Міністерство освіти і науки України
Чернівецький національний університет ім. Юрія Федьковича
Інститут фізико-технічних та комп’ютерних наук
кафедра термоелектрики та медичної фізики
Науково-дослідна робота на тему:
«Вплив звуків на емоціанальний стан людини »
Студентки ІІ курсу, 213 групи
напряму підготовки:
“Прикладна фізика та наноматеріали”
Чоботар Максим Юрійович
Чернівці – 2020
ВСТУП Error: Reference source not found
РОЗДІЛ 1 . Огляд літератури……………………………………………………4
Поняття звуку…………………………………………………………………4
Класифікація звуків…………………………………………………………...5
Характеристики звуку та його частота………………………………………6
Гучність звуку та його поширення…………………………………………..7
РОЗДІЛ 2 . Експериментальна частина………………………………………..10
2.2 Опис експерименту………………………………………………………….10
2.3 Результати експерименту……………………………………………………10
ВИСНОВКИ……………………………………………………………………..15
Список використаних джерел…………………………………………………..16
ВСТУП
Звук — коливальний рух частинок середовища, що поширюється у вигляді хвиль у газі, рідині чи твердому тілі. У вузькому значенні терміном звук визначають коливання, які сприймаються сенсорною системою тварин і людини. В цьому випадку маються на увазі збурення, що поширюються в повітрі.
Мета: вивчення частот звуку , які мужуть позитивно та негативно впливати на емоціональний та фізичний стан людини.
Об’єктом дослідження є частоста звуку , а предметом вплив на різних частот на емоціональний та фізичний стан людини.
Завдання дослідження:
1) Знаходження мелодій на частотах ,які можуть впливати на емоціональний стан людини ,а точніше заспокоювати її.
2) Дослідити вплив знайдених мелодій на організм людини та перевірити чи дійсно вони можуть її заспокоювати.
3) Визначити мелодії ,на яких частостах можуть заспокоювати людити , тобто привоити її емоціональний стан в стан спокою .
Практична значущість цього дослідження є різносторонньою , адже можна використовувати в різних галузях. Наприклад в медицині для заспокоєння або нормалізації емоціонального стану пацієнтів. Також на різних підприємствах , де є велиуе стрессове навантаження для підвищення працездатності працівників.
Робоча гіпотеза: якщо ми дамо послухати людині певну мелодію на потрібній частоті , то вона має привести людину спокійний емоціональний стан .
Розділ 1.
Огляд літератури
Поняття звуку
Термін звук використовується для характеристики процесів поширення збурень в матеріальних середовищах, що мають пружні властивості. Прикладом таких середовищ є гази, рідини, тверді пружні тіла. В таких середовищах на будь-яку частинку, зміщену з положення рівноваги, діє сила пружності, яка намагається повернути її в вихідне положення. Характер руху частинок середовища при цьому може бути різним. При коротких збуреннях (постріл, плеск в долоні та ін.) здійснюють короткочасні рухи, після яких частинки повертаються до початкового рівноважного стану. При дії довготривалих, змінних у часі, збурень частинки середовища здійснюють коливальні рухи поблизу положення рівноваги.
Звукові хвилі при певних умовах можуть бути прикладом коливального процесу. Усяке коливання пов'язане з порушенням рівноважного стану системи й виражається у відхиленні її характеристик від рівноважних значень. При поширенні звукових хвиль в середовищі зазнають змін такі характеристики як густина,тиск, швидкість руху частинок, механічні (нормальні та дотичні) напруження, температура. Зміна положення частинок характеризується вектором швидкості, який є функцією координат і часу. Силові фактори взаємодії між частинками акустичного середовища в випадку рідин та газів характеризуються зміною величини тиску. Для пружних тіл силова взаємодія між частинками описується тензором напружень.
Якщо зробити різкий стиск пружного середовища в одному місці, наприклад, за допомогою поршня, то в цьому місці збільшиться тиск. Завдяки пружним зв'язкам між атомами та молекулами тиск передається на сусідні частинки, які, у свою чергу, впливають на наступні, і область підвищеного тиску немов переміщується в пружному середовищі. За областю підвищеного тиску слідує область зниженого тиску, і, таким чином, утвориться чергування областей стиску й розрідження, що поширюються в середовищі у вигляді хвилі. Кожна частка пружного середовища в цьому випадку здійснює коливальні рухи.
У рідких і газоподібних середовищах акустичні хвилі мають поздовжній характер, тобто напрямок коливання частинок збігається (або протилежний) з напрямком поширення хвилі. У твердих тілах, крім поздовжніх деформацій, виникають також пружні деформації зсуву, що зумовлює можливість існування хвиль з рухом частинок в напрямках, перпендикулярних до напрямку поширення хвилі. Такі хвилі називають поперечними.
Класифікація звуків
Більшість звуків, які зустрічаються в природі складні, тобто є суперпозицією (сумою) хвиль різної частоти. Суперпозиція хвиль різної частоти надає чутному звуку забарвлення, яке називають тембром.
За частотними характеристиками акустичної хвилі розрізняють:
простий тон — синусоїдні коливання . Звукові коливання простого тону в достатньо хорошому наближенні випромінюють звукові генератори і камертон.
складний тон
гармонічний — визначеної звуковисотності, що складається з основного тону та обертонів. Звуки такого спектрального складу дають музичні інструменти. Тембр звуку, тобто співвідношення обертонів та основного тону надає кожному музичному інструменту своє характерне звучання.
негармонічний — приблизно визначеної звуковисотності, що складається з основного тону та негармонічних обертонів.
шум
білий шум — хаотичні коливання, спектральні складові розміщуються рівномірно по всьому діапазону
кольоровий шум — хаотичні коливання, спектральні складові розміщуються нерівномірно по всьому діапазону, як правило з поступовим зменшенням інтенсивності від низьких до високих частот .
1.3 Характеристики звуку та його частота
При описі звукових полів використовують такі фізичні характеристики, як частота, довжина хвилі, амплітуда, швидкість звуку, тиск та швидкість частинок середовища. У зв'язку з особливістю руху частинок середовища при поширенні звукових хвиль цю швидкість називають коливальною швидкістю. Коли мова йде про сприйняття звуків людиною використовують так звані фізіологічні характеристики звуку: тембр, гучність, висота тону. Звичайно середньостатистична людина чує коливання, передані по повітрю, у діапазоні частот від 16—20 Гц до 15—20 кГц. Звук нижче діапазону чутності людини називають інфразвуком; вище: до 1 ГГц, — ультразвуком, від 1 ГГц — гіперзвуком. Представники тваринного світу здатні сприймати звуки в значно ширшому діапазоні частот. Кажани для орієнтації та знаходження здобичі використовують звуки в діапазоні 20-120 кГц. Дельфіни, наприклад, використовують для орієнтації та полювання звуки з частотою понад 100 кГц Значно вищі 20 кГц частоти здатні сприймати і собаки.
Серед вловимих звуків варто особливо виділити фонетичні, мовні звуки й фонеми (з яких складається усне мовлення) і музичні звуки (з яких складається музика).
Розрізняють поздовжні й поперечні звукові хвилі залежно від співвідношення напрямку поширення хвилі й напрямки механічних коливань часток середовища поширення.
Найпростішим типом звуку є звук, в якому тиск у кожній точці простору змінюється за синусоїдним законом, тобто здійснює гармонічні коливання з певною частотою. Частота — це кількість коливань певної точки середовища, в якому поширюються гармонічні звукової хвилі, в секунду. Одному циклу коливання в секунду відповідає величина 1 Гц (1/с). В загальному випадку довільних збурень зміна положення точки середовища в часі може характеризуватися набором дискретних значень частот, або неперервним інтервалом частот (скінченим чи нескінченним). В цьому випадку говорять про дискретний чи неперервний частотний спектр звуку.
Людина чує звук з частотами від 16 Гц до 20 кГц. Границі чутності визначені не строго і змінюються від людини до людини. Деякі тварини можуть чути звуки з частотою, нижчою від 16 Гц, інші — з частотою понад 20 кГц.
Діапазон від 16 Гц до 20 кГц називають чутним діапазоном . Звуки з частотами до 16 Гц називаються інфразвуком, понад 20000 Гц — ультразвуком. Звуки з частотою 109−1013 Гц називають гіперзвуком.
Людське вухо сприймає та розрізняє частоту звукових коливань як висоту звуку або тон.
Гучність звуку та його поширення
Гучність звуку — суб'єктивне сприйняття сили звуку (абсолютна величина слухового відчуття). Гучність головним чином залежить від звукового тиску, амплітуди й частоти звукових коливань. Також на гучність звуку впливають його спектральний склад, локалізація в просторі, тембр, тривалість впливу звукових коливань, індивідуальна чутливість слухового аналізатора людини й інші фактори.
Гучність звуку визначається амплітудою коливань, однак гучність — суб'єктивна характеристика інтенсивності звуку, тоді як об'єктивною фізичною характеристикою є звуковий тиск.
Людське вухо сприймає гучність у приблизно логарифмічному масштабі за законом Вебера-Фехнера, тому гучність вимірюється в логарифмічних одиницях — децибелах, тоді як звуковий тиск вимірюється в паскалях. Логарифмічний масштаб сприйняття означає, що людина може почути новий звук на деякому звуковому тлі тільки тоді, коли його амплітуда перевищує амплітуду тла не на деяку певну абсолютну величину, а на певний множник, який залежить від частоти.
Аналогічно, у логарифмічному масштабі людське вухо розрізняє тони.
У газах та рідинах звук поширюється як поздовжня хвиля, тобто як послідовність стиснень та розширень. У твердих тілах крім поздовжніх звукових хвиль можуть поширюватись також поперечні хвилі, в яких коливання відбуваються у напрямку перпендикулярному до напрямку поширення. Поздовжні та поперечні хвилі поширюються із різними швидкостями. В ізотропних середовищах швидкість поширення збурень не залежить від напрямку. В анізотропних середовищах, таких як кристали, спостерігається анізотропія швидкості, коли швидкість звуку змінюється в залежності від напрямку поширення.
Розповсюдження звуку є адіабатичним процесом, тобто коливання тиску й густини відбувається швидше, ніж встигає вирівнятися температура. Це означає, що локальна температура змінюється разом із густиною — при стискуванні відбувається нагрівання, при розширенні охолодження.
Звукова хвиля, зустрівши на своєму шляху перешкоду, дифрагує, тобто огинає перешкоду, якщо її розмір менший або порівняний із довжиною хвилі. Звукова хвиля також частково відбивається від перешкоди. Відбивання більше, якщо розмір перешкоди більший від довжини хвилі. Завдяки відбиттю звукової хвилі від перешкод виникає таке акустичне явище, як луна. Людське вухо не розрізняє дуже близькі за часом звуки, тому мінімальна відстань, з якої людина чує луну становить приблизно 16 м.
При поширенні звукових хвиль може спостерігатися зміна форми сигналу, що містить певний набір гармонічних складових. Таке явище носить назву дисперсія. Причиною виникнення дисперсії можуть бути спеціальні фізичні властивості середовища, в якому поширюється збурення (фізична дисперсія) або геометричні особливості області, в якій поширюється звук (геометрична дисперсія).
Розділ 2.
Експерементальна частина
2.1 Опис експерименту
Для експерименту використаю трек genamusic-sad samurai в трьох версіях : звичайна версія , сповільнена версія і спеціальна дуже тиха версія. Для початку я виміряю частоту цих версій . Потім дам послухати ці треки піддослідним і визначу , які з них заспокоюють їх. Я взяв три групи піддослідних різної вікової категорії :перша група це діти (8-10 років) , юнаки(18-20 років) , люди середньго віку(40-41 рік). Різні вікові категорії підвищать точність експерименту. Перевіряти ми будемо чи заспокоюють треки піддослідних чи ні..
2.2 Результати експерименту
Резутати експерименту з першою підгрупою (діти віком від 8 до 10 років) наведено в таблиці 2.2.1
Таблиця 2.2.1
| Піддослідні | Ефект від оригіналу | Ефект від сповілненої версії | Ефект від тихої версії |
| Номер 1 | заспокоює | засмучує | Немає ефекту |
| Номер 2 | заспокоює | нервує | Немає ефекту |
Резутати експерименту з другою підгрупою (юнаки віком від 18 до 20 років) наведено в таблиці 2.2.2
Таблиця 2.2.2
| Піддослідні | Ефект від оригіналу | Ефект від сповілненої версії | Ефект від тихої версії |
| Номер 3 | Заспокоює | Нервує | Немає ефекту |
| Номер 4 | Заспокоює | Нервує | Немає ефекту |
| Номер 5 | Заспокоює | Заспокоює | Нервує |
| Номер 6 | Засмучує і заспокоює | Немає ефекту | Немає ефекту |
| Номер 7 | заспокоює | Немає ефекту | Немає ефекту |
Резутати експерименту з третьою підгрупою(люди середнього віку від 38 до 42 років) представлені в таблиці 2.2.3
Таблиця 2.2.3
| Піддослідні | Ефект від оригіналу | Ефект від сповільненої версії | Ефект від тихої версії |
| Номер 8 | заспокоює | Нервує | Немає ефекту |
| Номер 9 | заспокоює | Немає ефекту | Немає ефекту |
| Номер 10 | заспокоює | Немає ефекту | Немає ефекту |
Графік частоти оригіналу:
Рис.1
Графік частоти сповільненої версії:
Рис.2
Графік частоти тихої версії:
Рис.3
ВИСНОВКИ
В результаті проведення експерименту ми змогли знайти мелодію , яка змогла заспокоїти всіх піддослідних.
Щоб отримати найбільш точні результати нам потрібно було мати різну вікову базу та перевірити декілька версій мелодії з різними частотами.
Якщо порівняти резлутати всіх мелодій , то можна зрозуміти , що існують винятки і є люди, яких можуть заспокоїти і сповільнена , і тиха версія мелодії.
Список використаної літератури:
И. П. Голямина. Звук // Фізична енциклопедія.
↑ https://www.youtube.com/watch?v=nFcmTTT9yiE
↑ Слух — загальна інформація. Архів оригіналу за 12 січень 2013. Процитовано 15 березень 2013.
↑ С. В. Рязанцев В мире запахов и звуков. Занимательная оториноларингология. — Изд-во «Тера-Книжный клуб», 1997, 432 с.
↑ Гринченко В. Т., Мелешко В. В. Гармонические колебания и волны в упругих телах. — К.: Наукова думка,1981. — 284 с.
↑ Архів журналу «Звукорежисер», 2000, #8. Архів оригіналу за 27 лютий 2007. Процитовано 15 березень 2013.
↑ Архів журналу «Звукорежисер», 2000, #9. Архів оригіналу за 27 лютий 2007. Процитовано 15 березень 2013.
↑ М. А. Исакович Общая акустика, Москва, Наука, 1973, 495 с.
↑ Вовк И. В., Гринченко В. Т. Звук, рожденный потоком (очерк об аэродинамической акустике, — К.: Наукова думка, 2010. — 222 с. — ISBN 978 966-00
↑ Jacob B. Khurgin. Phonon lasers gain a sound foundation // Physics. — 2010. — P. 16.