Исследовательская работа: «Звон колокола»

Исследовательская проектная работа

Автор проекта: ученик 10 класса Гаджиахмедов Мурад.

Руководитель проекта: учитель физики Зейналова З.А.

Дидактические цели проекта:

Изучение раздела физики методом постановки проблемного вопроса, самостоятельные исследования учеников по темам, развитие наблюдательности, логического мышления, формирование самостоятельной познавательной активности.

Методические задачи проекта:

Изучить теорию звучания колокола и подтвердить практическим экспериментом. Научить грамотно анализировать учебный материал, выделять главное, четко определять пути решения поставленной задачи. Научить планировать ход работы, прогнозировать результат, проводить сравнительный анализ и делать выводы. Приобрести навыки проектной деятельности.

Вопросы учебной темы (проблемные):

Как физика объясняет звучание колокола? Как размер, форма и материал, из которого льют колокола, влияет на звучание колокола? Каким образом звуки, издаваемые колоколами, усиливаются в звонницах и колокольнях? Как звуки колокола воздействуют на живой организм?

Мир звуков так многообразен,

Богат, красив, разнообразен…

Но всех нас мучает вопрос:

Откуда звуки возникают,

Что слух наш всюду услаждают?

Звуки издаются источниками звука - тел, совершающих механические колебания с частотой от 20 до 20000 Гц) Что такое звук? ( Звук - это механические колебания, воспринимаемые органами слуха, распространяющиеся в упругих средах: газах, жидкостях и твёрдых телах). Существуют два вида источников звука:

естественный и искусственный . Звук естественных источников - это ветки и стволы деревьев, капли дождя, а искусственных - всевозможные музыкальные инструменты, колокола).

Чем отличается музыкальный звук от шума? (Колебания музыкального звука происходят через равные промежутки времени, а шума через неравномерные).

Почему звуки не распространяется в безвоздушном пространстве?

( Звуки не распространяются в безвоздушном пространстве, потому что отсутствует упругая среда).

</ Колокол - это источник ярких, гармоничных, удивительных звуков.

Колокола совершают колебания в инфразвуковом, акустическом и ультразвуковом диапазонах.

Появился колокол на Руси в 10веке. Отлит он был из меди и олова. И тогда он произнёс свой первый звук. По латыни слово "колокол" означает - созыв, по гречески - зов, по древнеиндийски - шум, крики. Первое его назначение - созывать народ в храмы. Люди верили в чудодейственную силу колокола: первые слова, произнесённые над ним.

Из чего льют колокола. Многовековой опыт русских мастеров показал, что из всех материалов наилучший для изготовления колоколов - бронза, состав которой: 4 части меди и 1 часть олова (80 и 20% соответственно). Этот сплав слабо рассеивает механическую энергию за период колебания: у бронзы доля рассеяния наименьшая - 0,005, в то время как у меди - 0,03, латуни - 0,015, стали - 0,035. Другие характеристики бронзы таковы: Плотность д=8800кг/м3 Модуль Юнга Е=1,0 *1011 Н/м2 температура плавления tпл = 8800С твердость по Бринеллю7,5 * 108Н/м2 Медь и олово - мягкие материалы, но в сплаве делаются твердыми. Цвет сплава - серовато-стальной.

Металлическая чаша, перевернутая вверх дном, внутри которой по центру дна подвешен металлический «язык»; при их взаимном перемещении (например, движение «языка» при помощи веревки) происходит удар о стенку чаши, и та издает звук. «Язык» изготавливают из железа. Масса его обычно составляет 1/25 от массы колокола. Форма может быть различной: она зависит от способа возбуждения звука - раскачивают ли «язык» или раскачивают колокол.

Зависит ли звук колокола от массы?

Колокола, дающие низкие звуки - самые большие, тяжёлые и "медленные". Они задают темп звона, основу всего звучания. Соответственно самые меньшие по массивности колокольчики создают высокие по частоте звуки.

Русский колокол поражает своим звучанием. Он может взять не одну, а три ноты: основной тон - в месте удара, ниже на четыре тона - в середине, ниже на целую октаву - вверху. Поэтому голос колокола - это сочетание нескольких звуков, которые гармонируют. Особенность звука колокола ещё и в тембре: он постоянно меняется. Если в момент удара преобладает один тон, то через 3 секунды сильным становится другой, а первый постепенно затухает. Этой уникальной особенностью обладают только колокола.

От чего зависит частота тона звука колоколов?

Основной тон колокола определяют геометрические размеры; частота звучания пропорциональна толщине колокола, и обратно пропорциональна квадрату его диаметра.

Какие физические явления вызывают звон колокола?

Вы знаете, что источником звука может служить любое тело, совершающее механические колебания. Заставить колокол звучать можно двумя способами: Первый - язык неподвижен, раскачивается чаша колокола, которая ударяется о язык. Второй - чаша неподвижна, а с помощью шнура движется язык. Колокола подвешивают высоко над землёй: на колокольнях или звонницах, чтобы звук распространялся на большие расстояния, чтобы слышимость звона была дальше.

Как влияет колокольный звон на организм человека. "Если икона - это молитва в красках, храм - молитва в камне, то колокол - это молитва в звуке, икона звучащая. Это тот отлитый из бронзы звук, который русское ухо православного человека выбрало для себя как идеал". При колокольном звоне возникает несколько уровней звуков:

низкий спектр (40-100 герц) - он успокаивает психику;

средний спектр (100-20 тыс. герц) - увеличивает капиллярный крово - и лимфоток:

высокий ультразвуковой диапазон не слышим нашим ухом (выше 25 тыс. герц) - оказывает целительное воздействие особенно при инфекционных заболеваниях и усиливает иммунитет. Недаром предки во время эпидемий били в колокола, дающие звуки определённого тембра и частоты, и так долго, пока не сгинет напасть. Учёные обнаружили, что некоторые вирусы обезвреживаются ультразвуком. Человек воспринимает ухом акустические колебания от 20Гц до 20кГц. Низкий спектр акустики (40-100 Гц) стабилизирует душевное состояние, средний (100 Гц - 10 кГц) улучшает кровообращение и обмен в лимфатической системе.