Исследовательский проект на тему: "Влияние шума на живые организмы"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

"Средняя школа №2 города Рудня"

Исследовательский проект на тему:

"Влияние шума на живые организмы"

Выполнил: ученик 11 класса

Буланков Данила Игоревич

Руководитель: Базылев

Сергей Александрович.

Учитель физики

2019-2021 год

Содержание

I. Введение 3

II. Основная часть 4

1. Актуальность шума в жизни человека 4

2. Понятие шума 5

2.1. Шум со стороны физики 5

2.2. Шум со стороны биологии 5

3. Воздействие шума на живые организмы 5

3.1. Критическое влияние шума на человека 5

3.2. Воздействие шума на растения 7

4. Виды и категории звука 7

4.1. Распространение разных частот звука в среде 8

4.2. Способы защиты от шума 8

4.2.1. Способы защиты от шума в доме 9

4.2.2. Способы защиты от шума на рабочем месте 11

4.2.3. Способы защиты от шума в отдельных обстановках 11

III. Практическая часть 13

IV. Заключение 14

V. Приложения

I Введение

Тема: Влияние шума на живые организмы.

Актуальность: с развитием технологий появилась проблема в излишнем шуме, негативно влияющем на людей и животных.

Цель: Выяснить влияние шума на живой организм и способы защиты от его негативного воздействия.

Задачи:

1. Изучить литературу о воздействии шумов на живые организмы.

2. Исследовать воздействие шума на здоровье.

3. Исследовать шум с точки зрения физики.

4. Исследовать шум с точки зрения биологии.

5. Сформировать способы защиты от шума.

Объект: живые организмы

Предмет исследования: шум, звук.

Гипотеза: Шум негативно влияет на живой организм, поэтому его повышение снизит уровень здоровья в области его действия.

Методы:

1. Эмпирические:

эксперимент, наблюдение, оценка.

2. Теоретические:

анализ, сравнение, обобщение, вывод.

II Основная часть

1. Актуальность шума в жизни человека

В ходе развития человеческого общества люди столкнулись с таким видом загрязнения как шум. Шум такое же загрязнение, как и тепловое, радиационное, световое, электромагнитное, химическое и т.д. не стоит его недооценивать. Он требует мер защиты и предосторожности. Меры борьбы с эти видом загрязнения были обнаружены еще в древнем Риме, жители крупных городов жаловались на невозможность уснуть ночью из-за грохота колесниц, тогда Юлий Цезарь своим указом запретил езду экипажей ночью по городам, а королева Англии, Елизавета Третья, запретила после 10вечера бить мужьям своих жен, так как те мешали спать соседям. В качестве борьбы с шумом, в современной Японии считается крайне некультурно громко разговаривать в общественном транспорте, так как это мешает другим пассажирам, однако даже если человек сам по себе не будет источником шума, то шума от автомобилей, отбойных молотков и прочего просто так не избавится. Сейчас, когда транспорта и прочих источников шума стало в разы больше, это грозит не просто плохим сном, а постепенным ухудшением слуха, головными болями, нарушения в нервной системе, повышенным давлением и пульсом. В нынешней ситуации человек подвержен шуму постоянно с раннего возраста, в школе, на работе, на улице по пути к магазину. В школе на уроке не просто так требуют тишины, уже давно известно пагубное воздействие шума на человека, для ученика на уроке шум не допустим. Средний уровень шума на уроке около 44дБ, начиная от 55дБ, начинаются проблемы с умственной работой, раздражение и неприятные ощущения, c 65дБ у ученика может возникнуть утомление, тревога, раздражение, оказывается негативное воздействие на нервную систему, работоспособность снижена [4 с. 104]. На переменах при наличии младших классов, кои являются основным источником повышенного шума, уровень шума может колебаться в районе 75дБ. Шум не обязательно должен быть единичным источником большого шума, так как он имеет свойство складываться друг с другом, множество небольших источников также несут в себе серьезную угрозу человеческому организму.

2. Понятие шума

Шум - это совокупность различных звуков отличных частотой, громкостью, периодичностью и длительностью. Также понятие шум используется в обозначении колебаний радиоволн и электричества. Шум, как звук, можно измерять по частоте, исчисляющийся в герцах, и громкости (зависящей от интенсивности звука и звукового давления) исчисляющейся в децибелах.

2.1 Шум со стороны физики

С точки зрения физики, шум-это колебания воздуха различной частоты и мощности, разделяющейся на различные спектры, частоты и прочие классификации, опирающиеся на различные условия его возникновения и среды распространения.

2.2 Шум со стороны биологии

Со стороны зрения биологии, шум-это любой негативно воздействующий на организм звук. Звук - это колебания, воспринимаемые барабанными перепонками организма. Человек воспринимает звук в частотах от 16Гц до 20000Гц, однако воздействие на организм продолжается даже без его восприятия человеком. Минимальный порог слышимости зависящей от громкости, это 0дБ при чистоте около 3000Гц или от 20дБ при частоте около 200Гц.

3. Воздействие шума на живые организмы

Шум-это комплекс негативно действующих на организм звуков, являющимся одним из видов загрязнения. Для каждого организма пределы звука являющегося шумом различны, разные организмы различно реагируют на звук.

3.1 Критическое влияние шума на человека

В зависимости от громкости и длительности воздействия, шум может наносить как психический, так и физический урон, вплоть до смерти организма. Для человека начиная с длительного воздействия на перепонки 80дБ-начинается постепенное ухудшение слуха, болевой порог начинается со 120дБ, при 150дБ возможна контузия, от 160дБ возможен разрыв барабанных перепонок, начиная с 194дБ вероятна смерть от разрыва легких, от 200дБ возможна быстрая смерть. Однако не только громкие звуки опасны для человека, инфразвук и ультразвук также влияют на человеческий организм, наиболее опасным для человека является инфразвук. Человеческие органы работают на частоте от 2 до 100Гц, наиболее опасными для организма воздействие шума от 6 до 9Гц громкостью от 120дБ, это влечет тяжелые психические последствия, начиная с 130дБ проявляется калечащее организм воздействие. В 1950х годах проводил свои исследования с инфразвуком французский ученый Гавро, в ходе исследования был создан агрегат напоминающий свисток огромных размеров, от воздействия аппарата в 30км от него под воздействие попали рабочие завода, у них началась необъяснимая паника, контроль над собственным поведением был утрачен [3 с. 2]. При испытаниях в Марселе инфрашума на добровольцах с помощью инфразвукового генератора, люди кричали от боли даже в соседних помещениях и в последствие страдали еще несколько часов даже после отключения генератора. В ходе опытов над животными, те пытались прятаться, испытывали беспричинный страх, при повышении интенсивности облучения шумом, животные начинали метатся по клеткам, при дальнейшем повышении интенсивности облучения у животных не выдерживали сосуды, вследствие чего те погибали [2 с. 12]. Когда частота звука совпадает с частотой ритмов работы органов организма, начинается механический резонанс, вызывая различные негативные эффекты от усталости до паралича сердца, нервов и разрыва сосудов. Так у человека резонансная частота сердца 4-6Гц, желудка 2-3Гц, вестибулярного аппарата 0,5-13Гц, почек 6-8Гц, кишечника 2-4Гц, при облучении шумом этих частот, у человека начнутся проблемы в работе органов. Наибольшее психическое воздействие для человека несет шум частотой 7Гц, он совпадает с альфа-ритмом мозга (8-13), вызывая у человека ряд негативных ощущений, типа тошноты, звона в ушах, ухудшения зрения, крайне сильной головной боли, безотчетного страха, при повышенной интенсивности начинается паралич, слепота, расстройство кишечника и мозга [1 с. 78]. Высокоинтенсивное воздействие такого шума способно остановить сердце.

3.2. Воздействие шума на растения

Растения также реагируют на шум, те растения, что находились в непосредственной близости с заводами, аэродромами и другими местами с повышенным шумом, как правило, развивались медленнее тех же видов растений в схожих условиях, но без шума, и даже завядали и погибали.

У некоторых растений из-за постоянного воздействия шума из устьиц листа начинает испаряться большое количество воды, что приводит к быстрой гибели растения [6 с. 50]. Помимо прямого воздействия шума на растения, существует также опасность гибели растения путем вытеснения шумом, из местности произрастания растения, прочих организмов являвшихся необходимыми для развития и размножения растения. Так в ходе наблюдения было выяснено, что сосна съедобная размножается хуже в связи с отпугнутыми сойками занимавшихся ранее разносом семян сосны в той местности, до постройки шумного газодобывающего оборудования.

4. Виды и категории Звука

Звук делится на несколько категорий и классификаций. По способу происхождения шум можно классифицировать на: аэродинамический, гидравлический, механический, электромагнитный. По спектру шум можно разделить на стационарный и нестационарный, что в свою очередь делится по характеру спектра на широкополосный и тональный. По частоте звук делится на высокочастотный (более 1000Гц), среднечастотный (около 400-1000Гц), низкочастотный (ниже 400Гц). Также шум можно делить по переменности на постоянный и непостоянный делящийся на импульсный, колеблющийся и прерывистый.

4.1. Распространение разных частот звука в среде

Способность распространения звука зависит не только от среды, но и от характеристик звука. В зависимости от частоты звук распространяется лучше или хуже через определенные материалы и на большие либо меньшие расстояния. Рассмотрим проходимость звука через покрашенную дубовую дверь, с обеих сторон двери находится по человеку, у одного голос низкой частоты, у другого вдвое выше, слышимость голоса низкой частоты будет лучше на 5-6 децибел, чем голос частоты вдвое выше. Так как звук это физические колебания, то для прохождения звука через дверь, волны колеблют её, тем самым делая дверь самостоятельным источником звука, то для колебания требуется сила, необходимость количества которой зависит от частоты звука [5 с. 95]. Чем выше частота, тем больше требуется силы для колебания двери, так для колебания двери шумом громкостью в 100 дБ и частотой 800Гц потребуется вдвое больше силы, чем для шума громкостью в 100дБ частотой 400Гц, в связи, с чем после преодоления двери громкость звука снизится на 5-6децибел. Каждое удвоение частоты звука будет снижать громкость на 5-6дБ. Однако, не всё так просто, если частота колебания двери начнет совпадать с частотой волны, то звук начнет практически беспрепятственно "проходить" сквозь дверь, не теряя громкости, а в отдельных случаях даже прибавит в ней. Несмотря на меньшую проходимость высокочастотных звуков в сравнении с более низкими, "высокие" звуки лучше распространяются на расстояния за счет большей отражаемости от поверхностей.

4.2 Способы защиты от шума

Так как зачастую возможность избавится, от источника шума отсутствует, то следует от него изолироваться. Для обеспечения звуконепроницаемых стен можно воспользоваться огромным множеством способов и их комбинаций, однако нет одного единственного способа для всех случаев. Следует, заранее, понимать с каким видом и типом шума вы боретесь. Способы борьбы с высокочастотными и низкочастотными звуками разительно отличаются, также сильное влияние на способы снижения шума имеет способ, характер и вид распространения от источника. Прежде чем защищаться от шума следует понимать, что его полное отсутствие негативно сказывается на человеческой психике и минимальное количество звука должно быть всегда, однако в обычных условиях практически невозможно избавится от всех звуков, поэтому логически следует заняться именно снижением шума. Чаще всего от шума страдают жители многоквартирных домов в крупных городах, особенно в близости автомагистралей, железных дорог, строек или при ремонте квартиры у соседей.

4.2.1. Способы защиты от шума в доме

Некоторые люди в надежде снизить шум от жителей сверху прибивают к потолку акустические плиты, полагая, что те смогут снизить уровень шума. На деле же шум может даже усилится, для начала стоит понимать, что использовать демпфирующий материал следует непосредственно со стороны источника, так как звук при попадании в подобный материал начинает его деформировать, тратя на это энергию, тем самым постепенно затухая. В случае крепления акустической плиты на потолок снизу, получается плавный переход сопротивлений для звука из твердого покрытия до воздуха через пористый материал плиты, хотя звук все же затухает при переходе через плиту. Но главная причина возрастания шума это крепление акустической плиты к потолку, обеспечивающее звуку своего рода мост между квартирами, эффективно передающее колебания звука. Наиболее эффективный способ избежать вертикального шума между квартирами, это установка «подвижного пола» при строительстве многоэтажного дома (приложение 1). Для того чтобы минимизировать проникающие свойства звука через стены, есть множество различных способов, но большинство из них крайне малоэффективны либо дорогостоящие и трудоемкие, а порой даже не допустимы для определенных ситуаций, рассмотрим некоторые из них. Звук имеет свойство отражаться, гранитная плита способна отражать звук до 99%, проникнувший в стену 1% достигнув другой стороны гранитной стены, при переходе в воздух создаст крайне слабое давления, практически затухнув. В качестве более дешевого аналога гранитной стене можно использовать каменную, так 35сантиметров стены смогут снизить количество шума примерно на 60дБ, но едва ли это допустимо в многоквартирном доме. Так как для проникновения через что-либо, звуку требуется это что-либо колебать, то чем выше масса, тем сложнее звуку будет проникнуть через объект, следовательно, увеличение массы способствует повышению звукоизолирующих свойств, однако, как и удвоение частоты звука, так и удвоение массы снизят шум лишь на 5-6дБ в лучшем случае. В (приложение 2) можно взглянуть на таблицу звукоизоляции различных перегородок. Другой способ, это снижение упругости, чем меньше упругость, тем меньше резонирующих частот материала со звуком, тем самым снижая количество шума проходимого практически беспрепятственно. Следует помнить, что для колебания требуется энергия, если эту энергию как-то гасить, то снизятся проникающие свойства звука. Так можно смазав каким-либо веществом по типу глины стену, снизить количество проходимого через нее шума, так как при колебании глины, она деформируется, изменяя энергию колебаний звука в тепло. Большинство веществ сами по себе имеют высокое затухание, однако не все вещества упруги и имеют высокую массу, так покрыв демпфирующим покрытием, будь та же самая глина, стального листа имеющего низкую упругость и высокую массу, можно в значительной степени снизить шум. Когда стена по возможности имеет достаточную задемпфированность, и низкую упругость, а звукоизоляции недостаточно, то остается удвоить массу стены, однако двойной расход ресурсов ради 5дБ едва ли разумно, в качестве выхода идет еще один способ звукоизоляции. При переходе звука из одной среды в другую с резкой разницей импедансов, он значительно теряет энергию, так два стальных листа со значительным воздушным промежутком между собой будут иметь звукоизоляцию равную перемноженным суммам изоляции каждой стены. Однако как привило промежутки между стенами ввиду экономии места ставятся близко друг к другу, более того крепятся между собой, тем самым значительно теряя в звукоизоляции. Так как из-за малого расстояния между стенами звук успевает перейти в следующую перегородку, а также свободно распространяется по креплениям, это сильно снижает звукоизолирующие свойства. Тем не менее, двойные перегородки эффективнее примерно на 10дБ.

4.2.2. Способы защиты от шума на рабочем месте

На рабочем месте не всегда возможно перестроить стены или потолок, для этого требуются иные способы оградиться от шума. В ходе одного из экспериментов, учеными было выяснено, что шум на рабочем месте снижает производительность и повышает количество случаев брака, так снизив уровень шума на рабочем месте в фотоателье, было снижено количество брака в 5раз, а выдав ткачам беруши, производительность работников была повышена на 12%. Как правило, наибольший шум бывает на производствах использующих тяжелые станки, в такие станки, как правило, добавляют средства глушения еще при производстве, однако, из-за их неправильной установки от их вибрации идет сильный шум. Чтобы справиться с таким шумом нужно его виброизолировать, подложить первый попавшийся кусок резины может только ухудшить положение, как правило, виброизоляция нужна для снижения инфрашума, чтобы избавится от слышимого шума, следует использовать крайне податливый фундамент, например листовые рессоры, однако в некоторых случаях это еще сильнее усилит шум. К сожалению, на практике практически невозможно самостоятельно снизить шум станка, поэтому логичнее будет оградиться от шума, нежели пытаться избавится от источника. По общеевропейским стандартам максимально допустимое время воздействие шума на человека: до 8 часов при 85дБ, до 2 часов при 91дБ, до 30 минут при 97дБ и до 7 минут при 103дБ.

4.2.3. Способы защиты от шума в отдельных обстановках

При появлении артиллерийских пушек, артиллеристы столкнулись с проблемой, стрелков контузило от выстрела, во избежание контузии было найдено решение, при выстреле стрелки открывали рот и закрывали руками уши, тем самым уравнивая давление на уши, и избегая разрыва барабанных перепонок, в настоящий момент артиллеристы используют баллистические наушники. Военными или стрелками в тире при стрельбе используются специальные активные наушники, глушащие громкие звуки способные повредить уху и усиливающие глухие звуки, простые же работники или решившие заняться ремонтом жильцы используют пассивные наушники. Пассивные или противошумовые наушники изолируют уши от любого шума извне путем изоляции ушей, от каких либо звуков вообще. В среднем защитные наушники снижают шум на 25дБ, прежде всего наушники защищают от низких частот. В качестве более простых средств защиты, когда работы ведутся не в условиях низкочастотных шумов, можно использовать защитные вкладыши или беруши. В отдельных случаях, когда шум угрожает не физически, а психически, можно "перебить" раздражающий шум более приятным, так например, если на противоположной стороне улицы находится мероприятие с множеством тихих раздражающих слух звуков вроде скрежета, хлопков дверьми и т.д. можно перекрыть его чем-то вроде однотонного звука работы вентилятора или музыки радио.

III Практическая часть

"Действие шума на растительный организм на примере произрастания помидоров"

Цель: выяснить действие шума на организм.

Влияние на рост помидоров в схожих условиях при наличии и отсутствие шума.

1 Опыт:

Я посадил в горшках с одинаковыми условиями помидоры, после чего одни подвергал воздействию шума в виде музыки высокой громкости с перепадами низких и высоких частот на 4-6 часов в день, другие находились в условиях относительной тишины, опыт проводился в течение нескольких дней. В ходе наблюдения было замечено, что произрастание помидор без шума проходит значительно благополучнее, нежели образцы подверженные ему. По ходу наблюдений я вел таблицу (приложение 2). День первый, никаких изменений в росте.

День второй, помидоры, растущие без шума, достигли 2-4 миллиметров в длину (приложение 3), помидоры, растущие под влиянием шума, не проявили заметных изменений в росте. (Приложение 4)

День третий, помидоры, растущие в шуме, проросли. (Приложение 5)

День пятый, помидоры, растущие в тишине, выросли до 5сантиметров (приложение 6), помидоры, растущие в шуме, выросли до 1-3,5 сантиметров. (Приложение 7)

День седьмой, помидоры, растущие в тишине, выросли до 7 сантиметров (приложение 8), Помидоры, растущие под влиянием шума, выросли до 4 сантиметров. (Приложение 9)

Вывод: шум в значительной степени влияет на организм растений, замедляя скорость прорастания и непосредственно рост, даже несмотря на отсутствие органов слуха у растений.

IV Заключение

В ходе работы, её цель была достигнута, а задачи для ее достижения решены. Из изученных материалов было выяснено, что повышение шума с увеличением урбанизации, а также возрастающего числа автопрома, авиации, заводов и прочей шумной аппаратуры приходящей с прогрессом человечества, крайне негативно влияет на состояние организмов попавших под воздействие шума.

Шум – является недооцененным видом загрязнением, требующего такого же пристального внимания, как и прочие виды загрязнения. Шум возникает не только от различной аппаратуры, но и непосредственно от человека или скопления прочих организмов, следует соблюдать необходимую тишину и уважать чувства окружающих под влияние шума, а также принимать необходимые меры по устранению опасных видов шума.

Проблема не так заметна, как прочие виды загрязнения, но способна значительно снизить состояние здоровья большинства организмов. Так в ходе своего опыта я выяснил, что шум способен негативно влиять даже на организмы без органов слуха.

Самым опасным видом шума является тот, что мы не слышим, инфрашум. Я считаю, что каждый человек должен знать симптомы воздействия такого шума, ведь без особых приборов не получится узнать, что вам вредит именно шум, а не недосып, болезнь или переработка.

Источники информации

1.0Андреева-Галанина Е.Ц. и др. "Шум и шумовые болезни",

Л.: Медицина, 1972. -303 с.

2. Журнал "Юный техник 1989год номер 7" 84 с.

3. Степанюк И. В. "Инфразвук: физика и биология"

"https://fiz.1sept.ru/article.php?ID=200700114"

4.0Суворов Г. А., Лихницкий А. Т. "Импульсный шум и его влияние на организм человека" Л.: Медицина, 1975. -207 с.

5.0Тейлор Р., "Шум" М.: Мир, 1987. -174 с.

6.0Филипповский Б. И. "Шумовое загрязнение окружающей среды, Сборник" М.: Шум Знание, 1980. -95 с.

V Приложения

Приложение 1

«Подвижный пол» в многоэтажном доме

Приложение 2

Звукоизоляции различных типов перегородок

Приложение 3

Рост помидор в шумной и тихой средах

Приложение 4

Рост помидор без шума (день 2)

Приложение 5

Рост помидор в условиях шума (день 2)

Приложение 6

Рост помидор в условиях шума (день 3)

Приложение 7

Рост помидор без шума (день 5)

Приложение 8

Рост помидор в условиях шума (день 5)

Приложение 9

Рост помидор без шума (день 7)

Приложение 10

Рост помидор в условиях шума (день 7)

19