 Гц.

Звук створюється, коли щось вібрує і посилає хвилі енергії (вібрації) у наші вуха. Коливання поширюються повітрям або іншим середовищем (твердим, рідким або газоподібним) до вуха. Чим сильніші вібрації, тим гучніший звук. Звуки тим слабкіші, чим далі ви віддаляєтеся від джерела звуку.

Тембр звуку визначає його якість.

Тембр проявляється під час розмови і співу. Він визначається додатковими звуками. Те, як звучить голос, визначається не лише будовою голосового апарату, а й фізичним і емоційним станом людини.

Тембр — це якість звуку. Це те, що змушує два різні музичні інструменти звучати по-різному, навіть коли кожен інструмент грає ту саму музичну ноту (мал. 81).

Наприклад, тембр — це різниця між гітарою та піаніно, які грають одну і ту ж мелодію з однаковою гучністю. Це означає унікальний або особливий звук, який видає предмет. Уявіть собі звук флейти. А тепер уявіть звук труби. Вони звучать по-різному, чи не так? Унікальний, особливий звук кожного інструмента називається його тембром. Насправді все, що видає звук, має тембр. Голос кожної людини має свій неповторний тембр.

Будь-які звуки впливають на живі організми та людину. Одні звуки можуть заспокоювати, піднімати настрій, підвищувати працездатність та просто покращувати настрій. Наприклад, шелестіння листя, спів птахів, дзюрчання струмка, звуки дощу впливають на нервову систему людини, оздоровлюючи її. Позитивно впливають на організм людини спокійна, ласкава музика, колискові. Це часто використовується в музикотерапії (мал. 82).

Мал. 81. Різні музичні інструменти мають різний тембр

Мал. 82. Приклади позитивних шумів

Мал. 83. Негативні звуки міста

Але є безліч звуків, які мають негативний і навіть шкідливий вплив на наш організм (мал. 83).

Неприємні або небажані звуки називають шумами. Шум — одна з форм забруднення навколишнього середовища, до якого живі організми не можуть адаптуватися. Він скорочує життя людини на 8-12 років, а продуктивність розумової праці знижується на 60 %.

Під шумом розуміють безладне поєднання різних неприємних і небажаних по силі і частоті звуків, що мають подразнюючий або шкідливий вплив на організм людини, заважаючи сприйняттю корисних звукових сигналів та знижуючи працездатність.

Постійний вплив сильного шуму впливає не тільки на слух, але й викликає інші шкідливі наслідки — дзвін у вухах, запаморочення, головний біль, втому.

При шумі в 65 дБ відбувається зниження уваги на 12-6 %. Рівень шуму понад 80-100 дБ сприяє збільшенню числа помилок в роботі, знижуючи продуктивність праці і погіршуючи її якість. 30 % учнів вважають що шум не дає їм зосередитися, у багатьох болить голова, ріже у вухах і тому вони стають дратівливими. За санітарними нормами рівень шуму повинен становити для навчальних кабінетів 45 дБ, а для коридорів — 60 дБ.

Мал. 84. Рівні шумів за шкалою децибел

Джерело шуму	Шкала звуку, дБ	Вплив на організм людини
Цокіт годинника	30	Викликає сонливість
Шум води з-під крану	45	Сприяє ефективній розумовій праці
Шум автомобіля на відстані 1 м	60	Спричиняє зниження працездатності
Крик на відстані 1 м, мопед	80	Шкідливий для психіки, нервової системи, викликає аритмію
Залізничний потяг, що рухається	90	Пошкоджує слух, ендокринну та нервову системи

Табл. 2. Рівень шумів та їх вплив на організм людини

Приблизні рівні шуму (мал. 84) та їхні впливи на організм людини наведені в таблиці 2.

В індустріально розвинених регіонах, особливо у великих містах, рівень негативних для середовища шумів за останнє десятиліття збільшився вдвічі. Це відбувається через збільшення кількості транспорту, розвитку промисловості та розбудови великих міст.

Рослини також реагують на шум, у них надмірно виділяється волога через листя, сповільнюється ріст, можливі порушення в поділі клітин, гинуть листя та квіти (мал. 85).

Мал. 85. Наслідки негативного впливу шуму на рослини

Для того, щоб захиститися від шуму, на виробництві використовують протишумові навушники та шоломи, на транспортних засобах встановлюють глушники, замінюють металеві частини на пластикові, використовують звукоізоляцію. Збільшення зелених насаджень, які добре поглинаю шум, також сприяє створенню більш комфортного для життя середовища.

Конспект учня (запиши в зошит)

ТЕМА. ГУЧНІСТЬ, ВИСОТА ТА ТЕМБР ЗВУКУ. ВПЛИВ ЗВУКІВ НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ

Звуки оточують нас постійно та мають різноманітні характеристики — гучність, висоту, тембр тощо.

Гучність звуку — це характеристика звуку, що залежить від енергії, яку несе звукова хвиля на одиницю площі. Вимірюється в децибелах (дБ).

Прилади, якими вимірюють інтенсивність звуку (гучність), називаються шумомірами.

Висота звуку — це швидкість, з якою створюються вібрації. Вимірюється в герцах (Гц).

Кількість коливань на секунду називається частотою коливань.

Шум — одна з форм забруднення навколишнього середовища.

Шум — це безладне поєднання різних неприємних і небажаних по силі і частоті звуків, що мають подразнюючий або шкідливий вплив на організм людини, заважаючи сприйняттю корисних звукових сигналів та знижуючи працездатність.

Подумай та дай відповідь

1. За якими характеристиками можна визначити звук?
2. Що таке гучність звуку? Від чого вона залежить?
3. Якими приладами і в яких одиницях вимірюють гучність звуку?
4. Наведіть приклади гучності різних джерел звуків за таблицею ...
5. Яка гучність є шкідливою для організму людини?
6. Що таке висота звуку? В яких одиницях вимірюють висоту звуку?
7. Наведіть приклади звуків різної висоти.
8. Що визначає тембр звуку? Наведіть приклади.
9. Що таке шум і як він впливає на організм людини?
10. Як можна знизити негативний вплив шуму?

Цікаві факти про шум

Шум послаблює імунітет людини. Вченими доведено, що за гучності звуку вище 65 дБ значно частішає пульс, а вище 90 дБ — починається навіть тахікардія. У кожного третього любителя нічних клубів і гучної музики через 4-5 років значно погіршується слух.

Наші вуха не перестають працювати навіть уві сні, продовжуючи чути звуки. Однак наш мозок їх ігнорує.

У дітей слух набагато чутливіший, ніж у дорослих. Протягом життя ми чуємо все гірше й гірше — цей процес, на жаль, не зупинити.