Проект Акустический шум и его воздействие на человека черновик

Исследовательский проект
по биологии
Акустический шум и его воздействие на человека
Краснодар
2023
2
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
Глава I. Влияние шума на организм человека………………………………......5
1.1 Уровни шума…………………………………………………………...5
1.2 Шум и его влияние на организм человека……………………………7
1.3 Школьный шум……………………………………………………….. 7
1.4 Методы и средства защиты от шума………………………………….9
Глава II Исследование…………………………………………………………...10
2.1 Влияние музыки различных жанров на организм учащихся……... 10
2.2 Влияние силы звука плеера на организм учащихся…………...….. 10
Исследование 1……………………………………………………………......... 10
Исследование 2…………………………………………………………………. 11
Исследование 3…………………………………………………………………..12
2.3 Рекомендации школьникам по защите от шума…………………... 14
Заключение……………………………………………………………………… 15
Список литературы………………………………………………………………16
3
Введение
Наш мир, который нас окружат, полон разнообразными звуками. Вокруг
нас звучат голоса людей и музыка, щебет птиц и шум ветра, рев моторов и
шелест листвы. Люди, с помощью слуха получают информацию об
окружающем мире. Для животных очень важное значение имеет звук. Шум
является совокупностью звуков различной частоты и интенсивности,
повторяющиеся через разные промежутки времени. Все звуки и шумовые
явления имеют как положительные, так и отрицательные качества.
Раздражительность и рассеянность - это наиболее распространённые
симптомы шумового влияния. Шумовое загрязнение приводит к разрушению
слухового аппарата, вызывает у человека различные болезни: тугоухость,
неврозы, нарушения нервной системы, психические расстройства, сердечнососудистые заболевания. Шум обостряет хронические заболевания. Для того,
чтобы расслабиться, снять усталость, поднять себе настроение люди
слушают классическую музыку. Поэтому можно сказать, что шум оказывает
хорошее влияние на нас, но и так же имеет много вредных и опасных для
человека свойств.
Актуальность: скрытый и опасный враг человека и других живых
существ – это сильный продолжительный и постоянный шум. Даже в
античных городах вводились правила ограничения шума. В связи с этим
возник вопрос о защите людей от звуковых явлений.
Однако, эта проблема в экологическом аспекте в науке практически не
обсуждается. Наш интерес в подготовке данного исследовательского проекта
вызван желанием узнать, что такое шум и как он влияет на человека, и как
сохранить хороший слух до пожилого возраста.
Цель проекта: изучить влияние шума на здоровье человека.
Объект исследования: шум как звуковое явление.
Предмет исследования: воздействие шума на организм человека.
Проблема: ухудшение слуха при долгом прослушивании громкой
музыки в наушниках.
Задачи:
1. Проанализировать научную литературу по проблеме исследования.
2. Выяснить влияние шума на здоровье человека.
3. Изучить санитарные нормы шума для жилых помещений и
образовательных
учреждений
и
возможности
звукоизоляционных
материалов.
4
4. Пронаблюдать влияние музыки различных жанров на организм
учащихся.
5. Выявить влияние силы звука плеера на организм учащихся.
6. Провести анкетирование
7.. Разработать здоровье сберегающие рекомендации для учащихся.
Гипотеза: повысить умственную работу и обезопасить себя от вредного
воздействия шума учащиеся могут, если:
1. Получат знания об особенностях звука и его влиянии на слух
человека;
2. Понизят шум на переменах;
3. Внимательно отнесутся к нашим рекомендациям, разработанным в
ходе выполнения проекта.
Методы исследования: теоретический анализ научной литературы,
опытно-экспериментальная работа, наблюдение, беседа, анкетирование, и
качественный анализ полученных результатов.
5
Глава I Влияние шума на организм человека
1.1
Уровни шума
Побочным явлением научно-технического прогресса стал шум, он
мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда и
отрицательно влияет на центральную систему. Люди по-разному реагируют
на шум, часто это зависит от возраста, темперамента, здоровья, условий
жизни и других причин. Наиболее чувствительны к действию шума люди
старших возрастов [5].
В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные
исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их
исследования показали, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека,
но и абсолютная тишина пугает и угнетает человека.
Колеблющееся тело – это источник звука. Это тело приводит в движение
окружающий воздух, в котором начинают распространяться упругие
продольные волны. Механические волны, действие которых на ухо вызывает
ощущение звука, называются звуковыми. Когда эти волны достигают уха,
они заставляют колебаться барабанную перепонку, и мы ощущаем звук [3].
Свойства звуковых волн. Основные характеристики звука.
Звук - это то, что мы произносим и слышим: нежная мелодия, звон
колокола, грохот водопада, слова, произносимые человеком, звон колокола,
грозовые раскаты грома, землетрясения. Колебания звуковых частот,
которые распространяются в твердых телах, называют звуковой вибрацией
или структурным звуком. Звуковые волны, которые распространяются в
воздухе, называют воздушным звуком. Волны с частотой меньше 16 Гц
называют инфразвуком, с частотами более 20 кГц называют ультразвуком.
[1, 8, 12, 16],
Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волны должны обладать
некоторой минимальной интенсивностью, называется порогом слышимости.
Он бывает различен для разных людей и сильно зависит от частоты звука.
Человеческое ухо наиболее чувствительно к частотам от 1000 до 6000 Герц.
[13]
Следовательно, чтобы вызвать ощущение звука, необходимо выполнить
три условия:
6
1) источник колебаний должен быть таким, чтобы его частота
изменялась в определенном интервале частот;
2) среда должна быть упругой;
3) мощность звуковой волны должна быть достаточной, чтобы вызвать
ощущение звука.
Хорошие звукоизоляционные материалы – вата, ворсистые ковры, стены
из пенобетона или пористой сухой штукатурки – как раз тем и отличаются,
что в них очень много поверхностей раздела между воздухом и твёрдым
телом. Проходя через каждую из таких поверхностей, звук многократно
отражается. Но, кроме того, и сама среда, в которой звук распространяется,
поглощает его. Физически мы способны различать высоту тона, тембр,
громкость звука.
Первое различимое качество звука – это громкость. Для разных людей
один и тот же звук может казаться громким и тихим. Одному и тому же
человеку более громкими кажутся звуки, у которых амплитуда колебаний
звуковой волны больше. Любое изменение громкости звука вызывается
изменением амплитуды колебаний [2].
Второе различимое качество звука – это высота тона. Звук,
соответствующий определенной частоте колебаний, называется тоном. Тон
звука определяется частотой, с которой изменяется давление в звуковой
волне. Чем больше частота звука, тем более высокий тон [4].
Если бы вибрирующие тела создавали при звучании в каждый момент
только один тон, мы не смогли бы отличать голос одного человека от голоса
другого, а все музыкальные инструменты звучали бы для нас одинаково.
Каждому музыкальному инструменту, каждому человеческому голосу
присущ свой тембр, своя «окраска» звука. Самый низкий из них называют
основным тоном, более высокие тона называют обертонами. В совместном
звучании основной тон и обертоны создают тембр звука. Один тембр
отличается от другого, числом и силой обертонов. Чем больше их звучание
основного тона, тем приятнее тембр звука.
Влияние шума на организм человека:
1. Шум становится причиной преждевременного старения. В тридцати
случаях из ста шум сокращает продолжительность жизни людей в крупных
городах на 8—12 лет.
2. Достаточно сильный шум уже через 1 мин может вызывать изменения
в электрической активности мозга, которая становится схожей с
электрической активностью мозга у больных эпилепсией.
7
3. Такие болезни, как гастрит, язвы желудка и кишечника, чаще всего
встречаются у людей, живущих и работающих в шумной обстановке. У
эстрадных музыкантов язва желудка — профессиональное заболевание.
4. Шум угнетает нервную систему, особенно при повторяющемся
действии.
5. Под влиянием шума происходит стойкое уменьшение частоты и
глубины дыхания.
6. Под влиянием шума изменяются углеводный, жировой, белковый,
солевой обмены веществ.
1.2
Школьный шум
Как и любое другое учреждение, наша школа страдает от шумового
загрязнения — внешнего и внутреннего, и еще неизвестно, что наносит
больший вред. На переменах стоит шум, бегают дети, раздается громкий
смех, крики. В результате к концу дня ученики чувствуют себя совершенно
утомленными, у некоторых может болеть голова. Нужно объяснить ученикам
последствия такого шума, его влияние на нервную систему. Важно, чтобы
они сами осознали необходимость соблюдения тишины во время урока и на
переменах. Конечно, требовать абсолютной тишины во время перемен
неразумно, но относительного спокойствия все, же надо добиться. А вот
отсутствие шума на уроках — явление крайне необходимое. Так учителю
легче работать, да и сами ученики смогут лучше сосредоточиться [10].
Одним из видов шума является так называемый «школьный шум».
Уровень интенсивности шума на уроках находится преимущественно в
пределах от 60 до 80 дБ, с частотой от 500 до 2000 Гц. Шум до 40 дБ не
вызывает отрицательных изменений, они становятся выраженными при
воздействии шума в 50 и 60 дБ. При шуме в 65 дБ у школьников отмечено
снижение внимания на 12-16%. Уровень шума свыше 80–100 дБ способствуя
увеличению числа ошибок в работе, снижая производительность труда
примерно на 10 – 15% и одновременно значительно ухудшая его качество.
Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо,
незаметно. Человек против шума практически беззащитен [14].
1.3
Шум и его влияние на организм человека
Шум — беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков.
Под бытовым шумом понимают всякий неприятный, нежелательный звук
или
совокупность
звуков,
нарушающих
тишину,
оказывающих
раздражающее или патологическое воздействие на организм человека. [7]
В науке называется музыкальным тот звук, в котором изменение
акустического давления, воспринимается ухом, упорядочено и, кроме того,
повторяется регулярно, через равные промежутки времени. Звук перестаёт
8
быть музыкальным, и его называют шумом, если звуковое давление
изменяется в нём беспорядочно.
Нами также установлено, что учёные выделяют такое понятие как
«шумовое загрязнение» – шум, воспринимаемый человеком в качестве
помехи, один из вариантов физического загрязнения среды [6]. Единица
измерения шумового загрязнения – децибел. Шепот – это 20-40 дБ, обычный
разговор – 50-70 дБ, транспортный шум оживленной городской магистрали –
120 дБ [7].
Таблица №1. Уровни шумов от различных источников и реакция
организма на акустические воздействия (в дБ).
№
Источник шума
Уровни
Результат
шума (дБ)
Допустимый
1. Зимний лес в безветренную погоду
0
Комфортный
акустический режим
2. Шелест листвы
10-25
3. Тиканье часов в 1м от уха
около 10-20 (при уровне звука 1060 дБ)
4. Шёпот
25-35
5. Спокойный разговор
45-60
6. Шум
в
салоне
легкового
65
автомобиля
7. Урок в школе
45-65
Предельно допустимый
8. Шум на перемене в школе
60-80
Появляется чувство
раздражения,
9. Будильник
70-80
утомляемость,
10. Телевизор
70-90
головная боль.
11. Поезд (метро, на железной дороге)
75
12. Громкий разговор
75
13. Пылесосы
75
14. Игра на пианино
до 85
15. Детский плач
70-90
16. Реактивный самолет (на высоте
95
Постепенное
300 м)
ослабление
слуха,
нервно-психический
17. Цех текстильной фабрики
100
стресс,
язвенная
18. Автомобильный гудок
100
болезнь, гипертония.
Недопустимый
19. Плеер
110
Вызывает звуковое
9
20. Транспортный шум оживлённой
120-135
опьянение, нарушает
городской магистрали
сон,
разрушает
психику, приводит к
21. Реактивный двигатель
135-155
глухоте.
22. Шум на дискотеке
180
23. Удар молнии
110-130
24. Взлет реактивного самолета
140
25. Старт космической ракеты
150-170
26. Выстрел из орудия
175
1.4 Методы и средства защиты от шума
Одним из направлений борьбы с шумом является разработка
государственных стандартов на средства передвижения, инженерное
оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические
требования по обеспечению акустического комфорта.
Санитарные нормы допустимого шума обуславливают необходимость
разработки технических, архитектурно-планировочных и административных
мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим
требованиям шумового режима, как в городской застройке, так и в зданиях
различного назначения, позволяют сохранить здоровье и работоспособность
населения [11]. Однако неметаллы не используются для снижения шума, а
металлические материалы, характеризующиеся высокими прочностными
свойствами, обеспечивают снижение шума весьма незначительно, поэтому
встал вопрос о создании принципиально новых материалов. Такими
материалами являются биметаллы. До сих пор робкие попытки использовать
биметаллы для снижения шума и вибрации не обеспечили решение
проблемы, поэтому весьма актуальным является научное исследование,
посвященное разработке биметаллов с повышенными демпфирующими
свойствами. Технические средства защиты от шума: звукопоглощение,
звукоизоляция, экранирование, средства демпфирования и глушители шума.
Средства индивидуальной защиты [15].
Меры борьбы с шумом:
1. Замена шумных процессов бесшумными или менее шумными;
2. Улучшение качества изготовления и монтажа оборудования;
3. Укрытие источников шума;
4. Вывод работающих людей из сферы шума;
5. Применение индивидуальных защитных средств;
6. Блокировка путей распространения звуковых волн;
7. Прекращение эксплуатации шумного оборудования.
10
Шум не так уж и безобиден, даже если мы не замечаем его. Он может
медленно, но неуклонно разрушать здоровье. К органам слуха нужно
относиться бережно уже с детского возраста. Необходимо проводить
информационную работу по профилактике влияния шума на здоровье
школьников.
Глава II Исследование
2.1 Влияние музыки различных жанров на организм учащихся
Музыка оказывает заметное действие на биологические процессы,
протекающие в живом организме, влияя на состояние мозговых клеток, их
частей в результате нарушая режим деятельности мозга. Например,
классическая музыка может нормализовать работу мозга, вызвать
положительные эмоции, а резкая музыка при длительном действии гасит
положительные эмоции, отрицательно сказывается на физиологических
процессах, протекающих в организме [10].
Я в своем 9 Д классе провел исследование влияния классической и рок
музыки на активизацию мысленной деятельности учащихся, были получены
следующие результаты.
Вывод: прослушивание классической музыки снижает давление крови
на стенки кровеносных сосудов учащихся, тем самым уменьшает пульс, а рок
музыка – усиливает.
2.2 Влияние силы звука плеера на организм учащихся
Особую опасность представляют плееры или сотовые телефоны с
наушниками для подростков. Громкость звука плеера или сотового телефона
с наушниками составляет 100-114 дБ. Здоровые барабанные перепонки без
ущерба могут переносить громкость плеера в 110 дБ максимум в течение 1,5
мин. Популярность плеера или сотового телефона с наушниками стала
причиной того, что среди молодежи распространяется тугоухость (глухота).
Если плеер включен на полную мощность, то на уши приходится нагрузка в
110 дБ – это соответствует шуму, производимому стартующим самолетом.
Прижатые наушники и слишком громкая музыка вызывают у все большего
числа подростков проблемы слуха. Без ущерба для органа слуха барабанные
перепонки могут выносить такую нагрузку не более 1,5 – 2 минут. По
11
мнению специалистов, в ближайшие годы средний возраст людей с
ущербным слухом значительно снизится, поэтому так важно соблюдение
гигиенических норм – определенной громкости и продолжительности
слушания музыки.
Исследование № 1
Особую опасность представляют плееры или сотовые телефоны с
наушниками для подростков. Громкость звука плеера составляет 100-114 дБ.
Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить громкость
плеера в 110 дБ максимум в течение 1,5 мин.
Цель работы: определение количества учеников, у которых есть плеер
или сотовые телефоны с наушниками.
Ход работы: я провел выборочный опрос среди учащихся 7-9 классов.
Определив количество людей, имеющих плееры или сотовые телефоны с
наушниками. Среди 20 опрошенных человек, плееры оказались у 18 человек,
что составляет 88%.
Вывод: 88% учащихся нашей школы, при регулярном использовании
плееров или сотовых телефонов с наушниками, к 30 годам могут ощутить
понижение слуха.
Исследование № 2
Острота слуха – это минимальная громкость звука, которая может быть
воспринята ухом испытуемого. Нормальным слухом считается такой, при
котором тиканье ручных часов среднего размера слышно на расстоянии 10 15 см.
Оборудование: механические часы, линейка.
Цель: определить количество людей с пониженным слухом.
Ход работы:
1. Приближайте часы до тех пор, пока не услышите звук. Измерьте
расстояние от уха до часов в сантиметрах (L1).
2. Приложите часы плотно к уху и отводите от себя до тех пор, пока не
исчезнет звук. Опять определите расстояние до часов (L2).
3. Если данные совпадут, это будет приблизительно верное расстояние.
4. Если данные не совпадут, то для оценки расстояния слышимости
нужно взять среднее арифметическое двух расстояний ((L1+L2)/2).
Таблица 2. Оценка результатов теста
№
L1, см
L2, см
(L1+L2)/2
Результаты
1
2
3
4
5
1.
7
10
8,5
ниже нормы
2.
11
11
11
норма
12
3.
10
12
11
норма
4.
12
12
12
норма
5.
9
11
10
норма
6.
10
13
11,5
норма
7.
9
9
9
ниже нормы
8.
14
16
15
выше нормы
9.
7
9
8
ниже нормы
10.
14
14
14
норма
11.
11
13
13
норма
12.
15
14
14,5
норма
13.
8
9
8,5
ниже нормы
Продолжение таблицы 2
1
2
3
4
5
14.
12
11
11,5
норма
15.
12
13
12,5
норма
16.
11
14
12,5
норма
17.
16
12
14
норма
18.
10
11
10,5
норма
19.
11
12
11,5
норма
20.
8
7
7,5
ниже нормы
21.
12
12
12
норма
22.
13
14
13,5
норма
23.
14
12
13
норма
24.
16
13
14,5
норма
Вывод: у каждого пятого испытуемого девятиклассника - слух ниже
нормы. Т.к. из 24 учащихся 9Д нормальный слух имеют 79 %, у 21 % - слух
понижен.
Исследование №3
Таблица 3. Учащимся 9Д класса была предложена анкета, включающая
следующие вопросы.
№
Вопросы исследование
Результат, %
1. Каким образом вы предпочитаете слушать Колонки-61,5%,
музыку?
наушники - 5,2%,
когда как -33,3%
2. Какую музыку вы предпочитаете?
Рок -28%, Рэп-48%,
Поп-19%, клас. муз. - 5%
3. Раздражает ли вас посторонний шум?
Да - 45,4%. Нет -34,6%.
13
Иногда - 20%.
4. Включаете ли вы музыку, когда делаете Да-65%. Нет-6,5%.
уроки?
Иногда-28.5%
5. Мешает ли вам шум в классе во время урока? Да – 73,7%. Нет-26,3%.
6. Можете ли вы отвлечься от окружающих Да - 87%. Нет - 13%.
шумов?
7. Можете ли вы заснуть под громкий шум?
Да-15,6%. Нет - 84,4%
8. Бывает ли, что вы перестаете воспринимать Да- 57,7%. Нет-35,2 %.
объяснения учителя на уроке?
Иногда - 7,1%
9. Просыпаетесь ли вы под звук будильника?
Да -85%. Нет-10,3%.
Иногда - 4,7%
Вывод: Результаты неутешительны. Большинство девятиклассников
любят слушать тяжёлую музыку (рок, рэп), которая больше всего раздражает
ушные перепонки. Наиболее благоприятная музыка, к сожалению, на
последнем месте. Т.к. многие учащиеся
слушают музыку во время
выполнения уроков, то качество умственной работы при этом снижается.
Раздражение от постороннего шума зависит в основном от темперамента
человека. Более половины очень часто бывают «на взводе».
Большая часть школьников
предпочитает слушать музыку через
колонки, и это правильно, т. к. звук рассеивается, тем самым менее
воздействует на перепонки, в отличие от наушников (при одинаковой
громкости).
14
2.3 Рекомендации школьникам по защите от шума (продукт)
Уважаемые учащиеся лицея № 64, если вы не хотите в подростковом
возрасте иметь слух такой же, как у пожилых людей, страдать от тугоухости,
переутомления, головной боли, депрессии, гипертонии, заболеваний
сердечно-сосудистой системы, прислушайтесь к нашим рекомендациям.
1. Не говорите слишком громко (не кричите) на переменах.
2. Не включайте громко телевизор, музыку.
3. Не слушайте музыку через наушники продолжительное время, иначе с
возрастом вы вынуждены будете пользоваться слуховыми аппаратами.
4. На дискотеке постарайтесь находиться подальше от акустических
колонок.
5. Отдыхайте в выходные дни на природе, можно тихо слушать музыку.
6. Терпимо относитесь к людям с пониженным слухом.
15
Заключение.
В ходе работы над проектом нами были изучены свойства и особенности
шума. Было рассмотрено физическое понятие шума, тема, к которой
относится явление шума (акустика, звуковые колебания).
Ухо – единственный орган, при помощи которого мы можем
почувствовать шум. Но оказывается человеческое ухо, так же, как и другие
органы, нуждается в защите, в данном случае – защите от шумового
загрязнения. Шум оказывает вред на наш организм незаметно для нас, т.е. мы
не можем видеть воздействие шума на нас. Экспериментальная проверка
гипотезы исследования нашла своё подтверждение. Нами были сделаны
следующие выводы:
1. Чрезмерный шум – одна из важнейших проблем. Его вредное
воздействие на организм совершается незаметно. Нарушения в организме
обнаруживаются не сразу. К тому же организм человека против шума
практически беззащитен.
2. С гигиенических позиций относительно комфортным считается
акустический режим при уровне звука до 60 дБ, для нервной системы вреден
шум свыше 50— 60 дБ, а при уровнях выше 80 дБ начинается область
максимального дискомфорта.
3. Чтобы обезопасить себя от ненужных звуков в школе, не следует
кричать на переменах, включать музыку на полную громкость.
4. На улице нельзя слишком громко включать наушники, т. к. на уличный
шум, ставший уже обыденным, будет накладываться музыка, и тем самым
превысит допустимую норму.
5. Полностью оградить себя от шума невозможно, но мы можем сами
уменьшить его влияние на себя и окружающих.
16
Надеемся, что школьники будут бережнее относиться к своему
здоровью, стараясь как можно меньше подвергаться вредному воздействию
шума.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Список использованных источников.
Агранат Б. А. и др. Основы физики и техники ультразвука. - М.:
Высшая школа, 2015. - 352 с.
Влияние шума больших городов на здоровье человека (www.healthfor-family.com/article)
Гулиа Н.В. Удивительная физика: О чем умолчали учебники. – М.:
Изд-во НЦ ЭНАС, 2005., С.135-138.
Енохович А. С. – Справочник по физике и технике. Пособие для
учащихся. М: Просвещение, 2016. – 415 с.
Криксунов Е.А. и др. Экология: 9 класс: Учеб. для общеобразов.
учеб. заведений /. – М.: Дрофа, 2015., С.209-213
Леонович А.А. Я познаю мир: Физика: Дет. энцикл. – М.: ООО
«Издательство АСТ», 2014, С.325-327
О вредном влиянии шума (www.webasto-msk.ru).
Пахомова Н.Ю. Метод учебного проекта в образовательных
учреждениях. - М.: Поиск, 2005.
Проблема влияния шума на организм человека. (www.conf.muh.ru).
Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды:
Словарь-справочник. – М.: Просвещение, 2017 – 320 с.
Санитарно-эпидемиологические правила (СанПиН 2.4.2.1178-02).
"Гигиенические
требования
к
условиям
обучения
в
общеобразовательных учреждениях".
СанПиН 2.1.2.1002-00. Санитарно-эпидемиологические требования к
жилым зданиям.
Допустимые уровни шума. (www.xserver.ru).
17
14. Хорбеико И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. - М: Знание, 2016. - 192
с.
15. Шумовое загрязнение (http://www.wikipedia.ru).
16. Шумовые
загрязнения
и
влияние
шума
на
человека
(http://www.sobinform.ru).