ПОЧЕМУ  ШМЕЛЬ  ЖУЖЖИТ,  А  КОМАР  ПИЩИТ?

Герасимов  Иван

Класс  3  «Г»,  МБОУ  «Общая  общеобразовательная  школа  №  269  ЗАТО  Александровск»,  г.  Снежногорск  Мурманской  обл.

Дурандина  Татьяна  Александровна

научный  руководитель,  педагог  высшей  категории,  воспитатель  МБДОУ  «Детский  сад  №  2  комбинированного  вида  «Северяночка»  г.  Снежногорск  Мурманской  обл.

Мир  наполнен  самыми  разнообразными  звуками:  тиканье  часов  и  гул  моторов,  шелест  листьев  и  завывание  ветра,  пение  птиц  и  голоса  людей.  О  том,  как  рождаются  звуки  и  что  они  собой  представляют,  люди  начали  догадываться  очень  давно.

Звуки  —  наши  неизменные  спутники.  Они  по-разному  воздействуют  на  человека:  радуют  и  раздражают,  успокаивают  и  пугают  своей  неожиданностью.

Звуки  всегда  служили  людям  средством  связи  и  общения  друг  с  другом,  средством  познания  мира  и  овла­дения  тайнами  природы.  Восприятие  звуков  людьми  очень  индивидуально.  Каждый  слышит,  так  сказать,  по-своему. 

На  выбор  темы  повлияло  начало  обучения  в  музыкальной  школе,  где  я  познакомился  с  новым  для  меня  миром  музыкальных  звуков.  На  концерте,  слушая  игру  на  различных  музыкальных  инструментах,  я  обратил  внимание  на  то,  что  каждый  из  них  издает  своеобразные,  не  похожие  друг  на  друга  звуки.  Меня  заинтересовали  вопросы:  Что  такое  звук?  Как  он  возникает?  Чем  одни  звуки  отличаются  от  других?  Почему  одни  звуки  низкие,  а  другие  высокие?

В  связи  с  этим  я  поставил  перед  собой  цель:  выяснить,  что  является  причиной  возникновения  звука,  от  чего  зависит  звук,  выявить  причины  происхождения  низких  и  высоких  звуков.

Объект  исследования:  звук 

Предмет  исследования:  условия  возникновения  звука  и  среда  его  распространения.

Методы  исследования:  изучение  литературы  по  теме  исследования,  наблюдение,  эксперимент,  анализ  данных  полученных  в  ходе  эксперимента.

Научная  значимость  работы  состоит  в  том,  что  изучена  научная  литература  по  теме,  выявлены  основные  свойства  звука  и  проведены  эксперименты,  доказывающие  их  истинность.

Практическая  значимость  она  может  быть  полезна  учащимся  при  изучении  явления  звука.  Известно,  что  звуки  могут  выступать  в  различных,  причем  вза­имно  противоположных  ролях.  Например,  как  целебное  средство  или  как  фактор,  угнетающий  человека.  Следовательно,  изучение  многообразного  мира  организованных  звуков  становится  все  более  необходимым  для  полноценного  использования  их  положительных  воздействий  на  человека,  в  том  числе  для  обучения  детей  наиболее  полному  выражению  их  эмоциональных  переживаний  и  душевного  состояния.

Первые  сведения  о  физической  природе  звука  относятся  к  V  веку.  Ученые  Архелай  и  Зенон,  принадлежавшие  к  различным  философским  школам  и  разделенные  друг  от  друга  громадным  расстоянием,  указывали,  что  звук  —  это  процесс  сотрясения  воздуха.

Звук  —  в  широком  смысле  —  колебательное  движение  частиц  упругой  среды,  распространяющееся  в  виде  волн  в  газообразной,  жидкой  или  твердой  средах;  в  узком  смысле  —  явление,  субъективно  воспринимаемое  органом  слуха  человека  и  животных.

Источники  звуков  необычайно  многообразны.  Природных  источников  звуков  очень  много  и  они  крайне  разнообразны.  Шелест  листьев  деревьев,  журчание  ручья,  завывание  ветра,  рокот  морских  волн,  шум  прибоя,  грохот  обвалов,  гром  и  так  далее.

Звуки  так  же  могут  издаваться  живыми  существами.  Существуют  еще  звуки  прекрасного  мира  музыки,  и  те  которые  подчас  весьма  беспокоят  нас,  которые  порождает  созданный  нами  же  самими  мир  техники. 

Звуки  обладают  разными  свойствами.  Например,  они  могут  распространяться  в  различных  средах.

Мы  можем  разговаривать  друг  с  другом,  слушать  хорошую  музыку,  благодаря  тому,  что  звук  передается  по  воздуху.  И  все  же  он  не  лучший  проводник  звука.  Лучше  всего  звук  проводят  твердые  тела  (земля).  После  твердых  тел  хорошо  проводят  звук  жидкости  (вода).  Ученые  выяснили,  что  в  воде  звук  распространяется  почти  в  5  раз  быстрее,  чем  в  воздухе.

Все  звуки  —-  это  колебания  частиц  вещества,  которые  сталкиваются  с  другими  частицами  и  передают  им  энергию.  Так  возникает  звуковая  волна.  Прикоснитесь  пальцем  к  горлу  во  время  разговора  или  дотроньтесь  до  звонка,  когда  он  звонит,  —  и  вы  ощутите  эти  колебания.

Звуки  могут:  отражаться  от  препятствия,  поглощаться  препятствием,  проходить  через  препятствия,  огибать  препятствия.  Например,  мягкие  поверхности  поглощают  звуковую  энергию  подобно  тому,  как  песок  поглощает  энергию  брошенного  мяча.  Гладкие  твердые  поверхности  отражают  звуковую  энергию  подобно  асфальту,  от  которого  отскакивает  мяч.

Характер  отражения  звука  называется  акустикой,  а  так  же  акустикой  называется  раздел  физики,  в  котором  изучаются  звуковые  явления.

Главные  характеристики  звука  —  интенсивность  и  частота.  Они  и  влияют  на  слуховое  восприятие  людей.  Звук  может  быть  громким  и  тихим,  высоким,  как  свист,  и  низким,  как  урчание  работающего  двигателя.

Интенсивность  обычных,  воспринимаемых  человеческим  ухом  звуков  очень  мала.  Слушая  радио  или  магнитофон,  интенсивность  звука  мы  обычно  оцениваем  по  громкости.

Частота  волны  —  это  число  ее  колебаний  в  1  секунду.  Высокий  звук  или  низкий  —  определяется  его  частотой  или  длиной  волны.  Частоту,  измеряют,  подсчитывая  число  гребней  волны,  проходящих  в  единицу  времени.  Волна  с  низкой  частотой  —  это  длинная  волна,  а  с  высокой  —  короткая.  Короткие  волны  соответствуют  звукам  высокой  тональности,  а  длинные  волны  соответствуют  низкой  тональности.

Для  того  чтобы  доказать  правильность  сделанных  нами  выводов  мы  провели  ряд  экспериментов. 

Эксперимент  №  1  «Почему  все  звучит?»  Цель:  выяснить  причины  возникновения  звука. 

Материалы:  Длинная  металлическая  линейка,  лист  бумаги,  натянутая  на  гриф  струна  (домра). 

Опыт  А:  Мы  взяли  длинную  металлическую  линейку.  Один  ее  конец  плотно  прижали  к  столу.  Если  линейку  не  трогать,  она  не  издает  звук.  Затем  мы  свободный  конец  линейки  дернули  вверх.  Линейка  начала  колебаться  вверх-вниз.  Возник  звук.  При  остановке  линейки  звук  исчез.

Опыт  Б:  Мы  взяли  лист  бумаги,  свернули  ее  в  трубочку.  Не  сжимая  трубочку,  легко  держа  ее  пальцами,  сначала  потихоньку  подули  в  нее.  Появился  тихий  звук.  Затем  мы  подули  сильнее  —  появившийся  звук  стал  громче.  Воздух,  проходя  через  бумажную  трубку,  заставил  колебаться  бумагу  и  мы  рукой  почувствовали  ее  дрожание.

Опыт  В:  Мы  взяли  музыкальный  инструмент  —  домру.  Домра  молчала.  Для  того  чтобы  инструмент  издал  звук  мы  дернули  за  одну  струну.  Звук  появился,  когда  струна  начала  колебаться.  Когда  мы  прижали  струну  рукой,  она  прекратила  свои  колебания  -  звук  исчез. 

Вывод:  Колебания  предметов  являются  причиной  появления  звука.  Звучит  только  то,  что  дрожит  (колеблется).

Эксперимент  №  2  «Поющая  струна».  Цель:  Выявить  причины  происхождения  низких  и  высоких  звуков.  Материалы:  Натянутая  на  гриф  струна  (домра).

Дергая  свободно  натянутую  на  гриф  струну,  мы  услышали  звук.  Затем  прижали  струну  в  начале  грифа  и  дернули  еще  раз.  Возникший  звук  оказался  другим  —  он  стал  выше.  Мы  прижали  струну  на  грифе  еще  дальше  —  возникший  звук  оказался  еще  выше.

Вывод:  Чем  короче  струна,  тем  выше  звук,  а  чем  длиннее  струна,  тем  звук  ниже.

Эксперимент  №  3  «Голоса  расчесок».  Цель:  Выявить  причины  происхождения  низких  и  высоких  звуков.  Материалы:  Пластмассовые  расчески  с  разной  частотой  и  размером  зубьев.

Мы  взяли  пластмассовую  расческу  с  крупными  редкими  зубьями.  Провели  по  ней  пластмассовой  пластиной.  Возник  низкий,  грубый,  громкий  звук.  Затем  мы  взяли  расческу  с  более  мелкими  и  частыми  зубьями.  Также  провели  по  ней  пластиной.  Возник  более  тонкий  и  высокий  звук. 

Вывод:  Чем  чаще  и  мельче  на  расческе  зубья,  тем  выше  издаваемый  ей  звук.  И  наоборот.

Эксперимент  №  4  «Ложечный  звон».  Цель:  Выявить  причины  происхождения  низких  и  высоких  звуков.  Материалы:  веревка,  большую  металлическую  суповую  (разливную)  ложку,  обыкновенную  столовую  ложку,  чайную  ложку.

Мы  подвесили  на  веревку  большую  металлическую  суповую  (разливную)  ложку  и,  ударяя  о  край  стола,  прослушали,  как  она  звучит.  Затем  для  сравнения  прослушали  обыкновенную  столовую  ложку.  И  после  этого  прослушали  чайную  ложку.  Во  всех  трех  случаях  ложки  звучали  по-разному:  самый  низкий,  басистый  тон  был  у  разливной,  большой  ложки,  немного  выше  тоном  был  звон  столовой  ложки  и  самый  высокий  тон  был  у  маленькой,  чайной  ложки. 

Вывод:  Звучание  ложек  зависит  от  частоты  их  колебаний.  Чем  больше  ложка,  тем  частота  ее  колебаний  меньше  и,  следовательно,  звук  ниже.

Эксперимент  №  5  «Почему  комар  пищит,  а  шмель  жужжит?»  Цель:  Выявить  причины  происхождения  низких  и  высоких  звуков.  Материалы:  Иллюстрации  комара  и  шмеля.

Мы  рассмотрели  иллюстрации  комара  и  шмеля,  сравнили  их  и  увидели  что,  комар  намного  меньше  шмеля  по  размеру.  Затем  мы  воспроизвели  звуки  издаваемые  комаром  и  шмелем.  У  комара  звук  тонкий,  высокий,  он  звучит,  как  «з-з-з»;  у  шмеля  —  низкий,  грубый,  звучит  как  «ж-ж-ж». 

Вывод:  комар  маленькими  крыльями  машет  очень  быстро,  часто,  поэтому  звук  получается  высокий;  шмель  машет  крыльями  медленно,  летит  тяжело,  поэтому  звук  получается  низкий.

Эксперимент  №  6  «Поющие  бокалы».  Цель:  Выявить  и  подтвердить  зависимость  частоты  звука  от  массы  колеблющегося  предмета. 

Материалы:  два  стеклянных  (не  хрустальных)  тонкостенных  бокала  на  ножке.

Опыт  А:  Прежде  чем  приступить  к  опыту,  мы  хорошо  вымыли  руки  с  мылом.  Одной  рукой  взяли  бокал  за  ножку  и  крепко  его  держали,  а  другой  рукой,  слегка  намочив  чистой  водой  палец,  водили  вкруговую  по  краю  бокала.  Через  несколько  секунд  мы  услышали  мелодичный  звук.  Звук  не  прекращался,  пока  мы  водили  пальцем  по  краю  бокала. 

Затем  мы  налили  в  бокал  подкрашенную  воду,  немного  не  доходя  до  края,  и  продолжали  водить  пальцем.  Мы  услышали  звук  значительно  ниже  того,  который  был  без  воды.  Продолжая  круговые  движения  пальцем,  посмотрели  на  поверхность  воды.  На  ней  образовались  маленькие  волны.  Они  произошли  от  колеблющихся,  звучащих  стенок  бокала. 

Потом  мы  начали  постепенно  удалять  воду  небольшими  порциями.  Звук  постепенно  повышался,  и  самый  высокий  звук  был  у  пустого  бокала.

Опыт  Б:  Мы  взяли  два  разных  бокала,  у  одного  из  них,  стенки  были  толще.  Мы  поочередно  заставили  звучать  каждый  бокал.  Мы  заметили,  что  высота  звука  у  них  немного  разная.  Тот  бокал,  у  которого  были  тоще  стенки,  издавал  более  низкий  звук.

Вывод:  Чем  больше  воды  в  бокале,  тем  ниже  звук  он  издает,  потому  что  при  увеличении  массы  звучащего  предмета  частота  его  колебаний  уменьшается.

Даже  очень  небольшая  разница  в  толщине  стенок  бокалов  влияет  на  частоту  их  колебаний,  изменяя  высоту  звука.

Эксперимент  №  7  «Тикающие  часы».  Цель:  Выяснить,  что  лучше  проводит  звук:  воздух  или  твердые  тела.  Материалы:  наручные  часы.

Мы  поднесли  часы  к  уху  и  послушали,  как  они  тикают.  Затем  мы  постепенно  стали  удалять  часы  от  уха,  пока  не  перестали  слышать  их  ход.  Замерили  это  расстояние.

Потом  положили  часы  на  стол  и  на  расстоянии,  которое  замерили  ранее,  прислонили  ухо  к  столу.  Мы  отчетливо  услышали  тиканье  часов.

Вывод:  твердые  тела  передают  звук  лучше,  чем  воздух. 

В  заключении  необходимо  сказать,  что  начало  XIX  века  —  поистине  плодоносный  период  в  изучении  звука.  Вокруг  нас  существует  целое  море  звуков,  и  все  они  возникают  в  результате  колебаний.  Краткие  выводы  проделанной  нами  работы  таковы:

Частота  колебаний  —  это  число  полных  колебаний  (периодов)  за  одну  секунду.  Эту  единицу  называют  герцем  (Гц).  Чем  больше  частота  колебаний,  тем  более  высокий  звук  мы  слышим,  то  есть  звук  имеет  более  высокий  тон.

Звук  нашел  очень  широкое  распространение  в  живой  природе  и  технике.  Большое  количество  информации  к  человеку  поступает  благодаря  звуку.  А  для  некоторых  животных  звук  является  основным  источником  информации  об  окружающей  среде.

В  повседневной  жизни  мы  окружены  звуками  и  шумами.  Они  помогают  нам  понять  все,  что  происходит  вокруг  нас.  Открытый  техникой  XX  века  новый  мир  звуков  оказался  столь  огромным,  что  его  исследованиями  занимаются  до  сих  пор  во  всех  странах  мира.  И  я  тоже  обратил  на  это  особое  внимание.

Список  литературы:

1. Большая  книга  экспериментов  для  школьников  /Под  ред.  А.  Мейяни;  Пер.  с  ит.  Э.И.  Мотылевой.  —  М.:  ЗАО  «РОСМЭН  –  ПРЕСС»,  2010.  —  264  с.
2. Дорлинг  Киндерсли.  Наука.  Энциклопедия.  «Дорлинг  Киндерсли  Лимитед»,  Лондон,  1993.
3. Перельман  Я.И.  Занимательная  физика.  В  двух  книгах.  —  Переизд.  —  «Тезис»,  Екатеринбург,  1994. 
4. Хорбенко  И.Г.  Звук,  ультразвук,  инфразвук.  Изд.  2-е,  перераб.  И  доп.  —  М.:  Знание,  1986.  —  192  с.
5. Энциклопедический  словарь  юного  музыканта.  /Сост.  В.В.  Медушевский,  О.О.  Очаковская  —  М.:  Педагогика,  1985  —  352  с.,  ил.