Фізично небезпечні фактори – вібрація, шум, інфразвук та ультразвук

Санітарні норми і правила регламентують гранично допустимі рівні вібрації, заходи для її зниження, профілактику та лікувальні заходи. Санітарними правилами передбачається обмеження тривалості контакту людини з вібронебезпечним устаткуванням.

Біологічна активність вібрації використовується для лікувальних цілей. Відомо, що фактори, які діють на живі об'єкти, викликають, у залежності від інтенсивності дії, протилежні за значенням явища: стимуляцію біопроцесів чи їхнє гноблення. Правильно дозовані вібрації визначених частот не тільки не шкідливі, але, навпаки, збільшують активність життєво важливих процесів в організмі. При короткочасній дії вібрації спостерігається зниження болевої чутливості. Спеціальний вібромасажер знімає м'язову втому і застосовується для прискорення відбудовних нервово-м'язових процесів у спортсменів.

Механічні коливання в пружних середовищах викликають поширення в них пружних хвиль, які називають акустичними коливаннями.

Енергія від джерела коливань передається часткам середовища. В процесі поширення хвилі частинки середовища утягуються у коливальний рух з частотою, що дорівнює частоті коливань джерела, і з запізненням по фазі, що залежить від відстані до джерела і від швидкості поширення хвилі. Відстань між двома найближчими частками середовища, що коливаються в одній фазі, називається довжиною хвилі. Довжина хвилі – це шлях, пройдений хвилею за час, рівний періоду коливань.

Пружні хвилі з частотами від 16 до 20 000 Гц у газах, рідинах і твердих тілах називаються звуковими хвилями. Швидкість звуку в повітрі при нормальних умовах складає 330 м/с, у воді – 1 400 м/с, у сталі – 5 000 м/с. При сприйнятті людиною звуки розрізняють по висоті і голосності. Висота звуку визначається частотою коливань: чим більше частота коливань, тим вище звук. Голосність звуку визначається його інтенсивністю, що виражається у Вт/м2. Однак суб'єктивно оцінювана голосність (фізіологічна характеристика звуку) зростає набагато повільніше, ніж інтенсивність (фізична характеристика) звукових хвиль. При зростанні інтенсивності звуку в геометричній прогресії сприймана голосність зростає приблизно лінійно. Тому звичайно рівень голосності L виражають у логарифмічній шкалі L=10lg (1/10), де 1 і 10 – діючий та умовно прийнятий за основу рівень інтенсивності, рівний 10-12 Вт/м2, і оцінюваний як поріг чутності людського вуха при частоті звуку 1 000 Гц (людське вухо найбільш чуттєве до частот від 1 000 до 4 000 Гц). По цій шкалі кожна наступна ступінь звукової енергії (рівня роздратування) більше попередньої в 10 разів. Якщо інтенсивність звуку більше в 10, 100, 1 000 разів, то по логарифмічній шкалі це відповідає збільшенню голосності (рівня сприйняття) на 1, 2, 3 одиниці. Одиниця виміру голосності в логарифмічній шкалі називається децибелом (дБ). Вона приблизно відповідає мінімальному приросту сили звуку, що розрізняється вухом.

Для порівняльної оцінки можна вказати, що середній рівень голосності мови складає 60 дБ, а мотор літака на відстані 25 м утворює шум у 120 дБ.

Мінімальна інтенсивність звукової хвилі, що викликає відчуття звуку, називається порогом чутності. Поріг чутності в різних людей різний і залежить від частоти звуку.

Інтенсивність звуку, при якій вухо починає відчувати тиск і біль, називається порогом болючого відчуття. На практиці як поріг болючого відчуття прийнята інтенсивність звуку 100 Вт/м2, що відповідає 140 дБ.

Шум – це сукупність звуків різної частоти й інтенсивності, що безладно змінюються в часі. Для нормального існування, щоб не відчувати себе ізольованим від світу, людині потрібен шум у 10... 20 дБ. Це шум листя у лісі. Розвиток техніки і промислового виробництва супроводжується підвищенням рівня шуму. В умовах виробництва вплив шуму на організм часто сполучається з іншими негативними впливами: токсичними речовинами, перепадами температури, вібрацією і так далі.

До фізичних характеристик шуму відносяться: частота, звуковий тиск, рівень звукового тиску.

По частотному діапазоні шуми підрозділяються на низькочастотні – до 350 Гц, середньо частотні − 350... 800 Гц і високочастотні – вище 800 Гц.

За характером спектра шуми бувають широкополосні, з безупинним спектром і тональні. У останніх в спектрі є чутні тони.

По тимчасових характеристиках шуми бувають постійні, переривчасті, імпульсні та коливні в часі.

Звуковий тиск (Р) – це середній за часом надлишковий тиск на перешкоду, яка перетинає шлях хвилі. На порозі чутності людське вухо сприймає при частоті 1 000 Гц звуковий тиск P0 = 2•10-5Па. На порозі болючого відчуття звуковий тиск досягає 2•102 Па. Для практичних цілей зручною характеристика звуку є величина, що вимірювана в децибелах, – рівень звукового тиску. Рівень звукового тиску N – це виражене по логарифмічній шкалі відношення величини даного звукового тиску Р до граничному тиску Р0:

 

N = 20 Lg (P/P0).

 

Для оцінки фізіологічного впливу шуму на людину використовується величина, яка називається голосність та рівень голосності. Поріг чутності змінюється з частотою звуку: він зменшується зі збільшенням частоти від 16 до 4 000 Гц, потім зростає із збільшенням частоти до 20 000 Гц. Наприклад, звук, що утворює рівень тиску у 20 дБ на частоті 1 000 Гц має таку ж голосність, як і звук у 50 дБ на частоті 125 Гц. Тому звук одного рівня голосності на різних частотах