татьяна суслова
Исследовательская работа «Никто его не видит, но каждый слышит»
Исследовательская работа по теме:
«Никто его не видит, но каждый слышит…»
1.
Актуальность.
Летом, всей семьей мы любим ездить в лес за грибами и за ягодами. Однажды в лесу папа от нас отстал, и мама громко позвала его. И вдруг я услышал, что как будто издалека еще кто-то позвал моего папу. Я спросил у мамы, почему так? Мама сказала мне, что это эхо. И мне стало интересно, что же такое эхо и где оно живёт, откуда оно появляется и куда исчезает.
2
Цель моей работы: узнать, как можно больше о таком явлении как эхо.
Гипотеза: Эхо – это отражение звука, а не магия или проделки дразнилки - забияки.
Объект исследования – эхо.
Предмет исследования – условия возникновения эха и возможности его использования.
Задачи:
- узнать, что такое эхо;
- выяснить при каких условиях оно возникает и какие бывают виды;
- найти места в нашем городе, где можно услышать эхо;
- узнать, как используется эхо в жизни людей и животных;
- сделать лепбук.
Методы исследования:
- чтение литературы и интернет источников;
- беседы с воспитателем и родителями;
- просмотр мультфильмов и передач;
- проведение экспериментов.
3.
В первый раз эхо я услышал в лесу. Мама мне рассказала, что эхо можно услышать в разных местах, и в городе, и в деревне. Мамин рассказ мне понравился, но я решил узнать об этом больше в нашем детском саду.
Надежда Витальевна рассказала нам такой миф. Жила – была когда-то в лесу прекрасная нимфа по имени Эхо. Она свободно веселилась, пела и танцевала. И была очень болтливая. Этим бедная Нимфа очень рассердила грозную и могучую богиню Геру. И Гера наказала её, запретила нимфе разговаривать. Эхо могла теперь только повторять чужие слова. Со временем нимфа от горя очень похудела и постепенно превратилась в невидимку. Вот почему мы слышим в лесу только её голос, но не видим.
Конечно, это древнегреческий миф. А как рассматривают данный вопрос в науке? Есть ли не мифологическое объяснение этому явлению?
Нам удалось узнать, что происхождение эха первым объяснил Аристотель в IV веке до н. э.
Он догадался, что эхо - это звук, который мы не видим, но слышим и который повторяется, потому что отражается от препятствий и таким образом возвращается к нам звуком. Как в зеркале мы видим свое отражение.
Я нарисовал такую схему. Источник подает голос, который в виде волны расходится, доходит до препятствия и отраженная звуковая волна возвращается к источнику голоса немного позже. Именно этот отраженный от препятствий звук и зовется эхом. То есть эхо – это невидимая звуковая волна.
Звук отражается от любого препятствия на его пути — от деревьев, от скал, от стен, которые для него тоже что-то вроде зеркала и возвращается обратно. В том месте, где существует эхо, любое произнесённое слово повторится с небольшой задержкой. Но когда мы разговариваем в своей квартире, то наши голоса не повторяются. Почему? И мы решили провести несколько экспериментов.
Эксперимент №1. Мы взяли мяч и бросили его об стену. Что произошло с мячом? Он отскочил, потому что поверхность стены твердая.
Тогда мы попробовали бросить мяч на мягкую поверхность, на кровать. И увидели, что мяч не отскакивает, а остается лежать на кровати.
Вот так и звуки. Они ударяются о твердые предметы и возвращаются к нам в виде эха, а от мягких предметов звук не отражается, а поглощается. Значит, эхо можно услышать в тех местах, где звук может отразиться и вернуться к нам.
Эксперимент №2. Тогда мы провели второй эксперимент. Я взял пустую вазу и прокричал слово «эхо» и услышал в ответ свое же слово, но когда мы положили в вазу бумагу и прокричали еще раз, то я ничего не услышал.
Значит, эхо можно услышать в тех местах, где звук может отразиться и вернуться к нам.
4.
Эхо бывает нескольких видов:
- однократное эхо – это когда волна отражается один раз и возвращается к наблюдателю;
Такой вид эха встречается в арках, в больших помещениях с гладкими стенами, полом и потолком, которые очень хорошо отражают звуковые волны.
- многократное эхо – когда волна отражается и возвращается несколько раз.
Этот вид эха можно услышать высоко в горах, где звук отражается легко от скал. Отражаясь от скал, находящихся на разном расстоянии, звук приходит с большим опозданием, поэтому мы слышим многократное эхо.
Примерно так же происходит и в лесу, где звук отражается от стволов деревьев.
- музыкальное эхо. Оно возникает на пустых стадионах, при заполнении трибун зрителями, оно исчезает.
- мировое эхо – это особый вид эха в диапазоне радиоволн. Заключается в возвращении радиоволн после начала радиопередачи. Его еще называют «эхо длинной задержки». Это необычное и труднообъяснимое явление было в 1927 году скандинавом Йоргеном Хальсом.
Вывод: Теперь я понял, почему в моей квартире звук не повторяется. В пустой комнате звук мечется между стенами, отражается от твердой поверхности. А если поставить мебель, книги на полки, то все эти вещи поглощают звук и эхо не возникает.
Мне было очень интересно проводить эксперименты, но мы решили поискать, где еще можно найти эхо. Мы вышли во двор, где дома стоят «коробочкой» и я прокричал «Ау», и в ответ услышал эхо, потому что звук отразился от стен домов.
Недалеко от нашего садика есть школа. Когда мы пришли в школу, увидели пустой длинный коридор, я прокричал «Ау» и услышал в ответ эхо. Мы зашли в пустой спортивный зал, и я прокричал «Ау» и в ответ тоже услышал эхо. Потому что в этих помещениях звук легко отражался от пустых стен.
На следующий день мы сходили на стадион «Химик», встали лицом к трибунам и я прокричал слово «Ау» и в ответ я услышал тоже «Ау». А когда повернулся в сторону, где нет трибун, и прокричал, то в ответ ничего не услышал. Потому что звук не отразился.
Я узнал интересный факт, что эхо повторяет только одиночные слова и короткие фразы. И решил его проверить. Тогда мы нашли в городе место, где есть арка. Когда я в арке крикнул своё имя «Данил», то услышал эхо. А когда начал громко рассказывать стихотворение, то ничего не услышал. Потому что пошло наслоение звуковых волн друг на друга.
5.
Использование эха людьми:
Первое практическое применение эху нашли индейцы племени майя. Еще очень давно ими была построена пирамида Кукулкана, в которой были особые узкие ступени. Поэтому, если на нижней ступени начать хлопать в ладоши, то сверху слышатся звуки, похожие на хлопки крыльев священной птицы майя. Они использовали это для устрашения, для забавы и даже для приведения верующих в священный трепет.
В знаменитой «Галерее шепотов» лондонского собора Святого Павла можно услышать любое слово, сказанное стоящим у противоположной стены человеком шепотом. Таинственное явление возникает благодаря огромному куполу диаметром 32 м, который многократно отражает звук, делая слышимыми все слова.
Звук может распространяться не только в воздухе, но и в воде. Этим пользуются для определения глубины моря и изучения неровностей морского дна. Прибор, который для этого служит, называется эхолотом.
Он улавливает эхо, отраженное от дна. Скорость, с которой звук распространяется в воде, хорошо известна. Чем быстрее вернулось эхо, тем меньше глубина. Эхолот измеряет глубину моря и помогает кораблям не сесть на мель.
С помощью радиоэха моряки на далеком расстоянии обнаруживают айсберги, засекают другие судна, ищет затонувшие корабли.
Эхо используется также при ультразвуковом сканировании (УЗИ, позволяющем заглянуть внутрь человеческого тела. Кости, мышцы и жир отражают звуковые волны по-разному, а компьютер преобразует отраженные звуки и создает изображения.
Есть еще один очень важный момент применения явления эха. Это помощь слепым людям. Известно, что слепые люди ходят с белой тростью. Так вот ученые нашли применение эха ультразвука, которое встроили в эту трость. Ультразвуковая трость позволяет определять препятствие на расстоянии примерно 2 метра, используя отражённый ультразвуковой сигнал, который передаётся слепому человеку в виде вибрации и звукового сигнала.
Плюсы использования ультразвуковой трости:
1. Маленький вес (весит всего 50 грамм).
2. Способность обнаружить препятствие на расстоянии до 2-2.5 метра.
3. При работе практически бесшумна.
К минусам можно отнести следующие наблюдения:
1. Высокая стоимость (более 11 000 рублей).
2. Работа от двух пальчиковых батареек, степень зарядки которых нельзя проконтролировать.
3. На мой взгляд, самым большим недостатком является то, что диаметр ультразвукового луча настолько мал, что он не способен обнаружить, например, ветку толщиной в 3 см, расположенную на уровне лица идущего человека. Для того чтобы обнаружить эту ветку, необходимо добиться точного попадания луча на ветку. Думаю, что устройство пользовалось бы большим спросом, если бы лучше обнаруживало верхние препятствия.
4. К ещё одному минусу можно отнести занятость обеих рук, независимо от того, в каком виде вы получаете информацию - звуковой сигнал или вибрация. Слепому надо постоянно работать тростью примерно так же, как и обычной.
Изучая, такое явление как эхо, мы узнали, что существует такая наука, как акустика. Акустика – это наука, изучающая распространение звуковых волн. В переводе означает «слушать».
Применение акустики востребовано всеми областями, начиная от строительства, заканчивая биологией и медициной. Поглощение и отражение звука различными материалами в зависимости от их плотности нужно учитывают и при постройке жилых домов, и при сооружении театров и концертных залов. Причина в том, что каждое помещение предъявляет свои требования к акустическим параметрам, в зависимости от его назначения. Например, характеристики спальни не подходят для студии звукозаписи или концертного зала.
Акустика — самое важно, что есть в зале. Именно акустика помогает раскрыть качество зала, если это музыка то звучание, а если это лекция — слышимость и защиту от шума.
Акустикой зала принято считать звуковые волны, которые рассчитывают специально для каждого отдельного зала с его особыми шумовыми и звуковыми качествами. Такие приемы используют специально для того, чтобы подчеркнуть звучание, подавить остальные шумы, мешающие восприятию. Раньше такой прием использовали для шумоподавления в многоэтажных домах.
Еще в древнем Риме архитекторы использовали такой прием, в открытых театрах. А в залах с большим количеством людей для лучшей слышимости актеров.
Много лет подряд ученые раскрывали секрет звуковых волн, а в архитектурных проектированиях применяли несколько теорий о звуковых колебаниях. Таких теорий есть две — геометрическая, для технических расчетов и волновая — точная и лаконичная. Для каждого отдельного помещения существует отдельная звуковая акустика.
Но есть и минус эха в том, что оно является существенной помехой для аудиозаписи. Поэтому стены комнат, в которых происходит запись песен, радиорепортажей, а так же начитка текстов телерепортажей, обычно оборудуются звукогасящими экранами из мягких или ребристых материалов, поглощающих звук.
Существует термин «эхоподавление». Он используется в телефонии. Процесс эхоподавления являет собой удаление ненужного в связи эха, которое ухудшает качество связи. Эхоподавление нужно не только для улучшения качества звука, но и для увеличения пропускной способности у канала связи.
Существует помещение, где эха нет вообще. Оно называется безэховая камера. Такие обычно используются в акустике для имитации неограниченного пространства, в котором ушедшие от источника звуковые волны никогда не возвращаются обратно. В таких камерах проводят измерение (построение) диаграмм направленности излучения (или чувствительности) громкоговорителей (или микрофонов); изучают распределение шумов от промышленных изделий.
Безэховые камеры бывают двух видов. Каждый вид служит для «глушения» того или иного вида эха. Проще говоря, в такой камере звук (или радиоволны) просто не отражаются от стен.
Первый – акустический тип. Он, как понятно из названия, служит для подавления обычного звукового эха.
Второй – радиочастотный и необходим для подавления отражения радиоволн от стен. Стены, потолок и пол таких камер покрыты материалом, поглощающим соответствующие волны.
6.
Роль явления эха в жизни животных.
Так, летучая мышь испускает ультразвук с частотой 30000 Гц. Для такого звука даже мошка отразит сигнал. Летучие мыши испускают ультразвук через рот или ноздри, а улавливают сигнал (эхо) ушами. Поэтому даже в полной темноте мыши ориентируются и охотятся. Открытие того, что летучие мыши ориентируются с помощью ушей было сделано еще в ХVIII веке. Итальянский исследователь Спалланцани решил выяснить, как летучие мыши находят дорогу в темноте. Он поймал несколько летучих мышей, заклеил им глаза и выпустил в комнате, где были натянуты нити. Мыши спокойно летали по комнате. А когда закупорил им уши – мыши беспомощно натыкались на все предметы. Лишь в ХХ веке ученые смогли объяснить, что значит «видеть ушами».
Ныряльщики, которые плавали перед стаей дельфинов, рассказывали, что чувствовали сильную вибрацию во всем теле. Это потому, что дельфин также определяет объекты в воде при помощи ультразвукового сигнала. Особенность ультразвука заключается еще и в том, что его легче, чем обычный звук сфокусировать. Дельфин всплывает на поверхность воды, чтобы набрать воздух через дыхало. Накопленный воздух выпускается через воздушные мешки, связанные с носовым каналом. В результате производится звук. Жировая подушка фокусирует сигналы, в виде звукового пучка направляет на объект. Отраженный звук улавливается жировым мешком и передается через среднее ухо в мозг. Эхо доставляет дельфину информацию о размере объекта и расстояние до него
Некоторые виды птиц, живущие в пещерах. Это гуахаро и саланганы, которых по-другому называют еще пещерные стрижи. Живут они, преимущественно, в юго-восточной Азии и Океании, но краешком ареала и до Австралии достаёт. Птаха эта настолько маленькая, что без труда уместится на ладони — пернатая меньше 15 сантиметров от клюва до кончика хвоста. Они способны к эхолокации – они излучают низкочастотные звуки, отражения которых улавливаются слуховыми органами. Благодаря этому, птицы хорошо ориентируются в полной темноте.
Обоняние птиц несколько уступает уровню развития зрения и слуха, однако в носовой полости увеличены носовые раковины и площадь обонятельного эпителия, при помощи такого метода ориентируются в темноте, например, землеройки.
Заключение.
Моя гипотеза подтвердилась: эхо - это действительно отражение звука, а не магия.
Выяснили, что эхо появляется там, где много пустого пространства, что в пустой комнате звук мечется между стенами и отражается от твёрдой поверхности.
Что эхо бывает разных видов.
Провели несколько опытов, чтобы понять откуда появляется эхо. Так же мы узнали, как люди и животные научились использовать эхо. Я узнал, что есть такой прибор – эхолот. Он помогает измерять глубину моря.
Я узнал, что в нашем городе эхо можно услышать в арке, на стадионе, в парке.
Я надеюсь, что исследование возможностей использования эха будут продолжаться и дальше. Например, мы узнали, что была изобретена ультразвуковая трость, но у неё есть минусы. И я хочу, чтобы был изобретён такой прибор, который помог бы слепым людям ориентироваться, оставляя руки слепого человека свободными.
Список литературы:
1. Что такое эхо? https://ru.wikipedia.org/wiki/Эхо
2. Детская онлайн-энциклопедия: https://potomy.ru/tag/eho
3. Что такое эхо? https://dolzhenznat.ru/kak-obyasnit/eho-interesnye-dannye-i-fakty
4. Применение эха: https://infourok.ru/eho-i-ego-primenenie-4820205.html
5. Применение эха: https://specialviewportal.ru/articles/post541
6. Применение эха: https://fb.ru/article/343817/chto-takoe-eholokatsiya-u-jivotnyih
7. https://yandex.ru/video/preview/8599899951034716744
8. https://yandex.ru/video/preview/14227029581002070068
9. Ермакович Д. И., Книга-энциклопедия для детей «Хочу все знать». – Харвест, 2019г.
