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 Nazwa szkoły: Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych nr 1 ID grupy: 97_66_mf_g1 Kompetencja: Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: W świecie dźwięków i ciszy Semestr/rok szkolny: 2011/2012

3 W świecie dźwięków i ciszy Sza, cicho sza, czas na ciszę, którą w swym sercu słyszysz, zbliż się do niej, zanurz się w nią, kryształową i czystą jak TON (...) Nie krzykiem zdobywa się świat... (J. Mogielnicki)

4 Sejsmologia – fale sejsmiczne Fale sejsmiczne - fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi, powstałe wskutek trzęsień ziemi, wywołane przez eksplozję materiałów wybuchowych lub powodowane działalnością górniczą. Rodzaje fal sejsmicznych: fale wgłębne (objętościowe) - rozchodzące się wewnątrz Ziemi, – fale podłużne - najszybsze z fal sejsmicznych (5, 4 km/s), które najwcześniej docierają do epicentrum; drgają w kierunku równoległym do kierunku rozchodzenia się fal; powodują ściskanie i rozciąganie skał, przez które przechodzą; mogą przenosić się również w płynach, w tym także w płynnym jądrze Ziemi, – fale poprzeczne - około dwukrotnie wolniejsze od fal podłużnych (średnio 3,3 km/s); wywołują drgania w płaszczyźnie pionowej lub poziomej, w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fal; mogą przemieszczać się tylko w skałach (zobacz cień sejsmiczny) fale powierzchniowe - rozchodzą się po powierzchni Ziemi, od epicentrum trzęsienia; są najbardziej katastrofalne w skutkach, – fale Rayleigha - fale typu grawitacyjnego, ruch cząstek odbywa się po elipsie ustawionej pionowo prostopadłej do kierunku biegu fali, – fale Love'a - (powierzchniowa fala poprzeczna o polaryzacji poziomej) wywołują drgania poziome, prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fal.

5 Homosejstą określa się linię łączącą obszary drgające w tym samym czasie. Wstrząsy ziemi, powodowane przez fale sejsmiczne, podzielić można na ruchy poziome i pionowe. Szczególnie destruktywne są ruchy pionowe, podczas których - w przypadku bardzo dużej intensywności drgań gruntu - budynki mogą zostać nawet wyrzucane w powietrze (przykładem jest zachowanie niektórych konstrukcji w trakcie trzęsienia ziemi w Northridge, w roku 1994). Niszczące są także uderzenia ukośne - szczególnie, jeśli ich przebieg jest niezgodny z dłuższą osią budynku. Ze względu na częstotliwość występowania trzęsień ziemi, na danym terenie wyróżnia się obszary: sejsmiczne – obszary, na których odczuwalne trzęsienia ziemi są zjawiskiem niemal codziennym; trzęsienia są silne, obszary te znajdują się głównie na granicach płyt litosfery, rzadziej na obszarach wewnątrz płytowych, pensejsmiczne – obszary, na których silne wstrząsy występują stosunkowo rzadko; trzęsienia są słabe i rzadkie, asejsmiczne – obszary, na których bardzo rzadko spotykane są umiarkowane wstrząsy sejsmiczne lub wolne od trzęsień. Pokrywają się one z miejscami występowania starych tarcz prekambryjskich.

6 Najtragiczniejsze trzęsienia ziemi na świecie z ostatnich latach: 11 kwietnia 2011 W Japonii, siła trzęsienia 7,1, liczba ofiar nieznana 11 marca 2011 W Japonii, siła trzęsienia 9,0, liczba ofiar 11 tys., 12 maja 2008 W trzęsieniu ziemi o sile 8 w skali Richtera w Syczuanie (Chiny) zginęło 69 tys. ludzi, a 18 tys. uznano za zaginione. 373 tys. osób odniosło wrażenia, 27 maja 2007 W wyniku trzęsienia ziemi na Jawie (Indonezja) o sile 7,7 w skali Richtera zginęło 5,7 tys. ludzi. Rannych zostało 36,3 tys. ludzi. 340 tys. musiało opuścić domy, 8 października 2005 Trzęsienie ziemi o sile 7,6 bądź 7,7 w skali Richtera pozbawiło życia 73,5 tys. ludzi w kontrolowanej przez Pakistan części Kaszmiru, ponadto w indyjskim stanie Dżammu i Kaszmir zginęło 1400 osób, 26 grudnia 2004 Co najmniej 300 tys. ludzi zginęło w następstwie trzęsienia ziemi o sile 8,9 w skali Richtera i wywołanej nim fali tsunami w Azji, głównie w Indonezji. 26 grudnia 2003 W południowym Iranie w mieście Bam zginęło 26 tysięcy ludzi. Siła wstrząsu 6,6 w skali Richtera, 26 stycznia 2001 Trzęsienie o sile 7,7 w skali Richtera w indyjskim stanie Gudżarat - zginęło do 20 tys. Ludzi, 17 sierpnia 1999 Północno-zachodnia Turcja - trzęsienie ziemi o sile 7.4 w skali Richtera zabitych i blisko 25 tys. Rannych, 21 czerwca 1990 Na północy Iranu, w prowincji Gilan, trzęsienie o sile 7,7 w skali Richtera zabiło 40 tysięcy ludzi, 7 grudnia 1988 Rejon miasta Spitak w Armenii: wstrząs o sile 6,8 w skali Richtera uśmiercił 25 tys. ludzi, 16 września 1978 Tabas, Iran: ponad 15 tys. zabitych wskutek trzęsienia ziemi o sile 7,7 w skali Richtera, 28 lipca 1976 Rejon miasta Tangshan w chińskiej prowincji Hebei. 240 tys. zabitych według oficjalnych chińskich danych, 700 tys. zabitych według zagranicznych ekspertów. Było to trzęsienie o sile 8,2 w skali Richtera - pod względem liczby ofiar jedna z najtragiczniejszych katastrof sejsmicznych w dziejach. Trzęsienia ziemi z ostatnich dwóch lat: 12 stycznia trzęsienie ziemi na Haiti, skala 7,0, liczba ofiar lutego 2010 – trzęsienie w Chile, skala 8,8, liczba ofiar kwietnia 2010 – trzęsienie ziemi w Qinghai, skala 6,9, liczba ofiar lutego 2011 – trzęsienie ziemi w Canterbury, skala 6,3. Liczba ofiar marca 2011 – trzęsienie ziemi w Chinach, skala 5,8, liczba ofiar marca 2011 – trzęsienie ziemi w Japonii, skala 9,0, liczba ofiar 11 tys. 24 marca 2011 – trzęsienie ziemi w Birmie, skala 7,0, liczba ofiar 75 3 kwietnia 2011 – trzęsienie ziemi Indonezji, skala 6,7, liczba ofiar nieznana 11 kwietnia 2011 – trzęsienie w Japonii, skala 7,1, liczba ofiar nieznana

7 Metody poznania wnętrza Ziemi Tomografia sejsmiczna zespół metod obrazowania struktur znajdujących się wewnątrz Ziemi na podstawie pomiaru fal sejsmicznych (akustycznych lub elastycznych). Fale przechodzące lub odbite od granic pomiędzy ośrodkami o różnych właściwościach fizycznych rejestrowane są na powierzchni. Na podstawie takich pomiarów odtwarzana jest struktura wnętrza Ziemi. Terminu tomografia sejsmiczna używa się w odniesieniu do metod obrazowania używanych przy poszukiwaniach złóż mineralnych, w szczególności ropy naftowej, a także do badania struktury skorupy, płaszcza i jądra Ziemi. Wnętrze Ziemi: Nie jesteśmy w stanie czerpać wiedzy na temat budowy wnętrza Ziemi z badań bezpośrednich. Jest to niewykonalne z uwagi na zmieniające się warunki (wysoka temperatura i ciśnienie) wraz z głębokością, które uniemożliwiają nie tylko człowiekowi, ale i urządzeniom mechanicznym właściwe funkcjonowanie w tych warunkach. Odwierty sięgały maksymalnie 13 kilometrów a kopalnie udostępniły skały zalegające tylko do 4000m p.p.m. Jest to za mała głębokość, by poznać całkowite wnętrze Ziemi i jej przekrój. Tymi sposobami człowiek może poznać jedynie 1% budowy wnętrza Ziemi. Naszą wiedzę czerpać możemy jedynie z badań geofizycznych - badanie fal sejsmicznych, zmiany, którym ulega pole magnetyczne i grawitacyjne Ziemi, przewodnictwo elektryczne skał oraz inne właściwości fizyczne panujące we wnętrzu Ziemi. Głównym jednak źródłem są analizy sejsmiczne, badające trzęsienia ziemi i wywołujące je naturalne fale jak i antropogeniczne. Znajomość czasu, miejsca powstawania i momentu dotarcia fal w różne punkty Ziemi, pozwala obliczyć prędkość fali, z jaką powyższa fala wędruje w otchłani ziemskiej. Porównując te prędkości z prędkością rozchodzenia się fal w skałach powierzchniowych, aby określić skład budulcowy powłok ziemskich.

8 Energia wstrząsów sejsmicznych – skale Richtera i Mercalliego Skala Richtera – skala logarytmiczna określająca wielkość trzęsienia ziemi na podstawie amplitudy drgań wstrząsów sejsmicznych, wprowadzona w 1935 roku przez amerykańskich geofizyków Charlesa F. Richtera i Beno Gutenberga. Obecnie używana wyłącznie przez dziennikarzy, z powodu przyzwyczajenia odbiorców i mass mediów. Współczesna sejsmologia do oceny wielkości wstrząsów sejsmicznych wykorzystuje magnitudę, skalibrowaną w taki sposób, by w przedziale typowych trzęsień ziemi (od 3 do 7) pokrywała się ze skalą Richtera. Skala Richtera jest skalą energetyczną, tj. określa energię wyzwoloną w czasie wstrząsu. Każdy kolejny stopień oznacza 10-krotnie większą poziomą amplitudę drgań oraz około 32-krotnie większą energię wyzwoloną (dokładnie, ponieważ 2 stopnie w tej skali, to 1000-krotny wzrost energii), mierzoną w dżulach (J). Zrezygnowano ze stosowania jej, ponieważ do pomiarów konieczny był sejsmograf skonstruowany przez Wooda i Andersona, który nie mierzył poprawnie wstrząsów Silniejszych niż 6,8. Co prawda później Richter i Gutenberg zmodyfikowali swoją skalę, lecz najsilniejsze wstrząsy wciąż się w niej nie mieściły. Z tego względu skala Richtera jest skalą otwartą. Skala Mercalliego (skala Mercalliego-Cancaniego-Sieberga, skala MCS) - 12-stopniowa skala stosowana przy określaniu wielkości trzęsienia ziemi, gdzie intensywność wstrząsu określana jest na podstawie wartości przyspieszenia drgań gruntu, a także opisie skutków trzęsienia na powierzchni Ziemi. W Europie stosuje się obecnie zmodyfikowaną skalę Miedwiediewa-Kárnika-Sponhouera (skalę MKS).

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

10 Prędkość dźwięku Prędkość dźwięku w określonym ośrodku jest prędkością rozchodzenia się w nim zaburzenia mechanicznego. Prędkość dźwięku w substancjach zależy od prędkości przekazywania kolejnym cząsteczkom tej substancji prędkości cząsteczek zwiększonej ciśnieniem dźwięku. Dla małych natężeń dźwięku ta dodatkowa prędkość jest znacznie mniejsza od prędkości ruchu cieplnego cząsteczek, dlatego prędkość dźwięku nie zależy od jego natężenia. W powietrzu w temperaturze 15°C przy normalnym ciśnieniu prędkość rozchodzenia się dźwięku jest równa 340,3 m/s 1225 km/h. Prędkość ta zmienia się przy zmianie parametrów powietrza. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na prędkość dźwięku jest temperatura, w niewielkim stopniu ma wpływ wilgotność powietrza; nie zauważa się, zgodnie z przewidywaniami modelu gazu idealnego, wpływu ciśnienia. Doświadczalna formuła określająca zależność prędkości dźwięku w suchym (wilgotność równa zero) powietrzu dana jest przybliżonym wzorem: Gdzie: - prędkość dźwięku, - temperatura w stopniach Celsjusza (°C). Wzór ten jest przybliżeniem wzoru wynikającego z równania gazu doskonałego: Prędkość rozchodzenia się dźwięku dla różnych ośrodków: powietrze m/s rtęć m/s woda m/s lód m/s beton m/s stal m/s m/s aluminium m/s ołów m/s korek m/s ebonit m/s szkło m/s

11 Ciśnienie akustyczne Ciśnienie akustyczne – zmienne w czasie odchylenie od średniej wartości ciśnienia statycznego panującego w ośrodku, występujące podczas rozchodzenia się w nim fali akustycznej. Ciśnienie akustyczne opisuje natężenie dźwięku i wyraża się w paskalach. Najmniejsze ciśnienie akustyczne, które wywołuje u człowieka wrażenie słuchowe wynosi 2·10 -5 Pa. Jest to ciśnienie odniesienia, oznaczane p 0. Ponieważ słuch ludzki reaguje na bodźce w sposób logarytmiczny, ciśnienie akustyczne wyraża się często w skali logarytmicznej (w decybelach). Poziom ciśnienia akustycznego to logarytm stosunku ciśnienia zmierzonego p 1 do ciśnienia odniesienia, określony wzorem: Często spotykany zapis: choć prawidłowy z matematycznego punktu widzenia, jest niezgodny z definicją poziomu wyrażanego w decybelach. Ciśnienie akustyczne p jest też związane zależnościami: Z - Oporność falowa w Pa·s/m v - prędkość cząsteczek w m/s J - natężenie dźwięku w W/m 2 Wykres przedstawiający ciśnienie akustyczne na tle ciśnienia atmosferycznego

12 Spadek ciśnienia akustycznego dźwięku w pomieszczeniu Wartość ciśnienia akustycznego fali sinusoidalnej emitowanej przez punktowe źródło dźwięku wyraża się wzorem: gdzie: – odległość od źródła dźwięku – amplituda ciśnienia akustycznego – gęstość ośrodka – prędkość rozchodzenia się fali akustycznej. Wynika stąd, że ciśnienie akustyczne jest odwrotnie proporcjonalne do odległości od źródła. Podwojeniu odległości od źródła odpowiada, więc dwukrotny spadek ciśnienia. Rozkład poziomu ciśnienia akustycznego w Obecność powierzchni odbijających w pomieszczeniach sprawia, funkcji odległości od źródła z zaznaczonymi że prawo odwrotnej proporcjonalności nie jest spełnione, a pole swobodne strefami pola akustycznego może istnieć tylko w niewielkiej odległości od źródła. W polu bliskim występują duże fluktuacje ciśnienia akustycznego w funkcji położenia punktu pomiarowego, a ich zakres maleje ze wzrostem odległości od źródła. Wielkość obszaru pola bliskiego zależy od częstotliwości, rozmiarów źródła i stosunków fazowych jego powierzchni promieniujących. W przypadku pola swobodnego energetycznie dominującą składowa pola jest fala biegnąca bezpośrednio ze źródła dźwięku, której poziom zmniejsza się o 6 dB na każde podwojenie odległości. Odległość, w której moc fali bezpośredniej równa jest mocy fal odbitych, nosi nazwę odległości granicznej. W obszarze pola pogłosowego występują fluktuacje ciśnienia akustycznego wynikające z interferencji fali bezpośredniej i fal odbitych. Wartość ciśnienia akustycznego zmienia się nieznacznie z odległością od źródła. W granicznym przypadku, gdy pole pogłosowe wypełnia cała objętość pomieszczenia, ciśnienie nie zależy od odległości od źródła i jest stałe w każdym punkcie pomieszczenia.

13 Fale dźwiękowe Fale dźwiękowe należą do podłużnych fal mechanicznych. Ich propagacja polega na rozchodzeniu się drgań cząsteczek ośrodka wzdłuż prostej, która pokrywa się z kierunkiem rozchodzenia się fali. Dzięki dążeniu ośrodka sprężystego do stanu równowagi takie lokalne sprężenie powoduje rozprężenie w sąsiedztwie. W kolejnych położeniach pojawiają się następne sprężenia i rozprężenia. I tak rozchodzi się fala dźwiękowa. 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 20000Hz. Podłużne fale mechaniczne o częstościach wyższych to tzw. ultradźwięki a o częstościach niższych to infradźwięki.

14 Subiektywne cechy dźwięku: Barwa - jest cechą na podstawie, której ucho rozróżnia dwa dźwięki o tej samej wysokości i głośności, a pochodzące z różnych źródeł. Cechą obiektywną odpowiedzialną za barwę jest widmo. Ucho dokonuje analizy harmonicznej dźwięków. Wysokość dźwięku - jest funkcją częstości drgań. Zdolność bezwzględnej oceny wysokości dźwięku to słuch absolutny. Większość ludzi potrafi tylko ocenić prawidłowo równość stosunku częstości dwu drgań, czyli interwał - słuch relatywny. Głośność - zależy od natężenia fali akustycznej i od czułości ucha na dźwięki o różnej częstości drgań, czyli charakteryzuje subiektywne odczuwanie natężenia dźwięku.

15 Postrzeganie dźwięku przez człowieka – słyszenie kierunkowe (przestrzenne) Zdolność do przyjmowania dużej ilości wrażeń słuchowych w krótkim czasie wynika z psychofizjologicznych własności człowieka. Do aparatu słuchowego bez przerwy dociera ogromna liczba dźwięków: w ciągu 1 sekundy organizm przyjmuje 109 bitów informacji. Wrażenia słuchowe nie są jednak wyłącznie wynikiem biernego odbioru bodźców zewnętrznych, lecz są dodatkowo uwarunkowane cechami charakterologicznymi obserwatora, jego doświadczeniem słuchowym oraz procesami aktualnie zachodzącymi wewnątrz jego organizmu. Zmienność tych warunków tłumaczy różnice wrażeniowe w odbiorze tych samych bodźców akustycznych przez różnych słuchaczy oraz wyjaśnia, dlaczego ten sam słuchacz postawiony dwukrotnie wobec tej samej sytuacji dźwiękowej może odbierać różne wrażenia słuchowe. Badania nad postrzeganiem dźwięku wchodzą w zakres problematyki percepcji. Problemami tymi zajmuje się Krystyna Danecka-Szopowa z Akademii Muzycznej w Warszawie. W artykule zatytułowanym: "Podstawowe wymiary psychologiczne dźwięku" pisze: "Dźwięk spostrzegany jest, jako przedmiot, wyodrębniony z otoczenia. Dźwięk jest akustycznie złożoną strukturą, może być jednak w pewnych warunkach postrzegany, jako zjawisko proste. Dzieje się tak najczęściej w spostrzeżeniach osób bez przygotowania muzycznego. Muzycy mają możliwość wielorakiej percepcji dźwięku. Spostrzegają go: jako całość, globalnie, jako całość złożoną z wielu współczynników, skupiają się na jakimś wybranym współczynniku, np. wysokości, spostrzegają kilka współczynników jednocześnie, np. wysokość, barwę i dynamikę. Wnioski te dotyczą spostrzegania pojedynczego dźwięku w warunkach eksperymentalnych. U muzyków na skutek praktyki muzycznej wytwarza się bardzo ostre ujmowanie poszczególnych współczynników dźwięku, czyli wykształcają się jasne i wyraźne wrażenia słuchowe. Na tym poziomie dołączają się do wrażeń, jakości emocjonalne, zabarwiając je w charakterystyczny sposób, co ma zasadnicze znaczenie dla strony wyrazowej muzyki".

16 Fala uderzeniowa 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, zjawisko to jest zauważalne gołym okiem przy wybuchu ładunków MW o masie >0,5kg i średniej sile (TNT) lub w bezpośrednim USS Iowa (BB-61) strzela pełną salwą burtową w czasie manewrów otoczeniu samolotu poruszającego się z prędkością w pobliżu wyspy Vieques Portoryko) 1 lipca 1984 – obserwowane Naddźwiękową fale na powierzchni oceanu. Powstawanie fali uderzeniowej Gdy w gazie porusza się ciało to nadaje ono cząsteczkom zderzającym się z nim dodatkową prędkość. Jeżeli prędkość tego ciała jest mniejsza od średniej prędkości cząsteczek gazu, to cząsteczki przekazują sobie w wyniku zderzeń pęd, po zderzeniu powracają i zderzają się cząsteczkami z drugiej strony. Rozchodzące się w ten sposób zaburzenie jest obserwowane, jako dźwięk. Jeżeli ciało ma prędkość większą od średniej prędkości cząsteczek gazu, to cząsteczki nie "nadążają z przekazywaniem" energii poprzedzającym je cząsteczkom, powstaje obszar, w którym gwałtownie rośnie prędkość cząsteczek (szczególnie w jednym kierunku), co odpowiada wzrostowi ciśnienia. Gdy ciało przestanie gwałtownie się poruszać, następuje gwałtowny spadek ciśnienia. Jeżeli czynnik wywołujący falę trwa długo wywołuje ruch gazu w kierunku rozchodzenia się fali (podmuch). Po ustaniu przyczyny, fala uderzeniowa rozchodząc się szybko zanika, wywołując wzrost temperatury ośrodka, w którym się rozchodzi (np. powietrza). Po zwolnieniu do prędkości poddźwiękowej staje się zwykłą falą dźwiękową o dużej amplitudzie. Silne fale dźwiękowe, słyszalne, jako grzmot, lub też fale powstałe w wyniku uderzenia, niekiedy bywają mylnie nazywane falami uderzeniowymi.

17 Samolot naddźwiękowy Samolot ponaddźwiękowy, jeżeli jest w stanie praktycznie przekroczyć prędkość dźwięku wynoszącą Mach 1. Samoloty ponaddźwiękowe zwykle wyraźnie różnią się konstrukcją od samolotów poddźwiękowych. Rzuca się w oczy profil skrzydeł, które w samolotach naddźwiękowych MiG-25 są pod dużym kątem w stosunku do kadłuba i mają stosunkowo mniejszą siłę nośną. Przekroczenie prędkości dźwięku jest kłopotliwe. T towarzyszy temu wyraźny wzrost oporu ruchu, N nazywany barierą dźwięku. Samolot poruszający się z prędkością ponaddźwiękową wytwarza grom dźwiękowy, potężną falę uderzeniową. Concorde

18 T ransport naddźwiękowy - cywilny samolot naddźwiękowy zaprojektowany do przewożenia pasażerów z prędkościami przekraczającymi prędkość dźwięku. Jedynymi samolotami odbywającymi regularne loty był angielsko-francuski Concorde oraz sowiecki Tu-144. Ostatni lot pasażerski Tupolewa miał miejsce w czerwcu 1978 roku, a Concorde'a 26 listopada 2003 roku. Na chwilę obecną (2010 rok) żaden samolot nie wykonuje lotów komercyjnych. Tu-144

19 Rezonans Rezonans – zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się pochłanianiem energii poprzez wykonywanie drgań o dużej amplitudzie przez układ drgający dla określonych częstotliwości drgań. Drgania harmoniczne tłumione Drgania harmoniczne tłumione występują dla wymuszonego oscylatora harmonicznego tłumionego, czyli drgań o jednym stopniu swobody, tłumionych i wymuszonych. Przy tłumieniu i wymuszaniu nie zmieniającym się w czasie układ dochodzi do drgań z częstotliwością wymuszającą i stałą amplitudą. Taka sytuacja zwana jest stanem stacjonarnym. Zależność amplitudy drgań od częstotliwość i dla różnych współczynników tłumienia

20 Stan stacjonarny Dla drgań wymuszonych w stanie stacjonarnym układ drgający pobiera i rozprasza średnio moc równą: gdzie: – rozpraszana moc, – moc rozpraszana dla, – częstość drgań wymuszających, – częstość drgań własnych oscylatora, – współczynnik tłumienia. Przedział częstości dla której moc rozpraszana jest równa połowie mocy z maksimum jest nazywana szerokością rezonansu i jest równa odwrotności czasu zaniku (czasu życia) drgań: Zależność ta oznacza, że dla drgań słabo tłumionych krzywa rezonansowa jest wysoka i wąska, dla drgań silnie tłumionych niska i szeroka. Zależność ta umożliwia też określenie współczynnika tłumienia obwodu rezonansowego na podstawie obserwacji szerokości krzywej rezonansowej. Zależność kwadratu amplitudy, energia oscylacji wyrażają się podobnym wzorem i są proporcjonalne do : Amplituda tych drgań zależy od częstości drgań wymuszających. Gdy jest bliskie częstotliwości drgań własnych oscylatora, to amplituda rośnie i osiąga maksimum dla częstości drgań własnych zwanych częstością rezonansową. Zjawisko to nazywa się rezonansem amplitudy. Podobnie można mówić o rezonansie mocy, gdy energia pobierana przez układ drgający, a dostarczana przez oscylującą siłę zewnętrzną, osiąga maksimum.

21 Opis matematyczny Niech siła wymuszająca będzie dana wzorem Wtedy: Rozwiązaniem tego równania jest: gdzie: - amplituda siły wymuszającej, - częstotliwość drgań własnych układu bez tłumienia, - częstotliwość rezonansowa

22 Obrazowanie rezonansu magnetycznego Obrazowanie rezonansu magnetycznego – nieinwazyjna metoda uzyskiwania obrazów odpowiadających przekrojowi przez określoną strukturę ciała żyjącego człowieka. Ma ogromne zastosowanie w medycynie, gdzie jest jedną z technik tomografii, która służy diagnostyce i ukazaniu prawidłowości, bądź nieprawidłowości w zakresie tkanek i narządów. Metoda ta jest również z powodzeniem wykorzystywana w badaniach naukowych wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba uzyskania danych anatomicznych żyjącego człowieka. Obrazowanie rezonansem magnetycznym opiera się na zjawisku jądrowego rezonansu magnetycznego, który był wcześniej i jest nadal z powodzeniem stosowany w spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego w laboratoriach fizycznych i chemicznych. W istocie obrazowanie rezonansem magnetycznym jest tomografią z zastosowaniem spektroskopii rezonansu magnetycznego dla jąder atomów wodoru zawartych w cząsteczkach wody. Woda znajduje się we wszystkich miękkich tkankach ludzkich, jednak w różnych proporcjach w stosunku do innych związków chemicznych. Powoduje to dające się zarejestrować zmiany sygnału emisji rezonansowej pochodzących z atomów wodoru obecnych w cząsteczkach wody, zawartych w tych tkankach. Angiografia rezonansu M magnetycznego. ] Skan fMRI przedstawiający obszary zaktywowane na pomarańczowo, w tym pierwotną korę wzrokową.

23 Bezpieczeństwo Zagrożenia Jeśli pacjent otrzymuje środek cieniujący, istnieje niewielkie ryzyko wystąpienia reakcji alergicznej. Ale jest ono mniejsze niż w wypadku substancji kontrastowych zawierających jod i powszechnie stosowanych podczas zdjęć rentgenowskich oraz tomografii komputerowej. Poza tym nie stwierdzono innych zagrożeń dla zdrowia pacjenta. Ponieważ jednak badanie to wiąże się z oddziaływaniem silnego pola magnetycznego, może nie być wskazane u tych, którym wszczepiono różnego rodzaju aparaty lub metalowe implanty. Korzyści Obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego nie wymaga użycia potencjalnie szkodliwego promieniowania rentgenowskiego i jest szczególnie przydatne do wykrywania zmian chorobowych w tkankach, zwłaszcza zasłoniętych kośćmi. Zastosowania pozamedyczne Poza medycyną spektroskopia rezonansu magnetycznego może być wykorzystywana na przykład przez służby celne do wykrywania kokainy rozpuszczonej w alkoholu bez otwierania butelek. Technologia ta została opracowana przez Swiss Federal Institute of Technology w Lozannie.

24 Rezonans mechaniczny Rezonans mechaniczny to zjawisko polegające na przepływie energii pomiędzy kilkoma (najczęściej dwoma) układami drgającymi. Warunkami koniecznymi do zajścia rezonansu mechanicznego są: jednakowa lub zbliżona częstotliwość drgań własnych (lub swobodnych) układów, istnienie mechanicznego połączenia między układami. Przykładem układu, w którym występuje rezonans mechaniczny słabo tłumiony, jest układ wahadeł sprzężonych. Zjawisko to zachodzi gdy częstotliwość siły wymuszającej zbliża się do częstości drgań własnych. Gdy siła wymuszająca drgania działa na drgające ciało z odpowiednią częstotliwością, to amplituda drgań może osiągnąć bardzo dużą wartość nawet przy niewielkiej sile wymuszającej. Ze zjawiskiem rezonansu spotykamy się jadąc np. autobusem. Przy pewnej prędkości kątowej obrotów silnika, szyby lub niektóre części karoserii zaczynają silnie drgać. Rezonans ma decydujące znaczenie dla procesu powstawania i wzmacniania dźwięku w instrumentach muzycznych np.: Wykorzystany jest w akustyce poprzez stosowanie pudeł rezonansowych w instrumentach muzycznych, np. w gitarze. Gdy uderzymy strunę gitary, do pudła rezonansowego dochodzą drgania wytwarzane przez uderzoną strunę. W pudle rezonansowym powstają fale stojące o częstotliwościach drgań struny będące składowym harmonicznym częstotliwości podstawowej wytworzonej przez strunę. Składowe o różnych częstotliwościach zostają wzmocnione w różnym stopniu nadając ostatecznie charakterystyczną barwę dźwiękowi danego instrumentu.

25 Rezonans elektryczny Obwód rezonansowy jest obwodem elektrycznym, składającym się z kondensatora i cewki. W obwodzie tym zachodzi rezonans prądów (w równoległym) lub napięć (w szeregowym). Rysunek po prawej stronie pokazuje schemat obwodów rezonansowych: szeregowego i równoległego. Kondensator i cewka są biernymi elementami obwodu elektrycznego, które charakteryzują się między innymi opornością zależną od częstotliwości i przesunięciem fazowym pomiędzy napięciem i prądem równym 90°, z tym, że dla cewki impedancja rośnie ze wzrostem częstotliwości, a dla kondensatora maleje, oraz przeciwnym znakiem przesunięcia fazy. W stanie rezonansu prąd i napięcie na zacisku obwodu rezonansowego są zgodne w fazie, a wypadkowa moc bierna pobierana przez obwód jest równa zeru. Obwody rezonansowe znajdują szerokie zastosowania w radiotechnice, dzięki faworyzowaniu jednej częstotliwości używane są jako filtry selektywne (środkowoprzepustowe) do wydzielania jednej, odbieranej częstotliwości spośród wszystkich dochodzących z anten

26 Rezonans napięć Impedancja obwodu szeregowego złożonego z cewki i kondensatora wynosi: Gdzie: Z - impedancja zastępcza obwodu złożonego z cewki i kondensatora j - jednostka urojona X L reaktancja cewki X C - reaktancja kondensatora X L -X C - reaktancja wypadkowa Rezonans napięć następuje wtedy, gdy reaktancje cewki X L i kondensatora X C są sobie równe co do wartości bezwzględnej, (X L = -X C ). Gdy cewka i kondensator połączone są szeregowo i zasilane prądem przemiennym I, to w elementach tych występuje spadek napięcia: U C na kondensatorze, a U L na cewce. Ponieważ kierunki przesunięcia faz napięcia względem prądu są przeciwne, to napięcia te znoszą się wzajemnie. Dla pewnej określonej częstotliwości, gdy napięcie na cewce zrówna się z napięciem na kondensatorze to napięcia te zniosą się zupełnie - zachodzi dla tej częstotliwości rezonans napięć. Szeregowy obwód rezonansowy ma dla tej częstotliwości zerową reaktancję, gdyż dla każdej wartości natężenia prądu I' napięcie U jest równe 0 (napięcie na cewce i na kondensatorze są różne od zera i mogą osiągać bardzo duże wartości). Częstotliwość rezonansowa Częstotliwość rezonansową obwodu LC określa wzór Thomsona: Gdzie: f - częstotliwość obwodu w hercach L - indukcyjność cewki w henrach C - pojemność kondensatora w faradach ω - częstość kołowa w radianach/sekundę.

27 Rezonans prądów Rezonans prądów następuje wtedy gdy susceptancja układu równa się zero. Susceptancję poszczególnych gałęzi obwodu (susceptancja pojemnościowa i susceptancja indukcyjna) są sobie równe: B L = B C Gdy układ taki zasilany jest napięciem zmiennym U, to popłyną przez elementy prądy: I C przez kondensator, a I L przez cewkę. Ponieważ prądy te mają przeciwne fazy to znoszą się wzajemnie i sumaryczny prąd I jest mniejszy od sumy prądów I C i I L. Dla pewnej częstotliwości, gdy prąd cewki równa się prądowi kondensatora prądy te zniosą się zupełnie i prąd I będzie równy zeru - zachodzi rezonans prądów, a obwód rezonansowy przestaje pobierać prąd ze źródła - staje się przerwą w obwodzie, czyli ma nieskończenie dużą oporność (prądy w kondensatorze i cewce nie są jednak równe zeru i mogą osiągać duże wartości).

28 Niszczycielska siła rezonansu Dla budujących różne maszyny, dla budynków drgania oraz rezonans stanowią na ogół kłopoty. Wibracje są przede wszystkim niebezpieczne dla wiszących mostów. Gdy wieje Wiatr albo rytm kroków ludzi chodzących po moście jest w stanie doprowadzić do rezonansu oraz drgań o groźnej amplitudzie. Było kilka przykładów takich zdarzeń w naszej historii. Najgłośniejszym jest przypadek mostu Tacoma Narrows Bridge. Jego podstawowe Przęsło posiadało 853m długości oraz zaledwie 12m szerokości. W czasie słabych wiatrów most falował, powodując w związku z tym mocne wrażenia kierowcom. 7 listopada 1940r., zaledwie cztery miesiące po otwarciu, kąt oraz prędkość wiatru dokładnie zgrały się z częstotliwością mostu powodując rozhuśtanie go na tyle mocno, by chodnik po prawej stronie przemieścił się o 8,5m wyżej aniżeli ten po lewej. W czasie paru godzin most zawalił się do wody. Najśmieszniejsze jest to, iż niedaleko mostu, kilkanaście godzin jeszcze po jego runięciu, widniała reklama jednego z banków, który reklamował się, iż jest stabilny jak Tacoma Bridge. Nie tylko w świecie utworzonym przez człowieka rezonans jest groźny. Lawinę jest w stanie spowodować niewielka nawet wibracja cząstek powietrza. W związku z tym nawet krzyczenie w górach zagrożone jest śnieżną katastrofą, którą już wiele osób odczuło na własnej skórze. Drgania dochodzące z środka Ziemi stale absorbują naszą planetę. Większa część z nich na ogół jest nieszkodliwa, ale czasami jednak (głównie w miejscach o wyższej aktywności sejsmicznej) występują trzęsienia ziemi. Wibracje skalnej skorupy naszej planety powodują fale sejsmiczne. Obszary, gdzie tworzą się, skąd się rozchodzą, nazywane są ogniskiem Trzęsienia. Ponad nim na powierzchni Ziemi jest epicentrum. W strefie tej wstrząsy są najwcześniej zauważane oraz są najsilniejsze.

29 Drgania to zjawisko bardzo rozpowszechnione, nie tylko w makro, ale również w mikroświecie. Mimo drgań akustyczny są także drgania pola elektromagnetycznego, dzięki którym mamy np. ewentualność słuchania radia. Sejsmografowi prześledzą drgania Ziemi, które są w stanie spowodować groźne w skutkach trzęsienia ziemi. Astronomowie oglądają wibracje na powierzchni Słońca, pojawiające się na nim co parę minut, spowodowane falami dźwiękowymi. Ogrzewanie ciała stałego dla fizyka to po prostu wprawianie jego cząsteczek w coraz większe drgania. Kilkanaście miesięcy temu stworzono teorię, która tłumaczy prawa, kierujące naszym światem. Według niej, wszystko jest skonstruowane z małych drgających strun. Most Tacoma Narrows Bridge

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

31 Znaczenie zjawiska Zjawisko powstawania fali stojącej wykorzystywana jest w urządzeniach wytwarzających drgania, w celu wzmacniania fal o określonej częstotliwości (wnęka rezonansowa, pudło rezonansowe) w instrumentach muzycznych (piszczałki w organach), technice fal radiowych i mikrofalowych. Fala stojąca powstaje też poprzez odbijanie się sygnału przesyłanego w linii przesyłowej i stanowi zjawisko utrudniające przesyłanie sygnałów, dla linii takich określa się współczynnik fali stojącej określający stosunek amplitudy fali stojącej powstającej w linii przesyłowej do amplitudy fali przesyłanej. Powstaje też w rezonatorze lasera, gdzie fala odbija się od zwierciadła na końcu rezonatora i interferuje z falą padającą tworząc falę stojącą. Linia Lechera z 1902 roku, przyrząd służący do wytwarzania stojącej fali radiowej pomiędzy dwoma przewodami

32 Podział instrumentów ze względu na źródło dźwięku: 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 Skrzypce 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 Trąbka

33 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. – samobrzmiące, inaczej idiofony, gdzie instrument jest źródłem dźwięku. Np. talerze, trójkąt, kołatki, dzwonki itp. Perkusja

34 Elektroniczne instrumenty muzyczne - grupa instrumentów muzycznych należąca do elektrofonów, w których dźwięk powstaje w drodze syntezy i dociera do słuchacza przez przetwornik elektroakustyczny. Sposób kontroli instrumentu jest bez znaczenia dla tej klasyfikacji. Choć matematyczne modele syntezy dźwięku przez łączenie składowych harmonicznych znane były od dawna, ich techniczna realizacja nastręczała problemów. Do początku lat 60. jedynym znanym sposobem syntezy przebiegów akustycznych, z wykorzystaniem elektroniki, były lampowe oscylatory RLC. Ich rozmiary, zużycie energii, emisja ciepła i pola elektromagnetycznego utrudniały techniczną realizację elektronicznej syntezy dźwięków na większą skalę. Dopiero odkrycie półprzewodników i proces miniaturyzacji elementów wykonanych na ich bazie, z układami Scalonymi włącznie, dało takie możliwości. Od początku lat 60. na rynku zaczęły pojawiać się coraz mniejsze, sprawniejsze i tańsze instrumenty dające olbrzymie możliwości kształtowania dźwięków. Pod koniec lat 70. wraz z rozwojem techniki cyfrowej, analogowa synteza dźwięku została prawie całkiem wyparta Przez cyfrową. Od tego czasu instrumenty elektroniczne stały się jeszcze łatwiej dostępne. Wśród współczesnych instrumentów elektronicznych do niedawna potocznie stosowano podział na syntezatory i samplery, lecz obecnie, wskutek łączenia różnych rodzajów syntezy, nie jest on jednoznaczny. Instrumenty elektroniczne często sterowane są przez sekwencer zamiast muzyka. W dobie powszechnego wykorzystywania komputerów do produkcji muzyki powstał nowy rodzaj instrumentów elektronicznych - instrumenty wirtualne, czyli programy działające pod kontrolą sekwencerów pełniąc rolę instrumentów muzycznych. Gitara elektryczna Skrzypce elektryczne

35 Strojenie fortepianu temperacji systemem kwartowo-kwintowym. Temperacja to zakres dźwięków od a do a1. a – od kamertonu a – a 1 – oktawa w górę a – d 1 – kwarta w górę a – e 1 – kwinta w górę e 1 – h – kwarta w dół h – fis 1 – kwinta w górę fis 1 – cis 1 – kwarta w dół cis 1 – gis 1 – kwinta w górę gis 1 – dis 1 – kwarta w dół dis 1 – b – kwarta w dół b – f 1 – kwinta w górę f 1 – c 1 – kwarta w dół c 1 – g 1 – kwinta w górę. Każda kwinta i kwarta musi posiadać odpowiednią częstotliwość dudnień (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). Zestaw do strojenia pianin i fortepianów - od lewej: kamerton, klin do tłumienia niestrojonych strun, klucz.

36 Głos ludzki Głos ludzki – wibracje wytwarzane przez struny głosowe człowieka (dźwięki o określonej częstotliwości). Fałdy głosowe w połączeniu z m.in. zębami, językiem i ustami mogą wytworzyć szerokie spektrum dźwięków, umożliwiając całkowitą zmianę znaczenia wypowiedzi poprzez manipulację tonu lub akcentowanie pojedynczych części. Ton głosu może sugerować, że wypowiedź jest pytaniem, nawet, jeśli nie wynika to z formy gramatycznej oraz zdradzać uczucia, takie jak gniew, szczęście, smutek. Ton głosu może oznaczać, w jakim stopniu mówiącemu na czymś zależy, jak jest do czegoś nastawiony. Na przykład, słowa "przykro mi" zależnie od tonu może oznaczać zarówno skruchę lub żal, jak ironię czy obojętność. Pojmowany, jako instrument muzyczny, ludzki aparat głosowy jest uważany za najdoskonalszy instrument dęty. Powstawanie dźwięku w fałdach głosowych Więzadła głosowe mają różną długość u kobiet i mężczyzn. U mężczyzn są na ogół dłuższe (niższa barwa głosu) - od 17do 25 mm. Kobiety, jako zazwyczaj mniej umięśnione, mają także odpowiednio krótsze fałdy głosowe (długości mm). Więzadła głosowe znajdują się powyżej tchawicy. Pożywienie nie przechodzi przez nie - reguluje to nagłośnia, automatycznie blokując drogi oddechowe przy przełykaniu. Gdy jedzenie dostanie się do tchawicy, powoduje duszenie się. Więzadła głosowe znajdują się w krtani. Są przytwierdzone od strony rdzenia kręgowego do wyrostków głosowych znajdujących się na parzystych chrząstkach nalewkowatych, a z drugiej do chrząstki tarczowatej. Składają się głównie z nabłonka, ale fałdy głosowe, znajdujące się najniżej chrząstki tarczowatej zawierają włókna mięśniowe. Więzadła głosowe nie są połączone, tworzą dziurę szparę głośni. Gdy szpara jest szeroka, powietrze przepływa swobodnie, gdy zaś jest zwężona, powietrze opływa fałdy głosowe, powodując ich drganie (wytwarzanie dźwięku). Wysokość głosu zależy od napięcia fałd głosowych, a głośność od szybkości przepływu powietrza. Różnice w budowie fałd głosowych powodują różne brzmienie głosu u poszczególnych osób, także w obrębie tej samej płci.

37 Modyfikowanie głosu Ludzki głos jest w istocie złożonym instrumentem. Może być modyfikowany poprzez zmianę napięcia fałd głosowych, zmianę ilości przepływającego powietrza, a także kształt klatki piersiowej, szyi, ułożenie języka. Wpływa to na ton i barwę dźwięku. Uzyskanie naturalnej emisji głosu, świadome poszerzenie jego skali, zwiększenie siły głosu, wykształcenie jego barwy można osiągnąć poprzez impostację głosu. Wady głosu Jest wiele powodów wad głosu m.in. wady wymowy, uszkodzenia fałd głosowych. Długie mówienie może spowodować przemęczenie narządów mowy. Leczeniem chorób i wad narządów mowy zajmuje się foniatria. Skala głosu ludzkiego Skala głosu ludzkiego jest to zakres dźwięków wytwarzanych przez głos ludzki. Skala głosu różni się w zależności od wieku człowieka (dzieci, młodzież, dorośli), płci oraz od rodzaju głosu, jakim dysponuje konkretna osoba. Przeciętnie skala dorosłego człowieka wynosi 1,5 oktawy. U osób ćwiczących śpiew skala głosu rozszerza się od 2 do 3 oktaw.

38 Aparat mowy Aparat mowy to narządy biorące udział w tworzeniu dźwięków ludzkiej mowy. Narządy te stanowią część układu oddechowego i jako takie nie są specyficzne tylko dla człowieka. Budowa narządów, które uczestniczą w tworzeniu dźwięków, jest u innych naczelnych bardzo podobna i nie wyjaśnia sama w sobie zjawiska wykształcenia się mowy u człowieka. Budowa aparatu mowy W budowie aparatu mowy można wyróżnić trzy grupy narządów: aparat oddechowy, aparat fonacyjny, aparat artykulacyjny.

39 Ułożenie wiązadeł (fałd głosowych) odgrywa zasadniczą rolę tak w procesie oddychania jak i mówienia. Podczas spokojnego oddychania wiązadła są rozsunięte (E), powietrze swobodnie przepływa. Z podobną sytuacją mamy do czynienia w czasie artykulacji bezdźwięcznych elementów mowy. W czasie wymawiania dźwięcznych głosek wiązadła na przemian zwierają się (A) i rozwierają się pod naporem wydychanego powietrza. Powietrze pokonując opór stawiany przez wiązadła zaczyna drgać (efekt Bernoulliego). Obserwowana gołym okiem szpara pomiędzy fałdami głosowymi (B) jest w istocie złudzeniem optycznym spowodowanym bezwładnością oka, które nie jest w stanie zaobserwować szybko następujących po sobie faz zamykania i otwarcia. Aparat artykulacyjny Aparat artykulacyjny składa się z narządów, które modyfikują strumień powietrza i obejmuje wszystkie narządy jam przewodu oddechowego znajdujące się ponad nagłośnią (wejściem do krtani). Trzy jamy ponad krtaniowe – jamę nosową, jamę gardłową i jamę ustna – określa się mianem tzw. nasady. Narządy znajdujące się w nasadzie, zwane artykulatorami, można podzielić na ruchome i nieruchome. Najważniejsze ruchome narządy to wargi, język, podniebienie miękkie z języczkiem oraz żuchwa, zaś nieruchome to przede wszystkim zęby, dziąsła i podniebienie twarde. Ustawienie artykulatorów decyduje o barwie odbieranej przez nas głoski. Schematyczne położenie wiązadeł głosowych i chrząstek nalewkowych A: przy całkowitym zamknięciu, B: podczas artykulacji dźwięcznych elementów mowy, C: w czasie szeptu, D: przy chuchaniu, E: podczas spokojnego oddychania lub w czasie spoczynku, F: w czasie głębokiego oddychania

40 Ciało człowieka, jako rezonator - dźwięk w krtani Powietrze wydychane z płuc wprawia w ruch znajdujące się po obu stronach krtani fałdy głosowe, popularnie zwane strunami. Tak powstaje dźwięk. W początkowej fazie wydechu fałdy przywierają do siebie, zamykając znajdującą się między nimi szparę głośni. Na skutek ciśnienia wydychanego powietrza rozsuwają się jak napięte elastyczne taśmy, a potem powracają do pierwotnego położenia. Wielokrotne rozwieranie i zwieranie strun (od kilkudziesięciu do kilkuset razy na sekundę) powoduje drgania powietrza i powstawanie dźwięku. Tak powstały ton krtaniowy jest jednak słaby i bezbarwny. Dopiero przechodząc przez tzw. jamy rezonacyjne (gardło, usta i nos), zyskuje odpowiednią barwę i siłę.

41 Praca głosem Śpiewak wydając ton o określonej częstotliwości może wywołać drgania szklanego naczynia. Jeśli trwa to dostatecznie długo, energia zaabsorbowana, (czyli pochłonięta) przez szkło może wywołać drgania dostatecznie silne do tego, aby szkło pękło. Kieliszki rozbite przez głos śpiewaka operowego

42 Wykorzystanie elektroniki w odtwarzaniu dźwięku Magnetofon jest urządzeniem do nagrywania i odtwarzania dźwięku na taśmie magnetycznej. Są dwa rodzaje magnetofonów - analogowe i cyfrowe. Urządzenia służące tylko do nagrywania są nazywane dyktafonami, a tylko do odtwarzania – odtwarzaczami magnetofonowymi. W magnetofonach domowych najczęściej jest realizowany jednoczesny zapis lub odczyt na jednej, dwóch lub czterech ścieżkach dźwiękowych (nagrania monofoniczne, stereofoniczne, kwadrofoniczne). Taśma przed zapisem musi być rozmagnesowana przez głowicę kasującą. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych podzespołów elektronicznych i mechanicznych współczesne magnetofony osiągnęły wysoką, jakość odtwarzania audycji i to zarówno sprzęt stacjonarny, jak też odtwarzacze typu walkman.

43 Budowa głośnika Głośnik – przetwornik elektroakustyczny (odbiornik energii elektrycznej) przekształcający prąd elektryczny w falę akustyczną. Idealny głośnik przekształca zmienny prąd elektryczny o odpowiedniej częstotliwości na falę akustyczną proporcjonalnie i liniowo. Rzeczywisty zakres częstotliwości, w którym głośnik wytwarza falę ciśnienia proporcjonalnie do napięcia (z dopuszczalnym odchyleniem) nazywa się pasmem przenoszenia głośnika. Potocznie głośnikiem nazywa się również zespół głośników zamknięty w wspólnej obudowie poprawnie nazywanej kolumną głośnikową.

44 Podział ze względu na zasadę działania: Magnetoelektryczne (dynamiczne) - w polu magnetycznym magnesu umieszcza się przewodnik (cewkę magnetyczną), w którym płynie prąd elektryczny. Oddziaływanie magnesu i przewodnika z prądem wywołuje ruch przewodnika, do którego przymocowana jest membrana. Cewka jest połączona sztywno z membraną a całość jest odpowiednio zawieszona (rys. spider i surround), tak, aby zapewnić osiowy ruch cewki w szczelinie magnesu bez ocierania się o magnes. Elektromagnetyczne - przepływ prądu o częstotliwości akustycznej powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Pole to magnesuje rdzeń ferromagnetyczny połączony z membraną. Przyciąganie i odpychanie rdzenia powoduje drgania membrany. Elektrostatyczne - na naelektryzowaną membranę z cienkiej folii (mającą napyloną warstwę metaliczną z jednej lub dwu stron, bądź będącą elektretem) oddziałują dwie perforowane elektrody, umieszczone z obu stron folii (jedna elektroda ma odwróconą fazę sygnału o 180 stopni w stosunku do drugiej), w ten sposób wywołując drgania folii w takt sygnału. Magnetostrykcyjne - pole magnetyczne wywołuje zmianę wymiarów materiału ferromagnetycznego (zjawisko magnetostrykcyjne). Ze względu na duże częstotliwości drgań własnych elementów ferromagnetycznych, tego typu głośniki stosowane są do otrzymywania ultradźwięków. Piezoelektryczne - pole elektryczne wywołuje zmianę wymiarów materiału piezoelektrycznego, stosowane w głośnikach wysokotonowych i ultradźwiękowych, Jonowe (bezmembranowe).

45 Wzmacniacz akustyczny Wzmacniacz akustyczny jest najczęściej wzmacniaczem mocy pracującym w paśmie akustycznym (16 Hz- 22 kHz). W konstrukcji wzmacniaczy dźwiękowych klasy high-fidelity dąży się do uzyskania jak najszerszego pasma akustycznego przenoszonego przez wzmacniacz przy jak najmniejszych zakłóceniach (płaskiej charakterystyce wzmocnienia dla przenoszonych częstotliwości) i zużyciu energii. "Ampy" służą do wzmacniania sygnałów analogowych lub cyfrowych o niewielkiej mocy, pochodzących ze źródeł dźwiękowych (odtwarzaczy, mikrofonów, elektronicznych instrumentów muzycznych). Głównymi parametrami wzmacniaczy muzycznych są: pasmo przenoszenia (użyteczny zakres częstotliwości przetwarzanych przez wzmacniacz) charakterystyka częstotliwościowa (wykres zmian wzmocnienia w odniesieniu do użytecznego pasma akustycznego) sprawność (zależna od klasy układu wzmacniającego) stosunek sygnał/szum (dB) poziom zniekształceń (tzw. THD w odniesieniu do przebiegu wzorcowego i mocy znamionowej) dynamika sygnału (dB) współczynnik tłumienia (tzw. damping factor - stosunek impedancji obciążenia do impedancji źródła) maksymalna moc znamionowa (tzw. RMS - moc skuteczna, dawniej podawano moc sinusoidalną) maksymalna moc muzyczna (maksymalna moc chwilowa) obciążalność wyjścia - impedancja (obecnie zakres oporności podłączanych głośników). Wzmacniacz mocy JBL GTO 504E

46 Słuch Słuch – zmysł umożliwiający odbieranie (percepcję) 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. Przewodzenie dźwięków drogą powietrzną Dźwięk skierowany przez małżowinę uszną do przewodu słuchowego zewnętrznego wprawia w drgania błonę bębenkową i tzw. aparat akomodacji tj. kosteczki słuchowe i mięśnie ucha środkowego. Dzięki ruchom podstawy ostatniej z trzech kosteczek - strzemiączka - w okienku owalnym błędnika, drgania akustyczne przenoszą się na płyny, jakimi wypełniony jest ślimak. Ponieważ płyny są nieściśliwe, na to, aby podstawa strzemiączka mogła wykonać ruch w głąb ucha, wewnętrznego musi dojść do kompensacyjnego wychylenia – w stronę jamy bębenkowej - błony drugiego okienka ucha wewnętrznego zwanego okrągłym. Ta tzw. gra okienek jest niezbędnym warunkiem prawidłowego przenoszenia dźwięków drogą powietrzną, bębenkowo- kosteczkową.

47 Słuch u zwierząt Ludzkie ucho nie wychwytuje wszystkich dźwięków, które słyszalne są dla zwierząt. Na przykład u psa zakres słyszalnych dźwięków waha się w granicach od 15 do Hz, zaś u przeciętnego człowieka zakres ten wynosi około Hz. Fakt ten wykorzystywany jest przy produkcji urządzeń, które zapobiegają szczekaniu psów wydobywając dźwięki słyszalne dla psa, ale zupełnie obojętne dla ucha człowieka.

48 Wady słuchu Utrata słuchu (głuchota) – niezdolność do odbierania bodźców akustycznych. Wrodzona, w przeciwieństwie do nabytej często wiąże się z niezdolnością do mówienia (głuchoniemota). Przyczyną głuchoty może być: zaburzenie przekazywania dźwięków do ucha wewnętrznego (głuchota przewodzeniowa), najczęściej w wyniku uszkodzenia błony bębenkowej lub kosteczek słuchowych; uszkodzenie narządu słuchu albo szlaku nerwowego (drogi słuchowej), przekazującego bodźce słuchowe do kory mózgowej (głuchota odbiorcza). Dalszymi przyczynami głuchoty są często: zapalenie ucha środkowego; ekspozycja na nadmierny, długotrwały hałas; starzenie się komórek słuchowych i neuronów (głuchota starcza); wrodzone uszkodzenie narządu słuchu; zatrucie; otoskleroza. Niedosłuch – zaburzenie ze strony narządu słuchu polegające na nieprawidłowym przewodzeniu lub odbiorze dźwięków. Częstość występowania niedosłuchu rośnie z wiekiem: u noworodków występuje on w 2-3% do 18 roku życia – 5% rok życia – 4,5-5% rok życia – 14% rok życia – 23% powyżej 75 lat – 35%. Niedosłuch może występować, jako izolowany objaw, lub mogą mu towarzyszyć inne objawy otologiczne np. szumy uszne lub zawroty głowy oraz pozaotologiczne tworzące określone jednostki chorobowe.

49 Jak chronić się przed hałasem? Jedną z najważniejszych rzeczy, które można zrobić, to chronić uszy przed nadmiernym poziomem hałasu, szczególnie podczas długiego okresu czasu. Im większy hałas tym bardziej jesteśmy narażeni na ryzyko uszkodzenia słuchu. Nosić ochraniacze na uszy, zwłaszcza, jeśli musimy pracować w głośnym otoczeniu. Należy również nosić je przy użyciu narzędzi elektrycznych, hałaśliwych urządzeń, lub broni palnej, czy podczas jazdy na motocyklu lub skuterze. Ochronniki słuchu są w dwóch postaciach: zatyczki do uszu, nauszniki. – Zatyczki do uszu są to małe wkładki, które pasują do zewnętrznego kanału słuchowego, muszą one być zaklejone ciasno, więc na cały obwód kanału słuchowego jest zablokowany. Nieprawidłowo włożone, brudne, lub zużyte nie przylegają szczelnie, co może spowodować podrażnienie przewodu słuchowego. Wtyczki są dostępne w różnych kształtach, rozmiarach i dopasowanie są do indywidualnego kanału słuchowego. Mogą być wykonane na zamówienie. – Nauszniki pasują do całego ucha zewnętrznego, tworząc hermetyczne uszczelnienie, więc cały obwód kanału słuchowego jest zablokowany. Jeśli głośna muzyka lub hałas zawsze powoduje dyskomfort lub ból w uszach, należy użyć zatyczki do uszu, obniżyć dźwięk lub natychmiast opuścić to otoczenie. Jeżeli nie możemy swobodnie porozmawiać z odległości 2 metrów, to znaczy, że poziom hałasu jest za wysoki i należy zmniejszyć hałas, opuścić miejsce lub założyć zatyczki. Starajmy się unikać niepotrzebnego zanurzenia głowy w wodzie, na przykład podczas kąpieli, prysznica. Jeśli jesteś nurkiem, pamiętajmy, aby powoli zanurzać się na dużą głębokości, aby ciśnienie w uszach mogło się dostosować do ciśnienia otoczenia. Uszy są samooczyszczające i nie wymagają pomocy w usuwaniu wosku. Stara praktyka mówi o stosowaniu wacika do oczyszczania uszu. Jednak wosk jest naturalnie usuwany z uszu, nie należy go usuwać za pomocą np.. patyczka do uszu. Czyszczenie uszu za pomocą patyczków higienicznych lub over-the-counter (krople do uszu), może uszkodzić słuch. Nie słuchać odtwarzacza muzyki bardzo głośno, jeśli osoba stojąca obok słyszy muzykę, znaczy, że jest za głośno. Tak samo jeśli nie słychać dźwięków zewnętrznych. Zbyt głośna muzyka powoduje wady słuchu.

50 Anatomia ucha 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). Budowa ucha Ucho składa się z trzech części: ucha zewnętrznego, ucha środkowego oraz ucha wewnętrznego. Ucho zewnętrzne występuje jedynie u ssaków. Ucho zewnętrzne i środkowe odpowiadają głównie za słuch, ucho wewnętrzne zawiera także elementy odpowiedzialne za równowagę.

51 Anatomia ucha

52 Granice słyszalności Granice słyszalności – skrajne (górna i dolna) częstotliwości fal dźwiękowych oraz dolna i górna wartość poziomu ciśnienia akustycznego dźwięków, które są słyszalne przez ucho ludzkie. Granice słyszalności są pojęciem umownym i zostały uśrednione (były wielokrotnie wyznaczane empirycznie przez różnych badaczy). Granice słyszalności na diagramie częstotliwość-poziom ciśnienia akustycznego wytyczają pewną powierzchnię zwaną powierzchnią słyszalności. Dolna granica słyszalności (również próg słyszalności, próg absolutny, próg detekcji sygnału) jest określona przez poziom ciśnienia akustycznego, przy którym ucho zaczyna odbierać wrażenia dźwiękowe. Poziom ten zależy od częstotliwości. Dla przykładu, aby usłyszeć ton o częstotliwości 100 Hz, poziom ciśnienia akustycznego musi być o 35 dB wyższy niż dla tonu 1 kHz. Statystycznie ucho jest najbardziej czułe dla tonu o częstotliwości ok. 4 kHz. Dla tonu o częstotliwości 1 kHz definiuje się nominalną wartość odniesienia ciśnienia akustycznego. Jest ona określona na poziomie 20 µPa, co odpowiada natężeniu dźwięku W/m 2 Odbiór dźwięków (w tym również jego słyszalność) jest subiektywny i zależy od wieku, płci oraz innych cech osobniczych.

53 Górna granica słyszalności jest określona przez poziom ciśnienia akustycznego, przy którym sygnał dźwiękowy powoduje ból.

54 Natężenie dźwięku Natężenie dźwięku – miara energii fali akustycznej, której jednostką jest W/m 2. Jest ona równa średniej wartości strumienia energii akustycznej przepływającego w czasie 1 s przez jednostkowe pole powierzchni (1 m 2 ) zorientowanej prostopadle do kierunku rozchodzenia Z zasady zachowania energii wynika, że całka z natężenia dźwięku po zamkniętej powierzchni jest równa energii emitowanej w ciągu jednostki czasu przez źródło dźwięku, czyli mocy akustycznej źródła. Gdzie: – natężenie dźwięku o kierunku wektora falowego, – wektor powierzchni, S – pole zamkniętej powierzchni zawierającej wewnątrz źródło. Jeżeli powierzchnia dobrana jest tak, że natężenie ma na całej powierzchni stałą wartość i wektor natężenia ma taki sam kierunek jak wektor powierzchni, wówczas: Skąd: Dźwięk emitowany przez źródła rzeczywiste ma postać fal kulistych lub jest superpozycją takich fal. Dla punktowego źródła dźwięku emitującego falę kulistą: Gdzie: – odległość od źródła dźwięku. Zgodnie z tym wzorem, natężenie dźwięku jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości od źródła. Podwojeniu odległości od źródła odpowiada, więc czterokrotny spadek natężenia dźwięku.

55 Wartości tu podane należy traktować, jako orientacyjne i przybliżone. Ponadto w otwartej przestrzeni natężenie dźwięku maleje z kwadratem odległości, dlatego podane wartości dotyczą poziomu natężenia w pobliżu źródła dźwięku w standardowej (typowej odległości) lub minimalnej ze względu na bezpieczeństwo słuchacza. 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 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.

56 Zastosowanie ultradźwięków w medycynie 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, a stopień tłumienia ultradźwięków zależy od rodzaju tkanki. Impulsy fal ultradźwiękowych skierowane na ciało człowieka ulegają odbiciu na granicy tkanek. Odbicie jest niewielkie, częstość się nie zmienia. Wnikając coraz głębiej w organizm człowieka, impuls odbija się od następnych warstw tkanek miękkich, tworząc następne echa. Są one słabe, ale po wzmocnieniu i przetworzeniu, dają na ekranie oscyloskopu obraz rozkładu tkanek wewnątrz badanego organizmu. Gdy impuls ultradźwiękowy napotka na swojej drodze obszar wypełniony gazem, następuje wówczas prawie całkowite odbicie, natomiast gdy napotka tkankę kostną, następuje silne pochłanianie fal ultradźwiękowych i impuls traci prawie całą swoją energię. Istnieją narzędzia ultradźwiękowe stosowane w stomatologii (najpopularniejsze to narzędzia do usuwania kamienia nazębnego i kiretażu ale też do mieszania amalgamatu czy nawet obróbki kanałów). Ultradźwiękami można oczyszczać narzędzia chirurgiczne, co jest stanowczo dokładniejsze od tradycyjnego mycia, a nawet je sterylizować. Jednak dla bezpieczeństwa pomimo mycia ultradźwiękowego, stosuje się dodatkowo tradycyjne metody sterylizacji. W podobny sposób usuwane są z różnych przedmiotów skażenia radioaktywne, pozostające na sprzęcie laboratoryjnym.

57 Zastosowanie diagnostyczne Ultrasonografia (USG) to badanie narządów wewnętrznych za pomocą fal ultradźwiękowych. Metoda diagnostyczna jest oparta na zjawisku echa ultradźwiękowego. Informacje uzyskane tą metodą mogą być przedstawione na ekranie oscyloskopowym w postaci impulsów, lub w postaci obrazu rozkładu tkanek normalnych i patologicznych. Ultrasonograf holograficzny (ultradźwiękowy), biopsja pod kontrolą USG. Ultrasonografia zdobyła szczególną popularność w badaniach serca (echokardiografia), badaniach naczyń krwionośnych metodą ultrasonografii wewnątrznaczyniowej oraz w badaniach prenatalnych. Płód w macicy

58 Zastosowanie ultradźwięków w terapeutyce Najchętniej stosuje się terapię ultradźwiękową w przypadkach porażeń nerwów obwodowych z zaburzeniami czucia, zapalenia nerwu kulszowego i trójdzielnego a także przy różnego rodzaju nerwobólach. Z tego względu ultradźwięki to chętnie widziana forma leczenia w neurologii. Oprócz tego wiele schorzeń stawów, a także narządów wewnętrznych i skóry dobrze poddaje się terapii ultradźwiękami o wysokich częstotliwościach. Co ciekawe, fale te są też wykorzystywane do inhalacji, celem uzyskania odpowiedniej konsystencji aerozolu z cząsteczkami o małej średnicy, co dotąd było niezwykle trudne. Zaletą tego typu inhalacji jest wyeliminowanie nadciśnienia oddechowego oraz osiągnięcie odpowiednio dużego stężenia, co znacznie skraca okres zabiegu. Prowadzone są też zabiegi terapeutyczne - masaż ultradźwiękowy, leczenie złamań. Stosując odpowiednio duże dawki można doprowadzać do obumierania nie pożądanych komórek w sytuacjach, gdy są one trudno dostępne dla klasycznych operacji chirurgicznych.Wytwarzane są także skalpele ultradźwiękowe, w tym nowo opracowywane w technologii silikonowej. W urologii zastosowanie metody litotrypsji polega na zogniskowaniu wiązki ultradźwięków na kamieniach nerkowych w celu ich skruszenia. W okulistyce do operacji zaćmy tzw. metodą fakoemulsifikacji. Fale ultradźwiękowe rozbijają zmętniałe jądro soczewki, którego kawałki zostają zasysane - usuwane z oka. Zabieg jest szybki, bezbolesny, lecz oczywiście jak każdy zabieg obarczony ryzykiem powikłań.

59 Zastosowanie praktyczne ultradźwięków W laboratoriach, medycynie, produkcji chemicznej: do mycia szkła laboratoryjnego o skomplikowanych kształtach i niewielkich otworach np. igieł, rurek (od średnicy wew. 0,3 mm), kapilar, stożków Imhoffa, końcówek pipet, wężownic, tłuszczomierzy itp., mycie przedmiotów metalowych i plastikowych, takich jak kuwety bioanalizatorów, sita granulometryczne o mikrometrowych oczkach, mycie filtrów i pierścieni ceramicznych, mycie narzędzi medycznych (w tym laparoskopowych) i stomatologicznych, protetyka, przetworniki ultradźwiękowe umieszczone w rurociągu zapobiegają osadzaniu się zanieczyszczeń na sondach przyrządów pomiarowych. Myjnie, pełniąc funkcję łaźni ultradźwiękowych, pozwalają: odgazowywać roztwory chromatograficzne lub absorpcyjne, umożliwiają tworzenie emulsji albo dyspergowanie ciał stałych w cieczach, przyspieszają przebieg reakcji chemicznych, zwłaszcza syntez organometalicznych.

60 Zjawisko 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. Rozchodzenie się fal dla efektu Dopplera Źródło fal poruszające się w lewo. Długość fali jest mniejsza po lewej, a większa po prawej od źródła

61 Zastosowanie zjawiska Dopplera

62 Radar dopplerowski 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 w 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

63 Diagnostyka medyczna 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. Przykładem może być echokardiografia. Dla kardiochirurgów bardzo ważne jest określenie nie tylko struktury anatomicznej serca, ale również prędkości i kierunku ruchu krwi przepływającej w tej biologicznej pompie. Obserwacja bijącego serca płodu umożliwia wykrycie wad rozwojowych jeszcze w łonie matki. Lekarze mając wiedzę o zagrożeniu mogą przygotować się na trudności po porodzie. Efekt Dopplera wykorzystywany jest także w metodzie laserowo-dopplerowskiego pomiaru ukrwienia skóry, która pozwala na nieinwazyjny pomiar stopnia ukrwienia tkanek skóry właściwej przy diagnozowaniu takich schorzeń jak cukrzyca czy zespół Raynauda. Pomiar prędkości krwi w tętnicy szyjnej wspólnej

64 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 niecały 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.

65 Zmiana częstotliwości sygnału karetki wywołana efektem Dopplera: 1. źródło dźwięku 2. ucho 3. składowa promieniowa 4. prędkość karetki

66 Określanie prędkości ruchu Efekt Dopplera jest wykorzystywany do określania prędkości przybliżania lub oddalania źródła fali. Prędkość źródła fali można określić na podstawie wzoru dla ruchomego źródła. Dla prędkości znacznie mniejszej od prędkości światła zarówno dla fal mechanicznych jak i dla światła wynosi ona: Gdzie: a - dla danego urządzenia stały współczynnik zależny od częstotliwości analizowanej fali i jej prędkości, Δf - różnica częstotliwości fal. Zjawisko wykorzystuje się głównie do określania prędkości ruchu ciała odbijającego falę. Wówczas traktując to ciało, jako element odbierający a następnie wysyłający falę, prędkość określa wzór: W przypadku pomiaru ruchu substancji nieodbijającej fal stosuje się zasiewanie polegające na dodawaniu do substancji drobin odbijających fale. Urządzenia tego typu generują falę o dokładnie określonej częstotliwości i odbierają falę odbitą. W układzie odbiorczym dokonuje się zmieszania drgań fali wysyłanej i odbitej, wydzielając drgania o małej częstotliwości, których częstotliwość jest równa różnicy częstotliwości fali wysyłanej i odbieranej.

67 Radar policyjny wykorzystuje zjawisko Dopplera

68 Echoencefalograf – metoda badania mózgu Echoencefalograf - elektroniczny aparat ultradźwiękowy służący do badań neurologicznych mózgu. Stosowany jest w diagnostyce w celu umiejscowienia zmian chorobowych, urazów, nowotworów występujących w obrębie mózgu. Składa się z jednej lub dwóch głowic ultradźwiękowych, układów sterujących oraz monitora (ekranu) umożliwiającego wizualizację. Echoencefalogram to obraz badania mózgu za pomocą echoencefalografu.

69 Echolokacja Echolokacja – system określania położenia przeszkód lub poszukiwanych obiektów w otoczeniu z użyciem zjawiska echa akustycznego. Metoda stosowana przez niektóre zwierzęta (nietoperze, walenie, niektóre ryjówkowate, tenrekowate i 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. Zasada działania Korzystający z echolokacji (nadawca) wytwarza krótkotrwały dźwięk o wysokiej częstotliwości a następnie odbiera fale odbite od przeszkód. Na podstawie kierunku, czasu powrotu, natężenia powracającego dźwięku określany jest kierunek, odległość i wielkość przeszkody. Niektóre zwierzęta (np. nietoperze) za pomocą echa drugiej harmonicznej są w stanie określić prędkość obiektu (na podstawie przesunięcia dopplerowskiego).

70 Echolokacja u nietoperzy Zdolność tą posiada 85% współczesnych nietoperzy(poza Megachiroptera). Zakres emitowanych sygnałów echolokacyjnych to 11 kHz u Euderma maculatum do 212 kHz u Cloeotis percivali. Ewolucja tego zmysłu wiąże się ze zmianami anatomicznymi: wydłużenie kości rylcowo-gnykowej duża bulwiasta wypukłość na młoteczku powiększony ślimak Na podstawie skamieniałości Onychonycteris finneyi ustalono że echolokacja pojawiła się po opanowaniu umiejętności latania.

71 Echo ultradźwiękowe W wyniku odbicia fal dźwiękowych występuje zjawisko zwane echem. Obserwujemy je wtedy, gdy fala dźwiękowa napotyka na swojej drodze przeszkodę, odbija się od niej i wraca do ucha obserwatora powodując powtórzenie wrażenia dźwiękowego. Nie każde jednak odbicie fali powoduje echo. Zjawisko to występuje tylko na dużych przestrzeniach. W małych pomieszczeniach ściany są zbyt blisko by można było usłyszeć echo.

72 Zjawisko dudnienia Dudnienie – okresowe zmiany amplitudy drgania wypadkowego powstałego ze złożenia dwóch drgań o zbliżonych częstotliwościach. Dudnienia obserwuje się dla wszystkich rodzajów drgań, w tym i wywołanych falami. 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) Za dudnienie uznaje się także okresowe zmiany amplitudy drgań w układzie dwóch słabo sprzężonych oscylatorów.

73 Przykładowy przebieg dudnienia

74 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. Wykres sumy funkcji sin(x) i sin(0,95 *x), z zaznaczoną (kolor czarny) Obwiednią o postaci 2cos(0,025 *x)

75 Akustyka sal koncertowych i projekt akustycznego pomieszczenia

76 Projekt doskonałej sali koncertowej przeznaczonej do koncertów muzyki symfonicznej zależy nie tylko od zapewnienia wyśmienitej akustyki widowni, ale również odpowiedniego zaplanowania i skoordynowania budynku. Celem tego procesu jest uzyskanie wysokiej "sprawności" akustycznej całego obiektu. Wiąże się to z uwzględnieniem takich zagadnień, jak: zewnętrzne, przenoszone przez grunt, wibracje; zewnętrzne źródła hałasu; zewnętrzna i wewnętrzna izolacja przeciwdźwiękowa; hałas emitowany przez urządzenia mechaniczne oraz planowanie przestrzenne budynku. Krótki, techniczny wgląd w proces przygotowania projektu akustycznego został przedstawiony na przykładzie sali koncertowej Helix w Dublinie. Analiza kierowania się głosu

77 Akustyka sali Aktywna współpraca akustyków z architektami rozpoczęła się już na etapie wstępnych planów i projektowania audytorium. Wybrana przez architekta koncepcja przewidywała owalny kształt sali z eleganckim wykończeniem z drewna. W pierwszych etapach planowania należało ustalić kształt, kubaturę i wymiary sali koncertowej. Przeprowadzone przez akustyków wstępne obliczenia wskazywały, że proponowana kubatura jest niewystarczająca dla muzyki symfonicznej, dlatego też zaproponowali oni podniesienie dachu o 7 m, do wysokości 20 m. Ze względu na akustykę sali geometria owalu lub koła nie jest korzystna, ponieważ daje nierówne pole dźwięku i skupia dźwięk w tak zwanych "gorących punktach". Z tego względu akustycy zaproponowali wyrównanie bocznych ścian oraz przerwanie krzywizny w dwóch końcach sali. Jednak wtedy pojawił się kolejny problem - długie, równoległe ściany boczne. Płaszczyzny równoległe nie są zalecane w akustyce, ponieważ dochodzi między nimi do wielokrotnego odbicia dźwięku. To zjawisko nazywane jest "trzepoczącym echem". Aby mu zapobiec, we wnętrzu sali można wprowadzić powierzchnie rozpraszające odbicie albo ukośne ściany. Wobec ograniczonych funduszy, zastosowano drugie rozwiązanie. Kolejnym trudnym zagadnieniem, także wynikającym z geometrii, były fronty balkonów. Dawniej sale koncertowe bogato zdobiono ornamentami i płaskorzeźbami, dzięki czemu dźwięk był rozpraszany w naturalny sposób. Stosowane współcześnie duże, płaskie powierzchnie powodują dość silne odbicie dźwięku. Jeśli front balkonu jest gładki i płaski, może odbić dźwięk w kierunku sceny, wywołując przeszkadzające Wykonawcom echo. Dobrym i ekonomicznym rozwiązaniem było nadanie przodom balkonów trójkątnego przekroju. Dzięki temu dźwięk został przekierowany w dół, ku siedzącej na parterze publiczności (wspomagając dźwięk odbity), oraz w górę, ku rozpraszającemu dźwięk sufitowi (wzmacniając siłę pogłosu). W obecnie wznoszonych salach koncertowych powszechnie zawiesza się nad sceną odbijające ekrany akustyczne. Zapewniają one wczesne odbicie wzmacniające dźwięk orkiestry i poprawiające jego czystość.

78 W sali koncertowej Helix ekran akustyczny zapewnia wczesne odbicie dźwięku w kierunku publiczności siedzącej w ostatnich rzędach parteru. Bardzo ważne są również warunki akustyczne sceny. Jeśli członkowie orkiestry nie mogą się nawzajem słyszeć, nie będą również dobrze ze sobą grać. Dlatego wokół orkiestry wykonano osłonę, odbijającą dźwięk w kierunku muzyków. Tę samą funkcję pełni także ekran nad sceną. Uzyskanie właściwych warunków pogłosu dla muzyki symfonicznej, 2,5-2,8 s przy niskiej częstotliwości ( Hz) i 2,0-2,2 s przy średniej ( Hz) - wymagało zastosowania odpowiedniego wykończenia. Głównym elementem absorbującym dźwięki średniej częstotliwości jest widownia. Dzięki fotelom zaprojektowanym w taki sposób, by miały tę samą charakterystykę absorpcji dźwięku, co siedzące w nich osoby, zapewniono takie samo brzmienie muzyki przy pełnej widowni i zapełnionej tylko w połowie. Ściany sali miały zostać wykończone drewnem. Wybór ten mógłby stanowić problem z punktu widzenia akustyki i wymagał szczegółowego dopracowania. Rezonans dźwiękowy związany ze złym doborem i sposobem zamocowania drewna użytego do pokrycia ścian może powodować nadmierną absorpcję dźwięków niskiej częstotliwości. Dlatego ostatecznie zastosowano dwie warstwy płyt wiórowych średniej gęstości, sztywno przymocowanych do betonowych ścian. Pierwszą warstwę przytwierdzono śrubami i dodatkowo uszczelniono. Warstwę zewnętrzną pokryto fornirem i przymocowano do warstwy spodniej. Dzięki temu absorpcja dźwięków niskiej częstotliwości została zminimalizowana. Trójwymiarowa animacja graficzna przedstawiająca rozchodzenie się dźwięku

79 Wnętrze teatru Sadler's Wells w Londynie

80 Analiza Fouriera 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. Transformata Fouriera opisana jest wzorem: gdzie i - jednostka urojona (i 2 = 1). W praktyce, często zmienna x oznacza czas (w sekundach), a argument transformaty ξ częstotliwość, (w Hz=1/s). Funkcja f może być zrekonstruowana z poprzez transformację odwrotną:

81 Ucho ludzkie analizatorem fourierowskim W wypadku fal wywołanych przez dźwięki o wysokiej częstotliwości następuje to u podstawy ślimaka, a w wypadku dźwięków o niskiej częstotliwości - jego szczytu. Békésky wyciągnął stąd wniosek, że dźwięk o danej częstotliwości powoduje J. B. J. Fourier powstanie fali, która wprawia w drgania odpowiedni odcinek błony i pobudza leżące tam komórki rzęsate do wytworzenia impulsu elektrycznego i przekazania go do mózgu. Położenie pobudzonych komórek odpowiadałoby częstotliwości dźwięku, a ich liczba - jego natężeniu. Wyjaśnienie to byłoby zadowalające, gdyby chodziło tylko o tony proste. Jednakże dźwięki spotykane w przyrodzie rzadko, kiedy mają taki charakter. Na przykład głos pewnego gatunku żab może mieć tę samą częstotliwość, co dudnienie bębna, ale brzmi zupełnie inaczej. Jest tak, dlatego, że każdy dźwięk składa się z tonu podstawowego i wielu tonów harmonicznych (składowych). Ich liczba i natężenie nadają dźwiękom charakterystyczną barwę, po której je rozpoznajemy. Błona podstawna potrafi reagować jednocześnie na wszystkie tony składowe danego dźwięku oraz wykryć ich ilość i częstotliwość, czyli po prostu go zidentyfikować. Matematycy nazywają taką operację analizą fourierowską, od nazwiska utalentowanego matematyka francuskiego Jeana Baptiste Josepha Fouriera, żyjącego na przełomie XVIII i XIX wieku. Tymczasem ucho stale dokonuje tych skomplikowanych obliczeń, analizując odbierane dźwięki i przekazując informacje o nich do ośrodków wyższych.

82 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. Płyty gramofonowe były podstawowym środkiem rozpowszechniania nagrań muzycznych od końca wieku XIX do lat 80 wieku XX. Obecnie zostały praktycznie całkowicie wyparte przez zapis cyfrowy na płytach CD.

83 Wczesne metody mechanicznego zapisu dźwięku Thomas Young w roku 1807 podjął próby graficznego zobrazowania dźwięku za pomocą rysika na powierzchni pokrytej sadzą. Zapis tako oczywiście nie dawał się odtwarzać. W 1877 Thomas Alva Edison zbudował fonograf, pierwsze w pełni sprawne urządzenie umożliwiające zapis i odtwarzanie dźwięku. Fonograf wykorzystywał wgłębny zapis na walcu pokrytym folią cynową. W tym samym roku Francuz Charles Cros opatentował Parleophone koncepcję okrągłych płaskich płyt, produkowanych w oparciu o wzorzec. Cros nie zrealizował praktycznie swojego pomysłu. W 1878 Edison próbował zastosować do zapisu płaski krążek, ale zrezygnował ze względu na trudności ze zmieniającą się prędkością rylca względem rowka. Zaproponował też zapis wielokanałowy w celu poprawy, jakości dźwięku. Fonograf

84 W 1885 Alexander Graham Bell i Charles Sumner Tainter zmodernizowali fonograf poprzez pokrycie jego walca woskiem. Wprowadzili jeszcze kilka ulepszeń i otrzymane urządzenie nazwali gramofonem. Założyli firmę American Graphophone Co., z której później wyrósł fonograficzny gigant CBS Coulmbia. W handlu pojawiły się pierwsze cylindry z nagraną muzyką oraz szafy grające. Gramofon

85 Płyta kompaktowa Płyta kompaktowa 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. Płyta kompaktowa została opracowana wspólnie przez koncerny Philips i Sony pod koniec lat 70., a jej premiera odbyła się w fabryce w Langenhagen własności PolyGram 17 sierpnia 1982, która wtedy należała do Philipsa. Pierwszą płytą, która pojawiła się w wersji CD była The Visitors grupy ABBA, natomiast pierwszym materiałem opublikowanym na nośniku CD w Polsce (w 1989 roku) była płyta Spokojnie zespołu Kult o symbolu Polton CDPL-001.

86 Elektroniczny zapis i odczyt płyt Wraz z upowszechnieniem się elektroniki, najpierw z użyciem lamp elektronowych, później tranzystorów, zmieniła się zarówno technika zapisu, jak i odtwarzania płyt. W 1924 roku Laboratorium Bella opracowano metodę przygotowywania wzorców płyt z użyciem wzmacniaczy elektronicznych. Pierwsze płyty w nowej technologii wytłoczono w zakładach Pathé. Rok później Victor Talking Machine Company wyprodukowała gramofon "Orthophonic Victorola" posiadający tubę o kształcie wykładniczym i wraz z nowymi płytami umożliwiający odtwarzanie dźwięku ze znacznie większą głośnością i lepszą jakością (osiągnięto pasmo przenoszenia Hz). Również w 1925 Brunswick-Balke-Collender Company wyprodukował pierwszy gramofon elektryczny. Rok później Victor wypuścił "Electrolę", pierwszy zestaw w pełni elektrycznego gramofonu z wysokiej klasy odbiornikiem radiowym. Upowszechnienie gramofonów elektrycznych nastąpiło jednak dopiero po II wojnie światowej. W roku 1946 w studiach nagraniowych Deutsche Grammophon zastosowano magnetofon do wstępnej rejestracji w procesie nagrania płytowego. RCA zaś wprowadziła nowy materiał: poli (chlorek winylu), często zwany winylem. Miał on mniejszą ziarnistość i lepsze właściwości mechaniczne niż szelak i był głównym materiałem aż do końca rozwoju płyt gramofonowych. Mieszanina szelaku z wypełniaczami mineralnymi była jeszcze stosowana aż do lat pięćdziesiątych XX w., a w niektórych krajach takich jak Polska, czy Indie - do lat sześćdziesiątych.

87 Różne rodzaje zapisywania dźwięków Zapis analogowy Co oznacza termin "technika analogowa"? Mówiąc najprościej, obróbkę sygnałów w ich podstawowej niezmienionej (naturalnej), ciągłej postaci, czyli w ich naturalnym widmie częstotliwościowym. Ciągła postać oznacza w praktyce, Że jeśli zakres zmienności sygnału wynosi od 0 do 1, to jego wartość (amplituda) może w dowolnej chwili przyjąć dowolną wartość z tego przedziału i jest określona w całym okresie trwania sygnału. Dokładność określenia chwilowej wartości sygnału jest ograniczona w zasadzie jedynie dokładnością stosowanych przyrządów pomiarowych i warunkami pomiaru. Zapis analogowy oznacza, Że sygnał jest rejestrowany na nośniku właśnie w naturalnej, ciągłej postaci. Jedyny zabieg, jakiemu sygnał jest poddany, do ewentualnie modulacja, umożliwiająca trwały zapis. Klasyczny przypadek zapisu w technice analogowej to np.: zapis dźwięku na taśmie magnetofonowej Compact Casette, lub obrazu na taśmie magnetowidu VHS. Taśma magnetyczna przesuwa się przed głowicą zapisującą. Głowica wytwarza zmienne pole magnetyczne, dokładnie odwzorowujące przebieg zapisywanego sygnału. Dzięki oddziaływaniu pola na taśmę, sygnał analogowy zostaje w niej odwzorowany w postaci tzw. pozostałości magnetycznej, czyli lokalnych zmian namagnesowania nośnika. Zarejestrowany w ten sposób sygnał ma przebieg dokładnie odzwierciedlający przebieg źródła, jednak jest obciążony poważnymi problemami jakościowymi: wszelkie szumy, przydźwięki i zakłócenia, jakie powstają w układach elektronicznych toru zapisu oraz w połączeniach kablowych sumują się z sygnałem użytecznym, zniekształcając jego przebieg i obniżając jakość późniejszego odtwarzania wraz z kolejnymi cyklami odczytu, wskutek bezpośredniego kontaktu głowicy z nośnikiem, stopniowemu zniszczeniu ulega warstwa ferromagnetyczna przechowująca pozostałość magnetyczną, a tym samym spada wierność nagrania, zanikają jego Szczegóły.

88 Zapis cyfrowy W technice cyfrowej sygnał przetwarzany jest z postaci naturalnej, ciągłej, do reprezentacji numerycznej, czyli ciągu dyskretnych wartości liczbowych. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe (A/C) składa się z trzech podstawowych procesów: Próbkowania, Kwantyzacji, kodowania.

89 Muzykoterapia

90 Musica animae levamen- muzyka jest lekarstwem dla duszy Istnieje wiele rzeczy dobrych, które mogą jednocześnie – w nadmiarze- oddziaływać na nas niekorzystnie. Sytuacja taka zachodzi w przypadku nadmiaru jedzenia, leków, pracy, a także snu. Można, zatem wywnioskować, iż najważniejsze są dla nas właściwe ich proporcje. Jednym z wielu takich elementów jest muzyka... Muzyka zmniejsza stres, łagodzi strach, dodaje energii i poprawia pamięć. Muzyka sprawia, że ludzie są mądrzejsi.

91 MUZYKOTERAPIĘ WYKORZYSTUJE SIĘ W CELU: Ujawnienia i rozładowania zablokowanych emocji i napięć Osiągnięcia integracji w grupie, poprawy komunikacji Nauki odpoczynku i relaksacji Usprawnienia funkcji percepcyjno - motorycznych Uwrażliwienia na muzykę i przyrodę Wzmocnienia i ułatwienia rehabilitacji, procesu leczenia Poprawienia kondycji psychofizycznej, wzrostu pozytywnego nastawienia do życia i sił witalnych WSKAZANIA : Dzieci z trudnościami w nauce czytania i pisania (dyslektycy) Dzieci nadpobudliwe, lękowe Z niską koordynacją ruchową, niepełnosprawni ruchowo Niedorozwoje, zahamowania, wycofania, mózgowe porażenie dziecięce W pracy z osobami upośledzonymi umysłowo z zaburzeniami sprzężonymi, z dziećmi z zaburzeniami w zachowaniu wykorzystuje się różne formy i metody muzykoterapii;

92 Muzykoterapia jest jednym z elementów arteterapii, młodej dziedziny, która obejmuje wszelką działalność twórczą, a więc: psychodramę, pantomimę, choreoterapię, Psychorysunek, biblioterapię, a także działania terapeutyczne za pośrednictwem teatru, filmu, oraz sztuk plastycznych, takich jak malarstwo, rzeźba, grafika. Jak podaje Wójcik-Standio, muzykoterapię można podzielić na kilka rodzajów, uwzględniając przy tym jej sposób jej wykorzystywania. Są to: muzykoterapia kliniczno-diagnostyczna, w zakres, której wchodzą działania podejmowane przez specjalistów z dziedziny medycyny muzykoterapia spontaniczna, będąca wyrazem przeżywanych emocji muzykoterapia naturalna, gdzie podstawowym materiałem muzycznym są dźwięki natury, np.; szum morza, czy śpiew ptaków muzykoterapia adoptowana, wykorzystująca przypadkowy materiał muzyczny(np.: muzykę płynącą z radia) w celu uspokojenia czy relaksu muzykoterapia profilaktyczna, stosowana w celu zapobiegawczym, wykorzystująca odpowiedni materiał muzyczny w celu zaktywizowania lub uspokojenia pacjenta muzykoterapia socjoterapeutyczna, której głównym celem jest eliminowanie nieprawidłowych wzorców zachowań i do nauki zachowań społecznie pożądanych meloterapia, bazująca na terapeutycznych walorach śpiewu.

93 Cele muzykoterapii: terapeutyczne, służące wytworzeniu za pośrednictwem muzyki równowagi pomiędzy sferą przeżyć emocjonalnych a procesami fizjologicznymi. Wszystkie działania pedagogiczne, mające spełniać takie zadanie, powinny być dostosowane do potrzeb i możliwości dziecka. ogólnorozwojowe, realizowane dzięki umożliwianiu jednostce zdobywania doświadczeń pod względem poznawczym i emocjonalnym cel umuzykalniający i dostarczający uczestnikowi estetycznych wrażeń uświadomienie pacjentowi jego przeżyć wypartych do podświadomości i ich odreagowanie w postaci psychokatharsis.

94 Terapia poprzez muzykę umożliwia komunikacje niewerbalna, dzięki której uczestnik może przepracować swoje problemy bez użycia słów. Taki sposób artykułowania problemów polega na aktywności muzycznej z pominięciami werbalnych środków przekazu. Zwolennicy tego typu terapii twierdzą, że nadmierne przywiązanie do słowa bardziej nam szkodzi niż pomaga. Muzykoterapia transformuje złe doświadczenia na dobre, co dzięki symbolicznej, muzycznej płaszczyźnie dokonuje się w znacznie łagodniejszy sposób niż za pomocą tradycyjnych środków. Korygowanie negatywnych doświadczeń skłania uczestnika do spontanicznej ekspresji i odkrywania pozytywnych doznań. Muzykoterapia pomaga w tworzeniu symboli umożliwiających bezpośredni, wyraźny, jednoznaczny, a przy tym spontaniczny przekaz. Prowadzi ona do doświadczenia odrębności własnej osoby i wyraźnego przeżycia autonomii oraz sprzyja zbieraniu całościowych doświadczeń poprzez wspólne improwizowanie z grupą. Przyczynia się do odreagowania emocji dotyczących egzystencji uczestnika. Tak, więc muzykoterapia stosowana jest w pracy indywidualnej lub grupowej.

95 Zadania

96 Zadanie 1 Natężenie pewnego dźwięku wznosi I=10 -9 W/m 2. Jaki jest poziom natężenia tego dźwięku? Zgodnie z definicja poziomu natężenia: Skąd: czyli: Odpowiedź: Poziom natężenia dźwięku wynosi zatem 30dB. Odpowiada on szeptowi.

97 Zadanie 2 Poziom natężenia dźwięku na bardzo ruchliwej ulicy wynosi około n=80dB. Jaka jest wartość natężenia dźwięku na tej ulicy? Zgodnie z zadaniem n=80dB=8B, tym samym: Odpowiedź: Natężenie dźwięku na bardzo ruchliwej wznosi.

98 Dla nas był to bardzo ciekawy projekt. Nauczyliśmy się wiele ciekawych rzeczy. Projekt ten był dla nas przyjemną pracą a nie udręką, ponieważ dzięki niemu dowiedzieliśmy się wiele nowych ciekawostek i poszerzyliśmy wiedzę.

99 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