Негативні фактори та їх вплив на людину

Коливання — це багаторазове повторення однакових або майже однакових процесів, які супроводжують більшість природних явищ і явищ, зумовлених людською діяльністю.

Механічні коливання — це періодично повторювані, обертальні чи зворотно-поступальні рухи. Це теплові коливання атомів, биття серця, коливання моста під ногами, землі від проїжджаючого поруч потяга.

Будь-який процес механічних коливань можна звести до одного чи кількох гармонічних синусоїдальних коливань. Основними параметрами гармонічного коливання є: амплітуда — щонайбільше відхилення коливальної системи від положення рівноваги; період коливань — час одного повного коливання; частота коливань — кількість повних коливань за одиницю часу.

Усі види техніки, що мають вузли, які рухаються, створюють механічні коливання. Збільшення швидкості дії й потужності техніки призвело до різкого підвищення їх рівня, який називали вібрацією. Вібрація — це малі механічні коливання, що виникають у пружних тілах під впливом змінних сил. Так, електродвигун передає на фундамент вібрацію, викликану неврівноваженим ротором. Ідеально врівноважити елементи механізмів майже неможливо, тому в механізмах з обертовими частинами майже завжди виникає вібрація. Вібрація поширюється землею у вигляді пружних хвиль і викликає коливання будинків і споруд.

Вібрація машин може призводити до порушення функціонування техніки й викликати серйозні аварії. Встановлено, що вібрація є причиною 80 % аварій у машинах, зокрема, вона призводить до нагромадження втомлюючих ефектів у металах, появи тріщин.

Під час вивчення впливу вібрації на людину, її тіло розглядають як складну динамічну систему. Численні дослідження свідчать, що ця динамічна система змінюється залежно від пози людини, її стану — розслабленості, напруженості та інших чинників. Для такої системи існують небезпечні, резонансні частоти, й якщо зовнішні сили впливають на людину з частотами, близькими чи рівними резонансним, то різко зростає амплітуда коливань як усього тіла, так і окремих його органів.

Для тіла людини в сидячому положенні резонанс настає за частоти 4—6 Гц, для голови — 20—30 Гц, для очних яблук 60—90 Гц. За цих частот інтенсивна вібрація може призвести до травми хребта й кісткової тканини, порушення зору, а у вагітних жінок викликати передчасні пологи.

Коливання викликають у тканинах організму перемінне механічне напруження. Зміни напруження вловлюються безліччю рецепторів і трансформуються в енергію біоелектричних і біохімічних процесів. Інформацію про вібрацію, що діє на людину, сприймає особливий орган чуттів — вестибулярний апарат.

Вестибулярний апарат розташований у скроневій кістці черепа й складається з переддвір'я та напівкружних каналів, розташованих у взаємно перпендикулярних площинах. Вестибулярний апарат аналізує положення і переміщення голови в просторі, активізацію тонусу м'язів і підтримку рівноваги тіла. У переддвір'ї та напівкружних каналах є рецептори й ендолімфа (рідина, що заповнює канали та переддвір'я). Під час переміщення тіла й рухів голови ендолімфа робить неоднаковий тиск на чуттєві клітини. Оскільки напівкружні канали розташовуються в трьох взаємно перпендикулярних площинах, то за будь-якого переміщення тіла й голови збуджуються нервові клітини різних відділів вестибулярного апарата. Нервові волокна, що йдуть від рецепторів вестибулярного апарата, утворюють вестибулярний нерв, який приєднується до слухового нерва і йде в кінцевий мозок. У відповідній ділянці кори головного мозку в скроневій частині аналізуються сигнали від рецепторів вестибулярного апарата й приймається рішення щодо включення тих чи тих м'язів у роботу для відповідного розташування тіла відносно вектора дії гравітаційного поля.

Надмірне збудження рецепторів виявляється в так званих «повітряній» чи «морській» хворобах.

Якщо на людину діють вібрації широкого спектру, вестибулярний апарат може надсилати до центральної нервової системи помилкову інформацію. Це пов'язано з особливостями гідродинамічного пристрою вестибулярного апарата, що не пристосувався під час біологічної еволюції до функціонування в умовах високочастотних коливань. Така помилкова інформація викликає у деяких людей стан закачування, дезорганізує роботу багатьох систем організму, що необхідно враховувати у разі професійної підготовки.

Вплив вібрації на організм людини визначають рівнем віброшвидкості та віброприскорення, діапазоном діючих частот, індивідуальними особливостями людини. За нульовий рівень віброшвидкості беруть величину 5•10-8 м/с, а за нульовий рівень коливального прискорення — 3•10-4 м/с2, які розраховані за порогом чутливості організму.

За способом впливу на людину вібрацію поділяють на загальну, що передається через опорні поверхні на тіло людини, яка сидить чи стоїть, і локальну, що передається через руки людини. Тривалий вплив вібрацій призводить до вібраційної хвороби, що є доволі поширеною серед професійних захворювань. Зауважимо, що розрізняють чотири стадії перебігу вібраційної хвороби залежно від ступеня ураження.

На першій, початковій стадії, симптоми незначні: слабо виражений біль у руках, зниження порогу вібраційної чутливості, спазм капілярів, біль у м'язах плечового пояса.

На другій стадії посилюється біль у верхніх кінцівках, спостерігається розлад чутливості, знижується температура тіла, синіє шкіра кистей рук і з'являється пітливість. За умови усунення вібрації на першій і другій стадіях лікування є ефективним і зміни зворотні. Третя й четверта стадії характеризуються інтенсивним болем і різким зниженням температури кистей рук. Відзначають зміни з боку нервової, ендокринної, а також судинної систем. Порушення набувають генералізованого характеру, спостерігаються спазми мозкових судин і судин серця. У хворих з'являються запаморочення, головний і загрудинний біль, зміни мають стійкий характер і зазвичай є незворотними.

Віброзахист людини — це складна проблема біомеханіки. Під час розробки методів віброзахисту необхідно враховувати емоційний стан людини, напруженість роботи