Dane Informacyjne

2. Dane Informacyjne • Nazwa szkoły: • Gimnazjum nr 7 im. Sybiraków w Szczecinie • ID grupy: 98/64_MF_G2 • Opiekun: Angelika Pawelec • Kompetencja: • Matematyczno-Fizyczna • Temat projektowy: • Dźwięki i hałas • Semestr/rok szkolny • III semestr

3. Temat projektu : „Dźwięki i hałas” • Gimnazjum nr 7 im. Sybiraków w Szczecinie • 98/64_MF_G2

4. Uczestnicy projektu : Drążkiewicz Jakub Kalinowski Robert Kicuń Karolina Kilian Kamil Olech Dariusz Ruchlicka Julia Sargsyan Jan Wyremba Patrycja Zuzaniuk Konrad Baranowska Daria Fenger Monika Pacholczyk Bartosz Wesołowski Mateusz Szarpak Emila Majchrzak Przemysław Opiekun: Pawelec Angelika

5. Spis treści : Drgania i fale Badanie drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie Rejestracja i analiza drgań kamertonu Rejestracja dźwięków wytwarzanych przez różne instrumenty muzyczne Dźwięki „Hałas a Zdrowie”

6. Fale Mechaniczne Fala mechaniczna Źródłem każdej fali mechanicznej jest ciało wykonujące drgania. Falą mechaniczną nazywamy rozchodzące się w przestrzeni i czasie zaburzenia ośrodka. Cząsteczki ośrodka wykonują drgania i pobudzają do drgań następne. Fale nie przenoszą materii, ale przenoszą energię.

7. Charakterystyczne własności fal Prostoliniowe rozchodzenie się fali w ośrodkach jednorodnych, Odbicie – po dojściu do granicy ośrodków fale zmieniają kierunek poruszając się nadal w tym samym ośrodku, Załamanie – na granicy ośrodków fala przechodząc do ośrodka, w którym porusza się z inną prędkością, zmienia kierunek swego biegu, Dyfrakcja – uginanie się fali na krawędziach, czego skutkiem jest zdolność do omijania przeszkód mniejszych niż długość fali, oraz powstawanie pasków dyfrakcyjnych po przejściu fali przez wąską szczelinę albo przeszkodę, Interferencja – nakładanie się spójnych fal z różnych źródeł, które prowadzi do wzmocnienia lub wygaszenia się fal, Dudnienie – oscylacje amplitudy fali, Fale o różnych długościach mogą w różnych ośrodkach rozchodzić się z różnymi prędkościami. Efekt ten, nazywamy dyspersją fali, Rozszczepienie – załamanie fal pod różnymi kątami, zależnie od ich długości, powoduje rozkład fali na fale składowe, np. rozszczepienie światła w pryzmacie.

8. Fala Morska

9. Fala Sejsmiczna

10. Fala Dźwiękowa

11. Rodzaje Fal

12. Przykłady Fal Podłużnych

13. Przykłady Fal Poprzecznych

14. Wielkości Opisujące Fale i Drgania

15. Długość fali i jej amplituda

16. Pierwsze zadanie W czasie 30 sekund uderzyło o brzeg 15 fal. Jaka jest odległość między sąsiednimi grzbietami fal (czyli długości fal), jeżeli jej prędkość wynosi 3m/s. Dane: T=30s, v=3m/s Szukane: f=?, v=? Rozwiązanie:

17. Drugie zadanie Aby określić swoją odległość od lasu, turysta klasnął w dłonie. Echo powróciło po 3 sekundach. Jak daleko stoi turysta od ściany lasu? Przypomnij sobie, że dźwięk rozchodzi się w powietrzu z prędkością 340m/s. Dane: T=3s, v=340m/s Szukane: d=? Rozwiązanie:

18. Badanie drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie Potrzebny zestaw eksperymentalny: Interfejs pomiarowy Coach Lab II+, podłączony do komputera Ultradźwiękowy detektor ruchu Wahadło sprężynowe (statyw, sprężyna, ciężarki)

19. Zagadnieniateoretyczne Prawo Hooke'a – prawo mechaniki określające zależność odkształcenia od naprężenia. Głosi ono, że odkształcenie ciała pod wpływem działającej na nie siły jest wprost proporcjonalne do tej siły. Współczynnik między siłą, a odkształceniem jest często nazywany współczynnikiem (modułem) sprężystości.

20. Przebieg doświadczenia Po uruchomieniu programu Coach 6 otwieramy ćwiczenie „Badanie ruchu’’, zawarte w projekcie „Laboratorium fizyczne’’ i przygotowujemy własne ustawienia. Detektor ruchu (podłączony do wejścia z tyłu interfejsu Coach Lab II+) ustawiamy na podłodze, pod ciężarkiem. Rejestrujemy zmiany położenia ciężarka zawieszonego na sprężynie.

21. Obserwujemy powstający wykres zmian położenia w czasie pomiaru Z wykresu położenia x(t) wyznaczamy amplitudę i okres drgań, obliczamy częstotliwość. Powtarzamy pomiary kilkukrotnie, zmieniając masę wahadła (dla tej samej sprężyny), a potem sprężynę (przy ustalonej masie) i badamy wpływ tych wielkości na okres drgań.

22. Wnioski płynące z doświadczenia Okres drgań (T) zależy od masy (m) obciążającej sprężynę Współczynnik proporcjonalności nie zależy od masy ciężarka, lecz od rodzaju sprężyny Okres nie zależy od początkowego odchylenia ciężarka od położenia równowagi

24. Rejestracja i analiza drgań kamertonu • Zestaw eksperymentalny: • Interfejs pomiarowy Coach Lab II+, podłączony do komputera • Czujnik dźwięku • Kamerton

25. Cele doświadczenia Celem doświadczenia jest rejestracja i analiza drgań kamertonu, wyznaczanie okresu i częstotliwości drgań, a także zbadanie wpływu pudła rezonansowego na natężenie dźwięku.

26. Wnioski z doświadczenia Pudło rezonansowe ma duży wpływ na natężenie dźwięku wydobywającego się z kamertonu Kamerton trzymany w ręce jest praktycznie niesłyszalny Zamykanie pudła rezonansowego zmniejsza natężenie dźwięku

28. Rejestracja dźwięków wytwarzanych przez różne instrumenty muzyczne • Zestaw eksperymentalny: • Interfejs pomiarowy Coach Lab II+, podłączony do komputera • Czujnik dźwięku • Struny głosowe

29. Cele doświadczenia Celem doświadczenia jest rejestracja i badanie różnych sygnałów dźwiękowych oraz ich analiza. Pozwala to wprowadzić takie pojęcia jak: widmo i barwa dźwięku, składowe harmoniczne.

30. Wnioski płynące z doświadczenia Różne instrumenty muzyczne mają różną wysokość dźwięku i barwę Czas trwania zależy od czasu w jakim instrument produkuje dany dźwięk Głośność zależy od amplitudy drgań powietrza przenoszącego dźwięk

32. Dźwięk Dźwięk – wrażenie słuchowe spowodowane falą akustyczną rozchodzącą się w ośrodku sprężystym (ciele stałym, cieczy, gazie). Częstotliwości fal, które są słyszalne dla człowieka, zawarte są w paśmie między wartościami granicznymi od ok. 16 Hz do ok. 20 kHz.

33. Dźwięk w próżni Dźwięk nie rozchodzi się w próżni, dlatego że dźwięk – to są drgania, które muszą być przenoszone przez cząsteczki. Z racji tego, iż w próżni nie ma nic, dźwięk nie może być tam przenoszony.

34. Źródła dźwięku • Źródło dźwięku - to ciało drgające, którego energia jest dostateczna, aby wywołać w narządzie słuchu, najsłabsze wrażenia słuchowe. Inaczej mówiąc natężenie dźwięków słyszalnych musi przekraczać próg słyszalności.

35. Wysokość dźwięku Wysokość dźwięku. Ciała drgające wykonują więcej lub mniej drgań na sekundę, zależnie od rodzaju materiału i od wymiarów fizycznych. Struna (lub płytka) krótka i cienka (struny w skrzypcach, górne struny fortepianu, dzwonki itp.) wykonuje tysiące drgań na sekundę i wydaje dźwięk wysoki. Natomiast struna (lub płyta) gruba i długa (struny kontrabasu, basowe struny fortepianu itp.) wykazuje kilkadziesiąt drgań na sekundę, wydając dźwięk niski.

36. Wysokość dźwięku Dla przykładu podajemy częstotliwość drgań wszystkich dźwięków a na fortepianie, strojonych według obowiązującego obecnie stroju (a1=440 drgań na sekundę):

37. Barwa dźwięku Barwa dźwięku – cecha dźwięku, która pozwala odróżnić brzmienia różnych instrumentów lub głosu. Uzależniona jest od ilości, rodzaju i natężenia tonów składowych, ponieważ jest związana ze spektrum harmonicznym. Barwa danego instrumentu może zmieniać się nieznacznie w zależności od: sposobu wzbudzania drgań (pociągnięcie smyczkiem, szarpnięcie lub uderzenie), siły wzbudzenia (zatem i głośności dźwięku), częstotliwości (różne struny mogą wydawać dźwięki nieco różniące się barwą).

38. Barwa dźwięku

39. Rezonans akustyczny Rezonans akustyczny – zjawisko rezonansu zachodzące dla fal dźwiękowych, polegające na pobieraniu energii fal akustycznych przez układ akustyczny ze źródła drgań o częstotliwościach równych lub zbliżonych do częstotliwości drgań własnych układu. W wyniku czego dochodzi do generowania, wzmacniania lub filtrowania drgań o tych częstotliwościach.

40. Rezonans akustyczny Występowanie rezonansu jest istotnym zjawiskiem dla funkcjonowania akustycznych instrumentów muzycznych umożliwia generowanie wybranego tonu, np. przez flet, trąbkę. Pudła rezonansowe akustycznych instrumentów strunowych wzmacniają głos generowany przez strunę i nadają ton instrumentowi.

41. Rezonans akustyczny

42. Fala stojąca Fala stojąca — fala, której pozycja w przestrzeni pozostaje niezmienna. Fala stojąca może zostać wytworzona w ośrodku poruszającym się względem obserwatora lub w przypadku interferencji dwóch fal poruszających się w takim samym kierunku, ale mających przeciwne zwroty.

43. Fala biegnąca Fala biegnąca (lub fala bieżąca) jest to fala, która porusza się - nie jest falą stojącą.

44. „Hałas a zdrowie” • Kliknij tutaj

45. Bibliografia http://www.ikmb.tryncza.itl.pl/zaczek/zaczek2/testjs/drgania%5BA%5D.htm http://www.fizykag7tychy.republika.pl/fale_mechaniczne.html http://www.igf.edu.pl/pl/wydarzenia/aktualnosci/zjawisko_sejsmiczne_27_02_2010_w_chile http://www.czytelnia.chrzescijanin.pl/ksiazki/wppop/wppop_11.htm http://www.fizykon.org/drgania_fale/fale_poprzeczne_i_podluzne.htm http://www.wikki.szukajmp3.info/title/Fala_pod%C5%82u%C5%BCna http://www.epomoce.pl/fizyka_Ruch_falowy http://pl.wikipedia.org/wiki/Fala_poprzeczna http://gkaczo.cba.pl/index.php?id=127&id2=101