Цели и задачи урока:
- ознакомить учащихся с элементами экспериментальной и исследовательской деятельности в области явлений природы по теме ”Звук”;
- раскрыть роли звука в природе, технике и жизнедеятельности людей;
- способствовать укреплению метапредметных связей в УВП;
- продолжить формирование ИКТ – технологий у учащихся;
Пояснительная записка к уроку:
На уроке организуется ролевая игра. Форма проведения – конференция.
Учитель играет роль ведущего этой конференции, на которую приглашены специалисты из разных сфер деятельности, ученые.
Журналисты будут задавать интересующие их вопросы по данной теме. Журналисты являются представителями различных СМИ. Их роли исполняют учащиеся класса. Специалисты – ученики заранее готовят сообщения и презентации, для решения поставленной перед ними проблемы. Учитель организует решение качественных задач с биологическим содержанием и практической направленностью. Ученики – специалисты организуют физический эксперимент в процессе работы конференции. Это экспериментаторы. Учитель – ведущий в конце урока задает творческое и практическое домашнее задание.
Педагогические технологии:
Ролевая игра и ИКТ – технологии.
Практическое оснащение урока:
Камертоны с молоточком, модель строения слухового аппарата человека, схема строения голосового аппарата человека, записи звуков леса, пение птиц и кваканье лягушек; звуков приближающегося поезда и рокота прибоя; музыкальные инструменты – скрипка и гитара.
Эпиграфы к уроку:
“Логика природы есть самая доступная и самая полезная логика для детей”. К.Д. Ушинский
План работы конференции по теме: “Звук” и распределение ролей.
А).
1. Что такое акустика? – ведущий конференции (учитель)
Выступление специалистов:
2. Из истории акустики - историк физики
3. Голосовой аппарат – биолог
4. Слуховой аппарат человека – отоларинголог
5. Биоакустика рыб - ихтиолог
6. Эхо в мире живой природы - териолог
7. Вредное влияние шума на организм – специалист по охране здоровья (труда)
8. Дефекты слуха и слуховые аппараты - представитель фирмы “Мед техника”
Б)
1. Интересные вопросы и задачи - журналисты
2. Эксперимент - физик-экспериментатор
В).
1. ”Всегда есть над чем подумать!” (подведение итогов конференции – учитель)
2. Творческое домашнее задание – ведущий (учитель).
А). Вступительное слово ведущего – учителя:
1.
Физика – какая емкость слова!
Физика – это не просто звук,
Физика – основа и опора
Всех без исключения наук
Характерной приметой нашего времени является взаимопроникновение отдельных наук и бурное их развитие. Физика оказала огромное влияние на ряд смежных наук и производств. Все естественные науки используют законы физики. Физика – ключ к пониманию явлений природы как неживой, так и живой природы. В наши дни С М И, телевидение и научно – популярная литература активно заговорили о достижениях биофизики. На сегодняшней встрече представителей науки с журналистами мы хотим поговорить о применении законов физики к разным областям жизнедеятельности человека, растений, птиц, рыб. Мы хотим рассказать о том, что известно современной науке о биолокации в животном мире, об области неслышимых звуков и многом , многом другом по теме: “ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ И АКУСТИКА”.
- Акустика (от греч. akustikys — слуховой, слушающийся),— учение о звуке, то есть об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, слышимых человеческим ухом (частоты таких колебаний находятся в диапазоне 16 Гц—20 кГц); их взаимодействия с веществом и применения этих колебаний (волн). На протяжении всего существования человечества люди живут в мире звуков. Среди живых существ только человек в полной мере использовал свойства окружающей среды как проводника, носителя звука. Именно человек внес в мир звуков речь, музыку, смог сделать звук своим помощником.
Важность звуковых волн трудно переоценить. Тело, совершающее колебания с акустической частотой, порождает звуковые волны и называется источником звука. Среди источников звука есть как естественные, так и искусственные. Примером искусственного источника звука – камертон.<учитель демонстрирует устройство и принцип действия камертон>.Он был изобретен в 18 веке для настройки музыкальных инструментов.
- Твердые, жидкие и газообразные тела больших размеров можно рассматривать как среду, состоящую из частиц, взаимодействующих между собой. Возбуждение колебаний частиц, вызывает колебания соседних, те, в свою очередь, возбуждают колебания следующих и так далее. Ощущения звука в наших органах слуха возникает при периодическом изменении давления воздуха. Звук относится к продольным волнам, когда чередуются сжатия и разрежения в среде, но переноса вещества не происходит. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна – 331 м/с. Но она возрастает с увеличением T., так как возрастает скорость теплового движения молекул. В жидкости она больше, в твердых телах еще больше. Например, во льду – 4000 м/с, в воде – 1500 м/с.
На нашу встречу приглашены не только представители журналов “Природа”, “Наука и жизнь” и других, а также специалисты, работающие в области звуковых явлений над разными проблемами. Переходим к выступлениям специалистов.
2. Исторический очерк (свой рассказ предлагает историк физики):
Акустика — одна из самых древних областей знания, зародившаяся из потребности дать объяснение явлениям слуха и речи и в особенности музыкальным звукам и инструментам. Еще древнегреческий математик и философ Пифагор (6в. до н. э.) обнаружил связь между высотой тона и длиной струны или трубы; Аристотель (4в. до н. э.) понимал, что звучащее тело вызывает сжатия и разрежения воздуха, и объяснял эхо отражением звука от препятствий. Период средневековья мало, что дал развитию акустике; ее прогресс становится заметным, начиная с эпохи Возрождения. Итальянский ученый Леонардо да Винчи (XV-XVI вв.) исследовал отражение звука, сформулировал принцип независимости распространения звуковых волн от разных источников. Г.Галилей обнаружил, что звучащее тело испытывает колебания и что высота звука зависит от частоты этих колебаний, а интенсивность звука — от их амплитуды. С работ Ньютона начинается расцвет классической физики, Члены Петербургской Академии наук Л.Эйлер и Д.Бернулли французские ученые Ж. Д' Аламбер и Ж.Лагранж разрабатывают теорию колебаний струн, стержней и пластинок, объясняют происхождение обертонов. Немецкий ученый Э.Хладни (конец XVIII -- начало XIXвв.) экспериментально исследует формы звуковых колебаний, совершаемых различными звучащими телами - мембранами, пластинами, колоколами. Т. Юнг (Англия) и О.Френель (Франция) развивают представления Гюйгенса о распространении волн, создают теорию интерференции и дифракции волн. Х.Доплер (Австрия) устанавливает закон изменения частоты волны при движении источника звука относительно наблюдателя. Экспериментально анализ звука — разложение его в спектр гармонических колебаний с помощью набора резонаторов — и синтез сложного звука из простых составляющих осуществил немецкий ученый Гельмгольц. Подбором камертонов с резонаторами Гельмгольцу удалось искусственно воспроизвести различные гласные. Он исследовал состав музыкальных звуков, объяснил тембр звука характерным для него набором добавочных тонов (гармоник). На основе своей теории резонаторов Гельмгольц дал первую физическую теорию уха как слухового аппарата. Его исследования заложили основу физиологической акустики и музыкальной акустики. < На экране – таблица №2, приложение.>
3. Голосовой аппарат (биолог): у дышащих легкими позвоночных животных и у человека аппарат, образующий звук путем колебания эластичных голосовых связок (или голосовых перепонок). В звукообразовании принимают участие воздушные пути и полости (легкие, бронхи, трахея); система резонаторов усиливает звук. Многие млекопитающие имеют истинные и ложные голосовые связки. Истинные натянуты между спиной (у человека - задней) поверхностью щитовидного хряща и голосовыми отростками черпаловидных хрящей; ложные располагаются над истинными. Ряд млекопитающих голосовых связок не имеют ( например, китообразные); у некоторых обезьян они слабо развиты.У птиц, в отличие от других позвоночных, голосовой аппарат возникает в нижней гортани. В месте разделения трахеи на бронхи в ее просвет вдается особый вырост — козелок, но краю которого, особенно у певчих птиц, развивается полулунная складка слизистой оболочки. К основанию примыкают внутренние голосовые губы, расположенные против наружных. Механика звукообразования и голосовой аппарат позвоночных более или менее одинаков. Во время дыхания воздух из дыхательных путей под действием выдыхательной мускулатуры, создающей в них повышенное давление, плавно и непрерывно проходит через широко открытую голосовую щель. При звукообразовании голосовая щель замкнута и голосовые связки напряжены. Щель закрывается под давлением воздуха лишь на короткое время. Через нее из дыхательных путей выходит лишь часть воздуха. После этого голосовые связки снова смыкаются и начинают колебаться. Таким образом, при звукообразовании течение воздуха, проходящего через голосовую щель, периодически прерывается, и сам он находится в колебательном движении. Высота звука зависит от частоты колебаний воздуха и обусловлена величиной голосовых связок и степенью их напряжения. Резонаторами у человека являются носовая и ротовая полости; у многих млекопитающих — еще и гортанные мешки, у бесхвостых земноводных резонируют голосовые мешки, у птиц, помимо барабана, резонаторами могут служить расширения трахеи и ее спирально завитые участки Обычно у самцов как сам голосовой аппарат, так и резонирующие полости развиты сильнее, чем у самок. < Демонстрация схемы голосового аппарата человека, слайд 3,6,7,8,презентация>
4. Слуховой аппарат человека (врач-отоларинголог):
Ухо – необычайно чувствительный орган. Благодаря большой чувствительности уха мы в состоянии слышать звук на значительном расстоянии от его источника, даже если этот источник излучает небольшую энергию. Например, симфонический оркестр из 75 человек, играя очень громко (фортиссимо), излучает мощность всего 60 Вт, что соответствует мощности обычной электрической лампы, а любой слушатель, где бы он ни находился в концертном зале, может наслаждаться музыкой.
Громкость звука – это величина физиологическая, определяющая степень слухового ощущения..
Слуховой аппарат человека состоит из звукопроводящей и звуковоспринимающей частей. Звукопроводящая часть состоит из наружного слухового прохода, барабанной перепонки и связанных с ней трёх сочленённых между собой слуховых косточек: молоточка, наковальни, стремечка, которые расположены в полости, называемой средним ухом. Стремечко плоским основанием прикреплено к перепонке, закрывающей просвет отверстия, которое сообщается с костной полостью – внутренним ухом.
Внутреннее ухо представляет собой звуковоспринимающий аппарат, заключённый в костную капсулу сложной формы. Перепончатый лабиринт состоит из преддверия с полукружными каналами и улитки.
Улитка – спирально завитой канал, отходящий от преддверия. Вдоль всей длины канала улитки расположен собственно звуковоспринимающий аппарат уха – кортиев орган, состоящий из клеток, к которым подходят разветвления волокон слухового нерва.
Основная мембрана натянута вдоль всей улитки. Звуковые колебания, действующие на барабанную перепонку, через цепь слуховых косточек и перепонку овального окна передаются основной мембране.
Возникающие при этом нервные импульсы передаются в центральную нервную систему.
Нервные клетки, связанные с этими волокнами, возбуждают и посылают нервные импульсы в центральный отдел слухового анализатора, где они, суммируясь, вызывают ощущение высоты и тембра звука. <Демонстрация модели слухового аппарата человека, слайд 2, презентация; слушаем запись звуков приближающегося поезда и рокот прибоя, слайд 10 и 11.>
5. Биоакустика рыб (ихтиолог):
До недавнего времени водные пространства считались миром безмолвия. Имела широкое хождение пословица “Нем как рыба”. В последнее время эта пословица полностью опровергнута. Наоборот, рыбам присуща хорошо развитая акустическая сигнализация, обеспечивающая возможность передачи и приема разнородной информации. Акустической связи способствуют благоприятные физические условия распространения звука в воде.
Рыбы говорят человеческим языком только в сказках, но они вовсе не глухи и могут издавать звуки. Различные звуки они издают с помощью зубов, воздушного пузыря, хвоста. Звуки им служат для общения и для отпугивания врагов. Рыбаки знают, что пескарь может пищать, а лещи издавать булькающие звуки. Но рыбы и воспринимают звук. Так хищники спешат на то место, где произошел всплеск другой, мелкой рыбы. Рыбы не только имеют голос, но и оказывается, еще и страдают от кашля, если попадают в загрязненную воду. Установили этот неожиданный факт американские биологи, применим специальную аппаратуру и магнито запись. И, как полагают ученые, по интенсивности кашля можно теперь судить о степени загрязнения водоема.
Голосовой аппарат млекопитающих мало отличается от голосового аппарата человека. Однако по богатству тонов он ему не уступает. У птиц преобладают обычно очень высокие и сильные звуки. Например, пение канарейки по громкости сравнимо с голосом человека, хотя по весу канарейка составляет менее0,001 его веса. Лягушки обладают весьма громкими и довольно разнообразными голосами. У некоторых видов лягушек имеются интересные приспособления для усиления звука в виде больших шарообразных пузырей по бокам головы, раздувающихся при крике и служащих сильными резонаторами. Звучание насекомых вызывается чаще всего быстрыми колебаниями крыльев при полете (комары, мухи, пчелы). Полет того насекомого, которое чаще машет крыльями, воспринимается как звук большей частоты и, следовательно, более высокий. У некоторых насекомых, например, кузнечиков, встречаются специальные органы звучания — ряд зубчиков на прыгательных ножках, задевающих за края крыльев и вызывающа их колебания. У некоторых жуков получаются довольно громкие скрипучие звуки при трении сегментов брюшка о твердые надкрылья. Звучащий аппарат цикад также приводится в действие колебаниями брюшка < На экране – таблица №1, приложение. Слайд 9, презентация.>
6. Эхо в мире живой природы (ученый - териолог)
Бесшумный стремительный полет, молнеиносные виражи и развороты в воздухе, феноменальная способность избегать препятствия, это все про летучих мышей. Локационный аппарат летучих мышей представляет значительный интерес для учёных и техников, так как он обладает большей точностью, чем созданные человеком радио- и гидролокаторы. Летучие мыши одного из видов легко обнаруживают проволоку диаметром менее 0,3 мм, несмотря на то, что она даёт слабый отражённый сигнал. Точность обнаружения препятствия очень высока. По мнению специалистов, представление о направлении мышь получает за счёт сравнения сигналов, принимаемых обоими ушами, которые подняты во время полёта, как приёмные антенны. Это подтверждается тем, что если одно ухо летучей мыши заклеить, то она совершенно теряет ориентацию. Ушная раковина летучей мыши устроена примерно так же как и у человека, но диапазон принимаемых частот шире – от 30 до 100 Гц.У разных видов летучих мышей эхолокационный аппарат устроен по-разному и для ориентации используются различные сигналы. Представители семейства гладконосов издают ультразвуки с частотной модуляцией. Их частоты меняются в пределах от 90 до 40 кГц за время от 10 до 0,5 мс.<Слушаем звук, который издает летучая мышь в полете, слайд №5 , презентация>
7. Вредное влияние шума (эту тему нам представляет специалист по охране труда и здоровья): С развитием цивилизации мы познавали и совершенствовали мир. Появились новые источники звука. Сила их росла с развитием техники. Шум – звук, в котором изменения акустического давления, воспринимаемые ухом, беспорядочны и повторяются через разные промежутки времени. В природе его можно встретить не часто: раскаты грома, извержение вулканов, землетрясения. Люди сами создают вокруг себя шумовое загрязнение, строя промышленные предприятия, заводы, выпуская шумные машины и электробытовые приборы ( пылесос, телевизор, магнитофон).Некоторые люди не могут работать в абсолютной тишине. Человек слушает приятную музыку, чтобы расслабиться, снять усталость и поднять настроение. Но шум таит много опасностей. Он обостряет хронические заболевания.Если шум леса успокаивает, то техногенный шум – раздражает. Единицей измерения громкости звука является – децибел. Немало шумовых раздражителей в наших квартирах: пылесос – до80 дБ, телевизор – до 95 дБ. Даже громкий говор по телефону – до 70дБ. Врачи доказали, что допустимый уровень шума в жилых помещениях не должен превышать днем 40 дБ, в ночное время – 30 дБ. Задумываемся ли мы о последствиях увлечений дискотеками, рок – музыкой, громкость которой очень велика. По данным отоларингологов, юные меломаны, в ушах которых стоит звон в 110 дБ и более, часто глохнут до 20 – летнего возраста. Плеер и сотовый телефон стал распространенным атрибутом современной жизни подростков. Кроме неоспоримых достоинств, у них много недостатков. У японских подростков их применение произошло много раньше, чем у нас. Японские врачи провели обследование, результаты которого впечатляют: из 4,5 тысяч с дефектами слуха – 3 тысячи, из тех, кто от 1 – 4 часов проводит в наушниках. Это серьезное испытание для еще неокрепшего уха.. Звуки и шумы большой интенсивности поражают слуховой аппарат, нервные центры головного мозга, вызывая боль и шок. Шум коварен, так как современная медицина не располагает лекарственными средствами восстановления нервных клеток. Очень сильный шум ( более 110 дБ) вызывает “шумовое опьянение” - развивающее глухоту. Первые симптомы – эффект званого ужина, когда человек не различает голоса на многолюдной вечеринке. “Шумовое опьянение” - успех современной электронной музыки, иногда превышает 140 дБ. Нормы шума в классной комнате – 63 дБ.
Рекомендации по защите своего слуха школьникам:
1 - не говорите громко, не включайте телевизор на всю мощность звука;
2 - не слушайте музыку через наушники долго;
3 - слушайте “тишину”, совершая прогулки на природу;
4 - на дискотеке – подальше от акустических колонок;
5 - будьте терпимы к глухим людям!<Слушаем шум леса, слайд № 4, презентация>
8. Дефекты слуха и слуховые аппараты (слово предоставляется представителям фирмы - “Медтехника”).
- Глухота — полное отсутствие слуха или такая степень понижения, при которой разборчивое восприятие речи становиться невозможным. Полная глухота встречается редко – у большинства глухих имеются остатки слуха, позволяющие воспринимать очень громкие звуки, в том числе и некоторые звуки речи, а иногда и отдельные хорошо знакомые слова и фразы, произносимые громким голосом около уха.
- Тугоухость — стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи. У детей часто возникает при остром или хроническом отите, заболеваниях носа и носоглотки (в частности, при аденоидах). Наиболее резкое нарушение слуха развивается в результате патологических процессов во внутреннем ухе и слуховом нерве. Иногда наблюдается врожденная тугоухость, которая, как и тугоухость, возникшая в раннем детстве, может привести к нарушению развития речи. В возникновении тугоухости у взрослых играют роль отосклерозов, нарушения кровоснабжения внутреннего уха, возрастные изменения слухового нерва (так называемая старческая тугоухость).
- Слуховые аппараты — звукоусиливающие приборы, при меняемые при стойком понижении слуха или глухоте. Первые слуховые аппараты были чисто акустическими, например слуховые рожки, суженный конец которых вставляли в наружный слуховой проход. В современной практике слуховые аппараты - электроакустические устройства, состоящие из микрофона, усилителя-преобразователя и телефона. Звуковые колебания поступают в микрофон, где их энергия преобразуется в электрическую.. Усиленная, она поступает в телефон, где электроэнергия вновь трансформируется в звуковые колебания, воспринимаемые ухом. Выпускают малогабаритные слуховые аппараты с миниатюрным телефоном, который удерживается в ухе с помощью индивидуального вкладыша; модели слуховых аппаратов изготавливают также в виде очков, заколок для волос, карманных слуховых аппаратов и т.п. Они назначаются врачом и подбираются в слухопротезных лабораториях строго индивидуально после тщательного исследования слуха.
Б)-1. Вопросы и задачи с практической направленностью (предлагают к обсуждению представители журнала “Природа”):
1. Что называют акустическими очками?
2. Что такое – звуки леса и как они возникают?
3. Что такое фляттер?
Интересные вопросы(задают представители журнала “Наука и жизнь”):
1). Стихотворение А. Прасолова:
В тяжких волнах наружного гула
И в прозрачном дрожанье стекла
Та же боль, что на время уснула,
И опять, отдохнув, проняла.
Вопрос: Почему окна в стеклах иногда дрожат?
2). Вы стоите в поезде у открытого окна и слушаете мягкий стук колес. Вдруг мимо вас проносится встречный поезд, и вы, оглушенные дьявольским грохотом, отшатываетесь от окна
Вопрос: Почему встречный поезд грохочет сильнее, чем тот, в котором вы едете?
3). Самолет летит со сверхзвуковой скоростью. Летчик находится в носовой части фюзеляжа, двигатели – на крыльях.
Вопрос: Может ли летчик слышать звук своего самолета?
Б)- 2. Эксперимент (демонстрацию нескольких интересных опытов со звуком проводит для собравшихся проводит ученый - экспериментатор):
1. Возьмите крепкую бечевку (60 см) и привяжите к ней в середине металлическую ложку. Концы бечевки привяжите к указательным пальцам. Оба конца должны иметь одинаковую длину. Заткните уши пальцами. Наклонитесь вперед, чтобы ложка свободно повисла и столкнулась с краем стола. Послышится звук, напоминающий звон. Почему?
2. Проведите по зубам расчески листком картона или толстой бумаги, сначала быстро, а затем медленно. Когда звук выше? От чего зависит высота звука? Почему вообще возникает звук?
В). Всегда есть над чем подумать! (подводит итоги и формулирует выводы ведущий ):
Тема: ”Звук” всегда интересна людям! Мы живем в мире звуков, с их помощью общаемся и получаем информацию об окружающем мире ! Сегодня мы говорили о звуке и тех явлениях, которые с ним тесно связаны. Как вы смогли убедиться, звук – это не только физика и биология, но и музыка, и многое другое. Все в этом мире взаимосвязано! За одну только встречу все проблемы не поднять, все вопросы не обсудить, так что – до следующих встреч!<В кабинете физики звучит :испанская гитара и скрипка, слайд № 12 и 13 ,презентация> В заключение, для того, чтобы ощутить красоту человеческого голоса, предлагаем послушать исполнение “Аве Мария” ученицей нашего класса…. и насладиться этим пением!
Творческое домашнее задание (высвечивается на экране или интерактивной доске):
1. Сочини стих о физическом приборе – камертоне;2. Найди в литературных произведениях описание физического явления – эхо.3. Выполни домашний опыт: Возьмите несколько пустых бутылок разного размера. Ударьте по ним карандашом. Какие бутылки издают более высокий звук? Более низкий? Как вы можете это объяснить.
Используемая литература.
1. Перышкин А.В., Гутник Е.М. “Физика” – 9 класс, издательство “Дрофа”, 2011 год.
2. Кац Ц.Б. “Биофизика на уроках физики”, издательство “Просвещение”, 1988 год
3. Горлова Л.А.”Интегрированные уроки физики”, издательство” Вако”,2004г.
4. Богданов Н.Ю. “Физик в гостях у биолога”, издательство “Наука”, 1986 .
5. Хильневич С.С. “Физика вокруг нас”, издательство “Наука”, 1985 г.
6. Симаков Ю.Г. “Живая природа”, издательство “Знание”, 1986 г.
Приложение
Таблица №1
| человек | сверчок | кузнечик | лягушка | |
| Диапазон частот, воспринимаемых органом слуха | 16-20000 гц | 2-4000 гц | 10- 100000 гц | 50-30000 гц |
Таблица №2
| голоса | Частотный диапазон, гц |
| Мужские: бас | 80-350 |
| баритон | 100-400 |
| тенор | 130-500 |
| Женские: контральто | 170-780 |
| Меццо-сопрано | 200-900 |
| сопрано | 250-1000 |
Стихи о камертоне (№3 – А)
А).
Молоточком взмах, и- стук,
Тут же в нем проснулся звук.
“Ля” мы слышим чистый звон
Так звучит наш камертон.Он звучит, звучит, звучит,
Смело взял его рукой
Тишина вокруг, покой.
Б).
Два рожка и коробок,
Вот стучу я смело в бок.
Вдруг прибор мой зазвучал,
А до этого молчал.Что усиливает звук
Взмах руки и сильный стук?
Вопрос простой, не надо быть оратором,
Коробку называют резонатором.
**Кроссворд ( №3 – Б)
Вопросы:
1 - единица громкости( децибел);
2 - Отражение звука (эхо)
3 - волны, которые слышит человек (звук);
4 - орган, улавливающий звук (ухо)
5 - прибор, испускающий чистый звук (камертон);
6 - музыка( звуковое явление).
Приложение № 4, презентации
1. Как источник звука;
2. Акустика помещений;
3. Влияние шума на организм человека
Приложение №5: Дополнительные вопросы к специалистам в разных сферах деятельности с применением звука
1. Что такое перкуссия и где она применяется? Перкуссия -
этот метод основан на закономерностях распространения звука Как известно, при определённых условиях возможны также резонансные явления. Как всякие упругие тела, части человеческого тела способны колебаться и издавать звуки. Если постучать согнутым пальцем по столу в разных его местах, то мы услышим разные звуки, что зависит от толщины досок и поперечин, от наличия пустого пространства в ящиках стола и т.д. Когда постукивают по такому участку тела, который состоит из мягких, пластинчатых тканей (кожа, жир, мышцы), то звук быстро затухает. Если ниже расположены достаточно упругие ткани или органы, то они, резонируя, усиливают колебания, соответствующие их собственной частоте колебаний. Последняя, в свою очередь, зависит от упругости, плотности, объёма и формы тканей или органа. Хороший резонанс дают, например, полости тела, наполненные воздухом, кости и эластичные перепонки.
Сердце – гораздо более плотный орган, чем лёгкие, поэтому его границы легко определять методом выстукивания. Установлено, что размеры сердца у людей, занимающихся разными видами труда, различны (под влиянием физической работы сердце увеличивается). Это же относится и к печени, границы которой так же, как и сердца можно определить методом выстукивания.
2. Какой звук издают сердце и легкие в процессе своей работы? Как это используется врачами – диагностами в медицине?
Ответ: В живом организме органы, клетки, ткани работают ритмически. Нарушения ритма – признак нарушения жизнедеятельности организма!
В настоящее время широко практикуется запись на плёнку и диски звуков, возникающих в сердце и лёгких здоровых и больных людей. Прослушивание соответствующих записей входит в программу обучения студентов - будущих врачей. Графическая регистрация звуков сердца (фонокардиография) позволяет использовать для исследования звуков, возникающих в сердце, не только слух, но и зрение. Дополняя аускультацию (выслушивание), она значительно расширяет возможности, существующие в этой важной и трудной области. Силу звуков, и особенно их положение во времени, с помощью фонокардиографии оценивают гораздо точнее, чем это позволяет выслушивание. Результаты исследования носят документальный характер, что обеспечивает наблюдение за всем ходом болезни, облегчает преемственность в ведении больного.
В современных фонокардиографах микрофон (датчик) преобразует звуковые и механические колебания в колебания электрические. Последние фиксируются на бумаге.
3. Что такое фляттер?
Ответ: В аэродинамике известно явление, называемое фляттером, представляющее собой вредные колебания крыла в полете. У скоростных самолетов эти колебания, происходящие с большой амплитудой, могут привести к ломке крыльев. Долго не могли найти средства гашения этих колебаний. Один из найденных впоследствии методов устранения фляттера оказался очень простым. У передней кромки на конце каждого крыла делалось утяжеление — оно гасило вредные колебания. Природа в течение веков также выработала средства
борьбы с фляттером. Особенно четко оно выражено у стрекоз. На каждом крыле в вершинной его части у переднего края имеется темное хитиновое утолщение. Удаление его не лишает стрекозу возможности летать, но нарушает правильность колебания крыла, стрекоза начинает, как бы порхать. Опыты показали, что эти утолщения регулируют колебания крыла, избавляют его от вредных колебаний типа фляттера.
Приложение( № 6), дополнительные выступления специалистов:
1. Физиологическая акустика ( выступление специалиста-физиолога)
Физиологическая акустика, психофизиологическая акустика, — раздел акустики, изучающий устройство и работу звуковоспринимающих и звукообразующих органов у человека и животных. Методы физиологической акустики могут быть как физическими — при аппаратурном анализе звуков биологического происхождения, при изучении проведения звуком из среды к рецепторным клеткам (например, у наземных млекопитающих через наружное и среднее ухо и далее к кортиеву органу внутреннего уха) или от звукоизлучающих структур в среду (например, от гортани через ротовую полость в воздух), так и психофизиологическими — исследование реакции человека и животных в ответ на звук, регистрация соответствующих биоэлектрических потенциалов. Исследование биоэлектрических потенциалов выявляет способность отдельных нейронов слуховой системы и их совокупностей перерабатывать информацию, содержащуюся в акустических сигналах (перекодирование параметров звуковых колебаний в последовательность нервных импульсов, выделение характерных признаков опознания звуков, сравнение данного слухового образа с хранящимся в памяти эталоном и т.д.). Установлена взаимосвязи между реакциями нейронов и слуховой системы в целом — одна из важнейших задач физиологической акустики. Физический анализ структуры и функции органов звукоизлучения у человека важен для решения задач синтеза речи, создания устройств общения человека с машиной и для разработки устройств автоматического распознания речи. Исследование звукоизлучающих структур у животных существенно для понимания акустических принципов эхолокации, ориентации, коммуникации в животном мире
2. Аускультация – выслушивание.
Работа сердца и движение крови являются источником наслаивающихся друг на друга колебаний различной частоты и амплитуды. Сила звуков сердца, их частотный характер определяют звуковую картину, которая при прослушивании воспринимается в виде определённой “мелодии”. Анализ этих звуков является основой распространённого метода, который называется выслушиванием. Он осуществляется посредством стетоскопа – трубки с небольшими расширениями на обоих концах. Более совершенный акустический прибор – фонендоскоп состоит из звукоулавливающей воронки с мембраной и двух резиновых трубок, идущих к ушам врача. В фонендоскопе звуки усиливаются за счёт резонанса столба воздуха, находящегося в воронке, что облегчает выслушивание.