Человек живет в мире звуков. Мы слышим голоса людей, шум леса, восхищаемся чудесными звуками, которые издают гитара, скрипка, баян, фортепиано. Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся. Звук до нас доходит через воздух, следовательно, можно предположить, что распространяющиеся колебания – это волна. Из чего следует вывод, что звук распространяется в виде волн. Если звуковая волна распространяется в воздухе, значит - это волна продольная, потому что в газе только такие волны и возможны. Но сколько же сил, наверное, нужно потратить, чтобы превратить колебания воздуха в чудесный музыкальный звук! Несомненно, мастера, изготавливающие музыкальные инструменты, вкладывают душу и опыт, накопленный годами, в свои творения. [2] Физика и музыка тесно связаны, поэтому я решил выбрать эту тему, чтобы изучить более подробно.

Актуальность темы

Как могут отразиться на нас наши музыкальные предпочтения? Какую музыку мы выбираем из огромного количества стилей и направлений? Как может сказаться ежедневное прослушивание музыкальных произведений на эмоциональном и психическом состоянии человека? Наше исследование поможет понять, как музыка разных стилей влияет на эмоциональное состояние человека, его работоспособность и даже здоровье.

Цель работы: установить связь между наукой и искусством на примере физики и музыки, установить какое влияние оказывает музыка на человека. Выявить, как различные виды музыки влияют на умственные способности и восприятие людей.

Задачи:

На основе анализа научно-популярной литературы и Internet ресурсов, накопить информацию и изучить влияние музыки на умственные способности и восприятие человека.

Определить, что такое звук глазами физика.

Познакомиться с чудесами физики в отношении музыки. Установить связь современной физики и музыки.

Провести социологическое исследование и выявить эффект воздействия различной музыки на человеческий организм.

Гипотезы исследования:

Звук, как волновое колебание, однозначно и эффективно действует на любой живой организм, особенно на организм человеческий. Влияние музыки на человека намного больше, чем мы могли бы себе представить. Посредством музыки можно изменить характер человека.

Объект исследования: музыка различных стилей.

Предмет исследования: звуки музыки, как волновые колебания и их влияние на человека.

Методы и приёмы исследования:

Теоретические методы:

обобщение исследовательского материала,

анализ учебной и научно-популярной литературы,

интернет ресурсов.

Эмпирические методы:

измерение,

анкетирование,

наблюдение,

сравнительный анализ.

Этапы исследовательской работы:

Определить, что такое музыка и, какую роль она играет в жизни людей

Определить, что такое музыка с точки зрения физики

Объяснить влияние музыки на организм человека с точки зрения ученых

Объяснить влияние разных музыкальных жанров

Подтвердить экспериментами и теоретическим материалом вышеописанные гипотезы

Период исследования: сентябрь 2021 - май 2022 года.

Теоретическая часть

Что такое звук

Человек живет в мире звуков. Звук – это то, что слышит ухо. Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы. Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана – легкий диск, закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука – это колеблющаяся струна или колеблющийся столб воздуха. Но как звук доходит до нас? Очевидно, через воздух, который разделяет ухо и источник звука. Но распространяющиеся колебания – это волна. Следовательно, звук распространяется в виде волн. Если звуковая волна распространяется в воздухе, значит, это волна продольная, потому что в газе только такие волны и возможны. В продольных волнах колебания частиц приводят к тому, что в газе возникают сменяющие друг друга области сгущения и разрежения. То, что воздух – «проводник» звука, было доказано опытом, поставленным в 1660 г. Р. Бойлем. Если откачать воздух из-под колокола воздушного насоса, то мы не услышим звучания находящегося там электрического звонка. Звук может также распространяться и в жидкой, и в твердой среде. Ощущение звука создается только при определенных частотах колебаний в волне. Опыт показывает, что для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят с частотами от 20 до 20000 Гц. Самый низкий из слышимых человеком музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом. Но применяется не часто – очень басовит. Разобрать и понять его трудно. Зато 27 колебаний в секунду – тон вполне ясный для уха, хоть тоже редкий. Услышать его можно, нажав крайнюю левую клавишу рояля. Абсолютный «нижний» рекорд мужского баса, поставленный в XVIII веке певцом Каспаром Феспером, – 44 колебания в секунду. 80 колебаний в секунду – обычная нижняя нота хорошего баса и многих инструментов. Удвоив число колебаний (повысив звук на октаву), приходим к тону, доступному виолончелям, альтам. Здесь отлично чувствуют себя и басы, и баритоны, и тенора, и женские

Существуют особые источники звука, испускающие единственную частоту, так называемый чистый тон. Это камертоны различных размеров – простые устройства, представляющие собой изогнутые металлические стержни на ножках. Чем больше размеры камертонов, тем ниже звук, который он испускает при ударе по нему. Это означает, что частота колебаний ножек стала меньше. Значит, высота звука зависит от частоты колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук. Школьный камертон испускает звуки с частотой 440 Гц. Это – нота «ля». Звуки даже одного тона могут быть разной громкости. Громкость звука зависит от амплитуды колебаний. О звуках различной громкости говорят, что один громче другого не во столько-то раз, а на столько-то единиц. Единица громкости называется децибелом (дБ). Например, громкость звука шороха листьев оценивается 10 дБ, шепота – 20 дБ, уличного шума – 70 дБ. Шум громкостью 130 дБ ощущается кожей и вызывает ощущение боли. О громкости уличного шума, например, можно сказать, что она на 60 дБ больше громкости шороха листьев.

Физика музыки для здоровья

Учёными доказано, что состояние пациентов намного улучшается, если они во время лечения или курса реабилитации слушают свои любимые композиции. Музыка, песни помогают оживить душу, когда кажется, что все потеряно. Слушая знакомые композиции, многие из людей начинают подпевать, тем самым раскрепощаясь. Таким образом, можно помочь вывести человека из депрессии. Неврологи уверены, что музыка оставляет неизгладимый опечаток в сознании личности, она пробуждает эмоции, а те, в свою очередь, влияют на память. Недавние исследования показывают, что музыка может улучшить память и даже помочь воссоздать воспоминания. Именно музыке дано выразить чувства столь сложные, что их порой невозможно описать словами. В зависимости от частоты звуковых колебаний, уровня громкости, ритма и гармонии, звук может воздействовать на человека положительно или отрицательно. Правильно подобранные звуковые колебания способны активизировать резервы человека. С помощью звука такие физиологические функции, как пульс, сердечный ритм, дыхание, пищеварение, могут быть скоординированы.

Как учёные объясняют влияние музыки на здоровье?

Вибрация звуков создает энергетические поля, заставляющие резонировать каждую клеточку человеческого организма Тело «поглощает» энергию, образованную музыкальными звуками (волнами), которая нормализует ритм дыхания, пульс, артериальное давление, температуру, снимает мышечное напряжение. Негармоничная музыка может с помощью электромагнитных волн изменять кровяное давление, частоту сердечных сокращений, ритм и глубину дыхания вплоть до полной его остановки на короткий промежуток времени.

Интересно то, что музыку наш мозг воспринимает одновременно обоими полушариями: левое полушарие отвечает за ритм, а правое – тембр и мелодию. Самое сильное воздействие на организм человека оказывает ритм. Ритмы музыкальных произведений лежат в диапазоне от 2,2 до 4 колебаний в секунду, что очень близко к частоте дыхания и сердцебиения. Организм человека, слушающего музыку, как бы подстраивается под неё. В результате поднимается настроение, работоспособность, снижается болевая чувствительность, нормализуется сон, восстанавливается стабильная частота сердцебиения и дыхания.

Воздействие частот на организм человека

Герц – единица для обозначения частоты периодических процессов (в нашем случае – частота звуковых колебаний) в Международной системе единиц; международное обозначение: Hz.

1 Гц означает одно исполнение (реализацию) процесса биения за одну секунду, другими словами – одно колебание в секунду. Приблизительно с такой же частотой в спокойном состоянии бьётся человеческое сердце (примечательно, что Herz в переводе с немецкого означает «сердце»).

В настоящее время, в результате скрупулезных опытов доказано, что каждый орган человеческого организма резонирует с определенной частотой колебаний. Приведем резонансы некоторых органов:

20-30 Гц (т.е. 20-30 колебаний в секунду) – резонанс головы

40-100 Гц – резонанс глаз

0.5-13 Гц – резонанс вестибулярного аппарата

4-6 Гц – резонанс сердца

2-3 Гц – резонанс желудка

2-4 Гц – резонанс кишечника

6-8 Гц – резонанс почек

2-5 Гц – резонанс рук

В исследованиях часто выделяется звуковые колебания с конкретными числовыми значениями частот, которые резонируют с определенным участком мозга. Например, низкий Бета-ритм частотой 15 Гц представляет нормальное состояние бодрствующего сознания. Альфа-ритм частотой 10,5 Гц вызывает состояние глубокой релаксации. Все аспекты имеют прямое отношение к воздействию музыки на организм человека.

Хотелось бы обратить особое внимание на периодичность повторения (ритм) низких звуков. Каждая новая низкочастотная звуковая волна приносит с собой изменение клеток в зоне попадания звуковой волны. И всё повторяется вновь. Интервал между моментом завершения действия одной низкочастотной звуковой волны и приходом следующей имеет огромное значение. После «отката» звуковой волны телом клетки производится выброс накопленного избытка концентрации этой материи, и состояние клетки возвращается к исходному.

А если новая звуковая волна приходит до того момента, как клетка ещё не успела вернуться к исходному состоянию? В таком случае звуковая энергия новой волны не позволяет клетке вернуться к исходному состоянию и вынужденно удерживает клетку на этом качественном уровне. Другими словами, периодически повторяющиеся низкочастотные звуки не только провоцируют у человека определённую эмоциональную реакцию, но и в состоянии навязать ему это эмоциональное состояние. Эмоциональные состояния навязываются человеку против его воли, часто даже без понимания с его стороны того, что ему что-то навязывают.

Периодически повторяющиеся низкочастотные звуки в состоянии не только вынужденно удерживать клетку на определённом качественном уровне, но могут вызывать и частичное разрушение её качественных структур. Естественно, это приводит к дестабилизации клетки в целом и частичному разрушению тела клетки, в первую очередь, структур клетки, которые у молодёжи находятся в стадии развития и поэтому легко могут быть разрушены подобным процессом.

Звуковые волны с частотой 6-8 Герц (6-8 биений звуковой волны в секунду), вообще являются оружием. Фронт звуковой волны с данной частотой вызывает такое перераспределение первичных материй при своём прохождении, что вызывает необратимые процессы у высокоорганизованных клеток, которыми являются нейроны мозга. В результате этого возникает перегрузка мозга и нейроны разрушаются, что в итоге приводит к их смерти…

Колокольный звон

Еще в глубокой древности было известно, что звуковые колебания способны оказывать эффективное лечебное или болезнетворное воздействие на человеческий организм и психику. Одной из самых страшных в Средневековье считалась казнь «под колоколом», когда приговоренного помещали под большой колокол, а затем в этот колокол били. Пагубной, в данном случае, была, в первую очередь сила звуковых волн (громкость), а также интенсивность волновых колебаний.

Попутно можно отметить, что в настоящее время колокольный звон широко используется уже в положительных целях (что доказано исследованиями – звуковые волны, вызванные биением колокола, совпадают между собою и их резонанс благотворно действует на организм человека, но при этом уничтожает бактерии).

Колокольная звонница – это мини-оркестр, который по православной традиции условно делится на 3 группы колоколов: малые (зазвонные), средние (подзвонные) и большие (благовестники). Звон колоколов той или иной группы преимущественно создаёт соответствующие эмоциональные настроения; известно, что более низкие тона действуют успокаивающе, в то время как высокие – возбуждают. Эти знания отчасти и применяют церковные звонари в зависимости от характера праздника и богослужения.

Еще больше влиять на эмоциональное восприятие прихожан можно, используя ладовую основу и динамику звонов. Так, если вы имеете в звоннице мажорный лад, то при увеличении темпа звона он вызывает радостное настроение, а при снижении темпа – спокойствие; при минорном ладе ускорение звона вызывает беспокойство (или гнев), а при замедлении – печаль. Правда, такая закономерность в колокольном звоне не всегда однозначна.

Таким образом, звук – это волна, которая в зависимости от её параметров, воздействует на организм человека как положительно, так и отрицательно.

Попытаемся разобраться, что при этом происходит на клеточном уровне.

Звуковая волна, как и любая другая продольная волна, приходит единым фронтом, и её действие продолжается некоторый промежуток времени, в течение которого сохраняется изменённое состояние клеток. С рассеиванием звуковой волны клетки тела возвращаются к качественному состоянию, в котором они находились до прихода волны. При этом человек переживает соответствующие эмоции.

Таким образом, звуки музыки вызывают у слушателей вынужденные эмоции. Вопрос заключается в том, какие вынужденные эмоции создаёт та или иная музыка?

Распространение звуков в пространстве происходит очень быстро. Распространяющиеся сгустки воздуха (волны), чередуются друг с другом с различной частотой. Поэтому и звуки, которые мы слышим, имеют различную высоту.

Различные типы музыки

Звучание электронных музыкальных инструментов или звуковоспроизводящих устройств мы все чаще воспринимаем как шум. Многие "меломаны" все достоинства музыки видят в ее громкости. Не задумываясь, они вынуждают своих домашних и соседей участвовать в электронных "звуковых оргиях", даже не осознавая, что их ближние страдают от этого. В экологии человека предложено даже понятие "шумовое опьянение" – возбуждение, возникающее в результате резонанса клеточных структур в ответ на громкие ритмические звуки. Это "опьянение" по субъективным ощущениям аналогично алкогольному опьянению или одурманиванию наркотиками. "Шумовое опьянение" – одна из причин успеха современной шумной музыки. Уровень шума, создаваемый современной электронной музыкой, иногда превышает болевой порог – 130 дБ.

Практически каждый подросток имеет плеер. Но вряд ли кто-то из них задумывается о последствиях использования этого прибора. Исследования показывают, что каждый пятый подросток плохо слышит, хотя сам он об этом не всегда догадывается. Причина – злоупотребление переносными плеерами и шумы на дискотеках: уровень шума на дискотеках составляет от 80 до 100 дБ, а уровень интенсивности плеера – 110 дБ. Но для рабочих при наличии источников звука с такими данными предусмотрена шумовая защита!

Злоупотребление повышенным шумовым фоном вызывает массу негативных последствий. Это звон в ушах, головокружение, головная боль, переутомление, снижение способности к концентрации внимания, падение производительности труда, неуравновешенная психика.

Для того чтобы понять, как действует музыка на человека с точки зрения физики, рассмотрим два наиболее популярных жанра: классическую и рок - музыку.

Рок-музыка

Особенности

Рок (англ. от rock - качаться, трястись) - тип современной музыки, ведущий свое происхождение от песенно-танцевальных жанров негритянского городского фольклора 1920-30-х гг. Важная характеристика рок-музыки - ее техническое оснащение и специфическая ритмика.

Влияние на организм человека

Несколько лет назад нейрохирурги Университета штата Иллинойс открыли болезненный синдром, который они назвали "ритмическим токсикозом". У человека, злоупотребляющего прослушиванием рок-музыки, проявлялись все признаки алкогольного или наркотического отравления, хотя следов этих веществ в организме не обнаруживалось. Следствием воздействия рок-музыки является также нервное сверхвозбуждение, вызывающее эйфорию, внушаемость, истерию, вплоть до галлюцинаций, депрессивное состояние, доходящее до невроза и психоза, самоизувечивание в разных формах, особенно на больших сборищах, необузданные порывы к разрушению, вандализму и мятежу после концертов и фестивалей рока. Было отмечено, что тенденции к самоубийству и убийству значительно усиливаются при повседневном и продолжительном слушании рок-музыки. Ответить на этот вопрос опять-таки нам поможет физика. Есть такой принцип модуляции, когда носителями для одних частот являются другие частоты. Частоты-носители мы можем не слышать, а промодулированные частоты воспринимаем. С рок-музыкой та же самая история. Рок-музыка как таковая имеет своим источником демонический мир, поскольку восходит к африканским демоническим культам. Этот мир задает модулирующую частоту: рок-музыка всегда имеет жесткий, четкий ритм. А поверх этого ритма можно наслоить все что угодно. Но сама частота в данном случае будет разрушительна.

После 10 минутного прослушивания рока семиклассники на некоторое время забывали таблицу умножения (см. практическую часть). А японские журналисты в крупнейших рок-залах Токио произвольно задали зрителям один простой вопрос: как вас зовут? И ни один из опрошенных не ответил на него. Временная потеря памяти происходит потому, что такая музыка вызывает выделение так называемых стресс-гормонов, которые стирают часть запечатленной в мозгу информации.

Приемы воздействия на организм

Почему молодежь любит рок? Один из первых распространителей рок-музыки Хэл Зигер. Существуют четыре технических приема, которые создают условия, при которых рок- музыка оказывает максимальное воздействие на организм.

Модуляция частоты - использование очень низких частот (14-20 Гц) и очень высоких частот (17000-20000 Гц), использование переменной скорости, что может быть замечено только с помощью специальной аппаратуры.

Бит (ритмические удары) и его подсознательное действие - может вызвать ускорение сердечного пульса и увеличение содержания адреналина, а значит возбуждение всего организма.

Подсознательный сигнал - когда мозг в течение продолжительного времени подвергается воздействию подобного звукового сигнала, в нем происходит биохимическая реакция, аналогичная той, которую вызывает укол морфия. Эта реакция производит двойное действие: необычное ощущение чего-то приятного и активизацию мозговых процессов.

Личность утрачивает свои автоматические рефлексы и механизмы собствен- ной защиты.

Классическая музыка

Классическая музыка до 20-го века была ориентирована на образованные и состоятельные слои общества. Ситуация несколько изменилась в 20-м веке, когда больше людей получило доступ к образованию. Известный исследователь Дон Кэмбелл считает, что спокойная классическая музыка увеличивает интеллектуальную работу мозга человека, понижает давление и активизирует иммунную систему организма. В ходе многочисленных опытов установлено, что спокойная музыка ведет к уменьшению амплитуды электромагнитных волн головного мозга. Это действует успокаивающе. Одновременно происходит синхронизация работы левого и правого полушарий, что резко повышает способность к интеллектуальной деятельности. Новейшие исследования показали также, что под воздействием классической музыки происходят важные изменения в составе крови, когда резко сокращается количество гормонов, вызывающих перенапряжение нервной системы и усиливается иммунная защита организма от вирусов.

Классическая музыка и интеллект

Ученые Центра нейробиологии Калифорнийского университета протестировали студентов из 36 колледжей, пытаясь определить уровень их интеллектуального развития. В течение десяти минут после проведения теста студенты слушали сонату Моцарта для двух фортепьяно. Повторное тестирование сразу же после прослушивания показало увеличение IQ на 8-9 баллов.

Уставшие клетки мозга должны время от времени подзаряжаться. Одним из способов подзарядки является прослушивание высокочастотных звуков - 5000-8000 Гц. Музыка Моцарта содержит наибольшее число звуков нужного частотного диапазона, а тяжелый рок - наименьшее.

«Эффект Моцарта»

Специалисты считают музыку Моцарта феноменом в области воздействия музыки на живые организмы. Существует такое понятие, как «эффект Моцарта». Учёные провели эксперимент, и установили, что музыка Моцарта повышала умственные способности у всех участников эксперимента – как у тех, кто любит Моцарта, так и у тех, кому она не нравится. В ходе эксперимента ученые так же установили что:

- Ученики под музыкальное сопровождение произведений Моцарта более внимательно слушают и эффективнее запоминают новый материал

- Музыка Моцарта обладает универсальным расслабляющим эффектом, поэтому она является эффективным средством помощи тревожным детям

-Звуки музыки Моцарта укрепляют микроскопические мышцы среднего уха, улучшая слух

- Музыка Моцарта улучшает память и стимулирует мышление

- Произведения Моцарта рекомендуются для снятия головной боли, а также во время восстановительного периода, например, после экзаменов, контрольных работ, конфликтов и экстремальных ситуаций и т.д.

- Звуки музыки Моцарта действуют на детей успокаивающе

- Моцарт вызывает у детей прилив творческих сил, приводя к повышению к успехам в деятельности на 40-50%

Популярная музыка

Популярная музыка, которая, как принято считать, отражает дух времени, оказывает на человеческий организм благоприятное воздействие. Исследования показали, что от русского и французского шансона не только поднимается настроение, но и снижается артериальное давление, упорядочиваются аппетит и сон, нормализуется уровень сахара в крови. Это ярко выраженная мелодика, наложенная на оптимальный ритмический рисунок - 130 ударов в минуту. Исследования показали, что именно такой ритм наиболее благоприятен для человеческого организма. Он повышает жизненный тонус, раскрепощает, снимает нервные перегрузки.

Итак, музыка может очень многое: спокойная и мелодичная поможет быстрее и лучше отдохнуть, восстановить силы, а бодрая и ритмичная - улучшит настроение. Музыка снимает раздражение, нервное напряжение, активизирует мыслительные процессы, помогает подолгу не уставать. Мелодии, доставляющие человеку удовольствие, создающие приятное настроение, замедляют пульс, увеличивают силу сердечных сокращений, снижают артериальное давление, расширяют сосуды. Удивительно, но человеческий организм воспринимает звуки даже в эмбриональном состоянии! Несмотря на ограниченность наших знаний о музыке, мы проверили влияние различных ее типов на организм, насколько это позволили наши технические возможности.

Изыскания психологов

В течение многих лет неоднократно проводились исследования, в которых ученые пытались определить схожесть натур людей, увлекающихся одним и тем же музыкальным стилем.
Самой популярной, безусловно, является поп-музыка. Она и воспринимается проще, поскольку не отличается глубоким смыслом по тексту, да и гармонически сама по себе очень доступна. Исследования показали, что любители поп-музыки, как правило, экстраверты

Поклонников рок-музыки и тяжелого металла тоже не единицы. Порой считают, что адепты хэви, треша и харда склонны к одиночеству и суициду.. Как ни удивительно, вопреки бытующему мнению, они обладают чрезвычайно мягким и даже утонченным характером.

Что можно сказать о любителях рэпа? Главная его особенность – некий порой сумбурный, порой серьезный, порой социально конфликтный смысл, изложенный в длинном тексте. Любители рэпа очень коммуникабельны, независимы, умеют грамотно вести переговоры и отстаивать свою точку зрения. Приверженцы кантри и вестерна – настоящие трудоголики.

Классическую музыку слушают раскованные, уверенные в себе, но, как правило, замкнутые люди, интроверты. Истинных поклонников классики среди современного поколения очень мало, среди них по большей части преобладают личности с музыкальным образованием.

Джаз и блюз определенно по душе творческим, общительным, чрезмерно самоуверенным, добрым и непринужденным людям. Данные жанры по праву считаются элитарными.

Электронная музыка сегодня считается достаточно популярной. Она, как правило, воспринимается положительно практически всеми типами личностей, но только в качестве нейтрального фона. Люди, по-настоящему «болеющие» данным стилем, по натуре являются флегматиками. Они невозмутимы, спокойны.

Приверженцы танцевальной музыки оказались наиболее коммуникабельными и разносторонними личностями, но в то же время достаточно жесткими по отношению к другим.

Формирование характера человека под воздействием звуков объясняется влиянием звука на воду и органические вещества. Это влияние можно показать на опытах:

1.Влияние звука на сахар

Широко известен опыт, показывающий, как музыка влияет на воду. Исследователи ставили между динамиками музыкального центра колбу с водой, включали различную музыку и внезапно охлаждали воду в процессе звучания музыки. После «прослушивания» водой классических симфоний, получались красивые, правильной конфигурации кристаллы с отчетливыми «лучиками». А вот тяжёлый рок превращал воду в замерзшие страшные рваные осколки. Этому на первый взгляд удивительному явлению есть научное объяснение. С точки зрения физики всё очень просто – несовпадение звуковых волн, их хаотичное «биение» по объекту вызывает аналогичный эффект водной массы с хаотичным беспорядочным движением; а замораживание лишь фиксирует состояние воды на данный момент.

2.Влияние звука на сахар

Первый опыт демонстрирует воздействие низких звуков (басов) на воду. В результате хаотичных биений звуковых волн, колебания которых не совпадают, образуя антирезонанс, на воде образуется беспорядочная рябь.

Второй опыт демонстрирует воздействие высоких звуков на сахар. Большая часть данного примера сопровождается звуком, который воспринимается слухом. Таким образом, – это ещё не ультразвук (который воспринимается человеком только на уровне подсознания), а используется обычный высокочастотный звук; лишь в конце эксперимента он переходит в сверхвысокое звучание. Соответственно – здесь изначальная частота звука не превышает 20000 Гц (= 20 кГц), примерный диапазон частот – от 100 Гц до 30 кГц.

Ультразвук с точки зрения физики – это колебание частиц упругой среды. Ученым хорошо известно, что ультразвук способен изменить мембрану клеток (вплоть до летального исхода), разрушить здание и т.п.; в области биофизики и медицины этой теме посвящено немало мыслей. Именно для подтверждения таких выводов представлен данный пример, процесс которого рассматривается ниже:

На вибрационный стенд крепится пластина, затем генератором частот задаётся частота колебаний. Происходящее далее описать несложно – частицы сахара собираются в областях с наименьшей амплитудой. Этот интерферентный узор, названный фигурами Хладни (в честь учёного – Эрнста Хладни), образуется при «встрече» звуковых волн, исходящих из разных точек. Волны при этом могут исходить непосредственно от источника (в данном случае – генератора) или являться отражением первичных волн.

Таким образом, подобный эффект является результатом наложения друг на друга сжатых или разреженных воздушных участков. Как уже известно, в момент образования звучания распространяющиеся сгустки воздуха (волны) чередуются друг с другом с различной частотой.

Хорошо заметно следующая взаимосвязь: чем выше звук, тем мельче узоры рисунка. Меняется частота звука, меняется и форма фигур. В данном случае наглядность опыта зависела не только от источника звука (расположение источника относительно поверхности с сахаром), или от того, как сам ультразвук направлен на пластину, но и от поверхности на которой рассыпан сахар.

Здесь тип поверхности – тонкая пластина – позволяет ультразвуку максимально эффективно действовать на эту поверхность. В результате стол с пластиной интенсивно подвергается волновому колебанию, и, соответственно, подвергает аналогичным процессам частицы сахара. Если поставить колонку на пол и рядом рассыпать сахар – эффект будет, но не таким ярким.

Интересные случаи

Немногим известен случай, произошедший в США во время сверхсекретных испытаний самолетов-невидимок «Стэлс». Когда домохозяйки небольшого городка, расположенного недалеко от секретной авиабазы, стирали в эмалированных тазиках (которые по форме и по некоторым качествам походили на параболическую антенну) белье, то начинали слышать у себя в голове переговоры летчиков с авиабазой. Все дело в том, что несущая частота радиостанций была выбрана нестандартной и оказалась равной одной из резонансных частот организма.

У каждого звука своя частота. Слишком высокие или слишком низкие звуки мы не слышим, но, как уже известно, материальны и они. Американские ученые лаборатории Jet Propulsion в Пасадене открыли феномен «звукосвечения». Направляя мощные ультразвуки в стеклянный сосуд с водой, они увидели, как образуются крошечные пузырьки, излучающие голубоватый свет. Этот феномен доказывает реальность физического воздействия звуков на материю, причем, не только слышимых, но и тех, которые человеческое ухо не способно воспринимать.

Музыка как муза для физики

Мы не только живём в мире музыки, музыка живёт внутри каждого из нас. Мы можем считать физику прародительницей музыки, но нужно помнить, что музыка сопровождала многие великие открытия этой науки. Знайте, что многие знаменитые ученые физики увлекались музыкой и виртуозно играли на различных музыкальных инструментах. Некоторые из них стояли перед выбором: заниматься физикой или искусством, и лишь по случайности они всё же отдавали предпочтение физике, но через всю свою жизнь проносили любовь к музыке.

- Макс Планк немецкий физик, основоположник квантовой теории, член Берлинской АН (1894) был великолепным пианистом, он часто играл камерные произведения со своим другом Эйнштейном.

- Альберт Эйнштейн немецкий физик, прекрасно играл на скрипке. В 1934 году на благотворительном концерте Эйнштейн перед 264 слушателями дал концерт на скрипке. Сбор с этого концерта (6500 долларов) пошел в пользу ученых-эмигрантов из гитлеровской Германии. Альберт Эйнштейн впервые взял в руки скрипку в шестилетнем возрасте. К тому времени, когда ему исполнилось 14, он исполнял сонаты Бетховена и Моцарта и долгими часами импровизировал на фортепьяно. На протяжении всей жизни Эйнштейн оставался страстным скрипачом, обращаясь к музыке во время творческих застоев. О своих увлечениях музыкой и физикой он говорил: "Оба они имеют один источник и дополняют друг друга..." Не исключено, что необычайно мощный интеллект Эйнштейна является результатом любви к классике.

- Людвиг Больцман австрийский физик - теоретик, основатель статистической механики и молекулярно – кинетической теории, говорил: «То, чем я стал, я обязан Шиллеру», преклонялся перед Моцартом и Бетховеном, часто устраивал дома музыкальные вечера и сам играл на рояле.

- Блестящим скрипачом и художником был ленинградский физик-теоретик Я. И. Френкель.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Практическая часть

Эксперимент №1

«Влияние музыки на поведение учащихся»

В эксперименте я попросил участвовать своих знакомых и одноклассников – 29 человек.

Эксперимент прошёл в два этапа:

Анкетирование;

Музыкальный эксперимент.

Цель анкетирования заключалась в том, чтобы проанализировать, как воспринимают школьники музыку разных направлений.

Анкета

1. Нравится ли тебе слушать музыку?

2. Меняется ли твое настроение, когда слушаешь музыку?

3. Нужна ли музыка в повседневной жизни?

4. Согласны ли вы с тем, что если классическая музыка будет звучать на переменах, то учащиеся будут меньше уставать за учебный день?

5. Согласны ли вы с тем, что музыка может влиять на организм человека?

6.Какая музыка вам больше нравится (подчеркни): классическая, поп-музыка, рок-музыка?

№	Вопрос	Да	Нет	Не знаю
1.	Нравится ли тебе слушать музыку?	29	-	-
2.	Меняется ли твое настроение, когда слушаешь музыку?	29	-	-
3.	Нужна ли музыка в повседневной жизни?	16	11	2
4.	Согласны ли вы с тем, что если классическая музыка будет звучать на переменах, то учащиеся будут меньше уставать за учебный день?	4	10	15
5.	Согласны ли вы с тем, что музыка может влиять на организм человека?	2	5	22

6.Какая музыка вам больше нравится (подчеркни):

Классическая - 4

поп-музыка - 24

рок-музыка - 1

Музыкальный эксперимент

Вначале было предложено самостоятельно замерить свой пульс, затем прослушать классическую музыку, и снова замерить пульс.

Вывод: у большинства пульс не изменился. А у некоторых даже стал спокойнее.

Впечатления детей: музыка светлая, чистая, спокойная, нежная.

учащимся снова было предложено замерить свой пульс и прослушать несколько популярных современных мелодий. Было заметно, как у всех приподнялось настроение, на лицах многих появилась улыбка, некоторые дети даже начали пританцовывать на местах. Затем снова замерили пульс.

Вывод: пульс незначительно участился, настроение стало лучше.

Впечатления детей: музыка задорная, весёлая, лёгкая, хочется танцевать.

На третий день участники эксперимента опять начали с измерения пульса. И прослушали несколько композиций тяжёлого рока.

Вывод: пульс участился на 20-30 ударов, поведение многих детей стало развязным, а некоторые дети просто затыкали уши во время прослушивания.

Впечатления детей: музыка давит на мозги, возбуждает, бесит, голова болит.

- Считаешь ли ты, что некоторые типы музыки могут отрицательно влиять на организм человека?

А. Скорее да, чем нет 60%

Б. Скорее нет, чем да 35%

В. Нет, музыка оказывает только положительное влияние на человека 5%

Эксперимент № 2

«Влияние классической музыки на умственные способности учащихся»

Для эксперимента мы взяли 8 человек, которых разбили на две группы. Составили для каждой группы два варианта задач на логическое мышление, подобрали композиции классической музыки Моцарта, Шопена, Баха, Бетховена.

Каждая группа участвовала в эксперименте два раза. Первый раз – контрольный – выполняли 10 заданий на логическое мышление в полной тишине. Второй раз – решали задачи во время проигрывания классической музыки.

Каждый раз контролировали время, которое потребуется для решения задач и количество правильных ответов. Сравнив полученные результаты по двум группам, мы установили, что на решение задач без музыки школьники 1 группы в среднем затратили 6,3мин, а школьники 2 группы - 6,6 минут.

При прослушивании классической музыки на решение задач учащиеся и 1 группы и 2 затратили 4-5 минут.

Во время прослушивания классической музыки количество правильно решенных задач увеличивалось примерно на три, чем в полной тишине

Вывод

Из проведённых экспериментов выяснилось, что музыка оказывает влияние на поведение, настроение и на внутреннее самочувствие человека, более того удалось доказать, что классическая музыка положительно влияет на умственную деятельность учащихся, улучшает память, помогает сосредоточиться.

Практическая часть

Цель: выяснить, как различные типы музыки оказывают влияние на физическое, психическое и интеллектуальное состояние школьников.

Оборудование: тонометр полуавтоматический, магнитофон, аудиозаписи классической, рок- и поп-музыки; плеер.

План эксперимента:

Сбор информации о музыкальных увлечениях учащихся школы (анкетирование)

Исследование влияния различных типов музыки на медицинские показатели

Исследование влияния различных типов музыки на уровень внимания и скорость реакции

Сбор информации о музыкальных увлечениях учащихся

Анкета для учащихся:

Какую музыку ты предпочитаешь слушать:

А. Рок-музыку - 28%

Б. Классическую музыку - 4%

В. Популярную (поп-музыку) - 78%

2) Слушаешь ли ты музыку во время приготовления уроков?

А. Да, всегда - 15%

Б. Никогда - 17%

В. Иногда - 68%

3) Считаешь ли ты, что некоторые типы музыки могут отрицательно влиять на организм человека?

А. Скорее да, чем нет - 70%

Б. Скорее нет, чем да -18%

В. Нет, музыка оказывает только положительное влияние на человека - 2%

(Число опрошенных: 16)

Исследование влияния различных типов музыки на медицинские показатели

Рок-музыка

Время прослушивания: 7 минут

Учащиеся (выборочно)	До		После
Учащиеся (выборочно)	Давление	Пульс	Давление	Пульс
Бетеев Г.А	117/59	63	121/58	71
Пакеев Д.	115/69	70	114/71	82
Габараев В.К	125/64	56	130/67	62
Чочиев Н.Д.	120/70	55	119/66	56
Чурикова И.	108/64	72	104/63	78
Козаев Д.В.	117/68	80	94/65	84
Домрачев В.	130/63	78	121/62	73
Кудзаев А.Р.	90/72	78	139/75	86
В среднем	115/59	69	118/66	74

Вывод: Результаты наших исследований показали, что давление и пульс увеличились не у всех испытуемых. Значит, результаты исследований, проведенных специалистами и описанные в теоретической части, достаточно субьективны. В среднем давление увеличилось у 40% учащихся, а пульс у 88%.

Классическая музыка

Учащиеся (выборочно)	До		После
Учащиеся (выборочно)	Давление	Пульс	Давление	Пульс
Бетеев Г.А	115/64	73	128/84	70
Пакеев Д.	115/69	74	117/70	70
Габараев В.К	86/57	59	121/63	61
Чочиев Н.Д.	90/54	53	108/55	56
Чурикова И.	100/58	79	167/25	77
Козаев Д.В.	101/54	76	99/57	83
Домрачев В.	125/70	73	120/68	70
Кудзаев А.Р.	118/66	85	115/59	89
В среднем	106/59	71	123/57	73

Вывод: Результаты наших исследований показали, что давление и пульс увеличились не у всех испытуемых. В среднем давление и пульс увеличились у 50% учащихся.

Поп-музыка

Учащиеся	До		После
Учащиеся	Давление	Пульс	Давление	Пульс
Бетеев Г.А	117/59	63	129/61	65
Пакеев Д.	115/69	70	89/68	95
Габараев В.К	125/64	56	115/62	58
Чочиев Н.Д.	120/70	55	98/57	56
Чурикова И.	108/64	72	107/55	80
Козаев Д.В.	117/68	80	99/60	73
Домрачев В.	130/63	78	103/62	71
Кудзаев А.Р.	90/72	78	129/69	79
В среднем	115/59	69	104/62	76

Исследование влияния различных типов музыки на внимание и скорость

Время прослушивания: 7 минут

Анализ полученных результатов

Мы выяснили, что очень высокие и очень низкие частоты, а особенно их сочетание неблагоприятно действуют на организм человека;

В ходе эксперимента мы убедились в том, что музыка может оказывать на человека как благотворное, так и неблагоприятное воздействие;

Воздействие музыки на человека неоднозначно по следующим причинам: во-первых, каждый вид музыки очень разнообразен

Мы убедились, что «тяжелая» музыка (рок) все же оказывает на организм в большей степени неблагоприятное воздействие, особенно, если прослушивание происходит длительное время;

Результаты исследования выявили необходимость проведения среди школьников агитационно-просветительской деятельности:

А) организация конференции по оглашению результатов эксперимента;

Б) разъяснительная работа по убеждению ребят в необходимости мер по ограничению музыкально-шумовой нагрузки на органы слуха и на их психическое здоровье;

В) выпуск спецгазеты "Спасите наши уши!" в рамках недели по физики.

6. Список литературы

1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. Физика 9 класс. Изд-во «Дрофа». 2000.

2. В.А. Касьянов. Физика 10 класс. Изд-во «Дрофа». 2002.

3. Физика в школе. Научно-методический журнал. № 7, 2005, стр. 74.

4. Энциклопедия юного физика. Просвещение. 1985.

5. Интернет-ресурсы http://www.beatles.ru/books/articles.asp?article_id=569

http://toe.moy.su/index/0-13

Список литературы

1. Физика и музыка. etheroneph.com›audiosophia/416-fizika-i-muzykа

2. Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории., АВт. В. Сибрук,

3. Научные опыты, Авт. Том Тит, Физика: опыты, фокусы и развлечения, «Издательство Астрель», 2007г.

4. Физика в природе, Авт. Л.В. Тарасов, «Просвещение», 1988г.

5. Занимательные вопросы по астрономии и не только, АВт. А.М. Романов, Москва, МЦНМО,2005г.

6. 100 великих изобретений, Авт. К.В. Рыжов, Москва, «Вече», 1999г.

7. Юный физик в пионерском лагере, Я.И. Перельман, Ленинград, 1941г.

8. М.Е. Тульчинский, Основы электродинамики. Колебания и волны. Оптика. Физика атомного ядра, Изд-во: Москва "Просвещение",1972г.