Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)

Prezentacja na temat: "Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)"— Zapis prezentacji:

1

2 Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)
Nazwa szkoły: Gimnazjum im. Ireny Sendler w Lamkach ID grupy: 98/45_mf_g2 Kompetencja: Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: W świecie dźwięków i ciszy Semestr/rok szkolny: Semestr II/2010/2011

3 Trudny wybór – mało czasu
Drugi semestr rozpoczynamy od wyboru nowego tematu. Chcieliśmy, aby był ciekawy, interesujący, no i taki, o którym nic nie wiemy, a chcemy się dowiedzieć o co chodzi? ;P. Tematów, które spełniały te kryteria było sporo. Ale w końcu wybraliśmy: Na kolejnych zajęciach ostro braliśmy się do pracy. Miały one charakter organizacyjny  W świecie dźwięków i ciszy

4 Nasza szkolna orkiestra
Puste butelki, kieliszki, niby przedmioty codziennego użytku, a jednak stanowią one instrumenty. Jak to działa? Nalewamy wodę do butelki, dmuchając w nią usłyszymy dźwięk raz wyższy raz niższy w zależności od tego ile było wody w butelce. Nalewamy wodę do kieliszka, tym razem moczymy delikatnie palec i pocieramy o krawędź, również usłyszymy dźwięk Im więcej wody tym dźwięk jest niższy i odwrotnie.

5 Jaką częstotliwość ma głos?
Urządziliśmy konkurs : kto osiągnie najwyższą częstotliwość głosu? Anka F¹= 0,8kHz F²= 1,6kHz Aga F= 1kHz Gosia F= 2,3 kHz A chłopacy musieli wydobyć najniższą częstotliwość głosu Kuba F= 0,2 kHz Dominik F= 0,3 kHz Śpiewająca Anka

6 Fale dźwiękowe to rodzaj fal ciśnienia
Fale dźwiękowe to rodzaj fal ciśnienia. Należą one do podłużnych fal mechanicznych . Ośrodki, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Dźwięk jest falą podłużną. Dźwięki mogą rozchodzić się zarówno w gazach jak i w cieczach i ciałach stałych. Rozchodzące się zaburzenie prowadzi do wytworzenia wrażenia słuchowego. Zakres częstości słyszalnych to wartości od około 16 lub 20 Hz do 20kHz. Powyżej 20 kHz to ultradźwięki, poniżej 20 Hz to infradźwięki. galaxxy69.blog.onet.pl

7 amplituda- największe wychylenie ciała z położenia równowagi (A)
galaxxy69.blog.onet.pl amplituda- największe wychylenie ciała z położenia równowagi (A) okres- to czas, w którym ciało wykonuje jedno pełne drganie, tzn. przebywa drogę od jednego skrajnego położenia do drugiego i z powrotem (T) częstotliwość- to liczba drgań w jednostce czasu (f)

8 Podział fal Fale poprzeczne Fale podłużne
fizyka.ckumm.edu.pl fizyka.ckumm.edu.pl fale dźwiękowe w cieczach, gazach i ciałach stałych fale dźwiękowe w ciałach stałych

9 Gaz Temperatura[oC] Prędkość[m/s] Tlen 313 Wodór 1300 Ciało stałe Prędkość [m/s] Nikiel 4970 Stal 4880 Srebro 2600 Ołów 1220 Cegła 3650 Szkło 5500 Porcelana 4200 Prędkość dźwięku w ciałach stałych zależy w znacznym stopniu od naprężeń. W ciałach stałych fale dźwiękowe mogą być i podłużne i poprzeczne. Ciecz Prędkość [m/s] Woda morska 1481 Rtęć 1400 Nafta Alkohol 1241 Benzyna 1166 Eter 1020 W cieczach fale akustyczne są falami podłużnymi i polegają na przesuwaniu się zagęszczeń i rozszerzeń cząsteczek.

10 Fala harmoniczna Wzmocnienie dźwięku

11 Concorde, czyli pasażerski samolot ponaddźwiękowy.
Samolot nazywamy naddźwiękowym, jeżeli jest w stanie praktycznie przekroczyć prędkość dźwięku wynoszącą Mach 1 (340m/s). Samoloty ponaddźwiękowe zwykle wyraźnie różnią się konstrukcją od samolotów poddźwiękowych. Rzuca się w oczy profil skrzydeł, które w samolotach naddźwiękowych są pod dużym kątem w stosunku do kadłuba i mają stosunkowo mniejszą siłę nośną. Przekroczenie prędkości dźwięku jest kłopotliwe. Towarzyszy temu wyraźny wzrost oporu ruchu, nazywany barierą dźwięku. Samolot poruszający się z prędkością naddźwiękową wytwarza grom dźwiękowy, potężną falę uderzeniową. Concorde, czyli pasażerski samolot ponaddźwiękowy.

12 Ernst Mach (ur. 19 lutego 1838, zm
Ernst Mach (ur. 19 lutego 1838, zm. 19 lutego 1916) - fizyk i filozof austriacki. Zajmował się zjawiskami z zakresu mechaniki aerodynamiki,  optyki i termodynamiki. Od jego nazwiska nazwano liczbę Macha (skrót Ma). Liczba Macha, mach (M, Ma) – liczba podobieństwa wyrażająca: stosunek prędkości przepływu płynu w danym miejscu do prędkości dźwięku w tym płynie w tym samym miejscu. stosunek prędkości obiektu poruszającego się w płynie do prędkości dźwięku w tym płynie niezakłóconym ruchem obiektu, czyli formalnie – w nieskończoności. gdzie: v – prędkość przepływu lub obiektu a – prędkość dźwięku w płynie w danym miejscu lub – odpowiednio – w nieskończoności

13 Fala uderzeniowa – cienka warstwa, w której następuje gwałtowny wzrost ciśnienia gazu, rozchodząca się szybciej niż dźwięk. Fale uderzeniowe powstają podczas silnego wybuchu, ruchu ciała z prędkością ponaddźwiękową (np. samolot). W powietrzu przelotowi intensywnej fali uderzeniowej w bliskiej odległości od źródła, towarzyszy wytworzenie charakterystycznej mgiełki (Obłok Prandtla- Glauerta), zjawisko to jest zauważalne gołym okiem w bezpośrednim otoczeniu samolotu poruszającego się z prędkością naddźwiękową Obłok Prandtla- Glauerta

14 Po czym można poznać, że zaszedł rezonans?
Rezonans to zjawisko, które bierze się stąd, że prawie każdy układ mechaniczny ma możliwość drgania z charakterystyczną dla siebie częstością (lub częstościami); jeżeli więc popychać go z taką właśnie częstością (lub współmierną z częstością jego drgań własnych), czyli w rezonansie, to małą siłą można wzbudzić duże drgania Rezonans zachodzi wówczas, gdy częstotliwość siły wymuszającej jest równa częstotliwości drgań własnych układu drgającego Po czym można poznać, że zaszedł rezonans? Po tym, że znacznie zwiększyła się amplituda drgań układu drgającego. Gdyby nie rezonans, słuchanie muzyki byłoby niemożliwe. To właśnie dzięki temu zjawisku dźwięki nabierają siły. 

15 Rezonansem mechanicznym nazywamy zjawisko wzmocnienia drgań przy pobudzaniu układu drgającego z częstotliwością bliską częstotliwości jego drgań. Na rozciągniętej nić zawiesza się trzy odważniki, tak jak pokazano na rysunku. W ten sposób mamy przymocowane do tej samej bazy trzy wahadła. Jedno środkowe krótsze, dwa skrajne o takiej samej długości ( ale) Co zaobserwujemy jeśli jedno ze skrajnych wahadeł pobudzimy przez wychylenie do drgań? Obserwując drgania wahadła pierwszego zauważamy, że powoli gasną. Drugie, bliższe wahadło o długości  nadal pozostaje w spoczynku, natomiast zaczyna drgać to dalsze, które ma długość identyczną z pierwszym 

16 Negatywne skutki rezonansu:
1831 – most w pobliżu Menchesteru w Anglii zawalił się pod zaledwie 60 ludźmi most w Angers – 280 żołnierzy –cieśnina Tacoma w stanie Waszyngton (v = 17 m/s, A = 1,5 m f = 0,6 Hz) trzęsienie ziemi w Meksyku we wrześniu 1985r Pozytywne skutki rezonansu rozhuśtanie huśtawki wypchnięcie samochodu z dołka strojenie radia i telewizora strojenie gitary Dla konstruktorów maszyn i budowli drgania i rezonans oznaczają przede wszystkim problemy. Wibracje są szczególnie groźne dla mostów wiszących. Wiejący wiatr lub rytm kroków przechodzących ludzi mogą wywołać rezonans i drgania o niebezpiecznej amplitudzie. Lawinę może spowodować nawet mała wibracja cząsteczek powietrza. Z tego właśnie powodu lekkomyślne pokrzykiwanie w górach grozi śnieżną katastrofą, której doświadczyło już wielu turystów.

17 Rezonans magnetyczny wykorzystuje magnetyczne właściwości atomów, z których składa się wszystko, także ludzkie ciało. Do wykonania badania potrzebne jest silne pole magnetyczne, fale radiowe oraz komputer zamieniający dane na obrazy. W biochemii wykorzystuje się metodę rezonansu jądrowo magnetycznego – jest to metoda oznaczania zawartości wody i suchej substancji w produktach spożywczych. Rezonans Magnetyczny jest szczególnie przydatny do oceny ośrodkowego układu nerwowego (mózgowia i rdzenia kręgowego), stawów i tkanek miękkich oraz narządów jamy brzusznej i miednicy. Metoda ta jest najbardziej dynamicznie rozwijającą się techniką obrazową, która pozwala obecnie na ocenę morfologii i funkcji narządów.

18 Rezonans elektryczny polega na wzroście amplitudy napięcia lub prądu w obwodzie rezonansowym pod wpływem zewnętrznego prądu zmiennego o odpowiedniej częstotliwości. Najprostsze układy rezonansowe to obwody typu RLC, zbudowane z opornika (R), cewki (L) i kondensatora (C). Obwody takie, podobnie jak układy mechaniczne, mają częstotliwości własne. Dzięki temu podłączenie źródła prądu zmiennego o odpowiednio dobranej częstotliwości (np. gniazdko elektryczne jest takim źródłem i daje prąd o napięciu 220V i częstotliwości 50 Hz) może doprowadzić do rezonansu. Gitary elektryczne są instrumentami, które przekształcają drgania strun w napięcie elektryczne za pośrednictwem przetworników elektromagnetycznych. Dla wielu osób może to zabrzmieć zbyt skomplikowanie, więc mówiąc w skrócie - dźwięk gitary jest obrabiany przez elektronikę i można go skierować do dodatkowych wzmacniaczy,

19 Głos ludzki jest wytwarzany przez wargi (struny) głosowe i wzmacniany w drogach głosowych. Składa się on z wielu harmonicznych, których amplitudy oraz częstości (barwa) silnie zależą od kształtu dróg głosowych i sposobu drgań warg głosowych. Dzięki temu możliwe jest wytwarzanie przez człowieka zróżnicowanych sekwencji dźwięków w postaci mowy. wersus.com.pl

20 Rodzaje głosów żeńskie: sopran sopran koloraturowy sopran liryczny sopran dramatyczny mezzosopran mezzosopran liryczny mezzosopran dramatyczny alt kontralt Męskie: kontratenor tenor tenor liryczny tenor dramatyczny baryton baryton liryczny baryton dramatyczny bas-baryton bas basso profondo

21 Ciało człowieka-rezonator
W ciele człowieka istnieje szereg naturalnych rezonatorów, które modyfikują dźwięk krtaniowy, zmieniając jego składowe częstotliwości Istnieją dwie grupy takich rezonatorów: Rezonatory grupy pierwszej nie posiadają możliwości zmiany swojego kształtu. Są to: jama nosowa i dodatkowe zatoki oboczne. Rezonatory grupy drugiej, ważniejsze od rezonatorów grupy pierwszej, posiadają taką możliwość. Wraz ze zmianą ich kształtu zmienia się ich funkcja akustyczna. Zaliczamy do nich: rezonatory klatki piersiowej, przedsionek krtani, jamę gardła i jamę ustną.

22 Detekcja dźwięku Detekcja to wykrywanie dowolnych sygnałów, np. elektrycznych, promieniowania, w tym np. jonizującego. Człowiek jest w stanie usłyszeć dźwięki o częstotliwościach od około 20 Hz do około 20kHz.Taki dźwięki nazywamy słyszalnymi. Dźwięki o niższych częstotliwościach powodują wyraźnie odczuwalne drgania ciała i są raczej odczuwalne niż słyszalne. Górna granica zakresu słyszalności jest cechą osobistą i obniża się wraz z wiekiem. Dla porównania nietoperze słyszą dźwięki w zakresie od 1 do 100kHz. Z częstościami dźwięku związana jest ściśle wysokość słyszanego tonu. Fala dźwiękowa o niskiej częstości jest słyszana jako głęboki i niski głos- bas. Przeciwnie, dźwięk o wysokiej częstości, wysoki i przenikliwy- sopran.

23 Ucho… Ucho – narząd słuchu występujący jedynie u kręgowców. Najbardziej złożone i rozwinięte uszy występują u ssaków. Ucho odbiera fale dźwiękowe, przekształca je w drgania mechaniczne, a drgania w impulsy nerwowe. Odpowiada także za zmysł równowagi (błędnik). Ucho składa się z trzech części: ucha zewnętrznego, ucha środkowego oraz ucha wewnętrznego. Ucho zewnętrzne i środkowe odpowiadają głównie za słuch, ucho wewnętrzne zawiera także elementy odpowiedzialne za równowagę. Kot rusza uszami aby okazać swoje uczucia.

24

25 Ucho zewnętrzne wychwytuje fale dźwiękowe, wzmacnia je i kieruje na błonę bębenkową. Składa się z małżowiny usznej, przewodu słuchowego zewnętrznego i powierzchni zewnętrznej błony bębenkowej. Ucho środkowe to niewielka przestrzeń w czaszce wypełniona powietrzem. Jego zadaniem jest mechaniczne wzmocnienie i doprowadzenie fal dźwiękowych do ucha wewnętrznego (poprzez okienko owalne). Część drgań przechodzi też bezpośrednio na okienko okrągłe. W skład ucha środkowego wchodzi błona bębenkowa, trzy kosteczki słuchowe (młoteczek, kowadełko, strzemiączko) oraz trąbka Eustachiusza, a także powierzchnia zewnętrzna okienka owalnego. Ucho wewnętrzne to najbardziej skomplikowany odcinek narządu słuchu. Składa się ono z przestrzeni wewnątrz kości czaszki, zwanych błędnikiem kostnym. W jego wnętrzu mieści się błędnik błoniasty wypełniony płynem. Część błędnika przylegającego do ucha środkowego to przedsionek. Łączą się z nim ślimak i kanały półkoliste. Kanały półkoliste służą do rejestrowania zmian położenia ciała; są narządem zmysłu równowagi. W skład wchodzą: ślimak, trzy kanały półkoliste i nerw słuchowy.

26 Próg słyszalności u człowieka wynosi 0 dB
Słuch – zmysł umożliwiający odbieranie fal dźwiękowych. Narządy słuchu nazywa się uszami. Słuch jest wykorzystywany przez organizmy żywe do komunikacji oraz rozpoznawania otoczenia. Fale dźwiękowe: Przez powietrze docierają do małżowiny usznej, następnie przewodem słuchowym zewnętrznym do błony bębenkowej. Pod wpływem drgań powietrza błona bębenkowa porusza przylegający do niej młoteczek. Drgania z młoteczka są przekazywane na kowadełko i strzemiączko, za pośrednictwem okienka owalnego trafiają do ucha wewnętrznego, gdzie drgania są zamieniane na impulsy nerwowe, które nerwem słuchowym docierają do ośrodków słuchowych w korze mózgowej. Próg słyszalności u człowieka wynosi 0 dB Natomiast próg bólu u człowieka wynosi 140 dB

27 Poziomy natężenia przykładowych źródeł dźwięku:
10 dB – szmer liści przy łagodnym wietrze 20 dB – szept, cichy ogród 30 dB – bardzo spokojna ulica bez ruchu kołowego 40 dB – szmery w mieszkaniu, darcie papieru 50 dB – szum w biurach 60 dB–90 dB – odkurzacz 70 dB – wnętrze głośnej restauracji 80 dB – głośna muzyka w pomieszczeniach, klakson 100 dB – motocykl bez tłumika 120 dB – śmigło helikoptera w odległości 5 m 160 dB – wybuch petardy 190 dB – prom kosmiczny 220 dB – bomba atomowa dB (huk był słyszalny z odległości 5000 km) – wybuch wulkanu Krakatau – prawdopodobnie najgłośniejszy w historii wyemitowany dźwięk na Ziemi

28 Pętla indukcyjna Pętla indukcyjna, zwana także pętlą induktofoniczną, jest to urządzenie współpracujące z indywidualnymi aparatami słuchowymi. Składa się ono z: ­- wzmacniacza elektroakustycznego wyposażonego w mikrofon lub zespół mikrofonów, a także wejścia dla innych urządzeń technicznych, które emitują dźwięki (radio, telewizor, magnetofon, odtwarzacz kompaktowy itp.), - otaczającego pomieszczenie lub jego część odpowiednio dobranego przewodu, zazwyczaj miedzianego, zamkniętego w pętlę.

29 ZASTOSOWANIA PUBLICZNE
W czasie pracy wzmacniacza, wewnątrz obwodu pętli oraz w jego bezpośrednim sąsiedztwie wytwarza się zmienne pole elektromagnetyczne. Pole to jest odbierane i przetwarzane na dźwięk przez znajdujące się w jego zasięgu indywidualne aparaty słuchowe wyposażone w funkcję odbioru indukcyjnego (zazwyczaj oznaczaną na aparacie literą T). Pętle indukcyjne są instalowane w salach dydaktycznych dla osób z wadą słuchu oraz w innych pomieszczeniach, z których korzystają osoby słabo słyszące. ZASTOSOWANIA PUBLICZNE Przykładem są pętle zainstalowane w takich miejscach jak: recepcje, stanowisko obsługi petentów, kasy, punkty informacyjne, kina, teatry, sale konferencyjne, sale wykładowe, kościoły. ZASTOSOWANIA DOMOWE Istnieją małe przenośne pętle induktofoniczne nie posiadające własnego wzmacniacza, a korzystające z nadwyżek mocy urządzenia, które obsługują (np. telewizor).

30 Elementy odpowiedzialne za słuch
* Okienko owalne (przedsionka) – błona stykająca się bezpośrednio ze strzemiączkiem, ułatwiająca przejście drgań z ucha środkowego do wnętrza ślimaka. Drgania przechodzą do schodów przedsionka, czyli zewnętrznej komory ślimaka. * Okienko okrągłe – błona nie stykająca się z zewnątrz z żadną z kostek, ale również mogąca przekazywać (nie wzmocnione) drgania do wnętrza ślimaka. Stanowi wyłom stykający się ze schodami ślimaka (środkowa komora ślimaka). * Ślimak – najważniejsza część ucha wewnętrznego, z wyglądu przypominająca muszlę ślimaka. Jest to długi, zwężający się kanał kostny, zwinięty spiralnie i wypełniony w całości płynem, w którym zawieszone są otolity (kryształki CaCO3). W środku przedzielony jest dwoma błonami – błoną podstawową i błoną Reisnera (inaczej przedsionkową). Dzielą one ślimaka na trzy komory nazywane schodami przedsionka, ślimaka i bębenka. Wewnątrz schodów ślimaka znajduje się narząd Cortiego, który zamienia pobudzenia znajdujących się na nim rzęsek w impulsy nerwowe. Zniszczenie narządu Cortiego powoduje całkowitą głuchotę.

31 Narząd cortiego Narząd Cortiego, narząd spiralny – właściwy narząd słuchu znajdujący się w ślimaku w przestrzeni zwanej schodami środkowymi (przewód ślimakowy). Rozciąga się on wzdłuż przewodu ślimakowego poza jego częścią zwaną kątnicą przedsionkową. Położony jest na błonie podstawnej. Przypomina "wał", który po swojej wewnętrznej stronie zwrócony jest w kierunku bruzdy (blaszki) spiralnej wewnętrznej. Przyśrodkowo od narządu znajduje się rąbek spiralny).

32 Wady słuchu Wady słychu wrodzone np. zespół Ushera,
zespół Waardenburga. rozszczepy podniebienia Wady słuchu nabyte np. oddziaływanie związków ototoksycznych (chinina, arsen) urazy czaszki. powikłanie po zapaleniu opon mózgowo-rdzeniowych 

33 Słuch człowieka - podstawowe dane
Przykład Wynik zakres słyszalnych częstotliwości Hz Zakres największej czułości ucha Hz Zakres częstotliwości ludzkiej rozmowy Hz Próg bólu dB HL Uszkodzenie słuchu 150 dB HL Ubytek słuchu z wiekiem (18-50 lat) 0,5 dB/rok Ubytek słuchu z wiekiem (powyżej 50 lat) 1 dB/rok Przeciętny ubytek słuchu w wieku 70 lat 37 dB

34 Ochronniki uszu Ochronniki słuchu są najprostszym i najszybszym sposobem ochrony narządu słuchu przed skutkami oddziaływania hałasu. Ochronniki słuchu dzieli się na: *nauszniki przeciwhałasowe *wkładki przeciwhałasowe. Nauszniki przeciwhałasowe składają się z dwóch czasz tłumiących, które obejmują małżowiny uszne i przylegają do głowy miękkimi poduszkami uszczelniającymi wypełnionymi zwykle pianką ze sztucznego tworzywa lub cieczą. Wkładki przeciwhałasowe są to ochronniki słuchu noszone w zewnętrznym kanale słuchowym lub w małżowinie usznej. Są one przeznaczone do szczelnego zamknięcia kanału słuchowego

35 Zjawisko dopplera Christian Andreas Doppler (ur. 29 listopada 1803 r. w Salzburgu, zm. 17 marca 1853 r. w Wenecji) - austriacki matematyk i fizyk Doppler jako pierwszy zaobserwował i opisał zjawisko nazwane potem od jego nazwiska efektem Dopplera.

36 Efekt Dopplera powoduje zwiększenie się fali dźwiękowej lub świetlnej zbliżającego się źródła pojazdu i zmniejszenie się jej dla źródła oddalającego się, czyli polega na pozornej zmianie częstotliwości fal wysyłanych przez źródło, w wyniku względnego ruchu obserwatora i źródła.

37 Dźwięk jadącej karetki najpierw jest wysoki, kiedy jest ona daleko, obniża się stopniowo, w miarę zbliżania karetki i staje się niski, oddalając się.

38 Obraz z radaru dopplerowskiego przedstawiający Huragan Katrina.
Na efekcie Dopplera opiera się zasada działania radaru dopplerowskiego. Gdy fale radiowe odbijają się od ruchomego obiektu, ich częstotliwość postrzegana przez nieruchomego obserwatora jest zależna od prędkości ruchu. Meteorologiczne radary dopplerowskie stosowane są do wykrywania ruchu chmur i powietrza, dostarczając dane do obserwacji i prognozowania pogody. Dzięki takim pomiarom można wcześniej ostrzec ludność zagrożoną przez gwałtowne zjawiska atmosferyczne, takie jak burze fronty atmosferyczne i tornada. Obraz z radaru dopplerowskiego przedstawiający Huragan Katrina. Kolor czerwony pokazuje ruch oddalający się od radaru, a zielony przybliżający się.

39 Zastosowania efektu dopplera
Zmiana barwy światła pochodzącego z oddalających się galaktyk Efekt Dopplera obserwowany dla światła gwiazd ma ogromne zastosowanie w astronomii. Światło gwiazdy charakteryzuje się liniami widmowymi zawartych w nich atomów. Jeżeli gwiazda oddala się (ucieka) od obserwatora, to linie widmowe będą przesunięte w kierunku czerwieni (większych długości).Gdy na początku XX w. astronomowie zaczęli obserwować światło galaktyk okazało się, że wszystkie one mają linie widmowe przesunięte ku czerwieni. Oznacza to, że gwiazdy te oddalają się od nas, Na dodatek, im dalej galaktyka się znajduje, tym szybciej od nas ucieka, a jej światło jest bardziej przesunięte w kierunku większych długości fali (czerwone). Pomiary te doprowadziły do sformułowania prawa Hubble'a oraz teorii rozszerzającego się wszechświata. Zmiana barwy światła pochodzącego z oddalających się galaktyk

40 W obrazowych badaniach diagnostycznych cenną informacją jest nie tylko kształt anatomicznych struktur, lecz także kierunek i prędkość poruszania się tkanek. Ruch takich płynów ustrojowych jak krew można obserwować mierząc zmiany częstotliwości oraz fazy fal dźwiękowych odbitych od płynącej cieczy. Udoskonaleniem konwencjonalnych aparatów ultrasonograficznych było wprowadzenie ultrasonografii dopplerowskiej. Jeżeli głowica ultradźwiękowa potrafi rejestrować nie tylko opóźnienie echa wysyłanego dźwięku, lecz również jego częstotliwość, wtedy na obrazie diagnostycznym można umownymi kolorami zobrazować ruch organu lub płynu ustrojowego. Dla kardiochirurgów bardzo ważne jest określenie nie tylko struktury anatomicznej serca, ale również prędkości i kierunku ruchu krwi przepływającej w tej biologicznej pompie. Obraz ultrasonografii dopplerowskiej płodu (niebieski- tętnice, czerwony – żyły)

41 Fale sejsmiczne fale powierzchniowe.
Fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi, powstałe wskutek trzęsień ziemi, wywołane przez eksplozję materiałów wybuchowych lub powodowane działalnością górniczą. Wyróżniamy dwa typy fal sejsmicznych: fale objętościowe, fale powierzchniowe.

42 1. fale objętościowe, rozchodzące się wewnątrz Ziemi:
podłużne - cząsteczki ośrodka drgają wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali, modelem fal podłużnych może być ściskana i rozciągana sprężyna. poprzeczne - cząsteczki ośrodka drgają poprzecznie do kierunku rozchodzenia się fali, modelem fal poprzecznych może być sznur, na którym generowane są fale poprzez ruch ręki w kierunku prostopadłym do kierunku napięcia sznura.

43 2. fale powierzchniowe, rozchodzące się po powierzchni Ziemi są najbardziej katastrofalne w skutkach.

44 Jak zajrzeć do wnętrza ziemi?
Jak zajrzeć do wnętrza Ziemi? Z jakich skał, minerałów jest zbudowana nasza planeta? Jest to pytanie, której nurtuje człowieka od bardzo dawna. Bezpośrednio możemy zbadać tylko warstwy przypowierzchniowe: w odkrywkach geologicznych, skały które w trakcie procesów tektonicznych zostały wyniesione na powierzchnię lub dzięki wierceniom geologicznym. Najgłębsze wiercenia dochodzą jednak do około 10 km w głąb, a na powierzchni możemy obserwować skały wyniesione nawet z głębokości 80 km, ale co jest głębiej? Nie mając możliwości zajrzeć bezpośrednio do wnętrza Ziemi, zostają nam tylko metody pośrednie. Na początku XX wieku zauważono, że fale sejsmiczne generowane w czasie trzęsień ziemi niosą informację o jej budowie. Na podstawie czasów przejścia przez Ziemię fal sejsmicznych i ich amplitud rejestrowanych na powierzchni możemy próbować odtwarzać rozkłady prędkości fal we wnętrzu Ziemi, a co za tym idzie własności materiału, z którego jest zbudowana.

45 Prędkości fal podłużnych we wnętrzu Ziemi przyjmują następujące wartości: • skorupa: około km/s, • płaszcz: około km/s, • jądro zewnętrzne: około km/s • jądro wewnętrzne: około 11.3 km/s. Prędkości fal poprzecznych są około dwa razy mniejsze.

46 Ultradźwięki w medycynie
Zastosowanie techniki ultradźwiękowej w medycynie rozpoczęto w latach czterdziestych wykorzystując początkowo reflektoskopy (defektoskopy) opracowane do wykrywania wad materiałowych. W medycynie ultradźwięki mogą być wykorzystywane do leczenia np. w okulistyce do leczenia chorób oczu, i w diagnostyce medycznej; w położnictwie, kardiologii, onkologii itp. Ultradźwięki o określonych częstotliwościach mogą się rozchodzić w tkankach miękkich i kostnych. defektoskop

47 Echoencefalograf i lfd
Badanie EEG jest badaniem czynności mózgu, które przeprowadza się za pomocą aparatu nazywanego Elektroencefalografem. Aparat ten zapisuje zmiany elektryczne, które powstają w milionach komórek nerwowych mózgu. Taki zapis wskazuje przyczynę dolegliwości. Badanie nie jest bolesne, nie jest szkodliwe, bowiem w czasie badania zapisuje się wyłącznie czynność mózgu podobnie jak w czasie EKG zapisuje się czynność serca. Dopplerowski przepływomierz laserowy (LFD)- jest urządzeniem wykorzystującym promienie laserowe. Skierowane na powierzchnię badanej tkanki ulegają odbiciu, absorpcji i rozproszeniu na stałych i ruchomych elementach tkanki.

48 Echolokacja – system określania położenia przeszkód lub poszukiwanych obiektów w otoczeniu z użyciem zjawiska echa akustycznego. Metoda stosowana przez niektóre zwierzęta (nietoperze, walenie, ptaki) do nawigacji, wykrywania i chwytania zdobyczy oraz w komunikacji międzyosobniczej. Znane są również przypadki wykorzystania echolokacji przez ludzi, głównie niewidomych. Urządzenie stosujące echolokację w nawigacji morskiej to echosonda lub sonar. Termin echolokacja wprowadził w 1944 Donald Griffin, amerykański zoolog zajmujący się badaniem nietoperzy.

49 INSTRUMENTY MUZYCZNE …CZYLI SPOSOBY WYWOŁYWANIA DŹWIĘKÓW

50 Podział konwencjonalnych instrumentów muzycznych ze względu na sposób wywoływania dźwięku

51 Instrumenty strunowe, inaczej chordofony
Instrumenty strunowe, inaczej chordofony. Źródłem dźwięku jest w nich drgająca struna. Smyczkowe: skrzypce, altówka, wiolonczela, kontrabas i ich odmiany Szarpane: harfa, lutnia, lira, mandolina, gitara, cytra, klawesyn itp. Młoteczkowe: fortepian, pianino, cymbały węgierskie cymbały węgierskie skrzypce mandolina

52 2. Instrumenty dęte, inaczej aerofony
2. Instrumenty dęte, inaczej aerofony. Źródłem dźwięku jest w nich drgający słup powietrza. Dęte drewniane: flet klarnet, obój, fagot, saksofon i ich odmiany Dęte blaszane: trąbka, róg, puzon, tuba itp. Dęte klawiszowe: organy, fisharmonia fisharmonia tuba saksofon

53 3. Perkusyjne. Źródłem dźwięku jest drganie korpusu lub całego instrumentu.
Błonowe, inaczej membranofony. kotły - dają dźwięk o określonej wysokości. bębny (wielki, mały tamburyn) - wydają dźwięki (szmery) o nieokreślonej wysokości. 4. Samobrzmiące, inaczej idiofony, gdzie instrument jest źródłem dźwięku, np. talerze, trójkąt, kołatki, dzwonki itp. trójkąt kotły perkusja

54 Instrumenty elektroniczne
Elektroniczne instrumenty muzyczne - grupa instrumentów muzycznych należąca do elektrofonów, w których dźwięk tworzony jest przez układ elektroniczny Wśród nowoczesnych elektronicznych instrumentów muzycznych wyróżnia się trzy grupy: syntezatory sekwencer sampler

55 Syntezator Syntezator - instrument muzyczny z grupy elektrofonów elektronicznych, w którym dźwięk jest syntezowany w układach elektronicznych poprzez modelowanie odpowiedniego kształtu napięcia, które potem jest wzmacniane we wzmacniaczu i zamieniane przez głośnik na odpowiadającą mu falę akustyczną. Kształtowanie napięcia może się odbywać na drodze analogowej lub cyfrowej. Syntezowanie dźwięku obejmuje modelowanie: głównej składowej częstotliwości, odpowiedzialnej za wysokość dźwięku muzycznego składowych harmonicznych, odpowiedzialnych za barwę dźwięku obwiedni dźwięku określającej charakterystykę powstawania, przebiegu i wybrzmiewania dźwięku.

56 Sekwencer Sekwencer - urządzenie sterujące syntezatorem. Trudności, na jakie napotkali muzycy tworzący muzykę elektroniczną w odtwarzaniu jej na żywo, w czasie koncertów, skłoniło wytwórców syntezatorów do wyposażania je w sekwencery, czyli programowalne urządzenia sterujące nimi. Przy wykorzystaniu sekwencerów artyści byli w stanie część muzyki, zwykle tworzącej tło oraz rytm, powierzyć sekwencerom, skupiając się na własnoręcznym graniu zasadniczej części muzyki. Oryginalne sekwencery, sterujące syntezatorami analogowymi, były skomplikowanymi urządzeniami, opartymi na technologii analogowej lub hybrydowej - analogowo-cyfrowej, nadawały się do współpracy tylko z syntezatorem, dla którego zostały zaprojektowane.

57 Sampler Sampler - klawiszowy instrument muzyczny z grupy elektrofonów elektronicznych, odgrywający wcześniej nagrane próbki dźwięków (ang. samples) instrumentów akustycznych, innych dźwięków muzycznych lub niemuzycznych dźwięków wykorzystywanych w muzyce.

58 Na czym polega strojenie fortepianu ?
Strojenie temperacji systemem kwartowo- kwintowym. Temperacja to zakres dźwięków od a do a1. a – od kamertonu a – a1 – oktawa w górę a – d1 – kwarta w górę a – e1 – kwinta w górę e1 – h – kwarta w dół h – fis1 – kwinta w górę fis1 – cis1 – kwarta w dół cis1 – gis1 – kwinta w górę gis1 – dis1 – kwarta w dół dis1 – b – kwarta w dół b – f1 – kwinta w górę f1 – c1 – kwarta w dół c1 – g1 – kwinta w górę. Szczerze mówiąc to nic z tego nie rozumiemy;)

59 Każda kwinta i kwarta musi posiadać odpowiednią częstotliwość zdudnień (dudnienie ma tym mniejszą częstotliwość, im niżej położone dźwięki danego interwału); używając systemu równomiernie temperowanego, nie uzyskuje się przy tym idealnie czystych kwint i kwart, co ma znaczenie fizjologiczne. Dźwięki poszczególnych strun dla jednego dźwięku (zależnie od wysokości dźwięku 1-3 struny, w niektórych instrumentach 4) stroi się osobno, pozostałe struny tłumiąc za pomocą klina gumowego lub drewnianego. Resztę dźwięków stroi się w oktawach od temperacji. Strojenie fortepianu jest dosyć trudne, stąd też w zasadzie powinno być przeprowadzone przez fachowca – stroiciela. Fortepian i pianino (w przeciwieństwie do np. skrzypiec) charakteryzuje się stosunkowo dużą stabilnością stroju i wymaga strojenia jedynie od czasu do czasu (przeciętnie raz lub dwa razy w roku). Strojenie coraz częściej wspomaga się urządzeniami elektronicznymi - tunerami (nie sprawdzają się przy tym najprostsze modele).

60 Stojące fale dźwiękowe w instrumentach muzycznych
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. Fala stojąca to w istocie drgania ośrodka nazywane też drganiami normalnymi. Idealna fala stojąca nie jest więc falą - drgania się nie propagują. Miejsca gdzie amplituda fali osiąga maksima nazywane są strzałkami, zaś te, w których amplituda jest zawsze zerowa węzłami fali stojącej. Rysunek przedstawia idealną (zupełną) falę stojącą. W przypadkach rzeczywistych zwykle porusza się ona tam i z powrotem w ograniczonym obszarze przestrzeni (niezupełna fala stojąca). Fala biegnąca (lub fala bieżąca) jest to fala, która porusza się - nie jest falą stojącą. Przykładem fali stojącej w poruszającym się ośrodku są fale atmosferyczne powstające w powietrzu przy odpowiednich warunkach meteorologicznych po zawietrznej stronie łańcuchów górskich. Tego typu fale często są wykorzystywane przez pilotów szybowców.

61

62 Fale radiowe Fale radiowe (promieniowanie radiowe) – promieniowanie elektromagnetyczne, które może być wytwarzane przez prąd przemienny płynący w antenie. Uznaje się, że falami radiowymi są fale o częstotliwości 3 kHz – 3 THz (3·103 – 3·1012 Hz). Wg literatury zachodniej zakres częstotliwości obejmuje fale od 3 Hz. Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe. Nadajniki radiowe sieci GSM

63 Która płyta jest bardziej zdarta Płyta gramofonowa czy kompaktowa ???

64 Płyta gramofonowa Płyta gramofonowa – zwykle okrągła płyta o średnicy do 30 cm z zapisanym spiralnie w postaci rowka analogowym nagraniem dźwiękowym. Płyty gramofonowe były wykonywane z różnych materiałów, najczęściej ebonitu, szelaku lub poli (chlorku winylu) - stąd nazwa potoczna – płyta winylowa. Choć produkowano je w różnych kolorach, to zdecydowanie najczęściej w czarnym, stąd inna nazwa potoczna – czarna płyta. Obecnie powszechnie określana jest też mianem płyty analogowej.

65 Płyta kompaktowa Płyta kompaktowa (ang. Compact Disc, CD-ROM – Compact Disc – Read Only Memory) — poliwęglanowy krążek z zakodowaną cyfrowo informacją do bezkontaktowego odczytu światłem lasera optycznego. Zaprojektowany w celu nagrywania i przechowywania dźwięku, przy użyciu kodowania PCM, który dzisiaj jest tylko jednym ze standardów cyfrowego zapisu dźwięku. Taką płytę nazywa się CD-Audio. Dzięki dużej jak na swoje czasy pojemności, niezawodności i niskiej cenie, dysk kompaktowy stał się najpopularniejszym medium do zapisywania danych. Standardowa płyta CD ma średnicę 120 mm i jest w stanie pomieścić 700 MB danych lub 80 minut dźwięku.

66 Jak myślicie, która z płyt jest bardziej zdarta ???
Odpowiedź : Płyta gramofonowa

67 Źródła fal radiowych naturalne: wyładowania atmosferyczne, zjawiska geologiczne we wnętrzu Ziemi, zorze polarne, gwiazdy, radiogalaktyki sztuczne: zamierzone: nadajnik radiowy, zakłócenia/szumy: silniki komutatorowe, instalacje prądu przemiennego (50/60 Hz; 400 Hz), styczniki, komputery, kuchenka mikrofalowa, przetwornice zasilające, falowniki i regulatory tyrystorowe, piece indukcyjne i łukowe, spawarki, zapłon elektryczny (iskrowy) silników cieplnych, lampy wyładowcze, eksplozja nuklearna (impuls elektromagnetyczny).

68 Ze względu na środowisko propagacji wyróżnia się:
falę przyziemną (powierzchniową i nadziemną), falę troposferyczną, falę jonosferyczną, falę w przestrzeni kosmicznej. W zależności od długości fali radiowej jej propagacja zależy od różnorodnych zjawisk falowych np. dyfrakcji, refrakcji, odbicia np. od jonosfery itp. Fala jonosferyczna

69 O co kaman… *Propagacja fal radiowych – rozprzestrzenianie się fal radiowych zależne zarówno od właściwości samych fal (np. częstotliwości), jak i warunków panujących w środowisku, w którym fale te się rozchodzą. *Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla wszystkich wielkości przeszkód, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali. *Refrakcja - zmiana kierunku rozchodzenia się fali (załamanie fali) związana ze zmianą jej prędkości, gdy przechodzi do innego ośrodka. Zmiana prędkości powoduje zmianę długości fali, a częstotliwość pozostaje stała

70 Analogowy (ang. analog) — zmieniający się w sposób ciągły, mogący przyjmować w przedziale zmienności nieskończenie wiele wartości, reprezentowany za pomocą wielkości fizycznych zmieniających się w sposób ciągły. Oscylacja (z łac. oscillatio – "kołysanie, wahanie") to cykliczna zmiana pewnej wielkości, względem innej zmiennej, zwykle czasowej lub przestrzennej. Termin używany w liczbie mnogiej. W fizyce oscylacje oznaczają drgania. Typowym przykładem oscylacji jest zachowanie wahadła po wytrąceniu go z położenia równowagi. Oscylacje występują nie tylko w modelowych układach fizycznych, ale również w systemach takich jak organizmy biologiczne czy społeczeństwa ludzkie.

71 Cechy dźwięków Struna e
Wysokości i częstotliwości dźwięków niektórych strun (badane na zestawie COACH) Struna e

72 Struna g

73 Wszystkie struny

74 Wysokości i częstotliwości dźwięków kamertonu (badane za zestawie COACH)

75 Wysokości i częstotliwości dźwięków gwizdka (badane za zestawie COACH)

76 Dudnienia DUDNIENIA - okresowe zmiany amplitudy drgania wypadkowego powstałego ze złożenia dwóch drgań o zbliżonych częstotliwościach. Dudnienia obserwuje się dla wszystkich rodzajów drgań. Dudnienia powstają przy nałożeniu się na siebie dwóch fal harmonicznych o jednakowych amplitudach i nieznacznie różniących się częstościach. Powstającą falę można traktować jako harmoniczną, której amplituda powoli zmienia się w czasie. Odbiorca słyszy cyklicznie powtarzające się wzrosty i zaniki natężenia dźwięku (związane ze zmianami amplitudy fali). Zjawisko znalazło praktyczne wykorzystanie do wyznaczania częstości metodą porównywania z źródłem drgań o zbliżonej częstości. Metoda polega na zliczaniu dudnień w jednostce czasu.

77 Przykłady dudnień: dudniący dźwięk powstający ze złożenia dwóch dźwięków źle zestrojonych instrumentów muzycznych, dźwięk (drgania) powstający ze złożenia dźwięku odbieranego bezpośrednio i odbitego od poruszającej się powierzchni odbijającej (wskutek zjawiska Dopplera dźwięk odbity od ruchomej powierzchni jest odbierany jako dźwięk o zmienionej częstotliwości)

78 Efekt dudnień jest wykorzystywany do:
Strojenia instrumentów muzycznych, ponieważ im dwie częstotliwości są sobie bliższe, tym dudnienie jest wyraźniejsze i znika dopiero przy idealnym dobraniu częstotliwości. Do zmiany częstości odbieranych drgań w odbiornikach fal radiowych (superheterodyna). Obwód elektryczny dokonujący zmiany częstotliwości to mieszacz Do określania częstotliwości drgań lub fal poprzez sumowanie fali odebranej i wzorcowej, stosowane np. w radarach dopplerowskich.

79 Takie dudnienie kamertonu udało nam się uzyskać 

80 O co kaman…  Transformacja Fouriera jest transformacją całkową z dziedziny czasu w dziedzinę częstotliwości. Została nazwana na cześć Jeana Baptiste'a Josepha Fouriera. Transformata jest wynikiem transformacji Fouriera (transformata jest funkcją, a transformacja operacją na funkcji, dającą w wyniku transformatę). Transformacja Fouriera rozkłada funkcję na szereg funkcji okresowych tak, że uzyskana transformata podaje w jaki sposób poszczególne częstotliwości składają się na pierwotną funkcję. Transformacja – przekształcenie, przemiana

81 Jean Baptiste Joseph Fourier (ur. 21 marca 1768 w Auxerre - zm
Jean Baptiste Joseph Fourier (ur. 21 marca 1768 w Auxerre - zm. 16 maja 1830 r. w Paryżu) – francuski matematyk. Odkrywca analizy fourierowskiej i szeregu Fouriera. Szereg Fouriera to przedstawienie funkcji okresowej jako ciągu parametrów, które pomnożone przez ustalony z góry ciąg funkcji okresowych dają daną funkcję. Udowodnił, że taka postać musi być zbieżna dla szerokiego zakresu funkcji.

82 Śpiewać każdy może… słowa: A. Brdys, O. Lorenz, P. Garbacz muzyka: pod melodię „Bez łez” Ewy Farny 1. Mija dzień nam za oknami, wtorek przyszedł znów, prezentacje znów robimy, na was przyszedł czas. Pan uśmiecha się, wypytuje ciągle mnie mówią nie daj się, trzeba dzielnie trzymać się trzeba myśleć już o przerwie, zaraz zacznie się. Długa lekcja zaraz skończy się, przez 5 minut spokój znów będę mieć choć tak krótka ciągle lubię na nią wyjść, jak się skończy zbiera nam się na łzy. ref. Projekt uczy nas co to dźwięk, projekt uczy nas o tak o taak ten szał trwa już u nas kolejny rok, jest ryzyko, że skończy się źle.

83 bibliografia

84 Projektowi ziomale  Agnieszka Brdys Kuba Drygas Patrycja Garbacz Piotr Hubert Alicja Kędziora Agata Owczarek Anna Światek Krystian Szczepaniak Iwona Wolnicka Oraz Dominik Gawron Oliwia Lorenz

85