Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."— Zapis prezentacji:

1 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie

2 DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Liceum Ogólnokształcące im. Powstańców Wielkopolskich ID grupy: 97/32_MF_G1 Kompetencja: Matematyczno- fizyczna Temat projektowy: Hałas wokół nas Semestr/rok szkolny: II/2011/2012

3 CELE PROJEKTU Rozwój wiedzy Matematyka: Stosowanie obliczeń procentowych. Obliczanie logarytmów o podstawie 10. Wykorzystanie własności funkcji logarytmicznej. Statystyczne metody prezentowania danych. Stosowanie funkcji trygonometrycznych Fizyka: Dźwięk i jego własności. Wpływ fali akustycznej na zdrowie człowiek Rozwój umiejętności Matematyka: Obliczanie prędkości, częstotliwości, długości dźwięku w różnych ośrodkach. Obliczanie fazy i przesunięcia w fazie dwóch dźwięków.. Obliczenia dotyczące doświadczeń związanych dźwiękiem. Prezentowanie danych zebranych podczas pomiarów w postaci tabel i wykresów. Fizyka: Doświadczenia dotyczące dźwięków. Analiza przebiegu poszczególnych zjawisk akustycznych w różnych ośrodkach.

4 CELE PROJEKTU Rozwój postaw w zakresie: podziału zadań wg kompetencji, współpracy w grupie, przestrzegania praw autorskich dotyczących wykorzystywania materiałów, umiejętność przekonywania do swoich racji przy użyciu argumentów i dowodów, weryfikacji zdobytej wiedzy i materiałów, szacunku do pracy innych osób, kultury technicznej, poszukiwania kompromisów

5 ZADANIA PROJEKTOWE Zadania cząstkowe Grupa matematyczna (5 osób): 1) Wybór lub opracowanie zadań i doświadczeń (jednostki, obliczenia z ruchu falowego, obliczenia z trygonometrii, wyznaczanie logarytmów, funkcja logarytmiczna, natężenie i poziom natężenia dźwięku) 2) Zaprezentowanie instrukcji do doświadczeń oraz wyników z doświadczeń i obserwacji w postaci skoroszytów) Grupa fizyczna (5 osób): 1) Opracowanie wiadomości o ruchu falowym (dźwięki, infradźwięki, ultradźwięki) 2) Wpływ dźwięków o różnych częstotliwościach na organizmy żywe 3) Wykorzystanie fali akustycznej: sonary, sonografy, badania fal sejsmicznych 4) Przygotowanie elektronicznych plansz przedstawiających zjawiska akustyczne 5) Przygotowanie zbioru zdjęć, filmów pokazujących zjawiska akustyczne

6 HAŁAS Hałas – dźwięki zazwyczaj o nadmiernym natężeniu (zbyt głośne) w danym miejscu i czasie, odbierane jako: "bezcelowe, następnie uciążliwe, przykre, dokuczliwe, wreszcie szkodliwe. Reakcja na hałas w dużym stopniu zdeterminowana jest nastawieniem psychicznym. Na ochronę przed hałasem, organizm zużywa ogromne ilości energii. Do hałasu nie można się przyzwyczaić i jeśli nawet nie odbieramy go świadomie, to "zawsze przeżywamy go najgłębiej", a zamiast przyzwyczajenia co najwyżej następuje "adaptacja patologiczna". Przyczyną hałasu mogą być dźwięki zarówno intensywne, jak również to wszelkiego rodzaju niepożądane dźwięki wpływające na tło akustyczne, uciążliwe z powodu długotrwałości, jak na przykład stały odgłos pracujących maszyn lub muzyki.

7 FALE AKUSTYCZNE - DŹWIĘKI Fale akustyczne (dźwięki) Źródłem fal dźwiękowych są ciała drgające z określoną częstotliwością. Fale o częstotliwości: a/ 0 – 16 Hz to infradźwięki b/ 16 – Hz to dźwięki (które słyszy człowiek) c/ powyżej Hz to ultradźwięki Człowiek może wydawać dźwięki o częstotliwości 85 – 1100 Hz (z taką częstotliwością drgają nasze struny głosowe). Fale akustyczne rozchodzą się w każdym ośrodku materialnym (nie rozchodzą się w próżni). W gazach i cieczach są falami podłużnymi, a w ciałach stałych mogą być falami podłużnymi lub poprzecznymi. Prędkość rozchodzenia się fal akustycznych zależy od ośrodka w którym się rozchodzą: powietrze 340 m/s woda 1440 m/s stal 5000 m/s

8 FALE AKUSTYCZNE - DŹWIĘKI Dźwięki różnią się między sobą: wysokością – im częstotliwość fali akustycznej jest większa, tym dźwięk jest wyższy natężeniem dźwięku – im amplituda fali jest większa, tym dźwięk ma większe natężenie. Częściej używamy jednak pojęcia poziom natężenia, który wyrażamy w belach lub w jednostkach mniejszych – decybelach (dB) (na cześć wynalazcy telefonu Aleksandra Grahama Bella – Amerykanina, który był nauczycielem głuchoniemych). barwą dźwięku – zależy od sposobu w jaki drga źródło dźwięku

9 NATĘŻENIE DŹWIĘKU Natężenie dźwięku: 0 dB – najcichszy dźwięk jaki można usłyszeć 10 dB – szelest opadającego liścia 30 dB – szept, tykanie zegarka z odl. 1m 40 dB – śpiew ptaków 80 dB – motocykl, pociąg, głośny krzyk 100 dB – grzmot, samochód ciężarowy 130 dB – startujący odrzutowiec 120 dB – próg bólu Fot. 1. Natężenie dźwięku Źródło: /

10 BUDOWA UCHA Ucho zbudowane jest z: ucha zewnętrznego; ucha środkowego; ucha wewnętrznego; Fot. 2. Ucho Źródło:

11 CECHY DŹWIĘKU Wysokość dźwięku - wysokość dźwięku zależna jest od ilości drgań (np. struny) na sekundę. Struna krótka (np. fortepianu, skrzypiec) wykonuje tysiące drgań na sekundę, natomiast struna basowa (np. kontrabasu) wykonuje takich drgań kilkadziesiąt. Z tych podanych właściwości wynika, że im większa częstotliwość drgań na sekundę tym wyższy dźwięk, i odwrotnie - im mniejsza częstotliwość tym dźwięk jest niższy. Głośność dźwięku - zależy od amplitudy drgania. Na głośność dźwięku wpłynąć może pudło rezonansowe. Barwa dźwięku - dźwięki, mimo że te same, wydobyte z różnych instrumentów brzmią inaczej. Czas trwania dźwięku - z chwilą gdy ciało (np. struna) przestaje drgać, zanika także dźwięk. Źródło: tepramu.w.interia.pl

12 BUDOWA UCHA Ucho zewnętrzne - zbudowane jest z małżowiny usznej, przewodu słuchowego kończącego się błoną bębenkową, która odgranicza ucho zewnętrzne od ucha środkowego. Małżowina uszna utworzona jest z chrząstki sprężystej, którą pokrywa cienka warstwa skóry. Przewód słuchowy zewnętrzny wyściełany jest skórą, w początkowym odcinku skóra posiada krótkie, grube włosy oraz gruczoły łojowe. Ściana przewodu usztywniona jest w początkowym odcinku chrząstką sprężystą, która w przechodzi w kość (w dalszym odcinku). Źródło: laryngologia.pl

13 BUDOWA UCHA Ucho środkowe - utworzone jest z systemu jam powietrznych: jamy bębenkowej (spłaszczona przestrzeń wypełniona powietrzem), w której znajdują się trzy kosteczki słuchowe (młoteczek, kowadełko, strzemiączko), jamy sutkowej wyposażonej w komórki powietrzne wyrostka sutkowego oraz trąbki słuchowej (Eustachiusza). Trąbka słuchowa łączy jamę bębenkową z gardłem i pozwala na wyrównanie ciśnienia między uchem środkowym, a środowiskiem zewnętrznym. Działanie kosteczek dźwiękowych oparte jest na zasadzie dźwigni w przenoszeniu dźwięku ze środowiska gazowego (ucho zewnętrzne i środkowe) do środowiska płynnego, które panuje w uchu wewnętrznym. Prawidłową ruchomość kosteczek gwarantują: napinacz błony bębenkowej, a także mięsień strzemiączkowy; dbają one o zachowanie funkcji akomodacyjnej przenoszenia dźwięku. Dzięki trąbce słuchowej łączącej jamę bębenkową z gardłem dochodzi do wyrównania ciśnienia w jamie bębenkowej. Źródło: laryngologia.pl

14 BUDOWA UCHA Ucho wewnętrzne - w jego skład wchodzi błędnik oraz nerw statyczno- słuchowy. W błędniku wyróżniono: błędnik kostny i błędnik błoniasty. Błędnik błoniasty znajduje się wewnątrz błędnika kostnego. Między tymi dwoma błędnikami znajduje się przestrzeń, którą wypełnia perylimfa; wnętrze błędnika błoniastego wypełnione jest endolimfą. Błędnik zbudowany jest ze ślimaka we wnętrzu, którego znajduje się aparat słuchu, przedsionek, a także kanały półkoliste ( w liczbie 3), które wyposażone są w aparat zmysłu równowagi. Nerw statyczno- słuchowy jest VIII nerwem czaszkowym w skład, którego wchodzi droga słuchowa i przedsionkowa. Droga słuchowa jest drogą przewodzenia bodźca słuchowego w układzie nerwowym, docierającą do kory płata skroniowego natomiast droga przedsionkowa biegnie do móżdżku. Źródło: laryngologia.pl

15 INFRADŹWIĘKI Infradźwięki - fale dźwiękowe niesłyszalne dla człowieka, ponieważ ich częstotliwość jest za niska, aby odebrało je ludzkie ucho. Słonie i wieloryby, które słyszą infradźwięki wykorzystują je do komunikacji na duże odległości. Pojęcie infradźwięków: Infradźwięki to z fizycznego punktu widzenia wszystkie dźwięki poniżej progu słyszalności tj. 20 Hz. Jest to trochę nieścisłe twierdzenie, gdyż przy dostatecznie wysokich poziomach ciśnienia akustycznego infradźwięki odbierane są przez ucho i układ przedsionkowy Źródło:

16 INFRADŹWIĘKI Źródła infradźwięków można podzielić na naturalne i sztuczne: Naturalne: bolidy, duże wodospady, fale morskie, lawiny, Sztuczne: ciężkie pojazdy samochodowe, drgania mostów, eksplozje, głośniki, Źródło: Fot. 3. Elektrownia wiatrowa Źródło:

17 ULTRADŹWIĘKI Ultradźwięki – fale dźwiękowe, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek. Za górną granicę słyszalnych częstotliwości uważa się wartość około 20 kHz, choć dla wielu osób granica ta jest znacznie niższa. Za umowną, górną, granicę ultradźwięków przyjmuje się częstotliwość 10 GHz. Zaczyna się od niej zakres hiperdźwięków Niektóre zwierzęta mogą emitować i słyszeć ultradźwięki, np. pies, szczur, delfin, wieloryb, chomik czy nietoperz. Źródło:

18 ULTRADŹWIĘKI Zastosowania ultradźwięków: Ultradźwięki dzięki małej długości fali pozwalają na uzyskanie dokładnych obrazów przedmiotów. Urządzenie, które umożliwia obserwację głębin morskich to sonar. Jego zastosowanie to lokalizacja wszystkich obiektów zanurzonych w wodzie. Sonary wykorzystywano w okrętach podwodnych. Ultradźwięki znajdują także zastosowanie w medycynie. Za pomocą urządzenia generującego i rejestrującego fale ultradźwiękowe (ultrasonograf) można uzyskać obraz narządów wewnętrznych. Ultradźwięki były też stosowane w pamięciach rtęciowych we wczesnych komputerach w latach pięćdziesiątych XX w. Źródło:

19 ULTRADŹWIĘKI Ultradźwięki w naturze: Ultradźwięki są również wykorzystywane przez istoty żywe – wiele gatunków posługuje się nimi w celu echolokacji. Na przykład większość nietoperzy wytwarza ultradźwięki krtanią i emituje je przez pysk lub nos (rzadziej), wiele gatunków posiada również duże i bardzo sprawne uszy. Są one zdolne do wykrywania owadów latających w ciemnościach (ćmy). Niektóre owady bronią się przed atakiem nietoperza dzięki zdolności do detekcji pochodzących od niego ultradźwięków. Nietoperz tuż przed atakiem wysyła w kierunku ofiary specjalną skupioną wiązkę sygnałów echolokacyjnych, aby zwiększyć precyzję pomiaru odległości. Jeżeli owad usłyszy taki dźwięk, natychmiast składa skrzydła i spada na ziemię, dzięki czemu nietoperz nie może go już odnaleźć. Źródło:

20 ULTRADŹWIĘKI Metody wytwarzania ultradźwięków: mechaniczne - układy drgające (struny, płytki sprężyste, piszczałki). wykorzystują one drgania samego tworzywa albo przepływ gazów czy cieczy. Typowe przykłady to syreny ultradźwiękowe i piszczałka Pohlmana- Janowskiego, wykorzystywana do wytwarzania rozmaitych emulsji w chemii i biotechnologii. termiczne - poprzez wyładowania elektryczne w płynach i gazach, poprzez ciągle lub impulsowe podnoszenie temperatury przewodników prądu. magnetostrykcja - zmiana długości rdzenia elektromagnesu pod wpływem zmiennego prądu przepuszczanego przez solenoid nawinięty na ten rdzeń. odwrócenie efektu piezoelektrycznego - polega na doprowadzeniu do przeciwległych płaszczyzn kryształu kwarcu lub innego minerału szybko zmiennego napięcia elektrycznego. Prowadzi to do rozszerzenia lub skurczenia płytki i do powstania drgań o odpowiedniej częstotliwości. optyczne - laserem można wytworzyć fale sprężyste w szerokim zakresie częstotliwości ultradźwiękowych aż do zakresu hiperdźwiękowego. Źródło:

21 FALA Fala – zaburzenie rozprzestrzeniające się w ośrodku lub przestrzeni. W przypadku fal mechanicznych cząstki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi, przy czym przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii. Wielkości opisujące własności fali: amplituda, okres, częstotliwość, prędkość, długość. Źródło: Fot. 4. Fala Źródło:

22 AMPLITUDA Amplituda w ruchu drgającym i w ruchu falowym jest to największe wychylenie z położenia równowagi. Jednostka amplitudy zależy od rodzaju ruchu drgającego: dla drgań mechanicznych jednostką może być metr, jednostka gęstości lub ciśnienia (np. dla fali podłużnej); dla fali elektromagnetycznej tą jednostką będzie V/m. W formalnym opisie drgań amplituda jest liczbą nieujemną określająca wielkość przebiegu funkcji okresowej. Amplituda A w przebiegach sinusoidalnych jest maksymalną wartością tego przebiegu: y = Asin(ωt + φ) (1) W przypadku funkcji ze składową stałą, amplituda dotyczy tylko części sinusoidalnej: y = Asin(ωt + φ) + B (2) Amplitudą w tym przypadku nie jest A+B, a tylko wartość A. Źródło:

23 OKRES Okres (w fizyce) czas wykonania jednego pełnego drgania w ruchu drgającym, czyli czas pomiędzy wystąpieniami tej samej fazy ruchu drgającego. Okres fali równy jest okresowi rozchodzących się drgań. Okres dotyczyć może również innych zjawisk fizycznych (np. prądu przemiennego), które mają charakter oscylacji (powtarzających się zmian jakiejś wielkości). W takim najogólniejszym znaczeniu, okresem nazywamy najmniejszy czas potrzebny na powtórzenie się wzoru oscylacji. Dla fali oznacza to odcinek czasu pomiędzy dwoma punktami fali o tej samej fazie, czyli np. między dwoma kolejnymi szczytami lub dolinami. Źródło: Źródło:

24 CZĘSTOTLIWOŚĆ Częstotliwość (częstość) określa liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali. W fizyce częstotliwość oznacza się literą f lub grecką literą ν. Z definicji wynika wzór: gdzie: f – częstotliwość, n – liczba drgań, t – czas, w którym te drgania zostały wykonane. Źródło:

25 DŁUGOŚĆ FALI Długość fali najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych. Tradycyjne długość fali oznacza się ją grecką literą λ. Dla fali sinusoidalnej najłatwiej określić jej długość wyznaczając odległość między dwoma sąsiednimi grzbietami. Źródło:

26 FALA HARMONICZNA Fala harmoniczna - Najprostszym rodzajem fali jest fala harmoniczna biegnąca, zwana też falą sinusoidalną, rozchodząca się w ośrodku jednowymiarowym (np. lince). Falę harmoniczną opisuje równanie fali biegnącej, które jest rozwiązaniem równania falowego w jednym wymiarze (wzdłuż np. osi z). Wielkością drgającą jest pewna wielkość fizyczna y (np. wysokość nad poziomem morza, gęstość, natężenie pola elektrycznego). Źródło:

27 FALA HARMONICZNA Dla fali o okresie T i długości λ rozwiązanie równania falowego można przedstawić w postaci gdzie: A – amplituda fali, T – okres drgań, λ – długość fali, ω – częstość kołowa zwana krótko częstością lub pulsacją fali, k – liczba falowa, φ – faza początkowa Źródło:

28 ZAŁAMANIE FALI NA GRANICY DWÓCH OŚRODKÓW Załamanie fali - refrakcja fali, zjawisko zmiany kierunku rozchodzenia się fali (elektromagnetycznej, akustycznej itd.) na granicy dwóch ośrodków, w których dana fala rozchodzi się z odmiennymi prędkościami (co znaczy, że różnią się one między sobą wartościami bezwzględnego współczynnika załamania). Kierunki rozchodzenia się fali załamanej i padającej zawarte są w jednej płaszczyźnie, spełnione jest też prawo Snella (prawo załamania światła). Załamaniu fali towarzyszy częściowe odbicie fali - oba zjawiska należą do zjawisk optyki geometrycznej (w odróżnieniu od dyfrakcji i interferencji), można je wyjaśnić w oparciu o zasadę Huyghensa- Fresnela. Źródło:

29 INTERFERENCJA FALI Interferencja - zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali (wzmocnienia i wygaszenia) w wyniku nakładania się dwóch lub więcej fal. Warunkiem interferencji fal jest ich spójność, czyli korelacja faz, amplitudy i częstotliwości. Interferencja fal w zależności od długości fali (wzrasta od góry ku dołowi) i wzajemnej odległości źródeł (rośnie od lewej do prawej) Fot. 5. Interferencja Źródło:

30 INTERFERENCJA A ODBICIE FALI Na obraz interferencyjny mają wpływ wcześniejsze odbicia fali, ponieważ faza fali padającej na granicę dwu ośrodków może zmienić się na przeciwną czyli o π/2. W akustyce ma to miejsce wówczas, gdy fala dźwiękowa odbija się od ośrodka, w którym oporność falowa jest większa, niż w ośrodku, w którym fala się rozchodzi. W optyce dotyczy to sytuacji, gdy światło odbija się od ośrodka o większym współczynniku załamania (w którym światło ma mniejszą prędkość). Wówczas zamiast o zmianie fazy można mówić o zmianie drogi optycznej o pół długości fali. W przeciwnych sytuacjach (dźwięk odbija się od granicy z ośrodkiem o mniejszej oporności, lub światło odbija się od ciała o mniejszym współczynniku załamania) zmiana fazy nie występuje. Źródło:

31 ZASADA HUYGENSA Zasada Huygensa - sformułowana przez Christiaana Huygensa mówiąca, iż każdy punkt ośrodka, do którego dotarło czoło fali można uważać za źródło nowej fali kulistej. Fale te zwane są falami cząstkowymi i interferują ze sobą. Wypadkową powierzchnię falową tworzy powierzchnia styczna do wszystkich powierzchni fal cząstkowych i ją właśnie obserwujemy w ośrodku. Zjawisko uginania się fali na przeszkodach, wynikające wprost z zasady Huygensa, nazywa się dyfrakcją.

32 ZASADA HUYGENSA Fot. 6.Przejście fali między ośrodkami a zasada Huygensa Źródło:

33 DYFRAKCJA Dyfrakcja (ugięcie) fal - zjawiska odstępstwa od praw optyki geometrycznej występujące przy rozchodzeniu się fal w ośrodkach niejednorodnych. Fala płaska padając na przesłonę, na skutek zjawiska dyfrakcji dociera również częściowo do przestrzeni leżącej w obszarze geometrycznego cienia. Dyfrakcję najprościej wytłumaczyć jest zasadą Huygensa - Fresnela, w myśl której każdy punkt przestrzeni, do którego dociera płaska fala, staje się źródłem elementarnej fali sferycznej. Fale te następnie interferują ze sobą, tworząc nowe czoło fali. Źródło:

34 EFEKT DOPPLERA Efekt Dopplera – zjawisko obserwowane dla fal, polegające na powstawaniu różnicy częstotliwości wysyłanej przez źródło fali oraz zarejestrowanej przez obserwatora, który porusza się względem źródła fali. Dla fal rozprzestrzeniających się w ośrodku, takich jak na przykład fale dźwiękowe, efekt zależy od prędkości obserwatora oraz źródła względem ośrodka, w którym te fale się rozchodzą. W przypadku fal propagujących się bez udziału ośrodka materialnego, jak na przykład światło w próżni (w ogólności fale elektromagnetyczne), znaczenie ma jedynie różnica prędkości źródła oraz obserwatora.

35 EFEKT DOPPLERA Źródło fal poruszające się w lewo. Długość fali jest mniejsza po lewej, a większa po prawej od źródła Fot. 7. Efekt Dopplera Źródło:

36 EFEKT DOPPLERA DLA FAL MECHANICZNYCH Gdy źródło fali wysyła kolejne drgania z taką samą częstotliwością i porusza się, odległość między kolejnymi grzbietami jest zależna od kierunku rozchodzenia się fali. Źródło przybliża się do zaburzeń które wysłało, w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu źródła, a oddala się od fali przemieszczającej się w kierunku przeciwnym. Tak więc w kierunku ruchu źródła kolejne grzbiety falowe są emitowane w mniejszej odległości niż gdyby źródło spoczywało. Nieruchomy obserwator odbiera to jako zmianę częstotliwości fali, ale odległości między nimi zależą od położenia obserwatora względem kierunku ruchu źródła. Podobnie jeśli obserwator zbliża się do źródła to wprawdzie odległości między grzbietami i ich prędkość propagacji są takie same w każdym kierunku, ale obserwator spotyka grzbiety fal częściej, co powoduje wrażenie większej częstości fal. Jeżeli źródło lub obserwator poruszają się w innym kierunku niż prosta łącząca je, efekt wywołują składowe prędkości źródła i obserwatora równoległe do prostej łączącej źródło z obserwatorem. Źródło:

37 EFEKT DOPPLERA DLA FAL MECHANICZNYCH Wpływ ruchu źródła na powstającą falę 1 - fala gdy źródło nie porusza się 2 - fala gdy źródło porusza się A - położenie źródła w momencie początkowym B - obserwator Fot. 8. Efekt Dopplera dla fal mechanicznych Źródło:

38 EFEKT DOPPLERA DLA ŚWIATŁA Światło (fala elektromagnetyczna) rozchodząc się w próżni porusza się z taką samą prędkością względem każdego obserwatora, a nie jak fala mechaniczna z prędkością określoną względem ośrodka w którym się rozchodzi. Efekt zmiany częstotliwości dla światła nazywany jest relatywistycznym efektem Dopplera. Jeżeli źródło i odbiornik fali poruszają się względem siebie, to występuje dylatacja czasu wynikająca ze szczególnej teorii względności. W wyniku tego jeżeli źródło i nadajnik poruszają się wzdłuż jednej prostej i oddalają się od siebie, to odbiornik rejestruje falę danej częstotliwości. Źródło:

39 EFEKT DOPPLERA DLA ŚWIATŁA Przesunięcie ku czerwieni linii spektralnych w zakresie światła widzialnego supergromady odległych galaktyk (po prawej) w porównaniu do Słońca (po lewej). Fot. 9. Efekt Dopplera dla światła Źródło:

40 EFEKT DOPPLERA W ASTRONOMII Efekt Dopplera zachodzący dla światła gwiazd i innych obiektów astronomicznych ma znaczące zastosowanie w spektroskopii astronomicznej. Światło gwiazdy charakteryzują linie widmowe, zależne od znajdujących się w nich atomów. Zmianę częstotliwości lub długości fali wykonuje poprzez porównanie położenia charakterystycznych linii widmowych gwiazdy z otrzymanym w na Ziemi. Jeżeli gwiazda oddala się (ucieka) od obserwatora, to wszystkie jej linie widmowe będą przesunięte w kierunku czerwieni. Astronomowie zaczęli badać widma innych galaktyk, okazało się, że większość z nich ma linie widmowe przesunięte ku czerwieni. Oznacza to, że obiekty te oddalają się od nas, jak na rysunku 4. Na dodatek, im dalej galaktyka się znajduje, tym szybciej oddala się od Ziemi, a jej światło jest bardziej przesunięte w kierunku większych długości fali. Pomiary te doprowadziły do sformułowania prawa Hubble'a oraz teorii rozszerzającego się wszechświata. Źródło:

41 EFEKT DOPPLERA W ASTRONOMII Zmiana barwy światła pochodzącego z oddalających się galaktyk Fot. 10. Efekt Dopplera Źródło:

42 EFEKT DOPPLERA W ŻYCIU CODZIENNYM Dźwięk jadącej sąsiednią ulicą miasta (nie wprost na obserwatora) karetki najpierw jest wysoki kiedy ta jest daleko, obniża się stopniowo w miarę jazdy karetki. Efekt ten powstaje na skutek zmiany składowej promieniowej prędkości karetki. Zgodnie z rysunkiem 3 nie cały wektor prędkości wnosi wkład do efektu Dopplera. Znaczenie ma tylko składowa promieniowa (przybliżanie/oddalanie się karetki). Zmienia się ona zależnie od kąta między kierunkiem jazdy karetki, a kierunkiem łączącym karetkę z obserwatorem. Efekt ten powoduje, że wynik pomiaru radaru policyjnego dokonany pod kątem do kierunku jazdy samochodu jest mniejszy od rzeczywistej prędkości pojazdu. W takich sytuacjach różnicę tę odpowiednio się uwzględnia. Efekt Dopplera wykorzystywany jest w przepływomierzach ultradźwiękowych. Źródło:

43 EFEKT DOPPLERA W ŻYCIU CODZIENNYM Zmiana częstotliwości sygnału karetki wywołana efektem Dopplera 1. źródło dźwięku 2. ucho 3. składowa promieniowa 4. prędkość karetki Fot. 11. Efekt Dopplera w życiu codziennym Źródło:

44 FALA DŹWIĘKOWA W POWIETRZU Mechanizm rozchodzenia się fali dźwiękowej w powietrzu: Drgania membrany zamykającej długą rurę powodują na przemian zagęszczanie i rozrzedzanie warstw zawartego w niej powietrza, nadając jego cząsteczkom ruch oscylacyjny do przodu i do tyłu. Podobnie jak w powietrzu fale dźwiękowe mogą się rozchodzić również w cieczach i ciałach stałych, lecz nie rozchodzą się w próżni.

45 FALE DŹWIĘKOWE ROZCHODZĄ SIĘ W RÓŻNYCH OŚRODKACH Z RÓŻNĄ PRĘDKOŚCIĄ W gazach i cieczach są falami podłużnymi(gdy drgania odbywają się równolegle do kierunku rozchodzenia się fali), a w ciałach stałych mogą być falami podłużnymi lub poprzecznymi(gdy drgania odbywają się prostopadle do kierunku Źródło:

46 FALA DŹWIĘKOWA W GAZACH I CIECZACH I CIAŁACH STAŁYCH Fale dźwiękowe w gazach i cieczach mogą rozchodzić się we wszystkich kierunkach. Są więc w tych ośrodkach falą przestrzenną. Kształt powierzchni falowej fali dźwiękowej przestrzennej jest kulisty, bowiem zaburzenie ośrodka dociera jednocześnie do wszystkich punktów kuli otaczającej źródło dźwięku. Źródło:

47 FALE AKUSTYCZNE W PRÓŻNI Dźwięk w próżni nie rozchodzi się, 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. Fale mechaniczne, a więc i fale dźwiękowe nie mogą rozchodzić się w próżni. W próżni rozchodzi się tylko drugi typ fal zwanych falami elektromagnetycznymi. Fot. 12. Próżnia

48 HAŁAS USTALONY, NIEUSTALONY I IMPULSOWY Hałas ustalony jest to hałas, którego poziom zmienia się w czasie obserwacji mniej niż 5 dB. Hałas jest hałasem nieustalonym jeżeli zmiany jego poziomu dźwięku A są większe niż 5dB. Szczególnym rodzajem hałasu nieustalonego jest hałas impulsowy. Charakteryzuje się on występowaniem jednego lub kilku impulsów dźwiękowych o czasach trwania krótszych niż 1s, wywołanych np. uderzeniami. Ten rodzaj hałasu przy dużych poziomach ciśnienia akustycznego jest szczególnie niebezpieczny dla słuchu.

49 RÓWNOWAŻNY POZIOM DŹWIĘKU A Równoważny (ekwiwalentny) poziom dźwięku A jest to taki poziom dźwięku A, który działając przez taki sam czas jak hałas o zmiennym poziomie ciśnienia akustycznego niesie ze sobą taką samą energię i takie samo ryzyko uszkodzenia słuchu.

50 RÓWNOWAŻNY POZIOM DŹWIĘKU A Równoważny poziom dźwięku oblicza się jako wartość średnią poziomów hałasu, otrzymanych dla każdego z reprezentatywnych okresów pomiarowych przy uwzględnieniu długości tego okresu, zgodnie ze wzorem: gdzie: n - liczba reprezentatywnych okresów pomiarowych, L Aek - poziom emisji hałasu podczas k-tego okresu pomiarowego w decybelach, t k - liczba przedziałów poziomu dźwięku, T - czas odniesienia w godzinach.

51 ŚREDNIA WARTOŚĆ EKSPOZYCYJNYCH POZIOMÓW HAŁASU Ekspozycyjne poziomy dźwięku (ozn. L AE ), mierzone są dla pojedynczych zdarzeń akustycznych. Pojedyncze zdarzenia akustyczne łączy się w klasy. Dla każdej klasy wyznaczana jest wartość średnia oraz odchylenie standardowe. Dla każdej klasy pojedynczych zdarzeń akustycznych oblicza się średnią wartość poziomu ekspozycyjnego według wzoru: gdzie: n - liczebność klasy – liczba pomiarów pojedynczych zdarzeń akustycznych, L AE - średni poziom ekspozycyjny, L AEi - zmierzona wartość poziomu hałasu i-tego zdarzenia akustycznego.

52 ODCHYLENIE STANDARDOWE EKSPOZYCYJNYCH POZIOMÓW HAŁASU Dla każdej klasy pojedynczych zdarzeń akustycznych określa się odchylenie standardowe w próbie według wzoru: gdzie: n - liczebność klasy – liczba pomiarów pojedynczych zdarzeń akustycznych, L AE - średni poziom ekspozycyjny, L AEi - zmierzona wartość poziomu hałasu i-tego zdarzenia akustycznego.

53 POMIAR HAŁASU Przyrząd pomiarowy: multimetr VOLTCRAFT DT Zakres pomiarowy przyrządu: dB. Dokładność pomiarowa: 0,1 dB

54 POMIAR I ANALIZA WARTOŚCI HAŁASU Miejsce pomiaru: Hol szkoły podczas przerwy. Liczba uczniów: około 50. Wyniki pomiarów: Wartość średnia [dB]: 74,18 Odchylenie standardowe [dB]: 7,82 Tło akustyczne [dB]: 44,8 L.p.Wartość [dB] 172,6 269,3 373,4 470,9 565,2 666,1 778,4 878,2 970,7 1079,1 1174,3 1275,1 1372,9 1470,8 1567,3 1679, ,4 1880,7 1984,2 2078,6

55 POMIAR I ANALIZA WARTOŚCI HAŁASU Miejsce pomiaru: Sala lekcyjna - matematyka. Liczba uczniów: 22. Wyniki pomiarów: Wartość średnia [dB]: 66,86 Odchylenie standardowe [dB]: 5,73 Tło akustyczne [dB]: 36,4 L.p.Wartość [dB] 157,4 271,3 363,7 466,4 559,7 661,2 770,9 865,2 967,4 1062,8 1166,4 1263,1 1356,6 1458,9 1572,8 1673, ,4 1960,1 2063

56 POMIAR I ANALIZA WARTOŚCI HAŁASU Miejsce pomiaru: Sala lekcyjna - historia. Liczba uczniów: 22. Wyniki pomiarów: Wartość średnia [dB]: 68,40 Odchylenie standardowe [dB]: 6,76 Tło akustyczne [dB]: 36,4 L.p.Wartość [dB] 170,9 265,5 364,1 462,9 545,6 669,8 771,1 866,8 970,1 1066,1 1173,1 1254,8 1368, ,2 1663,6 1765,7 1863,6 1966,7 2068,2

57 POMIAR I ANALIZA WARTOŚCI HAŁASU Miejsce pomiaru: Sala gimnastyczna - wf. Liczba uczniów: 15. Wyniki pomiarów: Wartość średnia [dB]: 82,11 Odchylenie standardowe [dB]: 4,93 Tło akustyczne [dB]: 41,0 L.p.Wartość [dB] , ,4 670,3 766,9 861,8 974,1 1065, ,4 1369, ,9 1674,6 1769,6 1868,5 1967,1 2070

58 POMIAR I ANALIZA WARTOŚCI HAŁASU Miejsce pomiaru: samochód osobowy, Volkswagen Golf, 1998r., 1,6 benzyna – podczas jazdy 40 km/h Wyniki pomiarów: Wartość średnia [dB]: 65,44 Odchylenie standardowe [dB]: 1,87 Tło akustyczne [dB]: 29,7 L.p.Wartość [dB] 160,4 260,7 358,9 461,3 566,3 667,4 768,8 867,3 958,3 1059,3 1162,4 1260, ,3 1560,2 1671,1 1765,3 1870,6 1966,8 2065,5

59 POMIAR I ANALIZA WARTOŚCI HAŁASU Miejsce pomiaru: samochód osobowy, Volkswagen Golf, 1998r., 1,6 benzyna – podczas jazdy 80 km/h Wyniki pomiarów: Wartość średnia [dB]: 65,92 Odchylenie standardowe [dB]: 0,57 Tło akustyczne [dB]: 29,7 L.p.Wartość [dB] 165,4 266,6 364,8 465,3 568,4 664,4 761,3 865,8 966,1 1065,8 1166,4 1266,6 1365,2 1466,1 1567,1 1664,1 1765,1 1866,3 1967,3 2066,1

60 POMIAR I ANALIZA WARTOŚCI HAŁASU Miejsce pomiaru: chodnik, przy drodze powiatowej w terenie zabudowanym. Wyniki pomiarów: Wartość średnia [dB]: 74,32 Odchylenie standardowe [dB]: 5,13 Tło akustyczne (dla zerowego ruchu) [dB]: 44,2 L.p.Wartość [dB] 170,1 267,1 372,2 469,2 566,2 673,5 776,3 875,8 967,2 1067,3 1169,5 1284,2 1322,3 1469,4 1566,3 1672,4 1767,3 1865,3 1977,3 2072,6

61 WNIOSKI Hałas jest zjawiskiem niepożądanym, uciążliwym, czasami szkodliwym, charakteryzuje się różnorodnością źródeł oraz powszechnością występowania. Objawy nadmiernej ekspozycji na hałas u człowieka to między innymi: apatia, zmęczenie, brak koncentracji, zaburzenia snu, agresja, nerwowość. Zbyt duży hałas powoduje dewastację środowiska przyrodniczego, eliminuje miejsca związane z ciszą (tj. parki, tereny rekreacyjno- wypoczynkowe, lecznicze), zmienia zachowania zwierząt i ptaków, a w połączeniu z wibracjami, które często mu towarzyszą, powodują uszkodzenia budynków. Coraz większym problemem staje się hałas komunikacyjny, w tym drogowy, na który wpływ ma ciągle zwiększająca się liczba pojazdów

62 WNIOSKI Ciągle i wszędzie jesteśmy narażeni w różnym stopniu na oddziaływanie hałasu na nasz organizm: w szkole, podczas podróży, na dyskotece, itp. W czasie pomiarów hałasu na lekcji, przerwie zaobserwowano duży rozrzut wyników, co świadczy o tym, że obliczona wartość średnia obarczona jest dość dużym błędem (duże odchylenie standardowe), jednak przedstawione wyniki pokazują jak bardzo zmienia się poziom dźwięku np. podczas przerwy międzylekcyjnej. Analiza wyników pomiaru dźwięku wymaga działań na logarytmach, gdyż poziom dźwięku wyraża się w skali logarytmicznej (dB).

63 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie


Pobierz ppt "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."

Podobne prezentacje


Reklamy Google