Исследовательский проект «Изучение влияния уровня шума на организм учащихся». (9 класс, физика)

Управление образования администрации Красноармейского района Муниципальная учебно­исследовательская конференция                             «К основам наук» Исследовательская работа  на тему:  «Изучение влияния уровня шума   на организм учащихся». Работу выполнила: обучающиеся 9 класса  МБОУ «ООШ села Старая Топовка  Красноармейского района Саратовской области» Кочнева Анастасия. Научный руководитель: Кочерова Любовь Васильевна, учитель физики  первой квалификационной категории  МБОУ «ООШ села Старая Топовка  Красноармейского района  Саратовской области г. Красноармейск   2016 г. СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………………… 2­3 Основная часть…………………………………………………………………...4­12  Глава 1                          1.1..Понятие ­  «звук». Характеристика шума…………………………………4­5 1.2..Характеристика звуковых волн………………………………….................5­6 1.3. Классификация шумов……………………………………………………….6 1.4. Прибор для измерения шума – шумомер…………………..……… ……..6­7 1.5.. Критерии шумовых норм…………………………………………………..7­8  Глава 2                        2.1. Ход работы………………………………………………………………9­10 2.2. Предложенные рекомендации……………………………………………10 Заключение……………………………………………………………... ………..11 Список используемых источников    ……………………………………………12 Приложение ……………………………………………………………………13­14 1 ВВЕДЕНИЕ. Моя исследовательская работа посвящена исследованию шума и изучению его   воздействия на организм человека, а также на его психологическое состояние. С развитием  техники шум стал неотъемлемой частью жизни человека и в то же  время одним из наиболее важных факторов, уничтожающих его здоровье. Люди постоянно находятся в мире окружающих их различных шумов, при этом, их  создателями являются сами люди и их окружение.  Способность к восприятию звуков – это одна из важных составляющих нашего полноценного контакта с миром, находящимся  вокруг нас.  Мы все предполагаем, что звук может оказывать как отрицательное, так и  положительное влияние на здоровье человека, однако, как показывают психологические  исследования, абсолютная тишина угнетает деятельность людей.         Мы слушаем музыку, чтобы расслабиться, но не всякая музыка оказывает   благотворное влияние на наш организм. А все те предметы, которыми мы привыкли пользоваться каждый день (микроволновая печь, пылесос, соковыжималка,  радио, телевизор) создают своего рода шумовое загрязнение, которое в своих последствиях приводит к различным болезням : тугоухость, глухота, неврозы, психические расстройства, заболевания сердца, нарушения нервной системы и другим. Каждый человек способен один и тот же шум воспринимать по­разному, все это зависит от  индивидуальных показателей: возраст, темперамент, настроения, звуковые предпочтения.  Следовательно, каждый выбирает для себя особую норму. Важно помнить о норме,  назначенной медициной, чтобы заботиться о своем здоровье. Ученики не могут сконцентрироваться на предложенном учителями материале из­за  окружающих их посторонних звуков, следовательно, он плохо усваивается,  также это  сказывается на их раздражительности, рассеянности, а в последствии на нежелании  учиться. Таким образом, я считаю, что шумы – один из немаловажных вопросов, которые  должны волновать человека. Ведь человек чувствует себя комфортно, если он находится в  безопасности, приятном для него климате и в подходящем для него звуковом окружении. Гипотеза:    предполагаю,  что  излишний  шум  затрудняет  усвоение  учебного материала   учащимися,  становится  причиной  раздражительности, утомления,  снижения   работоспособности. 2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цели: ­ определение значения уровня шума и его анализ в различные промежутки времени  в  здании  школы; ­   составление индивидуальных рекомендаций по устранению шумового загрязнения. Задачи: 1. Изучить теоретические факторы о шумах. 2. Определить нормативный уровень интенсивности звука. 3. Установить виды источников звука в школе 4. Провести необходимые измерения. 3. Соотнести нормативный уровень интенсивности звука с полученными результатами  измерений. 4. Предложить возможные способы по приближению к нормам уровня интенсивности звука. Объект исследования: Звуковые волны.             Предмет исследования: Влияния уровня шума  на организм учащихся.  Методы:  Изучение   литературных   и   других   информационных   источников,   проведение эксперимента, анализ информации и результатов.  Тип проекта: Информационный. Проект: Краткосрочный реализован в один этап январь ­ март 2016 года.. Планируемый результат: Презентация проекта, буклет «Рекомендации». 3 Глава 1. 1.1. Понятие ­ «звук». Характеристика шума.          Кажется, что слово «звук» совсем не нуждается в объяснении, это, ­  собственно говоря,  то, что мы слышим.  А с физической точки зрения, звук ­ это  возникновение и распространение колебаний в каком­либо веществе, будь то воздух,  жидкость или твердое тело. Источником звука всегда служит какое­либо колеблющееся  тело. Это тело приводит в движение окружающий воздух, в котором начинают  распространяться упругие продольные волны. Когда эти волны достигают уха, они  заставляют колебаться барабанную перепонку, и мы слышим звук. Механические волны,  действие которых на ухо вызывает ощущение звука, называются звуковыми. (Если бы на  Луне были живые существа, слух им не понадобился бы, так как на Луне нет атмосферы, а   в безвоздушном пространстве нечему колебаться, следовательно, звука там нет.)  Способность человека воспринимать упругие  колебания,   слушать  их отразились  в   названии  учения  о  звуке  ­  акустика  (от  греческого akustikos ­ слуховой, слышимый).  Вообще человеческое  ухо  слышит  звук только тогда, когда на  слуховой  аппарат  уха   действуют  механические колебания с частотой не ниже 16 Гц но не выше 20 000 Гц.  Колебания же с более низкими или с более  высокими  частотами  для  человеческого  уха  не слышимы.    Вопросы, которыми  занимается  акустика,  очень       разнообразны.  Некоторые из них связаны со свойствами и особенностями нашего слуха. Предметом физиологической акустики и является сам орган слуха,  его устройство и  действие. Архитектурная акустика изучает распространение звука в  помещениях, влияние  на  звук  размеров  и  формы  помещений,  свойств  материалов, покрывающих стены и  потолки, и так далее. Музыкальная акустика исследует музыкальные инструменты и  условия их наилучшего звучания. Физическая акустика занимается изучением самих  звуковых  колебаний, а за  последнее  время  охватила  и  колебания,  лежащие  за   пределами слышимости (ультраакустика). Она широко использует разнообразные методы  для  превращения  механических  колебаний  в  электрические  и  обратно  (электроакустика). Применительно к  звуковым  колебаниям  в  число  задач   физической  акустики входит и выяснение физических явлений, обусловливающих те  или иные  качества звука, различаемые на слух.         Шум — звуковые волны, воспринимаемые людьми как, неприятный, мешающий или  вызывающий болевые ощущения фактор. 4 Чаще всего шум — продукт людей и техники, а значит, он стал опасен сравни­тельно  недавно. Техническая революция нашей жизни в последние года привели к значительному  повышению уровня шума и количества его источников. При этом сильнее всего нам  досаждает шум транспорта, промышленных машин и установок. Все больше возникает  источников шума в быту (бытовые электроприборы и радиоаппаратура, игрушки), в спорте  или на отдыхе (моторные лодки или гоночные автомобили), а также в развлекательных  клубах и центрах.  В настоящее время врачи говорят о  шумовой болезни, вызывающей поражение слуха и  нервной системы.  Чтобы разобраться с шумом как экологическим фактором современности, рассмотрим  основные характеристики звуковых волн. 1.2. Характеристика звуковых волн.         Упругие волны с частотой в пределах от 16 Гц до 20 кГц, называют звуковыми. При  частоте ниже 16 Гц волны называются инфразвуком, а при частоте выше 20 кГц   ультразвуком.  К основным характеристикам звуковых волн относят скорость звука, его интенсивность –  это объективные характеристики звуковых волн, высоту тона, громкость относят к  субъективным характеристикам. Субъективные характеристики зависят в большой мере от  восприятия звука конкретным человеком, а не от физических характеристик звука. На распространение звуков в атмосфере влияет много факторов: температура на разных  высотах, потоки воздуха. Эхо – это отраженный от поверхности звук. Звуковые волны  могут отражаться от твердых поверхностей, от слоев воздуха в которых температура  отличается от температуры соседних слоев.           Источником звука в газах и жидкостях могут быть не только вибрирующие тела.  Например, свистят в полете, пуля и стрела, рев турбореактивного самолета складывается  не только из шума работающих агрегатов – вентилятора, компрессора, турбины, камеры  сгорания и т. д., но также из шума реактивной струи, вихревых, турбулентных потоков  воздуха, возникающих при обтекании самолета на больших скоростях. Источниками шума кроме случайных механических явлений (удар, трение и т.п.) могут  быть различные устройства и механизмы, применяемые в промышленности, строительстве  и на транспорте.                                                                             5 На улице источником шума может быть все, что угодно: начиная от разговоров  проходящих прохожих, шелестом листьев и заканчивая звуками  строительных машин,  автомобилей, шумных мотоциклов. Когда приходим домой, мы уже по привычке включаем телевизор, компьютер,  радиоприемник. Все это создает шумовой эффект. Находясь на учебе: будь это школа, университет, кружки дополнительного образования,   наше шумовое окружение зависит от урока или лекции. К примеру, в кабинетах  математики, русского языка и литературы, биологии, физики, истории, обществознания,  как правило, царит тишина, или наоборот, ученики с огромнейшим удовольствием спорят,  доказывают свои суждения, обсуждают задачи; в кабинете музыки учащиеся поют, слушают музыкальные произведения; в спортивном зале обычным явлением стал звук топота,  командный голос учителя физкультуры,  а если говорить о переменах, так там даже  источники звука сложно перечесть. 1.3. Классификация шумов. По природе возникновения шумы машин делятся на: •   механические; •   аэродинамические и   гидродинамические;  •   электромагнитные.  При работе различных механизмов, устройств одновременно могут возникать шумы  различной природы. При исследовании шумов обычно слышимый диапазон 16 Гц  ­ 20 кГц  разбивают на полосы  частот и определяют звуковое давление, интенсивность или звуковую мощность.  Производственные шумы имеют различные  спектральные и временные характеристики,  которые определяют  степень их воздействия на человека. По этим признакам шумы  подразделяют на несколько видов. 1.4. Прибор для измерения шума – шумомер.  Шумоизмерительные приборы ­ шумомеры ­  состоят, как правило, из датчика  (микрофона), усилителя, частотных фильтров (анализатора частоты), регистрирующего прибора (самописца или магнитофона) и индикатора, показывающего уровень измеряемой  величины в дБ. (см. приложение №1,2)                                                                                6     По точности шумомеры делятся на четыре класса 0, 1, 2 и 3.  Шумомеры класса 0  используются как образцовые средства измерения; приборы класса 1 ­ для лабораторных и  натурных измерений; 2 ­ для технических измерений; 3 ­ для ориентировочных измерений.  Каждому классу приборов соответствует диапазон измерений по частотам: шумомеры  классов 0 и 1 рассчитаны на диапазон частот от 20 Гц до 18 кГц, класса 2 ­ от 20 Гц до 8  кГц, класса 3 ­ от 31,5 Гц до 8 кГц.   Прибор предназначен для измерения шума в производственных помещениях и  жилых кварталах в целях охраны здоровья; при разработке и контроле качества изделий;  при исследованиях и испытаниях машин и механизмов.  1.5. Критерии шумовых норм. Шум  в 50­60 дБ приводит к повышению порога слуховой чувствительности и к   ухудшению функционального состояния центральной нервной системы, поэтому  допустимый уровень шума для классных помещений не должен превышать 40 дБ.                       Допустимый уровень шума в жилых помещениях в дневное время не должен превышать 40  дБ, а в ночное – 30 дБ.  Установлено, что если уровни интенсивности воспринимаемых звуков невелики и  находятся в пределах возможностей человеческой речи (до 70 дБ), то такие звуки не  вызовут изменений и будут восприниматься как обычный звуковой образ. Звуки и шумы свыше 70 дБ неприятны для слуха, а звуки интенсивностью свыше 130 дБ (громовой  раскат, взлет реактивного самолета) обладают травмирующими свойствами. Нормальная человеческая речь имеет громкость 40­70 дБ. Шум уличного транспорта – 60­ 80 дБ. Шум в заводских цехах – 90 дБ. Рев мотоцикла без глушителя – 100 дБ. Далее  следует грохот музыки на дискотеке – 110 дБ. А уровень звукового давления на рок­ концерте может                                                                      7 составить 120 дБ, что сопоставимо с ревом реактивного двигателя. Отсюда уже недалеко и до болевого порога человека – 140 дБ.  Следует помнить, что звуки громкостью 85 дБ 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. А жаль.  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 какое­то время это обязательно скажется на остроте слуха. 8 Глава 2      2.1.  Практическая часть работы. Измерения уровня шума в школе   я производила с помощью телефона, скачав программу  «Шумомер». (см. приложение №1) Ход работы: 1. Я выбрали объекты для измерения уровня шума  в здании нашей школы:   ­ кабинет русского языка во время урока;   ­ кабинет физики во время проведения лабораторной работы;   ­ кабинет физики во время проведения контрольной работы;   ­ перемена после 3 урока;   ­ столовая во время обеда;   ­ коридор начальных классов  во время перемены;   ­ спортзал во время урока физкультуры. 2. 3. В указанных объектах провели измерения. Занесли результаты измерений в следующую таблицу: Урок Лаборатор Контрольн Переме Столов Корид Урок Утром   в   вестибюле русского языка ная   работа по физике ая работа ая на после 3 урока школы физкульт уры ор началь ных классо в   на переме не   40   дБ 50 дБ 42дБ 60дБ 70дБ 80дБ 76дБ 63дБ 09.03.16. 4. Провела анализ результатов измерений в соответствии с санитарными нормами. ­ кабинет русского языка во время урока – соотв. норме; ­ кабинет физики во время проведения лабораторной работы – соотв. норме; ­ кабинет физики во время проведения контрольной работы – соотв. норме; ­ перемена после 3 урока –  выше нормы.                                                                           9 ­ столовая во время обеда –  выше нормы; ­ коридор начальных классов  во время перемены –  выше нормы; ­ спортзал во время урока физкультуры – выше нормы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что уровень шума соответствует  нормативам и  не вредит здоровью детей. 5. Дали рекомендации. 2.2.  Предложенные рекомендации.       Из проведенных измерений мы видим, что наиболее высоким показателем уровня шума  является  коридор начальных классов на перемене и спортзал во время урока физкультуры   В качестве рекомендации, я предлагаю ограничить время пребывания  в местах с таким  уровнем шума.  Что касается показателей уровня шума в начальном блоке, во время перемены он  недопустим для детей такого возраста (он вызывает возбуждение, что мешает учебе). В  качестве рекомендации,  я предлагаю ввести организованные игры, культуру поведения и  ознакомление учеников с фактами о вреде шумов. Ввести строгий контроль учителей над  детьми в столовой. Так как дети, ведя разговор, могут «подавиться» пищей. _____________________________________________________________________________ _ Санитарно­эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в  общеобразовательных учреждениях (СанПиН 2.4.2.2821­10) 10                                                                   ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В ходе своих исследований я изучила свойства и особенности шума, как  теоретически, так и практически. Провела измерения уровня шума в пределах школы,   провела их анализ.  Мною было установлено, что уровень шума не соответствует норме во время перемен,  нахождения в столовой . Также мною были предложены индивидуальные рекомендации по  устранению нарушений норм, и была проведена оценка влияния уровня шума на  успеваемость учащихся и  состояния их здоровья. Как вывод можно сказать, что показатели  шумового окружения имеют огромное значение  для нашей жизни. Необходимо следить за этими показателями,  как дома, так и находясь за его пределами и помнить, что шум мы не можем увидеть, и что он убивает наше здоровье  незаметно для нас самих. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. 11 Список используемых источников 1. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов.  Метрологические аспекты. В 2­х Т./Под ред. Исаева Л.К. Т.1. – М.: ПАИМАС. 1997. 2. Кузнецов А. Н. Биофизика электромагнитных воздействий. – М.: Энергоатомиздат.  1994.. 3 . Мякишев Г.Я. Физика: Колебания и волны. XI кл.: Учебник для углубленного изучения  физики. — М.: Дрофа 4. Хорбеико И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. ­ М: 1986 5. Хотунцев Ю.Л. ­ Экология и экологическая безопасность: Учебное пособие для  студентов высших педагогических учебных заведений. — М.: Академия, 2002. 6. Большая Советская Энциклопедия. Издание 3­е. М.: «Советская Энциклопедия», 1978 7. Гулиа Н.В. Удивительная физика: О чем умолчали учебники. – М.: Изд­во НЦ ЭНАС,  2005. 8. Методы измерения шума на рабочих местах. Гост 12.1.050 – 86. Издание официальное.  Москва, 1996 9.  Санитарно­эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в  общеобразовательных учреждениях (СанПиН 2.4.2.2821­10) 10. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D1%83%D0%BC