за счет чего появляется звук у певчих птиц
О чем чирикают птицы
Чтобы научиться правильно петь, большинству воробьиных птиц нужен учитель. Кроме песен, птицы используют и более простые сигналы — «позывы», несущие очень разнообразную смысловую нагрузку. Позывы в основном запрограммированы генетически, однако для нормального развития системы позывов птенцам необходимо общение со сверстниками. Разнообразие позывов, способы и сроки их формирования в индивидуальном развитии сильно различаются у разных птиц.
Птицы отряда воробьиных, к которому относится почти две трети всех современных видов птиц, общаются между собой при помощи сложной системы звуковых сигналов. Принято выделять два основных типа сигналов: песни и позывы. Песни имеют сложную структуру и выполняют две основные функции: рекламную («участок занят») и функцию привлечения самки. Позывы — короткие, простые звуки, которые могут нести самую разную смысловую нагрузку.
В статье И. Р. Бёме рассматривается проблема формирования звуковых сигналов, в первую очередь позывов, в ходе индивидуального развития. Эта проблема начала всерьез исследоваться в середине XX столетия. Результаты первых экспериментов говорили о том, что песня обычно формируется в результате обучения, тогда как позывы развиваются сами собой, то есть являются генетически запрограммированными. Впрочем, это общее правило не имеет абсолютного характера. Птенцы, выращенные в изоляции, обычно вырабатывают без всякого обучения вполне «правильную» систему позывов, характерную для данного вида, однако для полного развития некоторых позывов у отдельных видов обучение все-таки необходимо. С песней тоже не всё так просто: в ней есть как генетически обусловленные элементы, так и приобретенные, сохраняющиеся в популяции благодаря «культурному наследованию». У многих видов подотряда кричащих воробьиных нормальная песня формируется без всякого обучения. Птенцы певчих птиц, выращенные в изоляции, тоже поют, но «неправильно». Для выработки «правильной» видовой песни птенцам одних видов достаточно прослушивания магнитофонной записи поющего взрослого самца своего вида, другим необходим живой учитель.
В развитии песни выделяется несколько этапов. Ранние птенцовые позывы объединяются в «осеннюю подпесню», которая затем претерпевает изменения в течение нескольких месяцев: в нее включаются отдельные фразы из видовой песни, которые молодой самец заимствует у взрослых птиц («репетиционная песня»). На этом этапе могут заимствоваться элементы песен других видов. Наконец, происходит «кристаллизация» песни, когда из нее удаляется все лишнее, в том числе все заимствования, и формируется нормальная видовая песня, которая в дальнейшем уже не меняется. Впрочем, у некоторых видов (чижа, канарейки, скворца) способность к обучению сохраняется в течение всей жизни.
Развитие позывов изучено хуже. Различают пять основных категорий позывов: пищевые, контактные (служат для общения птенцов и взрослых стайных птиц), тревоги и агрессии, комфортные (выражают комфортное состояние птицы) и токовые (брачные сигналы). И. Р. Бёме выделяет пять этапов формирования позывов в индивидуальном развитии.
1) Раннегнездовой этап — от вылупления птенца до того момента, когда он начинает видеть (до включения зрительного анализатора). В это время у птенца имеется один-единственный позыв «пищевой 1», который является единственным ответом на все внутренние и внешние раздражители.
2) Позднегнездовой этап. Появляется новый, более вариабельный позыв выпрашивания пищи — «пищевой 2». На его основе начинают формироваться разнообразные «взрослые» позывы.
3) Послегнездовой этап — от оставления гнезда до перехода к самостоятельной жизни. Довольно быстро (за 1–3 месяца) полностью формируется большинство видовых позывов. «Детские» позывы исчезают из репертуара.
4) Осенний этап приурочен к осенней линьке и первому перелету к местам зимовки. Сокращается употребление комфортных позывов, чаще используются агрессивные. Формируется «осенняя подпесня». Для большинства видов формирование системы позывов на этом завершается.
5) Весенний этап — начало первого брачного периода. Резко повышается вокальная активность, у некоторых видов формируются новые оборонительные позывы.
И. Р. Бёме экспериментально показал, что для нормального развития большинства позывов птенцам не требуются взрослые учителя, но необходимо общение со сверстниками. Если выращивать вместе 2-3 птенцов, система позывов у них формируется нормально. Однако у выращенных в одиночестве птенцов меняются сроки формирования сигналов, а некоторые позывы не развиваются совсем. Такие птенцы часто начинают подражать звукам, которые издает заботящийся о них человек.
Автор также установил, что в ходе индивидуального развития позывы могут формироваться вне всякой связи друг с другом («независимый» тип развития), а могут развиваться одни из других («преемственный» тип). В последнем случае основой для формирования большинства «взрослых» позывов служит позыв «пищевой 2», довольно сложный и разнообразный. Он может включать в себя «зачатки» основных компонентов взрослого акустического репертуара. В дальнейшем эти элементы преобразуются в самостоятельные сигналы, имеющие четкую смысловую нагрузку. Автор особо выделяет «взрывной» путь развития позывов, характерный для синиц. В этом случае ранние птенцовые позывы развиваются по «преемственному» типу, а затем очень быстро (за 1-2 недели) появляется весь взрослый репертуар, причем одни позывы образуются по «преемственному», другие — по «независимому» типу.
В заключительной части статьи автор попытался использовать признаки формирования звуковых сигналов для уточнения родственных связей между восемью семействами (славки, мухоловки, дрозды, овсянки, вьюрки, скворцы, иволги, синицы). При этом он использовал такие признаки, как развитие системы позывов по независимому, преемственному или взрывному типу, сроки формирования репертуара позывов, формирование песни без обучения и т. д. Получившееся эволюционное древо показало близость дроздов к мухоловкам, вьюрков — к овсянкам и славкам, скворцов — к иволгам, а синицы стоят особняком (курсивом выделены элементы, совпадающие с классическими представлениями, основанными на морфологии). Автор приходит к выводу, что особенности формирования позывов и песен в индивидуальном развитии вполне можно использовать, наряду с другими признаками, для уточнения родственных отношений между птицами, особенно на уровне родов и видов.
Почему птицы так хорошо поют?
Птицы воистину самые виртуозные музыканты из всех животных. И одной из причин, является то, что они обладают весьма оригинально устроенным «музыкальным инструментом». Как и у человека, голосовой аппарат птиц принадлежит к духовым «музыкальным инструментам», то есть звук в нем образуются за счет движения воздуха, выдыхаемого из легких. При этом воздушная струя вызывает колебание упругих перепонок, которые и рождают звуковые волны,
У человека такими перепонками являются голосовые связки, расположенные в гортани. Высота голоса определяется степенью мышечного натяжения голосовых связок: чем сильнее напряжение, тем выше звук. Сила голоса зависит от плотности смыкания этих связок и воздушного давления в легких: чем плотнее смыкание и выше давление, тем сильнее и громче звук.
Любой музыкальный инструмент кроме источника звука должен иметь один или несколько резонаторов, для усиления этого звука. У человека такими резонаторами служат глотка, ротовая и носовая полости и трахея.
Очень долго считали, что голосовой аппарат у птиц устроен таким же образом. Однако оказалось, что у пернатых певцов не одна гортань, а целых две: верхняя (как у млекопитающих) и нижняя, не характерная для других животных. Причем именно последняя играет главную роль в образовании звуков у птиц. Нижняя гортань устроена весьма сложно и так сильно отличается у разных видов птиц, что ученые до сих пор бьются над механизмами ее работы. Она имеет не один вибратор, как у всех млекопитающих, а два или даже четыре вибратора, которые работают независимо друг от друга. Располагается эта система в нижней части трахеи, там где последняя разветвляется на два бронха. Таким образом, голосовой аппарат у птиц исполняет свои виртуозные песни.
Образование у птиц второй гортани в нижнем отделе трахеи дало возможность использовать трахею в качестве мощного резонатора. У многих птиц трахея сильно разрастается, увеличиваясь в длину и в диаметре. Увеличиваются в объеме и бронхи птиц. Движениями тела и натяжением специальных мышц птица может достаточно сильно изменять форму всей этой сложной системы резонаторов и таким образом управлять звуковысотными и тембральными свойствами своего голоса.
Ритмические характеристики звука зависят от работы верхней гортани, выступающей в роли своеобразного стоп-крана на пути звукового потока и работающей в рефлекторном содружестве с нижней гортанью. Голосовой аппарат птиц (гортань вместе с резонаторами) по своим размерам занимает значительную часть тела, и особенно это характерно для птичек с маленькими размерами. Поэтому в процесс пения у них вовлекается весь организм. Все тельце птички дрожит от напряжения, шейка вытянута, маленький клювик широко открыт, как воронка, давая простор переполняющим птичью грудь звукам, слегка растопыренные крылышки и хвостик трепещут в такт издаваемым трелям. Пение целиком захватывает птицу, как эмоционально так и физически.
В начале 60-х годов в голосе птиц были обнаружены ультразвуковые обертоны, которые не воспринимает ухо человека. Они есть, например, в песне зарянок, просянок, зеленушек и ряда других птиц.
Щелканьем клюва исполняют свою любовную серенаду и аисты. Известно, что щелканье клювом на разный манер заменило у этих птиц голосовое общение. Щелканье клювом широко используют разные хищные птицы (орлы, совы). Они издают его как сигнал угрозы.
Весьма любопытен способ «пения хвостом» встречающийся у бекасов во время брачного полета. Звук образуется за счет вибрирования от тока встречного воздуха рулевых перьев. Возникающий при этом звук удивительно напоминает блеяние барашка, отчего эта птица и получила в народе название «лесного барашка». Многие птицы образуют звуки с помощью крыльев, например тетерева и глухари во время токования обязательно издают подобное хлопанье.
Однако основным источником звука у птиц все же является нижняя гортань. И разрешающие способности голосового аппарата птиц совершенно фантастические. Вспомним хотя бы соловья и его поразительные песни.
Почему одни птицы только поют, а попугаи еще и разговаривают
Кадр из мультфильма «Возвращение блудного попугая», 1984 год
Попугаи – одни из немногих животных, способных к вокальному научению. Они известны своим мастерством мимикрии и способны с удивительной точностью повторять сотни уникальных звуков, включая человеческую речь. Ученым удалось обнаружить, за счет чего птицы так успешно имитируют звуки.
Попугаи, певчие воробьиные и колибри щебечут на разных диалектах, запоминают новые песни и имитируют звуки. Все это становится возможным благодаря «певческим центрам» мозга — взаимосвязанным группам нейронов, которые согласовывают пение и научение.
Однако до сих пор оставалось загадкой, за счет чего одни птицы существенно превосходят других в мастерстве мимикрии.
Международная группа исследователей обнаружила в мозге попугаев структурные отличия от певчих воробьиных и колибри. У попугаев, как и у других птиц, имитирующих звуки, есть определенные мозговые центры, контролирующие вокальное научение. Однако только у них нашли специальные оболочки, которые принимают участие в научении. Исследование было опубликовано в журнале PLOS ONE.
Биологи детально проанализировали особенности строения мозга попугаев и обнаружили, что в работе внутреннего центра «песенного ядра» не было ничего необычного по сравнению с другими птицами. В то же время внешняя оболочка ядра показывала отличающиеся паттерны активности. До недавнего времени считалось, что механизмы пения и имитирования звуков связаны именно с центрами певческих ядер, но не с окружающей их оболочкой.
«Первое, что меня удивило, когда я изучал полученные результаты, так это то, как я упускал это все предшествующие годы, как никто не заметил ранее. Это скорее говорит о человеческой психологии, как мы предвзяты по отношению к тому, что ищем. Я изучаю эти зоны мозга уже 15 лет и только теперь вижу, в чем дело», — заявил руководитель исследовательской группы, нейробиолог из Университета Дьюка Эрик Джарвис.
Ученые исследовали девять видов попугаев, включая волнистых, краснохвостых попугаев (Pyrrhura), кореллу (Nymphicus hollandicus), неразлучника (Agapornis), кеа (Nestor notabilis) и других. Оказалось, что
даже у самого древнего вида попугая, новозеландского кеа, наблюдается схожая структура оболочки. Это позволило сделать предположение, что группы нейронов в оболочках сформировались 29 млн лет назад.
По мнению ученых, способность попугаев имитировать звуки возникла в эволюции, чтобы общаться с сородичами, защищать территорию и узнавать своих.
По словам Эрика Джарвиса, он изучал активацию гена PVALB у попугаев, когда наткнулся на нечто необычное. Этот ген включался на разных уровнях в разных зонах. В одних случаях он активировался в центре ядер (spherical central core of the nuclei). В других — только во внешней оболочке клеток, окружавших ядро.
Большая часть зон мозга, отвечающих за вокальное научение, тесно связана с областями, контролирующими движения. В этих областях ученые также обнаружили особые паттерны генной экспрессии, что объясняет, почему некоторые попугаи помимо подражания еще учатся танцевать под музыку.
«Требуются значительные ресурсы мозга, чтобы переработать слуховую информацию, воспроизвести необходимые движения и имитировать звуки другого вида. Теперь вопрос заключается в том, насколько зоны мозга, отвечающие за эти способности, специализированы и в чем именно. Возможно, речь идет об особой группе специализированных генов, но пока это до конца не ясно», — отмечает один из авторов исследования Мукта Чакроборти. По мнению ученых, полученные результаты также могут пролить свет на нейронные механизмы, лежащие в основе человеческой речи.
Данное исследование стало частью Bird 10K Project, масштабного международного проекта по секвенированию генома всех ныне живущих птиц. В ближайшие пять лет ученые планируют «прочитать» геном 10,5 тыс. видов, известных науке.
Интегрированный урок (физика + биология) по теме «Аккустика. Звуки вокруг нас». 9-й класс
Класс: 9
Пояснительная записка к уроку:
На уроке организуется ролевая игра. Форма проведения – конференция.
Учитель играет роль ведущего этой конференции, на которую приглашены специалисты из разных сфер деятельности, ученые.
Журналисты будут задавать интересующие их вопросы по данной теме. Журналисты являются представителями различных СМИ. Их роли исполняют учащиеся класса. Специалисты – ученики заранее готовят сообщения и презентации, для решения поставленной перед ними проблемы. Учитель организует решение качественных задач с биологическим содержанием и практической направленностью. Ученики – специалисты организуют физический эксперимент в процессе работы конференции. Это экспериментаторы. Учитель – ведущий в конце урока задает творческое и практическое домашнее задание.
Педагогические технологии:
Ролевая игра и ИКТ – технологии.
Практическое оснащение урока:
Камертоны с молоточком, модель строения слухового аппарата человека, схема строения голосового аппарата человека, записи звуков леса, пение птиц и кваканье лягушек; звуков приближающегося поезда и рокота прибоя; музыкальные инструменты – скрипка и гитара.
Эпиграфы к уроку:
“Логика природы есть самая доступная и самая полезная логика для детей”. К.Д. Ушинский
План работы конференции по теме: “Звук” и распределение ролей.
1. Что такое акустика? – ведущий конференции (учитель)
3. Голосовой аппарат – биолог
4. Слуховой аппарат человека – отоларинголог
7. Вредное влияние шума на организм – специалист по охране здоровья (труда)
1. ”Всегда есть над чем подумать!” (подведение итогов конференции – учитель)
2. Творческое домашнее задание – ведущий (учитель).
А). Вступительное слово ведущего – учителя:
— Акустика (от греч. akustikys — слуховой, слушающийся),— учение о звуке, то есть об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, слышимых человеческим ухом (частоты таких колебаний находятся в диапазоне 16 Гц—20 кГц); их взаимодействия с веществом и применения этих колебаний (волн). На протяжении всего существования человечества люди живут в мире звуков. Среди живых существ только человек в полной мере использовал свойства окружающей среды как проводника, носителя звука. Именно человек внес в мир звуков речь, музыку, смог сделать звук своим помощником.
— Твердые, жидкие и газообразные тела больших размеров можно рассматривать как среду, состоящую из частиц, взаимодействующих между собой. Возбуждение колебаний частиц, вызывает колебания соседних, те, в свою очередь, возбуждают колебания следующих и так далее. Ощущения звука в наших органах слуха возникает при периодическом изменении давления воздуха. Звук относится к продольным волнам, когда чередуются сжатия и разрежения в среде, но переноса вещества не происходит. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна – 331 м/с. Но она возрастает с увеличением T., так как возрастает скорость теплового движения молекул. В жидкости она больше, в твердых телах еще больше. Например, во льду – 4000 м/с, в воде – 1500 м/с.
На нашу встречу приглашены не только представители журналов “Природа”, “Наука и жизнь” и других, а также специалисты, работающие в области звуковых явлений над разными проблемами. Переходим к выступлениям специалистов.
2. Исторический очерк (свой рассказ предлагает историк физики):
4. Слуховой аппарат человека (врач-отоларинголог):
Ухо – необычайно чувствительный орган. Благодаря большой чувствительности уха мы в состоянии слышать звук на значительном расстоянии от его источника, даже если этот источник излучает небольшую энергию. Например, симфонический оркестр из 75 человек, играя очень громко (фортиссимо), излучает мощность всего 60 Вт, что соответствует мощности обычной электрической лампы, а любой слушатель, где бы он ни находился в концертном зале, может наслаждаться музыкой.
Громкость звука – это величина физиологическая, определяющая степень слухового ощущения..
Слуховой аппарат человека состоит из звукопроводящей и звуковоспринимающей частей. Звукопроводящая часть состоит из наружного слухового прохода, барабанной перепонки и связанных с ней трёх сочленённых между собой слуховых косточек: молоточка, наковальни, стремечка, которые расположены в полости, называемой средним ухом. Стремечко плоским основанием прикреплено к перепонке, закрывающей просвет отверстия, которое сообщается с костной полостью – внутренним ухом.
Внутреннее ухо представляет собой звуковоспринимающий аппарат, заключённый в костную капсулу сложной формы. Перепончатый лабиринт состоит из преддверия с полукружными каналами и улитки.
Улитка – спирально завитой канал, отходящий от преддверия. Вдоль всей длины канала улитки расположен собственно звуковоспринимающий аппарат уха – кортиев орган, состоящий из клеток, к которым подходят разветвления волокон слухового нерва.
Основная мембрана натянута вдоль всей улитки. Звуковые колебания, действующие на барабанную перепонку, через цепь слуховых косточек и перепонку овального окна передаются основной мембране.
Возникающие при этом нервные импульсы передаются в центральную нервную систему.
Нервные клетки, связанные с этими волокнами, возбуждают и посылают нервные импульсы в центральный отдел слухового анализатора, где они, суммируясь, вызывают ощущение высоты и тембра звука.
5. Биоакустика рыб (ихтиолог):
До недавнего времени водные пространства считались миром безмолвия. Имела широкое хождение пословица “Нем как рыба”. В последнее время эта пословица полностью опровергнута. Наоборот, рыбам присуща хорошо развитая акустическая сигнализация, обеспечивающая возможность передачи и приема разнородной информации. Акустической связи способствуют благоприятные физические условия распространения звука в воде.
Рыбы говорят человеческим языком только в сказках, но они вовсе не глухи и могут издавать звуки. Различные звуки они издают с помощью зубов, воздушного пузыря, хвоста. Звуки им служат для общения и для отпугивания врагов. Рыбаки знают, что пескарь может пищать, а лещи издавать булькающие звуки. Но рыбы и воспринимают звук. Так хищники спешат на то место, где произошел всплеск другой, мелкой рыбы. Рыбы не только имеют голос, но и оказывается, еще и страдают от кашля, если попадают в загрязненную воду. Установили этот неожиданный факт американские биологи, применим специальную аппаратуру и магнито запись. И, как полагают ученые, по интенсивности кашля можно теперь судить о степени загрязнения водоема.
Голосовой аппарат млекопитающих мало отличается от голосового аппарата человека. Однако по богатству тонов он ему не уступает. У птиц преобладают обычно очень высокие и сильные звуки. Например, пение канарейки по громкости сравнимо с голосом человека, хотя по весу канарейка составляет менее0,001 его веса. Лягушки обладают весьма громкими и довольно разнообразными голосами. У некоторых видов лягушек имеются интересные приспособления для усиления звука в виде больших шарообразных пузырей по бокам головы, раздувающихся при крике и служащих сильными резонаторами. Звучание насекомых вызывается чаще всего быстрыми колебаниями крыльев при полете (комары, мухи, пчелы). Полет того насекомого, которое чаще машет крыльями, воспринимается как звук большей частоты и, следовательно, более высокий. У некоторых насекомых, например, кузнечиков, встречаются специальные органы звучания — ряд зубчиков на прыгательных ножках, задевающих за края крыльев и вызывающа их колебания. У некоторых жуков получаются довольно громкие скрипучие звуки при трении сегментов брюшка о твердые надкрылья. Звучащий аппарат цикад также приводится в действие колебаниями брюшка
Бесшумный стремительный полет, молнеиносные виражи и развороты в воздухе, феноменальная способность избегать препятствия, это все про летучих мышей. Локационный аппарат летучих мышей представляет значительный интерес для учёных и техников, так как он обладает большей точностью, чем созданные человеком радио- и гидролокаторы. Летучие мыши одного из видов легко обнаруживают проволоку диаметром менее 0,3 мм, несмотря на то, что она даёт слабый отражённый сигнал. Точность обнаружения препятствия очень высока. По мнению специалистов, представление о направлении мышь получает за счёт сравнения сигналов, принимаемых обоими ушами, которые подняты во время полёта, как приёмные антенны. Это подтверждается тем, что если одно ухо летучей мыши заклеить, то она совершенно теряет ориентацию. Ушная раковина летучей мыши устроена примерно так же как и у человека, но диапазон принимаемых частот шире – от 30 до 100 Гц.У разных видов летучих мышей эхолокационный аппарат устроен по-разному и для ориентации используются различные сигналы. Представители семейства гладконосов издают ультразвуки с частотной модуляцией. Их частоты меняются в пределах от 90 до 40 кГц за время от 10 до 0,5 мс.
Рекомендации по защите своего слуха школьникам:
— Глухота — полное отсутствие слуха или такая степень понижения, при которой разборчивое восприятие речи становиться невозможным. Полная глухота встречается редко – у большинства глухих имеются остатки слуха, позволяющие воспринимать очень громкие звуки, в том числе и некоторые звуки речи, а иногда и отдельные хорошо знакомые слова и фразы, произносимые громким голосом около уха.
— Тугоухость — стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи. У детей часто возникает при остром или хроническом отите, заболеваниях носа и носоглотки (в частности, при аденоидах). Наиболее резкое нарушение слуха развивается в результате патологических процессов во внутреннем ухе и слуховом нерве. Иногда наблюдается врожденная тугоухость, которая, как и тугоухость, возникшая в раннем детстве, может привести к нарушению развития речи. В возникновении тугоухости у взрослых играют роль отосклерозов, нарушения кровоснабжения внутреннего уха, возрастные изменения слухового нерва (так называемая старческая тугоухость).
Б)-1. Вопросы и задачи с практической направленностью (предлагают к обсуждению представители журнала “Природа”):
1. Что называют акустическими очками?
2. Что такое – звуки леса и как они возникают?
3. Что такое фляттер?
Интересные вопросы(задают представители журнала “Наука и жизнь”):
1). Стихотворение А. Прасолова:
В тяжких волнах наружного гула
И в прозрачном дрожанье стекла
Та же боль, что на время уснула,
И опять, отдохнув, проняла.Вопрос: Почему окна в стеклах иногда дрожат?
2). Вы стоите в поезде у открытого окна и слушаете мягкий стук колес. Вдруг мимо вас проносится встречный поезд, и вы, оглушенные дьявольским грохотом, отшатываетесь от окна
Вопрос: Почему встречный поезд грохочет сильнее, чем тот, в котором вы едете?
3). Самолет летит со сверхзвуковой скоростью. Летчик находится в носовой части фюзеляжа, двигатели – на крыльях.
Вопрос: Может ли летчик слышать звук своего самолета?
1. Возьмите крепкую бечевку (60 см) и привяжите к ней в середине металлическую ложку. Концы бечевки привяжите к указательным пальцам. Оба конца должны иметь одинаковую длину. Заткните уши пальцами. Наклонитесь вперед, чтобы ложка свободно повисла и столкнулась с краем стола. Послышится звук, напоминающий звон. Почему?
2. Проведите по зубам расчески листком картона или толстой бумаги, сначала быстро, а затем медленно. Когда звук выше? От чего зависит высота звука? Почему вообще возникает звук?
В). Всегда есть над чем подумать! (подводит итоги и формулирует выводы ведущий ):
Творческое домашнее задание (высвечивается на экране или интерактивной доске):
1. Сочини стих о физическом приборе – камертоне;2. Найди в литературных произведениях описание физического явления – эхо.3. Выполни домашний опыт: Возьмите несколько пустых бутылок разного размера. Ударьте по ним карандашом. Какие бутылки издают более высокий звук? Более низкий? Как вы можете это объяснить.
Используемая литература.
1. Перышкин А.В., Гутник Е.М. “Физика” – 9 класс, издательство “Дрофа”, 2011 год.
2. Кац Ц.Б. “Биофизика на уроках физики”, издательство “Просвещение”, 1988 год
3. Горлова Л.А.”Интегрированные уроки физики”, издательство” Вако”,2004г.
5. Хильневич С.С. “Физика вокруг нас”, издательство “Наука”, 1985 г.
6. Симаков Ю.Г. “Живая природа”, издательство “Знание”, 1986 г.
человек сверчок кузнечик лягушка Диапазон частот, воспринимаемых органом слуха 16-20000 гц 2-4000 гц 10- 100000 гц 50-30000 гц
голоса Частотный диапазон, гц Мужские: бас 80-350 баритон 100-400 тенор 130-500 Женские: контральто 170-780 Меццо-сопрано 200-900 сопрано 250-1000 Стихи о камертоне (№3 – А)
Молоточком взмах, и- стук,
Тут же в нем проснулся звук.
“Ля” мы слышим чистый звон
Так звучит наш камертон.Он звучит, звучит, звучит,
Смело взял его рукой
Тишина вокруг, покой.
Два рожка и коробок,
Вот стучу я смело в бок.
Вдруг прибор мой зазвучал,
А до этого молчал.
Что усиливает звук
Взмах руки и сильный стук?
Вопрос простой, не надо быть оратором,
Коробку называют резонатором.
**Кроссворд ( №3 – Б)
1. Как источник звука;
2. Акустика помещений;
3. Влияние шума на организм человека
Приложение №5: Дополнительные вопросы к специалистам в разных сферах деятельности с применением звука
1. Что такое перкуссия и где она применяется? Перкуссия —
этот метод основан на закономерностях распространения звука Как известно, при определённых условиях возможны также резонансные явления. Как всякие упругие тела, части человеческого тела способны колебаться и издавать звуки. Если постучать согнутым пальцем по столу в разных его местах, то мы услышим разные звуки, что зависит от толщины досок и поперечин, от наличия пустого пространства в ящиках стола и т.д. Когда постукивают по такому участку тела, который состоит из мягких, пластинчатых тканей (кожа, жир, мышцы), то звук быстро затухает. Если ниже расположены достаточно упругие ткани или органы, то они, резонируя, усиливают колебания, соответствующие их собственной частоте колебаний. Последняя, в свою очередь, зависит от упругости, плотности, объёма и формы тканей или органа. Хороший резонанс дают, например, полости тела, наполненные воздухом, кости и эластичные перепонки.
Сердце – гораздо более плотный орган, чем лёгкие, поэтому его границы легко определять методом выстукивания. Установлено, что размеры сердца у людей, занимающихся разными видами труда, различны (под влиянием физической работы сердце увеличивается). Это же относится и к печени, границы которой так же, как и сердца можно определить методом выстукивания.
2. Какой звук издают сердце и легкие в процессе своей работы? Как это используется врачами – диагностами в медицине?
Ответ: В живом организме органы, клетки, ткани работают ритмически. Нарушения ритма – признак нарушения жизнедеятельности организма!
В современных фонокардиографах микрофон (датчик) преобразует звуковые и механические колебания в колебания электрические. Последние фиксируются на бумаге.
3. Что такое фляттер?
Ответ: В аэродинамике известно явление, называемое фляттером, представляющее собой вредные колебания крыла в полете. У скоростных самолетов эти колебания, происходящие с большой амплитудой, могут привести к ломке крыльев. Долго не могли найти средства гашения этих колебаний. Один из найденных впоследствии методов устранения фляттера оказался очень простым. У передней кромки на конце каждого крыла делалось утяжеление — оно гасило вредные колебания. Природа в течение веков также выработала средства
борьбы с фляттером. Особенно четко оно выражено у стрекоз. На каждом крыле в вершинной его части у переднего края имеется темное хитиновое утолщение. Удаление его не лишает стрекозу возможности летать, но нарушает правильность колебания крыла, стрекоза начинает, как бы порхать. Опыты показали, что эти утолщения регулируют колебания крыла, избавляют его от вредных колебаний типа фляттера.
Приложение( № 6), дополнительные выступления специалистов:
1. Физиологическая акустика ( выступление специалиста-физиолога)
Физиологическая акустика, психофизиологическая акустика, — раздел акустики, изучающий устройство и работу звуковоспринимающих и звукообразующих органов у человека и животных. Методы физиологической акустики могут быть как физическими — при аппаратурном анализе звуков биологического происхождения, при изучении проведения звуком из среды к рецепторным клеткам (например, у наземных млекопитающих через наружное и среднее ухо и далее к кортиеву органу внутреннего уха) или от звукоизлучающих структур в среду (например, от гортани через ротовую полость в воздух), так и психофизиологическими — исследование реакции человека и животных в ответ на звук, регистрация соответствующих биоэлектрических потенциалов. Исследование биоэлектрических потенциалов выявляет способность отдельных нейронов слуховой системы и их совокупностей перерабатывать информацию, содержащуюся в акустических сигналах (перекодирование параметров звуковых колебаний в последовательность нервных импульсов, выделение характерных признаков опознания звуков, сравнение данного слухового образа с хранящимся в памяти эталоном и т.д.). Установлена взаимосвязи между реакциями нейронов и слуховой системы в целом — одна из важнейших задач физиологической акустики. Физический анализ структуры и функции органов звукоизлучения у человека важен для решения задач синтеза речи, создания устройств общения человека с машиной и для разработки устройств автоматического распознания речи. Исследование звукоизлучающих структур у животных существенно для понимания акустических принципов эхолокации, ориентации, коммуникации в животном мире
2. Аускультация – выслушивание.
Работа сердца и движение крови являются источником наслаивающихся друг на друга колебаний различной частоты и амплитуды. Сила звуков сердца, их частотный характер определяют звуковую картину, которая при прослушивании воспринимается в виде определённой “мелодии”. Анализ этих звуков является основой распространённого метода, который называется выслушиванием. Он осуществляется посредством стетоскопа – трубки с небольшими расширениями на обоих концах. Более совершенный акустический прибор – фонендоскоп состоит из звукоулавливающей воронки с мембраной и двух резиновых трубок, идущих к ушам врача. В фонендоскопе звуки усиливаются за счёт резонанса столба воздуха, находящегося в воронке, что облегчает выслушивание.