Если связать толстой металлической проволокой два фортепиано

Обновлено: 04.05.2024

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа с.Вязовка имени Героя Советского

Союза Е. А. Мясникова" Татищевского района Саратовской области

Проектно - исследовательская работа

Гордаев Ислам Исмаилович,

обучающийся 10 класса

МОУ «Средняя общеобразовательная

школа с.Вязовка имени Героя Советского

Союза Е. А. Мясникова»

Руководитель:

Старостина Галина Геннадьевна,

учитель физики и математики

МОУ «Средняя общеобразовательная

школа с.Вязовка имени Героя Советского

Союза Е. А. Мясникова»

1.1.Что такое резонанс________________________________________6-7

1.2.Виды и примеры резонанса___________________________________8

1.3.Вред и польза резонанса___________________________________9-10

1.4. Интересные факты_______________________________________11-12

2. Практическая часть________________________________________13-14

Краткая аннотация

В данной исследовательской работе мы хотим рассказать о явление резонанса, о том как часто мы встречаемся с этим явлением и показать на примерах, что резонанс может быть как полезным так и вредным.

Почему солдатам, обычно марширующим строевым шагом при пересечении моста дается команда идти «вольно»? Потому, что маршируя по мосту, они могут его обрушить. Происходит это вследствие интересного физического явления – резонанса. Впрочем, явление резонанса активно употребляется не только в физике. Слово «резонанс» используется людьми каждый день в самых разных значениях. Его произносят политики и телеведущие, пишут в своих работах ученые и изучают на уроках школьники. У этого слова есть несколько значений, относящихся к разным областям человеческой деятельности. К примеру, термин «общественный резонанс» означает реакцию большого количества людей на какое-то событие, будь-то политическое, экономическое, социальное. Но мы поговорим именно о физическом резонансе, его значении в физике, причинах и наиболее ярких примерах из жизни. Рассмотрим его положительные и отрицательные моменты. А ктуальность изучения данной темы - это возможность объяснить явления, происходящие в окружающем нас мире и возможность в дальнейшем использовать полученные знания в различных жизненных ситуациях, в том числе и при выборе профессии, например инженера-строителя, конструктора и другие.

Проблемный вопрос : часто ли встречаемся с явлением « Резонанс»?

Цель работы : изучить явление резонанса, его положительные и отрицательные моменты.

Для достижения этой цели поставили следующие задачи:

1. Изучить литературу и информацию из интернета по данной теме.

2.Провести анкетирование среди обучающихся 9-11 классов. 3. Провести эксперимент.

4.Обобщить результаты своей деятельности.

Объект исследования: резонанс

Предмет исследования: польза и вред резонанса

Методы решения задач:

1. Изучение литературы.

1.1. Что такое резонанс

Простейший пример механического резонанса приводит в своих работах средневековый ученый Торричелли. Точное определение явления резонанса дано Галилео Галилеем в работе о маятниках и звучании музыкальных струн. Что такое электромагнитный резонанс, объяснил в 1808 году Джеймс Максвелл, основоположник современной электродинамики. [5]

Итак, в переводе с латыни слово «резонанс» буквально означает «откликаюсь», и означает физическое явление, при котором собственные колебательные движения, становясь вынужденными, многократно увеличивают свою амплитуду, отвечая на воздействия внешней среды.

Или если по-простому, то резонанс это отклик на некий раздражитель извне, это синхронизация частот колебаний (количества колебаний в секунду) определенного тела (или целой системы) с внешней силой, которая воздействует на него. Вследствие физического резонанса всегда происходит увеличение амплитуды колебаний тела или системы. [6]

Представьте себе детские качели, чтобы раскачать их сильнее, вам необходимо прикладывать силу таким образом, чтобы ее колебания совпадали с колебаниями самой качели. Как результат таких действий качели будут раскачиваться все сильнее и сильнее, или говоря по-научному – амплитуда их колебаний будет увеличиваться. Детские качели, пожалуй, самый простой и яркий пример резонанса из нашей жизни ( приложение 1).

Впрочем, есть у резонанса и свой антипод – диссонанс. Диссонанс (с латыни переводится как «разногласящий») – прямо противоположное явление, означающее несовпадение, несоответствие. Если к тем же раскаченным качелям начать прикладывать силу хаотически, то есть хаотически их дергать туда-сюда, то вскоре они остановятся, амплитуда их движения снизится до нуля. [6]

Резонанс в физике – это отклик колебательной системы на периодическое внешнее воздействие, который проявляется в резком увеличении амплитуды стационарных колебаний при совпадении частоты внешнего воздействия с определёнными значениями, характерными для данной системы.

1.2 . Виды и примеры резонанса

Механический резонанс – это все те же вышеупомянутые качели, резонанс моста от проходящей роты солдат, резонанс колокольного звона и т. д. Одним словом, резонанс, вызванный механическими воздействиями [4] .

Акустический резонанс – это резонанс, благодаря которому работают все струнные музыкальные инструменты: гитара, скрипка, лютня, балалайка, банджо и т. д. Корпус музыкальных инструментов неспроста имеет свою форму. Звук, издаваемый струной при щипке, попадает внутрь корпуса и там вступает в резонанс со стенками, что в результате приводит к его усилению. По этой причине качество звучания той же гитары сильно зависит от того материала, из которого она сделана и даже от лака которым она покрыта [3] ( приложение 2).

Электрический резонанс – представляет собой совпадение частоты колебаний внешнего напряжения с частотой колебаний электрической цепи, по которой идет ток. [1]

Резонанс также можно встретить при изучении оптических явлений, астрофизики.

1.3. Вред и польза резонанса

Резонанс, как и любое другое физическое явление не может быть однозначно полезным или вредным, он имеет свои плюсы и минусы. Когда он вреден, его учитывают и стараются предотвратить, если он полезен – применяют. Например, именно резонанс помогает вытащить автомобиль, застрявший в грязи или снегу – планомерное раскачивание авто, то взад, то вперед с увеличением амплитуды колебаний помогает его освободить.

А вот негативный пример действия резонанса описан в самом начале нашей работы, и связан с мостами. Если рота солдат строевым шагом пройдет по мосту, то может если и не обрушить его, то значительно повредить, потому, что вызовет сильный резонанс собственных колебаний поверхности моста с колебаниями от марша «нога в ногу» сотен солдат. [4]

Впрочем, сильный резонанс моста может случиться и не только от марширующей роты солдат, но и от ветра, когда колебания ветра вступают в резонанс с собственными колебаниями конструкции моста.

Поэтому инженеры, конструкторы и архитекторы при проектировании своих объектов обязательно принимают в расчет явление резонанса. Этот феномен необходимо учитывать не только при строительстве мостов, но и при возведении высотных зданий, антенн, высоких опор, словом всего того, что теоретически может войти в резонанс с воздушными потоками.

Отрицательной стороной резонанса является раскачивание груза на подъёмном кране, расплескивание воды из ведра, обрыв проводов, раскачивание поездов на стыках рельсов. Случается, что период ударов колес на стыках рельсов совпадает с периодом колебаний вагона на рессорах, и вагон тогда очень сильно раскачивается. Поезда переезжают мосты на медленном ходу, чтобы период ударов колес о стыки рельсов был значительно больше периода свободных колебаний моста. Иногда применяют обратный способ «расстройки» периодов: поезда проносятся через мосты на максимальной скорости.

Корабль также имеет свой период качаний на воде. Если морские волны попадают в резонанс с периодом корабля, то качка становится особенно сильной. Капитан меняет тогда скорость корабля или его курс. В результате период волн, набегающих на корабль, изменяется (вследствие изменения относительной скорости корабля и волн) и уходит от резонанса.

Положительные стороны резонанса: резонаторы в музыкальных инструментах, резонансные замки и ключи, раскачивание языка колокола. Тяжелый язык большого колокола может раскачать даже ребенок, если он будет натягивать веревку с периодом свободных колебаний языка. Но самый сильный человек не раскачает язык, дергая веревку не в резонанс. Магнитно- резонансное обследование организма. Магни́тно-резона́нсная томогра́фия (МРТ) — способ получения томографических медицинских изображений для исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса . Способ основан на измерении электромагнитного отклика атомных ядер , чаще всего ядер атомов водорода , а именно, на возбужде нии их определённым сочетанием электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.

1.4. Интересные факты из физики о резонансе

О знаменитом певце Шаляпине говорят, что он мог запеть так, что лопались плафоны в люстрах. Это не легенда, а вполне объяснимый с точки зрения физики факт. Это происходит когда частота собственных колебаний стеклянного плафона совпадает с частотой акустических волн.

Если связать толстой металлической проволокой два фортепиано в разных комнатах и играть на одном из них, то второе (с нажатой педалью!) будет играть ту же мелодию само собой, без пианиста ( приложение 5).

20 мая 2010 года в Волгограде затанцевал мост. По официальной версии мост вошел в резонанс под действием ветровых нагрузок [7] (приложение 6).

В странах Востока, например в Японии, во время землетрясения часто бывало так, что разрушались железобетонные здания, стальные мосты, а деревянные пагоды стояли как ни в чём ни бывало. В чем был секрет пагод? Секрет пагод на хорошем изобретательском уровне: внутри каждой пагоды древние строители подвешивали сверху вниз длинную деревянную балку с грузом на конце. Частоту колебаний этого своеобразного маятника подбирали такой, что во время землетрясения он раскачивался в противофазе с самой постройкой, помогая гасить колебания ( приложение 7). [7]

Действие микроволновки также основано на резонансе. В данном случае резонанс происходит в молекулах воды, которые поглощают излучение СВЧ (2,450 ГГц). Как следствие, молекулы входят в резонанс, колеблются сильнее, а температура пищи повышается [7] .

2. Практическая часть

2.1. Анкетирование

Чтобы выяснить насколько учащиеся нашей школы знакомы с явлением резонансы, мы провели анкетирование среди учеников 9-11 классов. В анкетирование приняли участие 27 человек. Анкета состояла из пяти вопросов:

1.Знаете ли вы, что такое резонанс? ( не знают- 37 % ( приложение 9).

2.Сталкивались вы с резонансом? ( нет - 48%) ( приложение 10).

3.Резонанс может быть а)вредным б) полезным? ( не знают-37%) ( приложение 11).

4.Примером вредного резонанса может быть

А) сильное раскачивание кораблей на волнах;

Б) сильное раскачивание железнодорожного вагона? (не знают- 48%) ( приложение 12).

5. Резонанс возникает, когда собственная частота колебательной системы совпадает

А) с амплитудой вынуждающей силы;

Б) с частотой вынуждающей силы? ( не знают -78%) ( приложение 13).

Проанализировав ответы на вопросы анкеты, можно сделать вывод о том, что малый процент учащихся обладают информацией по этой теме.

2.2. Эксперимент

Для проведения эксперимента используем камертон на резонаторе, такое устройство является источником звука. Ударив по ветвям камертона получаем направленный звук. На пути звуковой волны расположим такой же резонатор с фиксированным значением собственной частоты колебаний, таких же параметров. При совпадении частот, возникают колебания высокой амплитуды. Математический маятник резко проявляет колебания левого камертона. В системе левого камертона возникает резонанс и возбуждаем мы его с помощью звуковой волны, источником которого является такой же камертон. [7]

3.Заключение

Работая над темой, были изучены литературные источники, интернет-ресурсы, в результате чего выяснили, что резонанс имеет широкое применение, резонанс может быть как полезным так и вредным. В ходе исследования выяснили, что учащиеся нашей школы обладают недостаточной информацией по данной теме, поэтому считаем необходимым использовать собранный материал на уроках физики и на внеклассных мероприятиях. Проведён опыт по наблюдению акустического резонанса. Экспериментально доказали, что при совпадении собственной частоты с частотой вынуждающей силы, амплитуда колебаний увеличивается. Резонанс – это очень эффективный инструмент для решения многих практических задач, но и одновременно может быть причиной серьёзных разрушений, вреда здоровью и других негативных последствий. Таким образом, задача человека — не «брать силой» у природы ее богатства, а уметь настраивать свою технику в резонанс с природными явлениями, чтобы взаимодействие было максимально естественным и эффективным.

Цель проекта достигнута, задачи решены.

4.Библиографический список

1. Грачёв А.В , Погожев В.А. Физика : 11 класс: учебник для учащихся общеобразовательных организаций Москва издательский центр « Вентана-Граф» 2018, 464 с.

2. Грачёв, В.А. Погожев, П.Ю. Боков. физика: 9 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / - М.: Вентана-Граф, 2014.

3. Вульфсон И.И - Краткий курс теории механических колебаний / — Библиотека ВНТР. — М.: ВНТР, 2017. — 241 с.

4.Касьянов В.А. Физика. 10 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений. – М. Дрофа, 2003.- 416с.

5. Сауров Ю.А., Бутырский Г.А. Электродинамика: Модели уроков: Книга для учителя.- М. Просвещение, 1992.- 304с.

6. Трофимова Т.И. , Фирсов А.В. Колебания и волны. 10-11 классы: учебное пособие- М. : дрофа, 2008.- 286с.- Гимназия на дому.

Типичный пианист запись закреплена

Больше, чем просто факты.

Удивительный факт: если связать толстой металлической проволокой два фортепиано в разных комнатах и играть на одном из них, то второе (с нажатой педалью!) будет играть ту же мелодию само собой, без пианиста.

Настя Замощанская

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

Сейчас обучается 103 человека из 42 регионов

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Сейчас обучается 843 человека из 76 регионов

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

презентация на тему: Резонанс

РЕЗОНАНС
резкое возрастание
амплитуды
колебаний,
в результате
совпадения
собственной
частоты
с частотой
вынуждающей силы
Существует при вынужденных колебаниях

Учет и использование резонанса в быту и промышленности
Раскачивание тяжелого языка большого колокола при действии небольшой силы с частотой, равной собственной частоте языка.
Сильное раскачивание железнодорожного вагона при случайном совпадении его собственной частоты колебаний на рессорах с частотой ударов колес на стыках рельсов
Сильное раскачивание пароходов на волнах.

Явление резонанса может приводить к крупным разрушениям:

1906 год
Россия Санкт-Петербург
Мост через Фонтанку
обрушился от резонанса,
вызванного отрядом
солдат, марширующих
строем

Явление резонанса может приводить к крупным разрушениям:
в 1940 году США мост Тэйкома обрушился от автоколебаний, вызванных ветром

Акустический резонанс
Знаменитый певец
Шаляпин мог запеть так,
что лопались плафоны
в люстрах.
Резонанс вызван совпадением частоты собственных колебаний стеклянного сосуда с частотой звука, но петь при этом необходимо так же громко, как Шаляпин

Акустический резонанс
широко применяется в музыкальных инструментах :
пустые полости в них имеют такой объем и форму, что усиливают извлекаемый звук, издаваемый струнами.

Акустический резонанс
Аналогично, для усиления звука проектируются объем и форма внутренних помещений, в которых планируется петь или играть музыку

Ящик камертона, корпус музыкальных инструментов, трубы духовых инструментов –
резонаторы, усиливающие их звучание

Человек имеет собственный резонатор –
полость рта

Резонанс на службе
у древних людей
Как без подъемных кранов и другой техники древние люди передвигали многотонные глыбы на различные расстояния?
СТОУНХЕНДЖ

Удивительный факт
Если связать толстой металлической проволокой два фортепиано в разных комнатах и играть на одном из них, то второе (с нажатой педалью!) будет играть ту же мелодию само собой, без пианиста

Удивительный факт
Шум, который мы слышим, когда подносим к уху раковину, вовсе не шум прибоя, а звук собственный крови, струящейся по венам в ухе

А вы знаете?
Инфразвук высокой интенсивности, влекущий за
собой резонанс, из-за совпадения частот
колебаний внутренних органов и инфразвука,
приводит к нарушению работы практически всех
внутренних органов, возможен смертельный
исход из-за остановки сердца, или разрыва
кровеносных сосудов.

Следует принимать особые меры защиты против появления звуковых колебаний со следующими частотами, потому - что совпадение частот приводит к возникновению резонанса:

Собственные (резонансные) частоты некоторых частей тела человека

РЕЗОНАНС ТОКОВ
резонанс в электрической цепи переменного тока –
явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний силы тока в колебательном контуре при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с частотой свободных незатухающих колебаний в контуре
Явление электрического резонанса широко
используется при осуществлении
радиосвязи в схемах настройки радиоприёмников
(для выделения сигнала требуемой частоты), усилителей, генераторов высокочастотных колебаний.

Явление электрического резонанса
необходимо учитывать при расчёте
изоляции электрических цепей !
Колебательный контур,
работающий в режиме
резонанса токов, является
одним из основных узлов
электронных генераторов

На явлении резонанса основана работа многих электроизмерительных
приборов. Например, резонансный волномер используется
для измерения частоты и является основной частью генератора
стандартного вида

Ответьте на вопросы:
В чем заключается явление, называемое резонансом?
К каким колебаниям – свободным или вынужденным – применимо понятие резонанса?
Приведите примеры, показывающие, что в одних случаях резонанс может быть полезным явлением, а в других вредным?

Собственный голос в записи
Если вы когда-нибудь записывали на магнитофон свой голос, то вас наверняка удивило, насколько высоким он кажется при прослушивании записи. Запись же голосов друг людей казалась вам вполне нормальной. Но ваш голос — был совсем другой. В чем здесь причина?

Когда вы слышите собственный голос, большая часть звуков, особенно низкочастотных, поступает к вам в ухо непосредственно через кости черепа. Окружающие же слышат ваш голос лишенным тех низкочастотных составляющих, которые для вас окрашивают собственный голос в более сочные, глубокие тона. Слушая свой голос в записи на хорошем магнитофоне, вы воспринимаете его таким же, каким его слышат окружающие

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

Сейчас обучается 103 человека из 42 регионов

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Сейчас обучается 843 человека из 76 регионов

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

ТЕМА: «РЕЗОНАНС»
9 класс
Подготовила:
Учитель физики МБОУ Аларская СОШ Махачкеева Елена Даниловна

Примечание: слайды 2-5 на фоне песни «Крылатые качели»

Вынужденные колебания –
колебания, происходящие
под воздействием
внешних сил, периодически
изменяющихся с течением
времени.
Частота установившихся колебаний равна частоте вынуждающей силы.

1908 год
Россия Санкт-Петербург
Египетский Мост через
реку Фонтанку сильно
раскачался и
обрушился, когда по
нему проходил марше-
вым шагом кавалерий-
ский эскадрон.

РЕЗОНАНС
Явление резкого возрастания амплитуды установившихся вынужденных колебаний при совпадении собственной частоты колебательной системы с частотой вынуждающей силы.

Обрушение мостов
С резонансом можно встретиться и тогда, когда это совсем нежелательно. Так, например, в 1750 году близ города Анжера во Франции через цепной мост длиной 102 м шел в ногу отряд солдат. Частота их шагов совпала с частотой свободных колебаний моста. Из-за этого размахи колебаний моста резко увеличились, и цепи оборвались. Мост обрушился в реку.
В 1830 году по той же причине обрушился подвесной мост около Манчестера в Англии, когда по нему маршировал военный отряд.
В 1908 году из-за резонанса разрушился и так называемый Егитпетский мост в Петербурге, по которому проходил кавалерийский эскадрон.
Теперь для предотвращения подобных случаев войсковым частям приказывают “сбить ногу” и идти не строевым, а вольным шагом.
Чтобы избежать резонанса при переезде поезда через мост, он проходит его либо на медленном ходу, либо на максимальной скорости ( чтобы частота ударов колес о стыки рельсов не оказалась равной собственной частоте моста).
С резонансом можно встретиться не только на суше, но и в море и даже в воздухе. Так, например, при некоторых частотах вращения гребного вала в резонанс входили целые корабли. А на заре развития авиации некоторые авиационные двигатели вызывали столь сильные резонансные колебания частей самолета, что он разваливался в воздухе.

Домашнее задание: продумать методы борьбы с вредными проявлениями резонанса.
Упражнение 27 (1,3)

“Знания, не рожденные опытом, бесплодны и полны ошибок”.

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Дистанционные курсы для педагогов

311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов

Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 885 718 материалов в базе

«Интеграция современного искусства в детское творчество»

Свидетельство и скидка на обучение
каждому участнику

Ветер или солдаты, шагающие в ногу, могут разрушить мост . Это происходит если собственная частота моста совпадет с возмущающей силой, что вызывает резонанс. Таких случаев бывало немало. Так, к примеру, в 1940 г. обрушился мост Тэйкома в США от автоколебаний, вызванных ветром. В 1906 году разрушился прочный мост через реку Фонтанка, так отряд солдат шел в ногу. Вот почему проходя по мостам, солдаты получают приказ идти не в ногу, чтобы не вызвать его резонанс.

О знаменитом певце Шаляпине говорят , что он мог запеть так, что лопались плафоны в люстрах. Это не легенда, а вполне объяснимый с точки зрения физики факт. Допустим, мы знаем частоту собственных колебаний стеклянного сосуда, например стакана. Это можно установить по высоте тона звона этого стакана после легкого щелчка по нему. Если громко запеть эту ноту вблизи стакана, то, как Шаляпин, сможем расколоть стакан своим пением. Но петь при этом необходимо так же громко, как Шаляпин.

Читайте также: