Пустой сосуд создает больше шума

#хакнем_физика ???? рубрика, содержащая интересный, познавательный контент по физике как для школьников, так и для взрослых ????

Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.

Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.

ЗАДАЧА

В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?

Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…

В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:

«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».

Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…

А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!

Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!

Вот как должен выглядеть правильный ответ:

«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).

При этом возможно три варианта развития ситуации:

I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.

II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.

III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».

С этой задачей связана для меня одна интересная история.

Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).

Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.

Вот его рассказ, каким я его запомнил:

«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.

В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».

«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».

«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…

В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…

Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».

«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».

Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…

Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика

Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.

Другие статьи автора:

Вы читаете контент канала “Хакнем Школа”. Подпишитесь на наш канал, чтобы не терять его из виду.

Литературный журнал “Ритмы вселенной”

Владимир Маяковский фигура в русской литературе неоднозначная. Его либо любят, либо ненавидят. Основой ненависти обычно служит поздняя лирика поэта, где он воспевал советскую власть и пропагандировал социализм. Но со стороны обывателя, не жившего в ту эпоху и потока времени, который бесследно унёс многие свидетельства того времени, рассуждать легко.

Маяковский мог бы не принять советскую власть и эмигрировать, как это сделали многие его коллеги, но он остался в России до конца. Конец поэта печальный, но он оставался верен своим принципам, хотя в последние годы даже у него проскальзывают нотки недовольства положением вещей.

То, что начнет твориться в советской России после 30-х годов, поэт уже не увидит.

Стихотворение «Хорошее отношение к лошадям» было написано в 1918 году. Это время, когда ещё молодой Маяковский с восторгом принимает происходящие в стране перемены и без капли сожаления прощается со своей богемной жизнью, которую вёл ещё несколько лет назад.

Кобыла по имени “Барокко”. Фото 1910 года.

Большой поэт отличается от малого не умением хорошо рифмовать или мастерски находить метафоры, и уж точно не количеством публикаций в газетах и журналах. Большой поэт всегда берётся за сложные темы, которые раскрывает в своей поэзии – это даётся далеко не каждому, кто умеет писать стихи. Большой поэт видит не просто голод, разруху, когда люди видят голод и разруху. Он видит не роскошь и сытую жизнь, когда люди видят роскошь и сытую жизнь – подмечает те детали, мимо которых простой обыватель пройдёт мимо и не заметит ничего.

А Маяковский всю жизнь презирал мещанство и угодничество и очень хорошо подмечал тонкости своего времени.

О самой поэзии он выскажется так:

Поэзия — вся! — езда в незнаемое.
Поэзия — та же добыча радия.
В грамм добыча, в год труды.
Изводишь единого слова ради
тысячи тонн словесной руды.

В стихотворении (оно будет ниже) поэт напрямую обращается к животному. Но это обращение служит неким метафорическим мостом, который должен только усилить накал, происходящий в стихе и показать обычному обывателю всю нелепость и жестокость ситуации. Случаи жестокого обращения с лошадьми были часты в это время. Животных мучали до последнего, пока те действительно не падали замертво прямо на дорогах и площадях. И никто этого не пресекал. Это считалось нормой.

Животное же не человек…

Извозчики времён Маяковского.

Предлагаем вашему вниманию стихотворение «Хорошее отношение к лошадям», за которое по праву можно дать премию мира. Кстати, нобелевку в 2020 году получила американская поэтесса Луиза Глик. Аведь многие тексты Маяковского не хуже, и они то как раз о борьбе – борьбе за свободу и за равное существование на нашей планете.

Маяковский вдохновил множество хороших людей – именно поэтому его помнят и любят до сих пор.

Будь ты хоть человек, а хоть лошадка, которая отдаёт всю себя ради общей цели. Пусть поэт и обращается к лошади, но главную свою мысль он хочет довести до людей, которые стали слишком чёрствыми и жестокими.

Миру мир!

Хорошее отношение к лошадям

Били копыта,
Пели будто:
— Гриб.
Грабь.
Гроб.
Груб.-
Ветром опита,
льдом обута
улица скользила.
Лошадь на круп
грохнулась,
и сразу
за зевакой зевака,
штаны пришедшие Кузнецким клёшить,
сгрудились,
смех зазвенел и зазвякал:
— Лошадь упала!
— Упала лошадь! —
Смеялся Кузнецкий.
Лишь один я
голос свой не вмешивал в вой ему.
Подошел
и вижу
глаза лошадиные…

Улица опрокинулась,
течет по-своему…

Подошел и вижу —
За каплищей каплища
по морде катится,
прячется в шерсти…

И какая-то общая
звериная тоска
плеща вылилась из меня
и расплылась в шелесте.
«Лошадь, не надо.
Лошадь, слушайте —
чего вы думаете, что вы их плоше?
Деточка,
все мы немножко лошади,
каждый из нас по-своему лошадь».
Может быть,
— старая —
и не нуждалась в няньке,
может быть, и мысль ей моя казалась пошла,
только
лошадь
рванулась,
встала на ноги,
ржанула
и пошла.
Хвостом помахивала.
Рыжий ребенок.
Пришла веселая,
стала в стойло.
И всё ей казалось —
она жеребенок,
и стоило жить,
и работать стоило.

И стоило жить, и работать стоило!

Лайк и подписка – лучшая награда для канала.

Шум сопровождает человека повсюду: на улице, в транспорте, на работе и, к сожалению, даже дома, где человек должен отдыхать, а его организм восстанавливаться. В этой статье мы расскажем, что такое шумовое загрязнение и как оно влияет на организм человека. Какие существуют источники шумового загрязнения в городской среде и как с ним бороться в квартире.

Что такое шумовое загрязнение

Шумовое загрязнение относится к загрязнению окружающей среды.

Шумовое загрязнение — это раздражающий шум антропогенного характера, превышающий естественный уровень природного шумового фона.

Это любой нежелательный для человека звук или сочетание звуков разной интенсивности, которое способно оказать на организм человека нежелательное воздействие и мешает его жизнедеятельности.

На сегодняшний день шумовое загрязнение является одной из важнейших экологических проблем крупных городов. По данным Государственного доклада «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2019 году» среди жалоб на неблагоприятные условия проживания наибольшую долю занимают жалобы на шум — 66,8%. А доля жилой застройки, где выявлены несоответствия нормам по уровню шума составила 13,4 %. Таким образом, шум является важнейшим фактором, влияющим на окружающую среду и качество жизни.

Основные источники шума в городе

В 2019 году Министерство природных ресурсов и экологии РФ опубликовало рейтинг городов с самым высоким уровнем шумового загрязнения. В лидерах списка оказалась Москва и Санкт-Петербург, что не удивительно, ведь это два самых крупных города России.

Основными источниками шума в городах являются автотранспорт, железнодорожный транспорт, авиатранспорт и промышленные предприятия.

Первое место по «вкладу» в шумовое загрязнение городов занимает автотранспорт. Уровень шума, исходящий от крупных автомобильных магистралей, может достигать 90–95 дБ, он зависит от интенсивности трафика, скорости и состава потока (количества грузового транспорта). Наиболее шумный из всех видов автотранспорта — грузовые автомобили и мотоциклы (81–89 дБ).

Первое место по «вкладу» в шумовое загрязнение городов занимает автотранспорт

Следующий по степени влияния на шумовое загрязнение — это железнодорожный транспорт. Максимальный уровень шума от движущегося поезда может достигать 82–93 дБ, а на наземных линиях метрополитена — 75–80 дБ.

Авиатранспорт также оказывает значительное влияние на городской шумовой фон. Шум, исходящий от аэропорта, в среднем колеблется в пределах 78–80 дБ, а максимально может достигать 92–108 дБ. Шумовое загрязнение от воздушного транспорта зависит от интенсивности полётов и типа самолётов.

Также на шумовое загрязнение влияют и промышленные предприятия. Уровень шума зависит от технологических процессов предприятия и вида производства, он может варьироваться от 85 до 105 дБ.

К дополнительным источникам повышенного шумового фона стоит отнести строительные объекты, дорожно-строительные и ремонтные работы, звук сигнализации от стоящего автотранспорта, шумы от заведений индустрии питания и торговли, шумы котельных и другие источники шума, связанные с жизнедеятельностью человека.

Виды шума

Можно выделить два вида шумового загрязнения: воздушный и структурный шум.

Для воздушного (или акустического) шума характерно то, что он передаётся по воздуху и не вызывает вибраций на поверхностях. К нему относится разговорная речь, шум бытовой техники, голоса животных, музыка и так далее.

Структурный шум (он же ударный или вибрационный) передаётся посредством вибраций и возникает в результате прямого воздействия на какую-либо твёрдую конструкцию. Например, сверление, звук удара предметов при падении, стук каблуков или гул в вентиляционной шахте.

И структурный, и акустический виды шума чаще всего присутствуют одновременно и оказывают на организм человека совокупное воздействие.

Уровни шумового загрязнения в децибелах (дБА)

Каждый день человека окружают различные звуки с разной интенсивностью, силой и частотой. Все эти звуки складываются в единых хаотичный поток шума — шумовой фон.

Слуховой аппарат человека неравномерно воспринимает звуки с низкой и высокой частотой и при равной интенсивности воспринимает их тише, чем среднечастотные. Поэтому для оценки уровня звука применяют «взвешенный» показатель, эквивалентный по энергии, обозначается дБА.

Эквивалентный уровень шума — это расчётная величина, показывающая фактическое вредное воздействие шума на организм человека на протяжении определённого времени.

В таблице приведены примеры эквивалентной громкости звуков:

Примеры эквивалентной громкости звуков. Источник: Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена. Кафедра геологии и геоэкологии

Уровни шума и последствия для организма

Организм человека по-разному реагирует на разные уровни шума. При длительном воздействии даже незначительное превышение допустимых норм может привести к негативным последствиям для организма. Но существуют и диапазоны, при которых человеку будет нанесён значительный вред и при кратковременном воздействии.

• 35–50 дБ
  Нарушение сна, усталость, вялость, снижение работоспособности
• 50–65 дБ
  Раздражительность, изменения в вегетативной нервной системе
• 65–90 дБ
  Физиологическое воздействие: повышение пульса и давления крови, сужение сосудов, снижение порога слышимости
• свыше 90 дБ
  Нарушения работы органов слуха, головная боль и шум в ушах, ощущение тошноты, ограниченное восприятие речи
• свыше 130 дБ
  Возможен разрыв барабанных перепонок, нарушается связь между частями внутреннего уха, риск полной потери слуха, разрушение нервных клеток, разрыв мелких кровеносных сосудов
• свыше 200 дБ
  Разрыв лёгких, смерть

Допустимые уровни шума в помещении

Допустимые уровни шума регулируются санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Согласно санитарным нормам, допустимым считается уровень шума, который при длительном воздействии на слуховой аппарат человека не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. При этом в СанПиН указано, что соблюдение предельно допустимого уровня шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.

Согласно СанПиН, допустимым уровнем шума для жилых помещений являются следующие показатели:

• В светлое время суток
  с 7:00 до 23:00 — от 40 до 55 дБ
• В тёмное время суток
  с 23:00 до 7:00 — 30 до 45 дБ

Более подробно о санитарных нормах, регулирующих уровень шума для жилых помещений, читайте в нашей статье «Допустимые уровни шума в квартире по СНиП и СанПиН».

Влияние шума на организм человека

Если звук — это волны, распространяющиеся в среде и создающие колебания, которые воспринимаются органами чувств, то шум — это беспорядочное смешение этих звуков.

Основное отличие звука от шума в том, что звук имеет определённый тембр и спектральную окраску, поэтому его источник установить достаточно просто. А шум — это хаотичное и неконтролируемое смешение звуков, которое не имеет определённого источника. Поэтому шум гораздо сложнее воспринимается, является раздражающим фактором и способен оказывать на организм человека негативное влияние.

Шумовое загрязнение считается одним из самых опасных факторов окружающей среды, влияющих на организм человека. А Всемирная организация здравоохранения признала шумовое загрязнение одним из ключевых факторов риска для здоровья.

В 2018 году ВОЗ выпустила «Руководство по вопросам шума в окружающей среде», согласно которому основными негативными последствиями от шумового загрязнения являются сердечно-сосудистые заболевания, расстройство когнитивных и интеллектуальных способностей у детей, нарушение сна, эмоциональная раздражительность. И чем чаще человек находится в условиях повышенной шумовой нагрузки, тем сильнее негативные последствия, так как шумовое воздействие обладает аккумулирующим свойством и накапливается в организме.

Шумовое загрязнение считается одним из самых опасных факторов окружающей среды, влияющих на организм человека

По данным ВОЗ, комфортный для человека уровень звука — это 20–30 дБ. Звук начинает оказывать негативное воздействие на организм уже при 53 дБ, ритм сна сбивается при уровне ночного шума свыше 42 дБ — этого достаточно, чтобы заработать бессонницу. А риск потери слуха наступает при уровне шума в 90 дБ.

Существует такое понятие, как слуховая адаптация. Оно означает, что органы слуха могут приспосабливаться к некоторым постоянно повторяющимся шумам. Но слуховая адаптация — явление временное, которое не защищает от патологических процессов в организме и потери слуха.

Шумовая болезнь

Во второй половине прошлого столетия изучением влияния шума на организм человека занималась профессор и доктор медицинских наук Евгения Цезаревна Андреева-Галанина.

Она впервые дала полное описание клинической картины заболевания, развивающегося под воздействием шума — так называемой «Шумовой болезни».

Профессор изучала функциональные нарушения нервной и сердечно-сосудистой системы и динамику нарушения чувствительности слуха при воздействии шума на человека.

Она доказала, что шум является общим раздражителем и оказывает влияние не только на слух, но и на структуры головного мозга, вызывая отклонения в разных системах организма.

Таким образом, шумовая болезнь — это заболевание, связанное с поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, вызванное длительным воздействием на организм человека интенсивного шума.

Шумовая болезнь — это заболевание, вызванное длительным воздействием шума на организм человека

Проявления шумовой болезни разделяют на специфические и неспецифические.

К специфическим или слуховым изменениям, связанным с длительным воздействием повышенного уровня шума, относят ухудшения со стороны слухового аппарата.

Неспецифические или неслуховые последствия проявляются со стороны нервной и сердечно-сосудистой системы, причём они могут проявляться раньше, чем со стороны органов слуха.

Специфические (слуховые) последствия

К признакам негативного воздействия повышенного шумового фона со стороны слухового аппарата относят:

• Шум, звон, писк в ушах
• Давление в ушах
• Неустойчивая походка
• Непостоянное головокружение
• Снижение слуха на оба уха от лёгкой до значительной степени

Неспецифические (неслуховые) последствия

Симптомы могут проявляться по-разному и зависят от интенсивности шума, его характера и продолжительности воздействия. Среди основных неслуховых симптомов выделяют:

• Головные боли различной интенсивности
• Снижение памяти
• Повышенная утомляемость
• Эмоциональная неустойчивость
• Прерывистый сон, бессонница
• Боли в области сердца

Как бороться с шумовым загрязнением в квартире

Социологическое исследование, проведённое ФОМ в 2018 году, показало, что почти 40% россиян обычно не высыпаются, из-за того, что им мешает шум. А 46% опрошенных отметили, что тишина за окном сделала бы их сон более крепким, глубоким и спокойным.

В борьбе за тишину ежегодно разрабатываются новые решения, направленные на подавление шума, поступающего в квартиры. Это различные шумоизоляционные материалы для отделки внутренних поверхностей помещения, стеклопакеты с шумопоглощающими свойствами, шумоизоляционные шторы и многое другое.

Основной шум проникает в квартиры через окна, так как это самая тонкая поверхность в квартире, которая отделяет жилое пространство от уличного.

Основной шум проникает в квартиры через окна

Самый простой и очевидный способ в борьбе с шумом с улицы — это установка шумоизоляционных стеклопакетов. Они специально разработаны для установки в квартиры, окна которых выходят на оживлённые улицы или магистрали и способны снизить уровень шума на 25–35 дБ. Подробнее о шумоизоляционных окнах читайте в нашей статье «Шумоизоляция окон в квартире. Обзор решений».

Но прежде чем покупать дорогостоящие окна, можно улучшить шумоизоляцию существующих. Для этого нужно заменить изношенные уплотнители, отрегулировать фурнитуру, чтобы обеспечить плотное прилегание створки окна к раме, и сделать шумоизоляцию откосов.

В дополнение к стеклопакетам немного усилить эффект шумового поглощения помогут шумоизоляционные шторы. Для их изготовления используют плотные тяжёлые ткани, которые поглощают шум, например, бархат или блэкаут со слоем винилового покрытия на оборотной стороне. Они задерживают звуки с улицы, только если полностью задёрнуты, что подходит для сна, но очень некомфортно для дневного времени суток, так как помимо звуков они не пропускают солнечный свет.

Но стоит учесть, что шумоизоляционные шторы дают эффект только в том случае, если окна плотно закрыты. Подробнее про шумоизоляционные шторы мы рассказываем в статье «Что такое шумоизоляционные шторы и спасут ли они от шума с улицы?».

Ещё одной альтернативой может стать полная звукоизоляция всей квартиры. Но это кардинальное решение, так как придётся делать полноценный ремонт, оно больше подойдёт тем, кто только купил квартиру. К тому же при звукоизоляции стен необходимо возвести каркас, который отступает от стены на 5–10 см, чтобы заложить в него звукоизоляционные и звукопоглощающие панели. Такой способ борьбы с шумом не только дорогостоящий, но и съедает квадратные метры.

Но в погоне за тишиной люди забывают о самом важном — о том, как свежий воздух будет поступать в квартиру. Ведь если открыть окно, то шум с улицы наполнит всё помещение, и все меры, которые были предприняты для его звукоизоляции окажутся напрасными.

А если не открывать окно, то в помещении непрерывно будет повышаться уровень углекислого газа, который также негативно влияет на здоровье человека. Получается, что, избавляясь от одной проблемы, ей на смену приходит другая. Подробнее о негативном влиянии СО2 читайте в нашей статье «Углекислый газ и его воздействие на организм человека».

Получается замкнутый круг: открытое окно — шум, закрытое окно — углекислый газ.

Но на самом деле сейчас существуют и другие решения, позволяющие проветривать, не открывая окно — это системы приточной вентиляции. Одной из таких систем является компактное устройство бризер.

С помощью бризера можно организовать необходимый приток свежего воздуха и при этом держать окна плотно закрытыми.

Бризер принудительно подаёт в помещение необходимое количество воздуха с улицы, пропускает его через многоступенчатую систему фильтрации и подогревает до комфортной температуры. При этом он не пропускает шум с улицы.

Таким образом, с помощью бризера и плотно закрытых окон можно избавиться от проникновения в квартиру шума с улицы и при этом обеспечить необходимый приток свежего и чистого воздуха.

Если понравилась статья, ставьте лайк и подписывайтесь!

Хотите узнать больше о том, как создать комфортный микроклимат в доме или офисе? — заходите в блог.

Оригинал статьи в нашем блоге.