Звук с помощью последовательных электрических импульсов.Способы их активирования
- Участник:Шершнёва Арина Анатольевна
- Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна
Цель: Объяснить, почему при установление разных интегральных систем мы получаем разные звуки.
Гипотеза: Из-за того, что разные интегральные системы проводят электрические импульсы в разном порядке и темпе.
Что такое звук
Звук – это волна. Любой предмет, совершающий возвратно-поступательные движения (камертон, струна рояля или гитары, наши голосовые связки и т.д.), вызывает в воздухе попеременное уменьшение или увеличение плотности. Движения одних молекул воздуха передаются другим молекулам, в результате чего в пространстве распространяются периодически повторяющиеся зоны увеличения и уменьшения плотности. Они-то и представляют из себя звуковую волну. Если мы в каком-то месте поставим прибор, способный реагировать на изменение плотности воздуха, запишем его показания в течение некоторого времени и составим график зависимости плотности от времени, то получим кривую, близкую к синусоиде, знакомую нам по школьным учебникам физики. Именно такие колебания и улавливаются нашим ухом, в результате чего мы получаем ощущение звука.
Звуки в природе
Среди беспозвоночных лишь кузнечики, сверчки, саранча и певчие цикады имеют слуховые органы. У кузнечиков и сверчков “уши” расположены на голени первой пары ног, у саранчи и цикад – на первом брюшном сегменте. По устройству и действию это, пожалуй, самая простая слуховая модель. Тонкая перепонка натянута на хитиновую раму, под которой находится трахейный пузырь, содержащий воздух. Особые чувствительные клетки воспринимают колебания перепонки как звук. Вот и все устройство.
Но как бы ни был прост этот аппарат, он неплохо выполняет роль взаимосвязи полов. Звуки издают самцы, а самки улавливают их. Кузнечик-самец трением крыльев наигрывает призывную трель, самка направляет свои два органа слуха на источник звука и безошибочно находит музыканта. Что звук, а не запах у этих насекомых привлекает самок, доказывают опыты. Немецкий энтомолог Реген записал на магнитофон стрекотание самца сверчка, затем воспроизвел эту звукозапись перед норкой, где находилась самка, и она сразу же явилась на звуки.
Лягушки могут издавать звуки, так как имеют гортань и голосовые связки. Звук у них служит для брачных целей.
У самцов в горле, под кожей, находятся голосовые мешки – своего рода резонаторы звука, которые у них значительно сильнее, чем у самок. Кваканье самца означает, что данный участок “занят”, и другим самцам вход сюда воспрещен.
Старинная поговорка “нем, как рыба” опровергнута современной гидроакустической наукой и стала анахронизмом. Как неопровержимо доказано, рыбы могут издавать звуки, похожие на писк, хрюканье, карканье и др. Черноморский горбыль с помощью плавательного пузыря издает звуки, напоминающие урчание или лай собак. У камбалы циноглосса, встречающейся в тропических водах, издаваемый звук напоминает бас органа, игру на арфе. Звуки морского мичмана похожи на человеческое пение.
Рыбы не только воспроизводят звуки разными органами (челюстями, жаберными крышками, тазовыми костями, плавательным пузырем), но и слышат их.
В рыбоводных прудах карпов созывают “на обед” колокольным звоном.
Факты
- Их уровень измеряют в децибелах (дБ). Максимальный порог для человеческого слуха (когда наступают уже болевые ощущения), это интенсивность в 120-130 децибел. А смерть наступает при 200.
- Звук и шум не одно и то же. Хотя обычным людям кажется и так. Однако для специалистов между этими двумя терминами – большая разница. Звук - это колебания, воспринимаемые органами чувств животных и человека. А шум - это беспорядочное смешение звуков.
- Наш голос в записи иной, потому что мы слышим «не тем ухом». Это звучит странно, но это так. А все дело в том, что когда мы говорим, то воспринимаем свой голос двумя путями - через внешний (слуховой канал, барабанную перепонку и среднее ухо) и внутренний (через ткани головы, которые усиливают низкие частоты голоса). А во время прослушивания со стороны задействован только наружный канал.
- Некоторые люди могут слышать звук вращения свои глазных яблок. А также свое дыхание. Это происходит из-за порока внутреннего уха, когда его чувствительность повышена сверх нормы.
- Шум моря, который мы слышим через морскую раковину, на самом всего лишь звук крови, протекающей по нашим сосудам. Такой же шум можно услышать, приложив к уху обычную чашку. Попробуйте!
- Глухие все же могут слышать. Один только пример этого: знаменитый композитор Бетховен, как известно, был глухим, однако мог создавать великие произведения. Каким образом? Он слушал… зубами! Композитор приставлял к роялю конец трости, а другой конец зажимал в зубах – так звук доходил до внутреннего уха, которое у композитора было абсолютно здоровым, в отличие от уха внешнего.
- Звук может превращаться в свет. Такое явление называется «сонолюминесценция». Возникает, если в воду опустить резонатор, создающий сферическую ультразвуковую волну. В фазе разрежения волны из-за очень низкого давления возникает кавитационный пузырёк, который некоторое время растёт, а затем в фазе сжатия быстро схлопывается. В этот момент в центре пузырька возникает голубой свет.
- «А» - самый распространённый в мире звук. Он есть во всех языках нашей планеты. А всего в мире их насчитывается около 6,5-7 тысяч. Больше всего людей говорят на китайском, испанском, хинди, английском, русском, португальском и арабском.
- Нормой считается, когда человек слышит негромкую разговорную речь. С расстояния не менее 5-6 метров (если это низкие тона). Или при 20 метрах при тонах повышенных. Если вы плохо слышите, что говорят с расстояния 2-3 метров, стоит провериться у сурдолога.
- Мы можем не замечать, что теряем слух. Потому что процесс происходит, как правило, не одномоментно, а постепенно. Причем на первых порах ситуацию еще можно исправить, однако человек не замечает, что с ним «что-то не так». А когда наступает необратимый процесс, поделать ничего уже нельзя.
Техника безопасности
- Соблюдать полярность. Некоторые элементы имеют в своей маркировке знак «+». При сборе схемы обязательно на это внимание. Несоблюдение полярности делает схему неработоспособной или может привести к повреждению электронного компонента.
- При сборе схемы надавливать не в середину, а по краям, в точках креплениях. Например, геркон имеет стеклянный корпус и легко может треснуть.
- Не подключать светодиод напрямую к батарее – это надо обязательно делать через токоограничивающий элемент.
- Этот не лампочка, и при непосредственном подключении к батарее он быстро сгорает.
Ознакомление с приборами
- Сенсорная пластина – это прибор, предназначенный для активирования схемы с помощью воды. (В данном опыте)
- Электромотор – это прибор, предназначенный для активирования схемы, если слегка повернуть вал мотора. (В данном опыте).
- Динамик (громкоговоритель) – это прибор, предназначенный для воспроизведения электрических импульсов в звук.
- Музыкальная интегральная схема – это прибор, образующий электрические импульсы в определенную последовательность
- Сигнальная интегральная система – это прибор, образующий электрические импульсы в определенную последовательность.
- Интегральная система «Звездные войны» - это прибор, образующий электрические импульсы в определенную последовательность.
- Фоторезистор – это прибор, улавливающий свет и тем самым активируя схему. (В данном опыте)
- Кнопочный выключатель ( кнопка) – это прибор, предназначенный для активирования схемы.
- Батареи – это источник питания.
- Геркон (магнитоуправляемый контакт) – это прибор, предназначенный для активирования схемы с помощью магнита.
- Красный светодиод – это прибор, предназначенный для преобразования электрических импульсов в источник света.
- Выключатель (включатель) – это прибор, предназначенный для активирования схемы.
- Лампа 2.5 V – это прибор, предназначенный для преобразования электрических импульсов в источник света.
- Шайба с 1 соединительной клеммой – проводник.
- Провод с 2 соединительными клеммами – проводник.
- Провод с 3 соединительными клеммами – проводник.
- Проводник с 4 соединительными клеммами – проводник .
- Провод с 5 соединительными клеммами – проводник.
Схемы
1. Музыка «Дверной замок»
А) Музыкальный дверной замок с ручным управлением. Замкните выключатель – из динамика послышится музык. Когда музыка прекратится, этот дверной замок сможет управляться кнопкой. Цель: включить схему с помощью кнопки.
Б) Музыкальный дверной замок с магнитным управлением. Замерите кнопку герконом – и вы получите музыкальный дверной замок с магнитным управлением. Цель: доказать, что схему можно включить с помощью магнита.
В) Музыкальный дверной замок управляемый светом. Замените кнопку фоторезистором. Теперь для управления звонком вы можете использовать свет. При попадании света на фоторезистор звонок включится. Если заслонить от света, музыка прекратится. Цель: доказать, что схему можно включить с помощью света
Г) Музыкальный дверной звонок управляемый водой. Если кнопку заменить сенсорной пластиной, то музыка начнет звучать, когда на пластину попадает вода и замкнет контакты. Цель: доказать, что схему можно включить с помощью воды.
2. Звуки полицейской машины
А) Сигналы полицейской машины. Замкните выключатель – из динамика послышатся сигналы полицейской машины. Цель: проверить работоспособность схемы.
Б) Звуки пулемета. Соедините клеммы Cи D, E и F. Из динамика послышится пулеметная очередь. Цель: доказать почему при соедини Cи D, E и F меняется звук.
В) Сигналы пожарной машины. Соедините клеммы A и B, C и D. Из динамика послышаться сигналы пожарной машины.
Г) Сигналы машины скорой помощи. Соедините клеммы C и D , B и G. Из динамика послышатся сигналы машины скорой помощи. Цель: доказать почему при соедини С и D, B и G меняется звук.
3. Звездные войны (перестрелка)
А) Звуки звездных войн управляемые вручную. Попеременно или одновременно управляя выключателем и кнопкой, можно получить звуки различного оружия из звездных войн. Цель: проверить работоспособность схемы.
Б) Звуки звездных войн, управляемые магнитом. Замените выключатель герконом. Теперь звуки звездных войн могут управлять магнитом. Цель: объяснить, почему геркон работает при наличии магнита.
В) Звуки звездных войн, управляемые светом. Замените выключатель фоторезистором. Прерывисто дотрагиваясь до пластины, можно управлять звуками звездных войн. Цель: объяснить, почему фоторезистор активирует схему с помощью света.
Вывод: Колебание волн зависит от сопротивления в цепи. В разных интегральных системах разные плотности и следовательно будет разный звук.