Звуки. Шуми. Вплив на живих істот та екологію

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

 

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ

ВИКОНАВЧОГО ОРГАНУ КИЇВСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ

(КИЇВСЬКОЇ МІСЬКОЇ ДЕРЖАВНОЇ АДМІНІСТРАЦІЇ)

 

КИЇВСЬКЕ ТЕРИТОРІАЛЬНЕ ВІДДІЛЕННЯ МАЛОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ

(КИЇВСЬКА МАЛА  АКАДЕМІЯ НАУК УЧНІВСЬКОЇ МОЛОДІ)

 

відділення

секція

базова дисципліна 

 

   Звуки. Шуми. Вплив на живих істот та екологію

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звуки. Шуми. Вплив на живих істот та екологію

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

Вступ4

Звуки5

1. Головні поняття5
2.    Фізичні параметри звуку5
1. Частота звуку5
2. Довжина звукової хвилі6

1.2.3. Швидкість звуку6

1.2.4. Гучність звуку7

1.2.5. Інтенсивність звуку8

1.2.6. Звуковий резонанс8

1.2.7. Звуковий тиск8

Шуми10

2.1. Головні поняття10

2.1. Прилад для вимірювання шуму10

2.2. Класифікація шумів 11

Вплив шумів та звуків на живих істот та екологію12

3.1. Влив шумів та звуків  на тварин12

3.2. Вплив шумів та звуків  на рослин13

3.3. Вплив шумів та звуків  на людину15

3.4. Шумове забруднення  океану18

Висновок20

Джерела використаної інформації21

 

 

Вступ

Звуки оточують нас з моменту народження. Можна не думати про них взагалі, не звертати уваги - вони не завжди турбують нас. Більшість людей настільки звикла до шуму, що не може жити без нього, тиша змушує їх відчувати дискомфорт. Ми звикли до повсякденних звуків міста настільки, що без них нам чогось навіть не вистачає. Сьогодні вже неможливо позбутись шумів. Вони оточують нас повсякденно: від звуків кавоварки зранку до шуму вітру уночі. Нам здається, що їх наявність ніяк не впливає на життя, але це не так.

Актуальність і практичність моєї роботи полягає у тому, щоб звернути увагу людей на негативний вплив шумів та звуків на організм людини та на навколишнє середовище. В зв’язку з науково-технічним розвитком кількість звуків та шумів зростає з кожним роком. Вже сьогодні шумове забруднення швидко викликає порушення природного балансу в екосистемах. Воно може призводити до порушення орієнтування в просторі , спілкування, пошуку їжі у тварин. У зв'язку з цим деякі звірі починають видавати більш гучні звуки, через що вони самі постають в ролі вторинних звукових забруднювачів, ще сильніше порушуючи рівновагу в екосистемі.

Одними з найвідоміших випадків збитку, що наносяться шумовим забрудненням природі, є численні випадки, коли дельфіни і кити викидалися на берег, втрачаючи орієнтацію через гучні звуки військових гідролокаторів.

У людини шуми стають причиною втратою або пониженням якості слуху, зміною функціонального стану центральної нервової системи. Антропогенні шуми викликають ішемічну хворобу серця, гіпертонічна хвороба, підвищення вмісту холестерину в крові, порушення сну, ослаблення імунітету та зменшення тривалості життя. Слабкий шум призводить до втоми, головного білю, ослаблення пам'яті.

 

Розділ 1

Звуки

1. Головні поняття

Звук , в широкому сенсі - коливальний рух частинок пружного середовища , що поширюється у вигляді хвиль в газоподібному , рідкому та твердому середовищах.

Звук, у вузькому сенсі - явище , суб'єктивно сприймається спеціальним органом чуття людини і тварин. Людина чує звук з частотою від 16 Гц до 20 000 Гц.

Серед чутних звуків слід особливо виділити фонетичні, мовні звуки і фонеми (з яких складається усна мова) і музичні звуки (з яких складається музика).

2. Фізичні параметри звуку

Звук, як фізичне поняття, охоплює, як чутні , так і нечутні звуки. Звук з частотою нижче 16 Гц називається інфразвуком , вище 20000 Гц - ультразвуком ; високочастотні пружні хвилі в діапазоні від 109 до 1012 – 1013 Гц відносять до гіперзвуку. Частотний діапазон гіперзвукових хвиль зверху обмежується фізичними факторами, що характеризують атомну і молекулярну будову середовища : довжина пружної хвилі повинна бути значно більше довжини вільного пробігу молекул в газах і більше міжатомних відстані в рідинах і в твердих тілах. Тому в повітрі не може поширюватися гіперзвук з частотою 109 Гц і вище , а у твердих тілах - з частотою більше 1012-1013 Гц.

1. Частота звуку

Період (T, сек) - тривалість цього циклу.

          Частота (f, Гц, Герц) - кількість періодів, що поміститься в одній секунді.

.                

                   

                   Формула частоти

             Де F – частота звуку (Гц)

                   T – час (с)

 

2. Довжина звукової хвилі

Відстань, між областями однакового стиснення повітря називається довжиною звукової хвилі.

                      

 

            Формула довжини хвилі

де L - довжина хвилі в метрах;

     M - швидкість звуку (331,46 м / с) в метрах в секунду;

              f - частота звуку в Герцах.

 

Довжина хвилі для:

20 Гц L20 = (331,46 м / с) / (20 Гц) = 16,5 м.

100 Гц L100 = (331,46 м / с) / (100 Гц) = 3,3 м.

1000 Гц L1000 = (331,46 м / с) / (1000 Гц) = 0,33 м = 33 см.

10000 Гц L10000 = (331,46 м / с) / (10000 Гц) = 0,033 м = 3,3 см.

20000 Гц L10000 = (331,46 м / с) / (20000 Гц) = 0,017 м = 1,7 см.

 

3. Швидкість звуку

Швидкість звука - швидкість поширення звукових хвиль в середовищі.

Як правило, в газах швидкість звуку менше, ніж в рідинах, а в рідинах швидкість звуку менше, ніж у твердих тілах, що пов'язано в основному з спадання стисливості речовин у цих фазових станах відповідно.

 

У середньому в ідеальних умовах в повітрі швидкість звуку становить 340-344 м / с.

Швидкість звуку в будь-якому середовищі обчислюється за формулою:

 

                           

                    Формула швидкості звуку

  де ß — адіабатична стисливість середовища

       Ρ — густина

4. Гучність звуку

  Гучність звуку - суб'єктивне сприйняття сили звуку (абсолютна величина слухового відчуття). Гучність головним чином залежить від звукового тиску, амплітуди і частоти звукових коливань. Також на гучність звуку впливають його спектральний склад, локалізація в просторі, тембр, тривалість впливу звукових коливань, індивідуальна чутливість слухового аналізатора людини та інші фактори.

Залежність рівня гучності від звукового тиску і частоти.

 

5. Інтенсивність звуку

Інтенсивність – це енергія , що переноситься звуковою хвилею через одиницю поверхні , перпендикулярну напрямку поширення хвилі , в одиницю часу. Інтенсивність звуку залежить від амплітуди звукового тиску , а також від властивостей самого середовища і від форми хвилі. Інтенсивність звуку вимірюється у децибелах (Дб).

Звук	L (Дб)	Звук	L(Дб)
Поріг чутності	0	Вуличний шум	70
Цокання годинника	10	Крик	80
Шепіт	20	Пневматичне свердло	90
Тиха вулиця	30	Ковальський цех	100
Тиха розмова	40	Клепальний молот	110
Розмова	50	Літаковий двигун	120
Друкарська машинка	60	Больовий поріг	130

У таблиці представлені інтенсивності різних природних і техногенних звуків і їх інтенсивності.

6. Звуковий резонанс

Таке явище , коли амплітуда коливальної швидкості досягає максимального значення , називається механічним резонансом . При цьому частота вимушених коливань збігається з частотою власних незгасаючих коливань механічної системи.

 

7. Звуковий тиск

  Звукове або акустичний тиск в середовищі являє собою різницю між миттєвим значенням тиску в даній точці середовища за наявності звукових коливань і статичного тиску в тій же точці при їх відсутності. Іншими словами , звуковий тиск є змінне тиск у середовищі , обумовлене акустичними коливаннями. Максимальне значення змінного акустичного тиску (амплітуда тиску ) може бути розраховане через амплітуду коливання частинок :

 

 

де Р - максимальне акустичне тиск ( амплітуда тиску);

f - частота ;

с - швидкість поширення ультразвуку;

р - густина середовища;

          А - амплітуда коливання частинок середовища .

Якщо біжать ультразвукові хвилі наштовхуються на перешкоду , воно відчуває не тільки змінний тиск , але і постійне. Виникаючі при проходженні ультразвукових хвиль ділянки згущення і розрядження середовища створюють додаткові зміни тиску в середовищі по відношенню до навколишнього її зовнішньому тиску . Таке додаткове зовнішній тиск носить назву тиску випромінювання (радіаційного тиску). Воно служить причиною того , що при переході ультразвукових хвиль через кордон рідини з повітрям утворюються фонтанчики рідини і відбувається відрив окремих крапельок від поверхні. Цей механізм знайшов застосування в утворенні аерозолів лікарських речовин. Радіаційний тиск часто використовується при вимірюванні потужності ультразвукових коливань в спеціальних вимірниках - ультразвукових вагах.

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 2

Шуми

2.1. Головне поняття

 

 

 Шум - безладне поєднання різних за силою і частоті звуків; іншими словами , шум - це гучні звуки , що злилися в неструнке звучання.

Джерелом явища є будь-який процес, що викликає місцеву зміну тиску або механічні коливання в жорстких, водянистих або газоподібних середовищах. Джерелами шуму можуть бути движки, насоси, компресори, турбіни, пневматичні та електричні інструменти, молоти, молотарки, верстати, центрифуги, бункери та інші установки, що мають пересуваються деталі, але основною з них - транспорт, який викликає 60 - 80 % всіх шумів. Крім того, за останні роки в зв'язку з значним розвитком міського транспорту зросла інтенсивність шуму і в побуті, тому як несприятливий фактор він придбав велике соціальне значення.        

До шуму відносяться тривалі або короткочасні звуки , які являють собою поєднання безлічі різних тонів , частота , форма , інтенсивність і тривалість дії яких безладно змінюються. Шум , що містить всі частоти в широкому діапазоні спектра приблизно однакової інтенсивності , називається білим шумом.

          Шум має певну частоту , або спектр, що виражається в герцах , і інтенсивність - рівень звукового тиску , вимірюваний в децибелах.

2.2. Прилад для вимірювання шуму

              

 

 

 

         

 

                  Приклад приладу для вимірювання шуму  

Прилад для вимірювання шуму є електронним вимірювальним засобом, що реагує на звук аналогічно людському слуху і забезпечує об'єктивне і відтворюване вимір рівнів звуку або звукового тиску.          

Сприйманий Прилад для вимірювання шуму звук перетворюється його мікрофоном у пропорційний електричний сигнал.

 

2.3. Класифікація шумів          

Шуми можна розділити на такі групи:

1. За частотою (Гц) шуми поділяються на:

• Низькочастотний ;
• Середньочастотні ;
• Високочастотний ;

2. За тимчасовими характеристиками шуми поділяються на:

• Постійний ;
• Непостійний , який у свою чергу ділиться на коливний ,
• переривчастий і імпульсний .

3. За природою виникнення шуми поділяються на:

• Механічний ;
• Аеродинамічний ;
• Гідравлічний ;
• Електромагнітний.

 

 

 

 

Розділ 3

Вплив шумів та звуків на живих істот та екологію

3.1. Вплив шумів та звуків на тварин

Вчені давно визначили, що тварини краще сприймають звуки та шуми, ніж люди. Наприклад, дельфіни можуть чути звуки до 200 кГц.

У США працівники управління охорони навколишнього середовища виявили, що криси після довгого впливу шуму з доріг і звуків антропогенного походження були більш вразливі для гримучих змій, ніж ті, що жили у зоні віддаленій від міста. Також, вчені зазначили, що бики ставали агресивніше, якщо їх турбували машини, які проїжджали повз ферми.