Презентация "Тайны «звукового солнца»" по физике – проект, доклад

Научно-исследовательская работа по физике на тему: Тайны «звукового солнца»

Выполнили:студентки гр.Т4-10 Гиль Э. Афнагель И. Удовенко Е. Преподаватель: Литвиненко Ирина Витальевна.

Цели работы Изучить историю возникновения колокола. Исследовать лечебные свойства колокольного звона. Определить физические аспекты колокола. Создать карту туристического маршрута. Задачи Изучить литературные и электронные источники по данной теме. Исследовать как на человека воздействует колокольный звон. Создать презентацию по теме. Создать карту туристического маршрута.

Колокол — инструмент, источник звука, имеющий куполообразную форму и, обычно, язык, ударяющийся изнутри о стенки. При этом, в различных моделях, раскачиваться может как купол колокола, так и его язык.

Колокола

История возникновения колокола

Изготовление и употребление колоколов относится к глубокой древности. Колокола были известны евреям, египтянам, римлянам. Известны колокола были в Японии и Китае. Появление колоколов на Руси относится к самым истокам христианства. Исторически обоснованно, что колокола пришли не из Византии, а с Запада, но широкое их распространение относится к более поздним временам. Нужно было значительное время чтобы "новые звоны" органично вошли в церковную жизнь.

О русских мастерах колокольного дела впервые упоминается в летописи 1194 года. Вначале XII в. русские мастера имели свои литейные мастерские в Киеве. Древнейшие русские колокола лились не большими, совершенно гладкими и не имели надписей.

Что такое колокол?

Колокол-это самозвучащий музыкальный инструмент». Такое научное опре­деление дает Энциклопедический словарь. «Оп­рокинутая чаша с малиновым звоном» — опреде­ление второе, поэтическое; один из древнейших символов православной Руси, а ныне еще и при­мета ее возрождения - определение третье. Метал­лическая чаша, перевернутая вверх дном, внутри которой по центру дна подвешен металлический «язык» (см. рис.); при их взаимном перемещении (например, движении «языка» при помощи верев­ки) происходит удар о стенку чаши, и та издает звук. Это - четвертое определение.

Звуки колокола

У каждого колокола есть основной тон, соответствующий высоте его звуча­ния, и богатый, характерный только для него набор добавочных тонов — более низких и более высоких. Именно они и создают разнообразие тембров, по кото­рым различают голоса колоколов с одинаковой высотой основного тона. Рассмотрим физический механизм звучания. При ударе языком колокола о стенку бронзовой чаши возникает ее упругое дрожание, которое представляет со­бой сумму многих собственных колебаний звуковой частоты. Cтена колеблющегося колокола разделена «меридианами покоя», число которых может быть 4 или 6, или 8, или 10. В те моменты, когда в данном из секторов стенка «всучивается», в соседних - она в покое. Но есть и другие виды колебаний колокола. Чтобы представить их, перейдем от объема к плоскости: мысленно превратим колокол в круглую плоскую метал­лическую пластину. Закрепим ее в центре, насыпем тонкий ровный слой песка и приведем в колебательное движение, проводя по краю пластины смычком. На поверхности пластины образуются песчаные узоры - фигуры Хладни (название дано по имени изучавшего их немецкого ученого Э. Ф. Хладни).

Причина их образования — собственные колебания пластины: колеблющиеся секторы пластины, вспучиваясь, стряхивают с себя песок, и он собирается вдоль линий покоя. Хладниевые фигуры, таким образом, свидетельствуют о том, что пластина разделена, не только меридианами, но и параллелями покоя. Каждому сочетанию меридианов и параллелей покоя соответствует своя частота колебаний: более высоким частотам соответствует более дробная сетка линий покоя.

На протяжении многих веков литейщики колоколов искали решение вопро­сов, какими должны быть пропорции между размерами и массой, толщиной сте­нок в разных сечениях, какой быть форме колокола, чтобы получить гармоничес­кое звучание, т.е. такое, при котором добавочные тоны (обертоны) гармонично сочетались с основным, создавая единое пре­красное целое. Все практические находки тщательно записывались, составлялись таблицы размеров, масс, состава метал­ла. Эти сведения часто храни­лись в секрете. Основные таб­лицы были сделаны в XVI в.

Но только в XVIII в. удалось найти такую «правильную» форму колокола, при кото­рой он звучал особенно гармонично: было значительно расширено основание и наращена нижняя часть, ей придан вид заостренной массивной «губы». Вырабо­тался тип русского колокола. В нем диаметр нижней части равен высоте колоко­ла, а диаметр верхней части - половине диаметра нижней. В тоже время литейщики пришли к выводу, что при таком профиле колокол может давать, совмещая, три гармонических тона, но при этом сила трезвучия поглощает добавочные тона. Несколько слов о «языке» колокола. «Язык» изготавливают из железа. Масса его обычно составляет 1/25 от массы колокола. Форма может быть различной: она зависит от способа воз­буждения звука — раскачивают ли «язык» или раскачивают колокол; первый способ — русский, второй — западноевропейский. В начале XX в. по количеству, качеству и величине колоколов, гармонии дава­емых ими звуков Россия занимала в мире первое место. Обратим теперь внимание на явление резонанса. Устройство колокола тако­во, что его звучание — это дуэт металла и столба воздуха в нем, который приходит в колебательное движение с частотой, равной частоте колебаний стенок совер­шая вынужденные колебания. Чтобы собственная частота колебаний столба воз­духа совпадала с частотой колебаний стенок колокола, столб должен иметь опре­деленные параметры и ударять по нему надо в определенные моменты. Благодаря резонансу возрастает амплитуда и энергия звуковой волны и, как следствие, — грамотность звука. В звоне (звуке) колокола, т. е. в его звуковом спектре, присутствуют неслыш­ные звуки — ультразвук и инфразвук. Наше ухо не воспринимает их, но человек — биологическая система, и поэтому, так или иначе, отзывается на их воздействие.

«Дома», где живут колокола и рождаются звуки

Колокола, как мы уже говорили, размещают на колокольнях — специальных башнях с открытым верхним ярусом, стоящим рядом с храмом, или на звонницах - особых надстройках с проемами на самом храме. Колокольня Ивана Великого в московском Кремле (построенная в 1505-1600 гг.) В их устройстве тоже используются явление резонанса, причем с древних вре­мен. Так, в верхней части колоколен и звонниц, их шатрах (см. рис.) распола­гаются «слухи» (2) - отверстия (окошечки, убывающие по величине к вершине) для резонанса звука. Размеры отверстий делаются такими, чтобы частота колебаний столба воздуха в них совпадала с частотой звучания колокола, («звона») (3). Кроме того, в толщу стен барабанов (4) иногда встраивают пустые глиняные кувшины или горшки - «голосники», которые выполня­ют такую же роль, как и «слухи»

Технология литья колокола

Колокола формуются обыкновенно по способу вольной глиняной мазки, при помощи шаблонов, и только небольшие колокольчики формуются в опоках. Мазку производят или в литейном чану, или же внутри сушильной камеры, если таковая имеется надлежащих размеров. На отечественных колокольных заводах формовка колоколов производится так: сначала приготовляют сердечник. На него наносится временная рубашка, и уже по этой последней выделывается кожух.

Оформление колокола

Оформление колоколов в России, даже на первых стадиях развития литейного дела, зависело от законов построения колокольного орнамента как такового, а также от господствующего стиля своей эпохи.

С середины XVII века новизна требований, присущая Царским и Патриаршим колокольным заказам, заставляла мастеров искать новые изобразительные и декоративные формы. Известно, что во времена Патриарха Никона на колоколах начали отливать рельефные скульптурные изображения в полный рост, один из колоколов Никоновского периода сохранился в Новоиерусалимском монастыре

Традиция парадных рельефных изображений на колоколах была продолжена вплоть до отливки « Царь – колокола» Московского Кремля, Лаврского «Царь – колокола», а также Кремлевского «Большого Успенского" колокола и колоколов Храма Христа Спасителя. Все это не могло не стать примером для других литейщиков-современников.

Колокольное благозвучие

Консонантные сочетания различных групп тонов и наличие дискретных призвуков, не связанных ни с каким из консонансов, позволяют внимательному слушателю находиться как будто в движении, постоянно "разглядывать" звук колокола. Слух человека старается найти для себя гармоническую опору в колокольном строе, и в то же время, впечатление от звона обогащается "букетом" отдельных призвуков.

Целебный звон колокола

Колокольные звоны применяли в лечении психосоматических заболеваний, таких как гипертоническая, язвенная болезни, бронхиальная астма и другие. Звоны использовали также при невротических реакциях, нарушениях контактов с окружающими, но самым впечатляющим явилось облегчение болевого синдрома у онкологических больных. Сегодня уже доказано: акустическая волна при звоне колоколов распространяется в форме креста. Ученые установили: волна, распространяемая колоколом, убивает болезнетворные бактерии в радиусе нескольких километров!

Недаром говориться: "Если икона - это молитва в красках, храм - молитва в камне, то колокол - это молитва в звуке, икона звучащая. Это тот отлитый из бронзы звук, который русское ухо православного человека выбрало для себя как идеал". Православный человек рождался, жил и умирал со звоном. Известны многочисленные случаи, когда внезапно раздавшийся удар колокола предотвращал преступление и самоубийство, приводил к раскаянию, призывал в храм отчаявшегося человека, который получал в нем успокоение и обретал жизненные силы и смысл существования.

Примеры колокольного звона

Будничный звон Успенского собора Ростов

Егорьевский

Новодевичий монастырь

Ростов Ионинский звон Успенского собора

Колокол и его название

Колокола занимают особое место в истории России. Первое упоминание о них относится к 1066 году и связано со звонницей Святой Софии Новгородской. Отношение к колоколам было почти таким же, как и к живым существам. Очень часто их "награждали" каким-либо пышным или забавным именем или прозвищем. В независимости от своего названия каждый из них имеет свою историю величественную, трагичную или забавную.

Колокола в культуре

Издревле на Руси с особым благоговением и почитанием относились к колоколам. Трудно представить себе древнерусский город в праздничный или воскресный день без колокольного звона. Колокола стали для русского человека одним из любимейших образов песен, сказок, преданий, поговорок и загадок.

Багратионовск Веры, Надежды, Любви и матери их Софии храм

Гвардейск Иоанна Предтечи храм

Церкви Калининградской области

Зеленоградск, посёлок Рыбачий Преподобного Сергея Радонежского храм

Нестеров Святого духа церковь

Неманский район, посёлок Ульяново В честь Владимирской иконы Божией Матери церковь

Озерск Александра Невского храм

Полесск Святителя Тихона церковь

Правдинск Свято - Георгиевский храм

Светлогорск город, Янтарный пгт В честь Казанской иконы Божией Матери храм

Светлый Благовещания Пресвятой Богородицы храм

Советск Свято -Троицкий храм

Черняховск Архангела Михаила храм

Калининград Христа Спасителя кафедральный собор

Список используемой литературы

Давыдов А.Н. Колокола и колокольные звоны в народной культуре // Колокола: история и современность. М., 1985. С. 7–17 Коновалов И.В.Колокола и звонари // Православный колокольный звон. Теория и практика. М., 2002. С. 99-110 Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 10 класс // ВАКО. М., 2006. С.29-34 www.zvon.ru http://www.pravoslavie.ru/ http://www.3rm.info/7334-celebnyj-kolokolnyj-zvon.html