Физика вокруг нас доклад

Обновлено: 05.07.2024

Казалось бы, насколько сложно устроен мир вокруг нас. Но ведь, если вникнуть в суть всего, что нас окружает, то сразу станет ясно — всё до невозможности просто! Во всяком случае, я так думаю. А причина кроется в законах физики. Наверняка, каждый с ней знаком из школьной программы.

Всё, что нас окружает подчинено этим законом.

К примеру снег, почему же когда он тает, то покрывается корочкой, и к тому же, становится рыхловатым? Ответ прост, нужно только вспомнить уроки физики. Когда днём термометры показывают ноль градусов, снежок начинает понемногу таять и соответственно преобразовывается в обычную воду. В слою снега появляются небольшие канальчики. А когда ночь сменяет день, температура снижается, снег замерзает и превращается в лёд. Элементарно!

Давайте посмотрим на машины. Наверное, все замечали, что на скользкой поверхности они ездят гораздо медленнее, а перед светофором начинают торможение ранее, чем обычно. Конечно, И тут без физики тоже не обошлось. Так как земля покрыта льдом, сила, притягивающая машины к себе в разы меньше. Следовательно, тормозной путь у автомобиля увеличивается.

А когда вы решили попить чай, но вам необходимо его остудить, каковы будут ваши действия? В этом вопросе тоже поможет физика? Достаточно переливать напиток из одной кружки в другую. При этом чай контактирует с воздухом, отдавая при этом свое тепло и соответственно понемногу остывает.

В быту мы тоже часто сталкиваемся с физикой, порой сами того не осознавая. К примеру, когда со стола что-либо падает, почему же это что-то не остается висеть в воздухе? Потому что здесь работает закон притяжения, когда звонят в дверь — мы слышим этот звук, кипение воды в чайнике… Всё это физика!

Окружающая нас действительность связана с этой наукой. Даже наше дыхание и употребления пищи, непосредственно, связаны с физикой. А самое заманчивое, так это то, что практически в любой сложившейся ситуации, зная определенные правила, мы сможем предугадать, что может произойти дальше.

Я считаю, что физика иметь большое значение для нас. И, если мы хотим понимать, Как происходит то или иное событие, обязательно нужно изучать физическую науку.

Участник:Федаева Анна Владимировна
Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна

1)Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения;

2) Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя;

3) Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21 веке.

Введение

Человека, как высшую ценность нашей цивилизации, изучает ряд научных дисциплин: биология, антропология, психология и другие. Однако создание целостного представления о феномене человека невозможно без физики. Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса, а оснований для этого достаточно. Физика в большей мере, чем любая из естественных наук, расширила границы человеческого познания. Физика дала в руки человека наиболее мощные источники энергии, чем резко увеличила власть человека над природой. Физика является сейчас теоретическим фундаментом большинства основных направлений технического прогресса и областей практического использования технических знаний. Физика, ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет весьма важное значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле. Человек – элемент физического мира природы. На него, как и на все объекты природы, распространяются законы физики, например, законы Ньютона, закон сохранения и превращения энергии и другие. Поэтому, на мой взгляд, затронутая тема является чрезвычайно актуальной для современного человека.

Обоснование выбора проекта: мы каждый день, не замечая этого, соприкасаемся с физикой. Мне стало интересно, а, как и где мы соприкасаемся с физикой в быту или на улице.

Цели и задачи моей работы:

Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения.
Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя
Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21веке.

Центростремительная сила

Вот мальчик вращает камень на веревке. Он крутит этот камень все быстрее, пока веревка не оборвется. Тогда камень полетит куда-то в сторону. Какая же сила разорвала веревку? Ведь она удерживала камень, вес которого, конечно, не менялся. На веревку действует центробежная сила, отвечали ученые еще до Ньютона.

Еще задолго до Ньютона ученые выяснили, для того, чтобы тело вращалось, на него должна действовать сила. Но особенно хорошо это видно из законов Ньютона. Ньютон был первым ученым, кто систематизировал научные открытия. Он установил причину вращательного движения планет вокруг Солнца. Силой, вызывающей это движение, оказалась сила тяготения.

Раз камень движется по окружности, значит, на него действует сила, изменяющая его движение. Ведь по инерции камень должен двигаться прямолинейно. Эту важную часть первого закона движения иногда забывают.

Движение по инерции всегда прямолинейно. И камень, оборвавший веревку, также полетит по прямой линии. Сила, исправляющая путь камня, действует на него все время, пока он вращается. Эта постоянная сила называется центростремительной слой. Приложена она к камню.

Но тогда, по третьему закону Ньютона, должна появиться сила, действующая со стороны камня на веревку и равная центростремительной. Эта сила и называется центробежной. Чем быстрее вращается камень, тем большая сила должна действовать на него со стороны веревки. Ну и, конечно, тем сильнее камень будет тянуть — рвать веревку. Наконец ее запаса прочности может не хватить, веревка разорвется, а камень полетит по инерции теперь уже прямолинейно. Так как он сохраняет свою скорость, то может улететь очень далеко.

Проявление и применение

Если у вас есть зонтик, та вы можете перевернуть его острым концом в пол и положите в него, например кусочек бумаги или газеты. Затем сильно раскрутите зонтик.

Вы удивитесь, но зонтик выкинет ваш бумажный снаряд, перемещая его от центра к раю обода, а затее и вовсе наружу. То же самое произойдет, если вы положите предмет потяжелее, например детский мячик.

Рычаг

Доменико Фетти. Задумавшийся Архимед. 1620 г. Уже в V тысячелетии до н. э. в Месопотамии использовали принцип рычага для создания равновесных весов. Древние механики заметили, что, если установить точку опоры ровно под серединой качающейся дощечки, а на ее края положить грузы, вниз опустится тот край, на котором лежит более тяжелый груз. Если же грузы будут одинаковы по весу, дощечка примет горизонтальное положение. Таким образом, опытным путем было обнаружено, что рычаг придет в равновесие, если к равным его плечам приложить равные усилия. А что, если сместить точку опоры, сделав одно плечо более длинным, а другое коротким? Именно так и происходит, если длинную палку подсунуть под тяжелый камень. Точкой опоры становится земля, камень давит на короткое плечо рычага, а человек на длинное. И вот чудеса! тяжеленный камень, который невозможно оторвать от земли руками, поднимается. Значит, чтобы привести в равновесие рычаг с разными плечами, нужно приложить к его краям разные усилия: большее усилие к короткому плечу, меньшее к длинному. Этот принцип был использован древними римлянами для создания другого измерительного прибора безмена. В отличие от равновесных весов, плечи безмена были разной длины, причем одно из них могло удлиняться. Чем более тяжелый груз нужно было взвесить, тем длиннее делали раздвижное плечо, на которое подвешивалась гиря. Конечно, измерение веса было лишь частным случаем использования рычага. Куда более важными стали механизмы, облегчающие труд и дающие возможность выполнять такие действия, для которых физической силы человека явно недостаточно. Знаменитые египетские пирамиды и по сей день остаются самыми грандиозными сооружениями на Земле. До сих пор некоторые ученые выражают сомнение в том, что древним египтянам было под силу возвести их самостоятельно. Пирамиды строили из блоков весом около 2,5 т, которые требовалось не только перемещать по земле, но и поднимать наверх.

Статическое электричество

Если же рассматривать данный эффект с физической стороны, то это явление характеризуется потерей предметом внутреннего баланса, который вызван утратой (или приобретением) одного из электронов. Проще говоря – это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга.

Причиной этому служит соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт

Применение статического электричества в быту

Электричество может быть вашим хорошим помощником. Но для этого следует досконально знать его особенности и умело использовать их в нужном направлении. В технике применяют различные способы, которые основываются на следующих особенностях. Когда маленькие твёрдые либо жидкие частицы веществ попадают под воздействие электрического поля, то они притягивают ионы и электроны. Происходит накапливание заряда. Их движение продолжается уже под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое использовать оборудование, можно при помощи этого поля осуществлять различное управление движением данных частиц. Всё зависит от процесса. Такая технология стала часто применяться в народном хозяйстве.

Покраска

Окрашиваемые детали, которые перемещаются на контейнере, например, детали машины, заряжают положительно, а частицы краски – отрицательно. Это способствует быстрому их стремлению к деталям. В результате такого технологического процесса формируется очень тонкий, равномерный и достаточно плотный слой краски на поверхности предмета.

Частицы, которые были разогнаны электрическим полем, с большим усилием ударяются о поверхность изделия. Благодаря этому достигается высокая насыщенность красочного слоя. При этом расход самой краски существенно уменьшается. Она остаётся только на самом изделии.

Электрокопчение

Создание ворса

Для того чтобы в электрическом поле образовался ворсяной слой на любом виде материала, его заземляют, а на поверхность наносят слой клея. Потом сквозь специальную заряженную сетку из металла, которая располагается над данной плоскостью, начинают пропускать ворсинки. Они очень быстро ориентируются в данном электрическом поле, что способствует их равномерному распределению. Ворсинки опускаются на клей чётко перпендикулярно плоскости материала. При помощи такой уникальной технологии удаётся получить различные покрытия, схожие с замшей или даже бархатом. Такая методика позволяет получить различные разноцветные рисунки. Для этого используют ворс разной окраски и специальные шаблоны, помогающие создать определенный узор. Во время самого процесса их прикладывают поочерёдно на отдельные участки самой детали. Таким способом очень легко получить разноцветные ковры.

Сбор пыли

В чистоте воздуха нуждается не только сам человек, но ещё и очень точные технологические процессы. Из-за наличия большого количества пыли всё оборудование приходит в негодность раньше своего срока. Например, засоряется система охлаждения. Улетающая пыль с газами – это очень ценный материал. Обусловлено это тем, что очистка различных промышленных газов сегодня крайне необходима. Сейчас данную проблему очень легко решает электрическое поле. Как это работает? Внутри трубы из металла находится специальная проволока, играющая роль первого электрода. Вторым электродом служат её стенки. Благодаря электрическому полю, газ в нём начинает ионизироваться. Ионы, заряженные отрицательно, начинают присоединяться к частицам дыма, который поступает вместе с самим газом. Таким образом, происходит их заряд. Поле способствует их движению и оседанию на стенках трубы. После очищения газ движется на выход. На крупномасштабных ТЭС удаётся уловить 99 процентов золы, которая содержится в выходящих газах.

Смешивание

Благодаря отрицательному либо положительному заряду мелких частиц, получается их соединение. Частички при этом распределены очень равномерно. К примеру, при производстве хлеба не нужно совершать трудоёмкие механические процессы, чтобы замесить тесто. Крупинки муки, которые предварительно заряжают положительным зарядом, поступают при помощи воздуха в специально предназначенную камеру. Там происходит их взаимодействие с водными каплями, заряженными отрицательно и уже содержащими дрожжи. Они притягиваются. В результате получается однородное тесто.

Заключение

При изучении физики в школе надо больше внимания уделять вопросам практического применения физических знаний в быту. В школе следует знакомить учащихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы бытовых приборов. Особое внимание надо уделять вопросам возможного негативного воздействия бытовых приборов на организм человека. На уроках физики учащихся надо учить пользоваться инструкциями к электроприборам. Перед тем, как позволить ребёнку пользоваться бытовым электроприбором, взрослые должны убедиться в том, что ребёнок твёрдо усвоил правила безопасности при обращении с ним. Для того чтобы избежать большинство неприятных бытовых ситуаций нам необходимы физические знания!

Физика наука точная и сложная. Поэтому возникает вопрос, есть ли кому в 21 веке продвигаться в этой науке дальше, изучать её более глубже и уделять особое внимание?

Думаю что скамья запасных еще не опустела, есть множество ВУЗов с факультетами изучающими этот предмет, а значит и людей которые занимаются данной наукой, конечно не каждому хочется связать свою жизнь именно с физикой, но при получении образования или уже выбора профессии физика может являться весомым фактором, которая определит кем тебе быть в дальнейшем. Ведь физика – одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке.

Исторический экскурс

Доклад по физике будет неполным без рассмотрения истории появления науки. В древнем мире людям было доступно ограниченное количество величин для измерения. Сначала научились измерять длину, позже появилось понятие угол. Постепенно появились единицы времени. В Древнем Египте сутки делили на 12 дневных и ночных, продолжительность часа зависела от сезона.

Постепенно появлялись научные знания:

Сегодня сложно представить мир без физики. Вся техника и другие достижения прогресса были получены благодаря ей.

Развитие науки позволило людям существенно облегчить жизнь. Вся медицинская аппаратура была разработана благодаря физике.

Природные явления

Изначально наука занималась выяснением законов, которые бы объяснили работу окружающего мира. Например, почему появляется радуга после дождя или как образуются молнии и гром.

С помощью этих знаний можно объяснить множество природных явлений:

В дальнейшем наблюдения за животными позволили физикам многое изобрести. Например, амортизаторы устанавливают между вагонами. Они не только сцепляют их, но и смягчают удар.

Авиаконструкторы смогли изобрести летательные аппараты после наблюдения за стрекозами. Их крылья устроены так, что преодолевают вредные колебания воздуха.

Применение в быту

Физические явления окружают человека везде. Для этого даже необязательно находится на природе. Например, духовой шкаф работает благодаря законам конвекции — процессу теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.

На кухне можно увидеть множество примеров диффузии — смешивания молекул двух веществ. Можно заварить чай и не перемешивать жидкость. Тогда получится увидеть распространение коричневого оттенка — его дает заварка. Еще один пример — природный газ не имеет запаха, и поэтому к нему добавляют специальное вещество.

Благодаря диффузии человек может почуять утечку и вызвать газовую службу.

Без достижений физики невозможно представить существование современного мира. Очки и линзы возможно создавать благодаря знаниям законов оптики, медицинские лазеры и прочее оборудование тоже стали разрабатывать после изучения разных явлений. Поэтому физика занимает важное место среди естественных наук.

Цель данной работы: исследовать применение физики в быту.

Рассмотрено применение физики в быту, технике, медицине, музыке.

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Физика вокруг нас

физики и математики.

Применение физики в быту…………………………………………………….4

Применение физики в медицине…………………………. 6

Применение физики биологии…………………………………………………8

Применение физики в музыке…………………………. 10

Цель: изучение применения физики в различных областях.
Задачи: исследовать применение законов физики:
1. в быту

Физика окружает нас везде, особенно дома. Мы привыкли её не замечать.

Знание физических явлений и законов помогает нам в домашних делах, защищает от ошибок.

Посмотрите на то, что происходит у вас дома глазами физика, и Вы увидите много интересного и полезного!

В данной работе рассмотрено применение физики в

В разделе применение физики в быту рассмотрено применение законов физики на кухне, в ванной, в повседневной жизни.

Знание следующих законов физики помогает нам объяснить различные явления:

конденсация (образование капелек жидкости в ванной);

диффузия(заваривание чая, засолка огурцов, распространение запаха);

теплопередача (конвекция при нагревании комнаты батареями, теплопроводность при утеплении домов);

давление (натачивание ножей для увеличения давления);

свойства рычага ( ножницы, весы);

сообщающиеся сосуды (чайник, фонтан);

сила трения (способы увеличения силы трения при гололеде и уменьшении при катании на коньках);

электризация (при расчесывании).

В быту мы применяем различные приборы, их действия также основано на законах физики. Не все приборы безопасны при использовании, например, нельзя долго говорить по мобильному телефону, так как на мозг буду воздействовать электромагнитные волны.

В разделе физика в медицине рассмотрено применение звука, ультразвука, электромагнитных волн для здоровья человека.

В разделе физика в биологии рассмотрено влияние на развитие биологии изобретения микроскопа.

В разделе применение физики в музыке рассмотрено применение законов физики для усиления звука.

Применение физики в быту

Знание следующих законов физики помогает нам объяснить различные явления.

Тепловые явления на кухне.

Чтобы остудить горячий чай мы используем, что скорость испарения жидкости зависит:

от площади поверхности (наливаем чай в блюдечко)

от рода жидкости

от температуры жидкости.

Пример использования различия в теплопроводности:

«Чтобы стеклянный стакан не лопнул, когда в него наливают кипяток, в него

Конденсация (образование капелек жидкости в ванной). Кран с холодной водой всегда можно отличить по капелькам воды, которые образовались на нём

при конденсации водяного пара.

Диффузия (заваривание чая, засолка огурцов, распространение запаха);

Теплопередача (конвекция при нагревании комнаты батареями, теплопроводность при утеплении домов). Ручки у кастрюль делают из материалов, плохо проводящих тепло, чтобы не обжечься. В стеклопакетах между стёклами находится воздух

(иногда его даже откачивают). Его плохая теплопроводность препятствует теплообмену

между холодным воздухом на улице и тёплым воздухом в комнате. Кроме того, стеклопакеты снижают уровень шума.

Батареи в квартирах располагают внизу, так как горячий воздух от них в результате конвекции поднимается вверх и обогревает комнату.

давление (натачивание ножей для увеличения давления);

свойства рычага ( ножницы, весы);

сообщающиеся сосуды (чайник, фонтан);

сила трения (способы увеличения силы трения при гололеде и уменьшении при катании на коньках);

электризация (при расчесывании).

приборы, которые мы часто используем в повседневной жизни также работают на основе законов физики. (Часы, барометр, тонометр, утюг, пылесос, мобильный телефон.

Применение физики в медицине

Физика в медицине играет огромную роль ее принято называть также биофизикой, а еще лучше биомедицинской физикой, все основные законы физики легко применимы к живому.

Ультразвук представляет собой высокочастотные механические колебания частиц твердой, жидкой или газообразной среды, неслышимые человеческим ухом. Частота колебаний ультразвука выше 20 000 в секунду, т. е. выше порога слышимости.

Для лечебных целей применяется ультразвук с частотой от 800 000 до 3 000 000 колебаний в секунду. Для генерирования ультразвука используются устройства, называемые ультразвуковыми излучателями.

Наибольшее распространение получили электромеханические излучатели. Применение ультразвука в медицине связано с особенностями его распространения и характерными свойствами. По физической природе ультразвук, как и звук, является механической (упругой) волной. Однако длина волны ультразвука существенно меньше длины звуковой волны. Чем больше различные акустические сопротивления, тем сильнее отражение и преломление ультразвука на границе разнородных сред. Отражение ультразвуковых волн зависит от угла падения на зону воздействия – чем больше угол падения, тем больше коэффициент отражения.

В организме ультразвук частотой 800—1000 кГц распространяется на глубину 8—10 см, а при частоте 2500–3000 Гц – на 1,0–3,0 см. Ультразвук поглощается тканями неравномерно: чем выше акустическая плотность, тем меньше поглощение.

На организм человека при проведении ультразвуковой терапии действуют три фактора:

1) механический – вибрационный микромассаж клеток и тканей;

2) тепловой – повышение температуры тканей и проницаемости клеточных оболочек;

3) физико-химический – стимуляция тканевого обмена и процессов регенерации.

Биологическое действие ультразвука зависит от его дозы, которая может быть для тканей стимулирующей, угнетающей или даже разрушающей. Наиболее адекватными для лечебно-профилактических воздействий являются небольшие дозировки ультразвука (до 1,2 Вт/см2), особенно в импульсном режиме. Они способны оказывать болеутоляющее, антисептическое (противомикробное), сосудорасширяющее, рассасывающее, противовоспалительное, десенсибилизирующее (противоаллергическое) действие.

Ультразвук не применяется на область мозга, шейных позвонков, костные выступы, области растущих костей, ткани с выраженным нарушением кровообращения, на живот при беременности, мошонку. С осторожностью ультразвук применяют на область сердца, эндокринные органы.

Применение ультразвука для диагностики.

Ультразвуковые колебания при распространении подчиняются законам

геометрической оптики. В однородной среде они распространяются прямолинейно и

с постоянной скоростью. На границе различных сред с неодинаковой акустической

плотностью часть лучей отражается, а часть преломляется, продолжая

прямолинейное распространение. Чем выше градиент перепада акустической

плотности граничных сред, тем большая часть ультразвуковых колебаний

отражается. Так как на границе перехода ультразвука из воздуха на кожу

происходит отражение 99,99 % колебаний, то при ультразвуковом сканировании

больного необходимо смазывание поверхности кожи водным желе, которое

выполняет роль переходной среды. Отражение зависит от угла падения луча

(наибольшее при перпендикулярном направлении) и частоты ультразвуковых

колебаний (при более высокой частоте большая часть отражается).

Для исследования органов брюшной полости и забрюшинного пространства, а также

полости малого таза используется частота 2,5 - 3,5 МГц, для исследования

щитовидной железы используется частота 7,5 МГц.

Генератором ультразвуковых волн является пьезодатчик, который одновременно

играет роль приемника отраженных эхосигналов. Генератор работает в импульсном

режиме, посылая около 1000 импульсов в секунду. В промежутках между

генерированием ультразвуковых волн пьезодатчик фиксирует отраженные сигналы.

Применение ультразвука в хирургии.

Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука вызывать локальные разрушения в тканях, а во второй механические колебания ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа лезвий, пил, механических наконечников.

Хирургия с помощью фокусированного ультразвука.

Хирургическая техника должна обеспечивать управляемость разрушения тканей, воздействовать только на четко ограниченную область, быть быстродействующей, вызывать минимальные потери крови. Мощный фокусированный ультразвук обладает большинством из этих качеств.

Возможность использования фокусированного ультразвука для создания зон

поражения в глубине органа без разрушения вышележащих тканей изучено в

основном в операциях на мозге. Позже операции проводились на печени, спинном мозге, почках и глазе.

Применение физики в биологии

Революцию в биологии обычно связывают с возникновением молекулярной биологии и генетики, изучающих жизненные процессы на молекулярном уровне. Основные средства и методы, используемые молекулярной биологией для обнаружения, выделения и изучения своих объектов(электронные и протонные микроскопы, рентгеноструктурный анализ, электронография, нейтронный анализ, меченые атомы, ультрацентрифуги и т. п.), заимствованы у физики. Не располагая этими средствами, родившимися в физических лабораториях, биологи не сумели бы осуществить прорыв на качественно новый уровень исследования процессов, протекающих в живых организмах.

Широкое внедрение физических методов исследования в биологию позволило изучать биологические явления на молекулярном уровне. Блестящими работами биохимиков, физиологов, биофизиков и кристаллографов установлены молекулярные структуры ряда важнейших биологических объектов. Например, выяснена структура дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — основного носителя наследственной информации, структура молекул миоглобина, запасающих кислород в мышцах животных, структура молекул гемоглобина, входящих в состав красных кровяных телец и переносящих кислород из легких к тканям, строение поперечнополосатых мышц и белковых молекул, входящих в их состав, структура некоторых ферментов, витаминов и ряда других важных биологических молекул.

Новые экспериментальные данные, полученные при исследовании биологических процессов на молекулярном уровне, поставили на повестку дня вопрос об их интерпретации. Поскольку все живые организмы построены из молекул и атомов, выяснение на молекулярном уровне механизма биопроцессов возможно только с помощью квантовой теории, успешно описывающей движение электронов и ядер, из которых состоят молекулы и атомы.

Применение физики в музыке

Человек живет в мире звуков. Звук-это то, что слышит ухо. Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы. Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана - легкий диск, закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука - это колеблющаяся струна, колеблющийся столб воздуха и др.

Но как звук доходит до нас? Очевидно, через воздух, который разделяет ухо и источник звука. Но распространяющиеся колебания - это волна. Следовательно, звук распространяется в виде волн. Если звуковая волна распространяется в воздухе, значит - это волна продольная, потому что в газе только такие волны и возможны.

В продольных волнах колебания частиц приводят к тому, в газе возникают сменяющие друг друга области сгущения и разрежения. То, что воздух "проводник" звука, было доказано опытом, поставленным в 1660 г. Р. Бойлем. Если откачать воздух из-под колокола воздушного насоса, то мы не услышим звучания находящегося там электрического звонка.

Звук может также распространяться и в жидкой, и в твердой среде.

Ощущение звука создается только при определенных частотах колебаний в волне. Опыт показывает, что для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят с частотами от 20 до 20000 Гц. Наинизший из слышимых человеком музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом. Но применяется не часто - очень басовит. Разобрать и понять его трудно. Зато 27 колебаний в секунду-тон вполне ясный для уха, хоть тоже редкий. Услышать его можно, нажав крайнюю левую клавишу рояля. Абсолютный "нижний" рекорд мужского баса, поставленный в XVIII веке певцом Каспаром Феспером - 44 колебания в секунду. 80 колебаний в секунду - обычная нижняя нота хорошего баса и многих инструментов. Удвоив число колебаний (повысив звук на октаву) , приходим к тону, доступному виолончелям, альтам. Здесь отлично чувствуют себя и басы, и баритоны, и тенора, и женские контральто. А еще октава вверх - и мы попадаем в тот участок диапазона, где работают почти все голоса и музыкальные инструменты. Недаром именно в этом районе акустика закрепила всеобщий эталон высоты тона: 440 колебаний в секунду ("ля" первой октавы) . Вплоть до 1000-1200 колебаний в секунду звуковой диапазон полон музыкой. Эти звуки самые слышные. Выше следуют менее населенные "этажи". Легко взбираются на них лишь скрипки, флейты, орган, рояль, арфа. И полновластными хозяйками выступают звонкие сопрано. Вершины женского голоса забрались еще дальше. В XVIII веке Моцарт восхищался певицей Лукрецией Аджуяри, которая брала "до" четвертой октавы - 2018 колебаний в секунду. Француженка Мадо Робен (умершая в 1960 году) пела полным голосом "ре" четвертой октавы - 2300 колебаний в секунду.

Еще несколько редких, нехоженых ступенек (доступных разве мастерам художественного свиста) - и музыкальный диапазон кончается. Звуки выше 2500-3000 колебаний в секунду в качестве самостоятельных музыкальных тонов не используются. Они слишком резки, пронзительны.

Существуют особые источники звука, испускающие единственную частоту, так называемый чистый тон. Это камертоны различных размеров - простые устройства, представляющие собой изогнутые металлические стержни на ножках. Чем больше размеры камертонов, тем ниже звук, который он испускает при ударе по нему.

Звуки даже одного тона могут быть разной громкости. Эта характеристика звука связана с энергией колебаний в источнике и в волне. Энергия колебаний определяется амплитудой колебаний. Громкость, следовательно, зависит от амплитуды колебаний. Но связь между громкостью и амплитудой не простая.

Самый слабый еще слышимый звук, дошедший до барабанной перепонки, приносит в 1с. энергию, равную примерно 10 -16 Дж, а самый громкий звук (реактивного ракетного двигателя в нескольких метрах от него) -около 10 -4 Дж. Следовательно, по мощности самый громкий звук примерно в тысячу миллиардов раз превосходит самый слабый. Но этого нельзя сказать о громкости звука. О звуках вообще нельзя сказать, что один из них в два, в три, а тем более в миллионы или в миллиарды раз громче другого. О звуках различной громкости говорят, что один громче другого не во столько-то раз, а на столько-то единиц. Единица громкости называется децибелом (дБ) . Например, громкость звука шороха листьев оценивается 10 дБ, шепота-20 дБ, уличного шума-70 дБ. Шум громкостью 130 дБ ощущается кожей и вызывает ощущение боли. О громкости уличного шума, например, можно сказать, что она на 60 дБ больше громкости шороха листьев.

Звуковые колебания, переносимые звуковой волной, могут служить вынуждающей, периодически изменяющейся силой для колебательных систем и вызывать в этих системах явление резонанса, т.е. заставить их звучать. Такой резонанс называют акустическим резонансом. Например, устройство для получения чистого тона, т.е. звука одной частоты, камертон сам по себе дает очень слабый звук, потому что площадь поверхности колеблющихся ветвей камертона, соприкасающейся с воздухом, мала и в колебательное движение приходит слишком мало частиц воздуха. Поэтому камертон обычно укрепляют на деревянном ящике, подобранном так, чтобы частота его собственных колебаний была равна частоте звука, создаваемого камертоном. Благодаря резонансу стенки ящика тоже начинают колебаться с частотой камертона. Это колебания большой амплитуды (резонанс!) , да и площадь поверхности ящика велика, поэтому звук камертона оказывается значительно более громким. Ящик так и называют - резонатор. В музыкальных инструментах без резонаторов тоже нельзя обойтись. Ими служат деки. Без них, от одних струн, звуки были бы почти не слышны. Полость рта человека - тоже резонатор для голосовых связок.

ИТОГ
1. Музыкальные звуки являются результатом быстрых регулярных колебаний тел.
2. Высота тона звука измеряется частотой звуковых волн.
3. Звуковые волны можно сделать видимыми при помощи катодного осциллографа.

Где используется физика?

Физика — это наука о природе (естествознание) в самом общем смысле (часть природоведения). Предметом её изучения является материя (в виде вещества и полей) и наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.

Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические теории почти всегда формулируются в виде математических выражений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий. Как мы с вами и узнали, физика используется в разных направлениях, будь то медицина, или биология, или быт, или же музыка.

Анализ результатов опроса

Был проведен опрос 7-9 классов по следующим вопросам:

1. Какие физические явления Вы замечаете в быту?

2. Приходилось ли Вам использовать в быту знания по физике?

3.Попадали ли Вы в неприятные бытовые ситуации:
Ожог паром или о горячие части посуды

Включили прибор в розетку, и он сгорел

4.Могло ли Вам помочь знание физики избежать неприятных ситуаций?

5.Интересуетесь ли Вы при покупке бытовых приборов их:

Техническими характеристиками
техникой безопасности
правилами эксплуатации
возможным негативным действием на здоровье

6.Как Вы думаете связаны ли физика с музыкой?

7.Связаны ли физика медициной?

8.Связаны ли физика с биологией?

При изучении физики в школе надо больше внимания уделять вопросам практического применения физических знаний в быту.

В школе следует знакомить учащихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы бытовых приборов. Особое внимание надо уделять вопросам возможного негативного воздействия бытовых приборов на организм человека.

На уроках физики учащихся надо учить пользоваться инструкциями к электроприборам.

Перед тем, как позволить ребёнку пользоваться бытовым электроприбором, взрослые должны убедиться в том, что ребёнок твёрдо усвоил правила безопасности при обращении с ним.

Читайте также: