asyan.org
добавить свой файл
1
ТЕМА. Луна. Інфра та ультразвук. Їх використання.

Екологічні проблеми акустики.

МЕТА. Поглибити знання учнів про звукові хвилі;

формувати поняття про інфразвук, ультразвук, явище луни;

показати їх значення і широке використання людиною.

Розвивати логічне мислення, вміння працювати самостійно і колективно,

Виховувати бережливе ставлення до природи і людини, бажання пізнавати довкілля.

ТИП УРОКУ. Комбінований.

ОБЛАДНАННЯ. Мультимедійні засоби навчання, обладнання для досліду (механічний годинник, сантиметрова стрічка), стетоскоп, фонендоскоп, ППЗ «Бібліотека електронних наочностей «Фізика», 10-11 кл.» .

Рекомендації до проведення: урок розроблено для 8кл., краще його проводити на спареному уроці. Дітям заздалегідь повідомляється тема, вони об’єднуються в групи: «БІОЛОГИ», «МЕДИКИ», «ФІЗІОЛОГИ», «ТЕХНОЛОГИ», «С/Г-виробники» і знаходять потрібну інформацію.
ПЛАН УРОКУ.

  1. Перевірка Д/З. (слайд 1,2)

    1. Експериментальне завдання.

Визначити поріг чутливості (3 учні) , (додаток1)

    1. Перевірка основних понять, означень (гра «Далі, далі…»)

      • Процес поширення коливань із часом … - хвиля

      • Відстань між двома горбами хвилі …- довжина хвилі

      • Хвилі, частоти яких лежать у діапазоні від 20 Гц до 20 кГц …- звукові

      • Висота звуку визначається … - частотою звукової хвилі

      • Гучність звуку залежить від … - амплітуди звукової хвилі

      • Одиниця вимірювання гучності …- децибел

      • Швидкість звуку залежить від … - середовища, температури

      • В якому агрегатному стані звук поширюється найкраще? …- в твердому

      • Яка необхідна умова поширення звукових коливань? …- середовище

    2. Повідомлення про

звукові методи обстеження в поліклініці – «МЕДИКИ»; (слайд 3)

сприймання і створення звуку тваринами, птахами – «БІОЛОГИ», (слайд 4)

  1. Вивчення нового матеріалу.

    1. Обговорення результатів досліду. (слайд 5)

Ми прослухали з вами про здатність сприймати звуки як тваринами, так і людиною.

  • «Експериментатори» розкажуть про результати, які вони отримали при виконанні досліду.

  • Розглядаємо графік слухових порогів, який отримали як результат обстеження великої кількості людей.

Якщо наше вухо не наскільки досконале, то можливо нас оточують і інші звукові хвилі, які наше вухо просто не сприймає?

    1. Повідомлення теми, мети уроку. (слайд 6)

      • Учні ставлять запитання до теми, запитання записуються на дошці.

      • Один з учнів зачитує очікувані результати уроку. (слайд 7)

    2. Пояснення вчителя(з елементами бесіди). (слайд 8-9)

(Під час повідомлень окремих учнів і пояснення нового матеріалу вчителем учні в зошитах заповнюють таблицю, схема, якої є на дошці.)


ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ

ДЕ ВИНИКАЄ?

ЯК ВПЛИВАЄ?

ІНФРАЗВУК










УЛЬТРАЗВУК










Інфразвуки — це пружні коливання, аналогічні звуковим коливан­ням, але з частотами нижче 20 Гц. Інфразвуки на перший погляд займають невеликий діапазон частот від 20 до 0 Гц. Насправді ця ділянка надзвичайно велика, оскільки "до нуля" означає практично нескінченний діапазон коливань. Цей діапазон менш вивчено порівняно зі звуковим і ультразвуковим діапазонами. Інфразвуковий діапазон умовно поділяють на під діапазони від 20 до 1 Гц, від 1 до 0,1 Гц, від 0,1 до 0,01 Гц і т. д.

      • Як утворюються інфразвуки? (слайд 10)

      • Як впливають інфразвуки на живі організми? повідомлення групи : «ФІЗІОЛОГИ»

      • Як застосовують інфразвуки? (слайд 11)

Основні властивості

Де виникає

Як впливають

ІНФРАЗВУК

частота нижче 20 Гц

незначне поглинання в різних середовищах

поширення на великі відстані
Приймають і вимірюють інфразвук спеціальними мікрофонами, гідрофона ми та вібраторами.

інфразвук будь-яких частот і інтенсивностей — це реальна загроза для здоров'я людини.

обдування вітром будівель, дерев, стовпів

під час руху людини, тварин, транспорту; при роботі різних механізмів; при грозових розрядах, вибухах бомб, пострілах гармат
інфразвукові хвилі наявні практично скрізь, а значна кількість джерел інфразвуку створена самими людь­ми
Інфразвукові хвилі часто виникають в океанах і морях. їх називають "голосом моря".
Із-за поширення на великі відстані в земній корі використовують в сейсмології — науці, яка вивчає землетруси та досліджує внутрішню будову Землі. Крім океанології і сейсмології інфразвук застосовують у роботі деяких приладів та ме­ханізмів для різних практичних цілей. За допомогою таких приладів намагаються передбачити землетруси, наближення цунамі тощо.


Так як внутрішні органи людини мають власну резо­нансну частоту коливань 6—8 Гц, то при дії інфразвуку цієї частоти можливе виникнення резонансу коливань цих органів, що викликає неприємні відчуття.

Інфразвук невеликої інтенсивності змушує коливатися внутрішні органи

є причиною втоми міських жителів і робітників "шумних" підприємств

інфразвук приводить до втрати чутливості органів рівноваги тіла, появи болю у вухах, хребті та пошкоджень мозку.

більш згубно впливає інфразвук на психіку людини.

Інфразвук певної частоти викликає розлад мозку, сліпоту, а при частоті 7 Гц можливі й інші неприємні відчуття в організмі людини

в смузі частот 2-15 Гц інтенсивністю 105 дб викликає уповільнення зорової реакції на 10%

УЛЬТРАЗВУК

частота від 20 кГц до 109 Гц

при тій же амплітуді має більшу частоту, ніж звукова
значно більша інтенсивність, ніж звукових

сильно поглинаються повітрям і іншими газами



Пристрої для утворення ультразвукових коливань:

  • механічні: повітряні і рідинні свистки і сирени

  • електромеханічні: електродинамічні, п’єзоелектричні, магнітострикційні випромінювачі

в природі: кажани, дельфіни

Сприяє нормалізації обміну речовин, прискорює процеси дифузії і осмосу

внаслідок сильного поглинання створює високу теплову дію

При тривалій дії на виробництві викликають порушення нервової системи, підвищується втомлюваність, підвищується температура

Дуже інтенсивні ультразвуки для людини смертельні

Викликає загибель мікробів, вірусів

Дозованим пучком проводять масаж серця, легень

Знеболює операцію

Може бути ріжучим інструментом, або з’єднувати зламані кістки

  • Що таке ультразвук? (розповідь вчителя), (слайд 12)

Вперше ідея практичного використання ультразвуку виникла в першій половині минулого століття у зв'язку з розробкою методів і приладів для виявлення в глибині моря різних об'єктів: підводних човнів, рифів, підводних частин айсбергів і т.д. Це було викликано перш за все загибеллю в 1912 р. «Титаніка» і участю підводних човнів, що почалася, у військових операціях під час першої світової війни. Але завдяки химерній логіці подій, появі ультразвукових засобів пошуку підводних човнів передувало відкриття біологічної дії ультразвуку, що стало першим кроком до вивчення його можливих застосувань в біології і медицині.

Річ у тому, що французький уряд доручив відомому фізикові П.Ланжевену з'ясувати, чи можна за допомогою ультразвукових хвиль виявляти ворожі підводні човни. Учений проводив свої експерименти, що вважалися секретними, в басейнах, в які, щоб приховати дійсну мету досліджень, пустили рибок, нібито для перевірки винаходу «променів смерті». Який же був подив авторів цієї містифікації, коли рибки, що опромінювалися ультразвуком, загинули, причому їх внутрішні органи виявилися зруйнованими! Це послужило стимулом до проведення численних досліджень біологічної дії ультразвуку.

Поль Ланжевен розробив (1916) методи отримання ультракоротких пружних хвиль за допомогою п'єзокварцу.

Примушуючи кварц коливатися під дією змінного електричного поля, отримав ультразвукові хвилі. Свій метод отримання ультразвукових хвиль перший застосував в підводній сигналізації, ультраакустичному ехолоті, для виявлення підводних човнів.

В 1925 побудував могутній одержувач високочастотних акустичних коливань, вперше здійснивши збудження кварцу змінним струмом високої напруги, сконструював підводний ультразвуковий кварцовий передавач. Є піонером ультраакустики.

  • Яке застосування ультразвуку? (слайд 13)

повідомлення груп : «МЕДИКИ», «ТЕХНОЛОГИ», «С/Г ВИРОБНИКИ»

  • Як впливає ультразвук на живі організми? повідомлення групи : «ФІЗІОЛОГИ»

  • Чи сприймають інфра і ультразвуки тварини?

повідомлення групи : «БІОЛОГИ»

  • Що таке луна? (слайд 14)

Вух не має, а чує;

рота не має, а кричить;

розуму не має, а всі мови знає. (ЛУНА)

повідомлення групи : «БІОЛОГИ» Луна в житті тварин (слайд 15)

  • Чи завжди можна почути луну?

розв’язування задачі (слайд 16)

ОЦІНИТИ МІНІМАЛЬНУ ВІДСТАНЬ ДО ПЕРЕШКОДИ, ПОЧИНАЮЧИ

З ЯКОЇ МОЖНА ПОЧУТИ У ПОВІТРІ ЛУНУ.



Дано: Розв’язання:

t = 0,1 с 2s = u × t

u = 340 м/с s = u × t / 2 s = 340 м/с × 0.1 с / 2 = 17 м

s - ?
Відповідь: для утворення луни мінімальна відстань до перешкоди 17 м.

ІІІ. РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЯКІСНИХ ЗАДАЧ ( слайд 17)

  1. Жаби тварини загалом дрібні. За допомогою чого вони видають такі гучні звуки?

(За допомогою голосових мішків - пристрій, що у багато разів підсилює звук, тобто відіграє роль резонаторного ящика)

  1. Хто в прольоті швидше махає крилами: муха, комар чи джміль? Як це можна визначити?

(Комар – 600 разів за 1с, муха – 330, джміль – 240. Звуки, які вони створюють відрізняються висотою тону. У комара найбільша висота тону).

  1. Чому прислухаючись до віддаленого шуму, мимоволі розкривають рота?

(Порожнина рота виконує роль резонатора).

  1. Випадково залетівши в кімнату, летюча миша іноді сідає на голову людини. Чому? (Волосся людини добре поглинає ультразвукові хвилі, які випромінює летюча миша. Тому вона не відчуває перешкоди).

  2. Чому вибух під водою знищує живі істоти, котрі там живуть?

(Вибух створює додатковий тиск, який організм істот не витримує).

  1. Чому артилеристи під час пострілу гармати відкривають рот? (Це сприяє відкриттю Євстахієвих трубок. При цьому порожнина рота сполучається з гортанню, що допомагає вирівнювати тиск на барабанну перетинку з обох боків)

  2. Чому під час набирання висоти літаком, кабіна якого не герметизована, та перед його посадкою рекомендується смоктати цукерки?

(Під час піднімання літака атмосферний тиск повітря зменшується, а при посадці зростає. При цьому барабанна перетинка вигинається назовні або в середину вуха – в другому випадку. З часом тиск у середньому вусі вирівнюється із зовнішнім, тому що воно сполучене з носоглоткою через Євстахієву трубку. Ковтання слини прискорює вирівнювання тиску).

  1. Яка з морських істот і завдяки чому відчуває наближення шторму?

(Медуза. Вона має «сигналізатор шторму» - прилад, що сприймає інфразвуки, які утворюються хвилями. Так як інфразвуки поширюються швидше від звичайних звукових коливань, то медуза знає заздалегідь, що буде буря і намагається подалі відплести від берега).

  1. Мешканці о. Ява можуть передбачити наближення землетрусу, спостерігаючи за передчасною появою бутонів королівської примули („ квітки землетрусу”). З чим пов’язане це передбачення?

(Передчасне цвітіння „ квітки землетрусу” викликають високочастотні ультразвукові коливання, що передують землетрусу і виверженню вулкана: вони стимулюють обмін речовин у рослини і створюють сприятливі умови для росту).

ІV. ІНТЕРАКТИВНА ВПРАВА «Займи позицію», Метод «ПРЕС»

Корисні чи шкідливі інфра і ультразвуки? (слайд 18)
V. ПІДСУМКИ УРОКУ (слайд 19)

1. Що нового дізналися на уроці?

2. Чи використаєте отримані знання в житті?

3. Повідомлення якої групи було найцікавішим?

ДЛЯ ЗБЕРЕЖЕННЯ ЗДОРОВ’Я І ГОСТРОТИ СЛУХУ

  • дотримуйтеся гігієнічних норм гучності звуку (40 дБ – тиха розмова)

  • не слухайте дуже гучну музику, особливо в навушниках

  • при сильних, різких звуках відкривайте рот (для вирівнювання тисків)

  • при сильному вітрі та мінусовій температурі одягайте головний убір

Узагальнення вивченого матеріалу (слайд 20)

VI. Д/З (слайд 21)

І рівень повт. § 36 – 38, № 447 (Римк.)

ІІ рівень + провести домашній дослід і пояснити отриманий результат, (додаток 2)

ІІІ рівень + скласти кросворд або вікторину з теми “Механічні коливання і хвилі ”
ДОДАТОК 1 «ЕКСПЕРИМЕНТАТОРИ»

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

ВИЗНАЧЕННЯ ПОРОГУ СЛУХОВОЇ ЧУТЛИВОСТІ

Мета. Визначити абсолютний поріг слухової чутливості.

Обладнання: механічний годинник, сантиметрова стрічка або лінійка.

Чутливість слуху визначається мінімальною силою звуку, що викликає відчуття, - порогом чутливості.

Хід роботи:

  1. Піддослідний сидить на стільці з заплющеними очима. Експериментатор повільно наближає до його вуха годинник, аж поки той не почує звук годинника.

  2. Асистент вимірює лінійкою відстань, за якої піддослідний чує звук годинника.

  3. Дослід повторити 3 рази.

Праве вухо Ліве вухо

1. _____________ 1. ______________

2. _____________ 2. ______________

3. _____________ 3. ______________

Середнє значення - _____ Середнє значення - _____

Висновок: _____________________________________________________

ДОДАТОК 2 ДОМАШНІ ДОСЛІДИ

  1. Дослідіть, як змінюватиметься частота звуку залежно від натягу струни.

Як це можна пояснити?

  1. Затисніть металеву лінійку в лещатах і надайте їй коливального руху. Змінюючи довжину коливної частини лінійки, проведіть ще кілька дослідів. поясніть, чому при цьому лінійка звучить по-різному.

ДОДАТОК 3 «ФІЗІОЛОГИ»

Інфразвуки. Півстоліття назад в лондонському театрі «Лайрік» ставили п'єсу, по ходу якої дія переносилася з сучасності в глибоке минуле. Всі спроби режисера, костюмерів, декораторів створити відчуття таємничості не увінчалися успіхом. Вихід знайшов присутній на репетиції знаменитий фізик Роберт Вуд. Він запропонував впливати на глядачів низьким, майже нечутним звуком. Розраховуючи трубу, Вуд помилився — звуку не було зовсім. Але кришталеві підвіски на канделябрах старовинної будівлі затремтіли, всі присутні відчули безпричинний страх. Навіть біля театру на вулиці почалася паніка. Причиною її був інфразвук.

У 1934 році російський психіатр М. Никитин спостерігав припадки епілепсії, що викликаються звуками органу. Разом з тонами музики, які добре розрізняє вухо, з'являються інфразвуки, що викликаються вібрацією органних труб.

Встановлено, що шум в смузі частот 2—15 Гц інтенсивністю 105 дБ викликає уповільнення зорової реакції на 10% у половини людей, підданих випробуванню. Інфразвуки викликають головний біль, підвищують стомленість, знижують працездатність. Коливання з частотою в 7 Гц впливають на роботу серця.

Чим пояснити таку сильну дію інфразвуків? Фізіологи реєстрували, як змінюються біопотенціали в слуховому нерві при звуках різної частоти. Виявилось, що частота їх зміни співпадає з частотою впливаючого звуку. Це означає, що всяке коливання, проникаюче в органи слуху, потрапляє в мозок. Низькочастотні сигнали, можливо, пригнічують нормальні ритми мозку і тому пригноблюючий діють на психіку.

Деякі інфразвуки людина сприймає, але не органами слуху, а організмом в цілому.

Річ у тім, що деякі внутрішні органи людини мають власну резонансну частоту коливань 6—8 Гц. При дії інфразвуку цієї частоти можливе виникнення резонансу коливань цих органів, що викликає неприємні відчуття. Інфразвук навіть невеликих інтенсивностей змушує коливатися внутрішні органи, і людині уявляється, що всередині у неї все вібрує. Тому, мабуть, причиною втоми міських жителів і робітників "шумних" підприємств є інфразвуки.

ЯК ВПЛИВАЄ ІНФРАЗВУК НА ЖИВІ ОРГАНІЗМИ

  • Так як внутрішні органи людини мають власну резо­нансну частоту коливань 6—8 Гц, то при дії інфразвуку цієї частоти можливе виникнення резонансу коливань цих органів, що викликає неприємні відчуття.

  • Інфразвук невеликої інтенсивності змушує коливатися внутрішні органи є причиною втоми міських жителів і робітників "шумних" підприємств

  • інфразвук приводить до втрати чутливості органів рівноваги тіла, появи болю у вухах, хребті та пошкоджень мозку.

  • більш згубно впливає інфразвук на психіку людини.

  • Інфразвук певної частоти викликає розлад мозку, сліпоту, а при частоті 7 Гц можливі й інші неприємні відчуття в організмі людини

  • в смузі частот 2-15 Гц інтенсивністю 105 дБ викликає уповільнення зорової реакції на 10%

ЯК ВПЛИВАЄ УЛЬТРАЗВУК НА ЖИВІ ОРГАНІЗМИ

  • Сприяє нормалізації обміну речовин, прискорює процеси дифузії і осмосу внаслідок сильного поглинання створює високу теплову дію

  • При тривалій дії на виробництві викликають порушення нервової системи, підвищується втомлюваність, підвищується температура

  • Дуже інтенсивні ультразвуки для людини смертельні

  • Викликає загибель мікробів, вірусів

  • Дозованим пучком проводять масаж серця, легень

  • Знеболює операцію

  • Може бути ріжучим інструментом, або з’єднувати зламані кістки

Використання акустичного резонансу для зміцнення здоров'я.

Про те, що голос людини залежить від його психофізичного стану, відомо давно. Позитивні емоції, хороший фізичний стан роблять голос дзвінким, негативні емоції, втома, нездужання — глухим, хрипким. З часом з'ясувалося, що на роботу гортані впливають, окрім зовнішніх чинників, дії майже всіх органів і м'язів організму. Виявився і зворотний зв'язок: коли людина співає або говорить, всі його органи резонують, причому кожен по-своєму. Природно, хворий орган резонує не так, як здоровий; разом з тим характер резонансу викликає зміну і роботи органу. (Цікаво, що, наприклад, американський отоларинголог Ю. Батц, обстежуючи рок-співаків, з'ясував, що всі вони страждають на захворювання не тільки голосових зв'язок із-за неправильного користування ними, але і шлунку, нирок, печінки ... Більш того, шкодять організму не тільки неправильні відтворені звуки, але і почуті, оскільки м'язи гортані мимоволі рухаються, настроюючись на них. Отже, погані голоси співаків — «затиснуті», хрипкі, не поставлені — шкодять і виконавцям, і слухачам). Всі ці факти лягли в основу нового методу тренування організму, названого фізвокалізом: розроблені спеціальні вправи, які за допомогою співу і мови включають в роботу цілий комплекс м'язів тіла, при цьому правильні музичні звуки за рахунок резонансу сприяють нормалізації дії органів. (До речі, лікування фізвокалізом рекомендується вчителям, 70 % яких страждають зараз від підвищеного «голосового» навантаження.)

ДОДАТОК 4 «С/Г ВИРОБНИКИ»

• У сільському господарстві за допомогою ультразвуку проводиться передпосівна обробка насіння для підвищення врожайності рослин і їх опірності захворюванням. Оригінальний і недорогий прилад для ультразвукової стимуляції насіння сконструйований фахівцями московської медичної виробничої компанії «Афаліна». ) Розміром з домашню кофемолку, він обробляє за 1 хв два пакетики насіння. Коливання вібратора частотою 20 кГц передаються в цьому приладі сталевій чашці, яка починає вібрувати з амплітудою 4—6 мкм. Поміщене в неї сухе насіння вже через декілька секунд покривається мікротріщинами, що полегшує рух вологи і повітря через їх оболонку, завдяки чому насіння швидше набухає і проростає.

Ультразвукова стимуляція насіння новим приладом ніякої шкоди рослинам не приносить і спадкових ознак не змінює; більш того, вона збільшує швидкість росту і дозрівання рослин, що дозволяє використовувати деякі з південних сортів в північніших регіонах; окрім того рослини менше хворіють. Цей спосіб обробки насіння пройшов експертизу в Інституті селекції і насінництва овочевих культур, за наслідками якої схвалений і рекомендований до застосування.

• Цікавий спосіб підживлення сільськогосподарських культур застосовує один з американських фермерів. Він розбризкує розчин мінеральних добрив (фосфор, калій і азот) на листя рослин, а потім опромінює їх ультразвуком з частотою від 3 до 5 кГц. Таким чином він досягає підвищення врожайності на 20-80%, а пояснює це тим, що ультразвук розкриває пори регульованого діаметру, які є на нижній поверхні листя і служать для газо- і водообміну з атмосферою.

Метод «ультразвукового добрива» рослин дозволив виростити кукурудзу триметрової висоти і гарбуз діаметром півтора метри. Ці досягнення потрапили в Книгу рекордів Гіннесу.

  • Аналізатор молока. Молоко, що поступає на переробку з ферм, завжди піддається ретельному аналізу на зміст жиру, сухих речовин і т. д., який вимагає значних витрат часу і праці. Щоб їх скоротити, сконструйований аналізатор ФМУ-1, який виконує цю операцію за час, трохи більший хвилини. Його принцип дії заснований на тому, що в цілісному молоці ультразвук розповсюджується з швидкістю, яка залежить від концентрації жиру і сухих речовин. Вимірюючи цю швидкість при двох точно певних температурах, аналізатор за допомогою спеціального обчислювального пристрою видає необхідні дані про якість молока. Проба молока при цьому Не зазнає змін і може бути використана в подальшому виробництві продукції.


ДОДАТОК 5 «МЕДИКИ»

Звукові методи дослідження в поліклініці

Багато процесів, що протікають в організмі, у тому числі патологічні, супроводжуються різними звуковими ефектами. По характеру таких звуків можна визначити, які саме процеси протікають в даній області тіла і в деяких випадках встановити діагноз. Такий метод клінічного дослідження називається аускультацією. Аускультація здійснюється прикладенням вуха до досліджуваної області. Проте в більшості випадків для цього користуються стетоскопом, в якому роль звуководу відіграють стінки приладу і повітряний стовп всередині трубки. Бінауральний стетоскопом дає можливість вести прослуховування двома вухами. Фонендоскоп забезпечений двома воронками і для прослуховування серця і легенів. Друга з них затягнута мембраною — стовп повітря в освіченій таким чином порожнині є резонатором, що підсилює звуки, що прослуховуються.

Іншим способом звукового клінічного дослідження є перкусія — вистукування полостей тіла з подальшим аналізом виникаючих при цьому звуків. Постукування проводиться спеціальним молоточком з гумовою головкою по підкладеній на місце удару пластинці — плессиметру або просто кінчиком зігнутого пальця однієї руки по фаланзі пальця другої руки, накладеної на тіло хворого. На постукування резонують порожнині всередині організму (каверни, роздутий кишечник і т. д.). По-різному реагують на звук молоточка або пальця м'які, пружні, тверді і інші тканини. Все це забезпечує лікаря необхідною діагностичною інформацією. В даний час все частіше для прослуховування і аналізу звуку застосовується електронна техніка, наприклад електронний стетоскоп, що перетворює звукову інформацію у фонокардіограму.

Ультразвук в хірургії. Ультразвукові коливання додають лезу ріжучого інструменту. Це знижує зусилля, зменшує пошкодження тканини, припиняє кровотечу, оскільки під дією ультразвуку підвищується здатність крові згущуватися. Ультразвук в деякій мірі обезболює операцію, бо він «усипляє» нерви. Ультразвук вбиває мікроорганізми, а це стерилізує рану. Застосовують ультразвук в ортопедії і травматології.

Ультразвук може бути не тільки ріжучим інструментом. З його допомогою вдається сполучати (зварювати) зламані або розітнуті при операції ділянки кісток, скріпляти їх з пересадженою кістковою тканиною.

Виявлення тромбів. Використовують ультразвук для дослідження глибинних вен на наявність або відсутність в них кров'яних тромбів. Метод простий і надійний: лікар натискає на вену, сканує її ультразвуком і одержує зображення внутрішніх структур за допомогою хвиль, які відбиваються і уловлюються приймальним пристроєм. На відміну від пов'язаної з ускладненнями і дорогої венографії ультразвуковий метод можна застосовувати для обстеження широкого коло осіб, навіть тих, у яких немає симптомів тромбозу, але тромби можуть з'явитися.

Ультразвук в медицині. Ультразвук викликає загибель деяких хвороботворних мікробів: тифозної палички, кишкової і туберкульозної. Сучасна медицина вже немислима без ультразвукової діагностики і терапії. Всім відоме обстеження хворих за допомогою УЗД, та і прикладів використання ультразвуку в лікувальній практиці широке (ультразвуком лікують зараз захворювання нервової системи і опорно-рухового апарату, стоматологічні, урологічні, гінекологічні, офтальмологічні і інші недуги), проте і сьогодні ця область медичної науки і техніки успішно розвивається. Це не дивно, оскільки навіть мало інтенсивне УЗ-випромінювання впливає на тканинні і внутріклітинні процеси в організмі, на проникність стінок кровоносних судин, властивості і функції інших органів.
ДОДАТОК 6 «ТЕХНОЛОГИ»

Застосування ультразвуку в техніці

Технології могутнього ультразвуку - це сукупність промислових технологічних процесів і методів обробки матеріалів, заснованих на використанні дії ультразвуку значної інтенсивності на речовину і на характер протікання фізико-хімічних процесів. Для отримання ультразвуку значної інтенсивності використовуються спеціальні акустичні системи. Область застосування технологій могутнього ультразвуку досить широка: промисловість, наука, медицина.
На даний момент існують декілька видів ультразвукової обробки:

1. Ультразвукове зварювання застосовують для зварювання металів і пластмас. Зварювання пластмас - найперспективніший спосіб зварювання термопластичних полімерів, яке володіє унікальними особливостями:

  • проводити зварювання виробів фасонів з жорстких пластмас на великому видаленні від місця введення ультразвуку ( до 200-250 мм );

  • проводити зварювання багатошарової конструкції з м'яких пластмас і армованих тканин з штучних матеріалів;

  • проводити зварювання полімерів, які не зварюються або погано зварюються іншими способами зварювання (поліетилентерефталатні і поліамідні плівки, вироби з фторопласта-4, штучні шкіри і др.);

  • проводити прецизійну закладку металевих деталей в пластмасу (усуваючи таким чином дорогу технологію лиття деталей по заставних елементах);

  • проводити зварювання полімерів по забруднених поверхнях, не вимагаючи їхнього попереднього очищення і обезжирення (це особливо важливо при упаковці сипких, рідких і пастоподібних продуктів);

  • під час зварювання практично не відбувається виділення шкідливих летючих речовин, що робить її екологічно чистою;

  • високий ступінь повторюваності і контролю процесу.

2. Ультразвукове просочення засновано на звукокапілярному ефекті. При цьому просочувальна рідина як би "вганяється" в капіляри і час просочення скорочується в десятки разів. Цей метод використовують і для просочення електротехнічних виробів: обмоток трансформаторів, роторів, статорів, котушок і ін., а також для герметизації литих пористих деталей. В результаті час просочення скорочується у декілька разів, і у ряді випадків проводиться одноразове просочення замість дво- або трикратного.
3. Ультразвукове очищення - спосіб очищення твердих тіл, при якому в миючий розчин вводяться ультразвукові коливання. Механізм ультразвукового очищення обумовлений деякими явищ, що виникають в ультразвуковому полі значної інтенсивності: кавітацією, акустичними течіями, тиском звукового випро-мінювання, звукокапілярним ефектом. Різновидом очищення є процес травлення в ультразвуковому полі.
4. Механічна обробка за допомогою ультразвуку.

Розрізняють чотири види механічної обробки за допомогою ультразвуку:

  • ультразвукова розмірна обробка деталей з твердих і крихких матеріалів;

  • різання важкооброблюваних матеріалів інструментом, якому передаються ультразвукові коливання;

  • зняття заусениць з дрібних деталей абразивною суспензією в ультразвуковій ванні;

  • обробка в'язких матеріалів з ультразвуковим очищенням шліфувального круга.

5. Диспергування ультразвукове (розпилення акустична) – отримання аерозолю з рідини за допомогою акустичних коливань ультразвукового діапазону.

6. Емульгування - перехід однієї з взаємно нерозчинних рідин в дисперсний стан в середовищі іншої під дією ультразвуку, або, інакше ультразвукове диспергування рідини в рідині.

Зручна «рулетка». Американські фахівці сконструювали пристрій для вимірювання довжин - кишеньковий калькулятор з ультразвуковим приладом. Він визначає відстані, а також площі земельних ділянок і об'єми приміщень. Щоб виміряти довжину, наприклад кімнати, апарат приставляють до стіни і направляють ультразвук на протилежну стіну. За часом, який затрачає ультразвук на проходження від однієї стіни до іншої і назад, калькулятор розраховує відстань і показує її в метрах, ярдах і футах на циферблаті з рідкими кристалами. Для визначення площі або об'єму об'єкту подібні вимірювання виконуються відповідно 2 або 3 рази, їх результати залишаються в пам'яті машини, і вона миттєво повідомляє значення площі і об'єму.

ДОДАТОК 7 «БІОЛОГИ»

Сприймання і створення звуку тваринами, птахами. З усіх звуків найбільш складні і гучні сигнали риби видають за допомогою плавального міхура. При різких ударах ,поштовхах чи стисненні міхур починає коливатися і випромінювати порції звукових хвиль. Характер звуку залежить від будови плавального міхура. Риби мають два своєрідні органи для сприймання звуку – шкіра і бічна лінія. Рецептори шкіри сприймають інтенсивні сигнали, а бічна лінія низькі частоти – до 500-600 Гц.

Жаби – тварини дрібні, але звуки багато з них видають дуже гучні. Жаби створюють звуки за допомогою гортані, голосових зв’язок, і в багатьох з них є голосові мішки-кулі, які виступають по боках голови чи під горлом. Крім цього жаби видають своєрідний сигнал, який утворюється при коливанні стінок тіла тварини. Утворюється звук, схожий на гудіння або дзижчання.

У плазунів звуки утворюються при різкому видиху повітря з легень. Так шиплять черепахи, змії та ящірки. У змій вуха відсутні і вони не сприймають звук через повітря. Але вони вловлюють низькі звуки, слухаючи землю. У плазунів справжній голос мають тільки гекони, хамелеони і крокодили.

Коники створюють звуки за допомогою апарату, який розміщений на надкрилах. А вуха, якими вони слухають знаходяться у гомілках передніх ніг.

З птахів найкраще розпізнають звук сови. У них рідкісна особливість – вуха розташовані різко асиметрично. Завдяки цьому сови визначають місце знаходження миші з точністю до 1 градуса.


  • Деякі тварини добре чують низькі звуки, недоступні людському вуху. Це вдалося встановити, застосовуючи метод умовних рефлексів. Якщо під час годування тварини подавати низькочастотний сигнал, тварина поступова звикає до сигналу і реагуватиме на сигнал як на корм. Багато тварин чують звуки частотою 12 і навіть 8 Гц. Ця особливість органу слуху тварин дає можливість їм «передчувати» лиха. Достовірно відомо: медузи дізнаються про наближення шторму за 10—15 годин і, немов рятуючись від сильних хвиль, наперед йдуть з прибережних вод в глибини морить. У японських будинках розводять рибок, які за декілька годин до землетрусу починають кидатися по акваріуму. А глибоководні риби напередодні лиха випливають на поверхню моря. І шторму, і землетрусу передує інфразвук, який і фіксується тваринними. Учені вже створили апарат, що працює за принципом інфразвукового вуха медузи, який передбачає наближення шторму задовго до того, як він вибухне. Якщо загадка прогнозування землетрусів тваринами пов'язана перш за все з інфразвуком, то, очевидно, можливо створення приладів, розрахованих на уловлювання передуючою землетрусу інфразвукової «увертюри».


Луна в житті тварин

Тварини дуже широко використовують ехолокацію. Позбавлена зору собака за 1—2 дні здатна навчитися не натикатися на стіни і крупні предмети. Так само орієнтуються риби: рух їх тіл викликає у воді місцеві стиснення, що розповсюджуються в різні боки, як звичайні хвилі. Їх відбивання від зустрічних предметів уловлюється особливим органом — бічною лінією. За допомогою такої вібролокації риби навіть вночі не натикаються на перешкоди.

З птахів, здібних до ехолокації, найбільш цікавий гуахаро, що живе на островах Карибського моря. Під час польоту гуахаро видають часті, короткі звуки в діапазоні 7000 Гц, цілком доступні людському вуху. Звук в повітрі розповсюджується із швидкістю 340 м/с, тобто в 12—15 разів швидше за політ птахів. Тому звукова хвиля завжди встигає набагато раніше, ніж самі гуахаро, досягти перешкоди і повернутися назад. Птахи одержують своєчасну інформацію про відстань до перешкоди.

Кажанам і дельфінам ехолокація потрібна не тільки для того, щоб уникати перешкод. Вона їм необхідна у пошуках їжі. Вони користуються ультрависокими звуками з частотою від 40 000 до 30 000 Гц і довжиною хвилі 1—3 мм. Ехолокація допомагає дізнатися не тільки місцезнаходження здобичі, але і куди, з якою швидкістю вона рухається. Тому дельфіни і кажани застосовують звукові імпульси, в яких частота коливань звукових хвиль змінюється.
ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

    1. Гончаренко С. У. Фізика: Підруч. для 11 кл. – К.: освіта, 2002

    2. Римкевич А. П. Збірник задач з фізики для 9 – 11 класів – К.: Освіта, 1993

    3. Безденежных Е. А., Брикман И. С. Физика в живой природе и медицине – К.: Радянська школа, 1976

    4. Білявський Г. О. , Фурдуй Р. С. Основи екологічних знань: Підруч. – К.: Либідь, 1997

    5. Кучерук І. М., Горбачук І. Т., Луцик П. П. Загальний курс фізики, том 1 – К.: Техніка, 1999