Негативні фактори та їх вплив на людину

Віброзахист людини – це складна проблема біомеханіки. Під час розробки методів віброзахисту необхідно враховувати емоційний стан людини, напруженість роботи й ступінь її стомлюваності.

Основним заходом захисту від вібрації є віброізоляція джерела коливань. Прикладом можуть бути автомобільні й вагонні ресори. Віброактивні агрегати встановлюють на віброізоляторах (пружинах, пружних прокладках, пневматичних або гідравлічних пристроях), що захищають фундамент від впливу механічних коливань.

Санітарні норми й правила регламентують гранично допустимі рівні вібрації, заходи для її зниження, профілактику та лікування. Санітарні правила передбачають обмеження тривалості контакту людини з вібронебезпечним устаткуванням.

Біологічну активність вібрації використовують з лікувальною метою. Відомо, що фактори, які діють на живі об’єкти, викликають, залежно від інтенсивності дії, протилежні за значенням явища: стимулюють біопроцеси або їх пригнічують. Правильно дозовані вібрації певних частот не тільки не шкідливі, й, навпаки, збільшують активність життєво важливих процесів в організмі. За короткочасної дії вібрації спостерігається зниження больової чутливості. Спеціальний вібромасажер знімає м’язову втому й сприяє прискоренню 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. У процесі поширення хвилі частинки середовища втягуються у коливальний рух з частотою, що дорівнює частоті коливань джерела, із запізненням по фазі, що залежить від відстані до джерела й швидкості поширення хвилі. Відстань між двома найближчими об’ємами середовища, що коливаються в одній фазі, називають довжиною хвилі. Довжина хвилі – це шлях, пройдений хвилею за час, рівний періоду коливань.

Пружні хвилі з частотами 16-20 000 Гц у газах, рідинах і твердих тілах називають звуковими хвилями. Швидкість звуку в повітрі за нормальних умов cтановить 330 м/с, у воді – 1400, у сталі – 5 000 м/с. Звуки, які сприймаються людиною, розрізняють за висотою та голосністю. Висоту звуку визначають частотою коливань: що більше частота коливань, то вищий звук. Голосність звуку визначають його інтенсивністю й виражають у Вт/м2. Однак суб’єктивно оцінювана голосність (фізіологічна характеристика звуку) зростає набагато повільніше, ніж інтенсивність (фізична характеристика) звукових хвиль. У разі зростання інтенсивності звуку в геометричній прогресії сприймана голосність підвищується приблизно лінійно. Тому звичайно рівень голосності L виражають у логарифмічній шкалі L = 10Ig (1/10), де 1 і 10 – діючий та умовно прийнятий за основу рівень інтенсивності, що дорівнює 10-12 Вт/м2 і оцінюється як поріг чутливості людського вуха за частоти звуку 1000 Гц (людське вухо найбільш чутливе до частот 1000-4000 Гц). За цією шкалою кожний наступний ступінь звукової енергії (рівня подразнення) більший попереднього в 10 разів. Якщо інтенсивність звуку більша в 10, 100, 1000 разів, то за логарифмічною шкалою це відповідає збільшенню голосності (рівня сприйняття) на 1, 2, 3 одиниці. Одиницю виміру голосності в логарифмічній шкалі називають децибелом (дБ). Вона приблизно відповідає мінімальному зростанню сили звуку, що розрізняє вухо.

Для порівняння зазначимо, що середній рівень голосності мови становить 60 дБ, а двигун літака на відстані 25 м створює шум у 120 дБ.

Мінімальну інтенсивність звукової хвилі, що викликає відчуття звуку, називають порогом чутності. У різних людей він неоднаковий і залежить від частоти звуку.

Інтенсивність звуку, за якої у вусі виникають такі відчуття, як тиск і біль, називають порогом болючого відчуття. Зазвичай порогом болючого відчуття вважають 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 людині потрібен шум у 10-20 дБ. Такий шум створює листя у лісі. Розвиток техніки й промислового виробництва супроводжується підвищенням рівня шуму. В умовах виробництва дія шуму на організм людини часто поєднується з іншими негативними впливами: токсичними речовинами, перепадами температури, вібрацією тощо.

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

За частотним діапазоном шуми поділяють на низькочастотні – до 350 Гц, середньочастотні – 350-800 Гц і високочастотні – вище 800 Гц.

За характером спектра шуми бувають широкосмугові, з безперервним спектром, і тональні. У останніх у спектрі розрізняють тони.

За тимчасовими характеристиками шуми поділяються на постійні, переривчасті, імпульсні та коливальні в часі.

Звуковий тиск (Р) – це середній за часом надлишковий тиск на перешкоду, яка перетинає шлях хвилі. На порозі чутності людське вухо сприймає за частоти 1000 Гц звуковий тиск P0 = 2•10-5 Па. На порозі больового відчуття звуковий тиск досягає 2•102 Па. Для практичних цілей зручною характеристикою звуку є величина, вимірювана в децибелах, – рівень звукового тиску. Рівень звукового тиску N – це виражене за логарифмічною шкалою відношення величини певного звукового тиску Р до граничному тиску Р0:

N = 20 Lg (P/P0).

Для оцінювання фізіологічного впливу шуму на людину використовують величини, які називають голосністю та рівнем голосності. Поріг чутності змінюється із частотою звуку: він зменшується зі збільшенням частоти від 16 до 4000 Гц, а потім зростає із збільшенням частоти до 20 000 Гц. Наприклад, звук, що створює рівень