ЛЕКЦИЯ 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ. Лектор проф. Ж. В.

ЛЕКЦИЯ 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ. Лектор проф. Ж. В. Гудинова. Лекция составлена с использованием материалов доц. И. В. Гегечкори 1 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ПЛАН ЛЕКЦИИ: 1. Механические колебания, определение, виды, параметры, общее свойство волн 2. Шум, определение, физические свойства звуковой волны, восприятие звуков, классификация, действие шума на организм. 3. Инфразвук, определение, классификация, действие на организм. 4. Ультразвук, определение, классификация, действие на организм. 5. Вибрация, определение классификация, действие на организм. 6. Профилактика неблагоприятного действия на организм механических колебаний. Гигиеническое нормирование. 2 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ получить представление о механических колебаниях объектов среды, их классификации, параметрах и свойствах; получить представление о действии механических колебаний на организм и ознакомиться с основными мероприятиями по профилактике неблагоприятного влияния механических колебаний. 3 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

1. Механические колебания, определение, виды, параметры, общее свойство волн 4 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ – это поочередные периодические движения тела в двух противоположных направлениях, то есть – это источники волн, которые распространяются только в упругой среде. Механические колебания могут совершать маятник, струна музыкального инструмента, части машин и механизмов, здания, мосты, частицы воздуха при распространении в нем звука и др. 5 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ОБЩЕЕ СВОЙСТВО ВОЛН: Волны могут Пример: распространяться через среду (вода, воздух, твердое тело) на волна бежит по большие расстояния. привязанному за При этом сама среда один конец шнуру, совершает лишь но каждый участок ограниченное движение, то есть волна при своем шнура только распространении не колеблется вверх переносят с собой вещество. вниз. Волны из одной точки пространства в другую переносят энергию. 6 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ: МОЩНОСТЬ ВОЛНЫ, W (Вт) – энергия, переносимая за единицу времени. ИНТЕНСИВНОСТЬ (СИЛА) ВОЛНЫ, I (Вт/м 2) – энергия, переносимая через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению потока энергии. ДАВЛЕНИЕ, P (Н/м 2, Па) – переменное давление, возникающее при прохождении звуковых волн дополнительно к атмосферному давлению. 7 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ: АМПЛИТУДА, А (м, см, мм. . . ) – максимальное отклонение точки от положения равновесия (высота гребня, глубина впадины) ДЛИНА ВОЛНЫ, (км, м, см, мм. . . ) – расстояние между двумя соседними гребнями (или между любыми двумя последовательными одинаковыми по высоте точками волны). ЧАСТОТА, f (Гц) – количество полных колебаний за единицу времени. Гц – количество полных колебаний в 1 секунду. ПЕРИОД, Т (сек) – время, в течение которого совершается одно полное колебание; СКОРОСТЬ, v (м/сек) – скорость, с которой перемещается гребень волны. 8 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ШУМ ИНФРАЗВУК УЛЬТРАЗВУК ВИБРАЦИЯ 9 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

2. Шум, определение, физические свойства звуковой волны, восприятие звуков, классификация, действие шума на организм 10 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ОПРЕДЕЛЕНИЯ (физические): ШУМ – беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности и частоты. ЗВУК – волнообразно распространяющийся в упругой среде колебательный процесс в виде чередующихся зон сгущения и разряжения частиц этой среды, воспринимаемый человеком через орган слуха. 11 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ОПРЕДЕЛЕНИЕ (гигиеническое): ШУМ – любой нежелательный звук или их совокупность или любые звуки и их сочетания, мешающие работе и отдыху и оказывающие неблагоприятное воздействие на организм человека. 12 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ВОСПРИЯТИЕ ЗВУКОВ (ШУМОВ) ЧЕЛОВЕКОМ Для слушающего человека очевидны две характеристики звука: высота и громкость. Они характеризуют ощущения, возникающие в сознании. Каждой из этих субъективных характеристик соответствует величина, измеряемая физическими методами. Физической величиной, характеризующей высоту звука, является частота звуковой волны. Чем меньше частота, тем ниже звук; чем больше частота, тем выше звук. 13 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ВОСПРИЯТИЕ ЗВУКОВ (ШУМОВ): ЧАСТОТА Человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне от 16 до 20 000 Гц, которые называются диапазоном слышимости (акустическим диапазоном). Собаки воспринимают до 50 000 Гц, летучие мыши – до 100 000 Гц, дельфины – до 200000 Гц. Максимальная чувствительность человеческого уха – в диапазоне 1000 -4000 Гц (высокие звуки). Чувствительность к звуку зависит от возраста (у молодых выше), звукового фона поселения (отмечена одинаковая слуховая чувствительность у 60 -летних жителей Гвинеи и 20 -летних в Нью-Йорке). 14 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ВОСПРИЯТИЕ ЗВУКОВ (ШУМОВ): ЧАСТОТА Шумы содержат звуки различных частот. Совокупность частот образует спектр шума. Для гигиенической оценки шума используется звуковой диапазон до 11 000 Гц, включающий 9 т. н. октавных полос: 31, 5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Такое деление связано с чувствительностью уха: только увеличение частоты в два раза воспринимается как повышение тона. То есть, октава – это диапазон частот, границы которого различаются в два раза (или верхняя граница которого в 2 раза больше нижней). 15 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ВОСПРИЯТИЕ ЗВУКОВ (ШУМОВ): ГРОМКОСТЬ Подобно высоте звука громкость связана с ощущением, возникающим в сознании человека. Она тоже обусловлена физически измеримой величиной – интенсивностью (силой) звука. Чем больше интенсивность волны, тем звук громче. 16 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ВОСПРИЯТИЕ ЗВУКОВ (ШУМОВ): ГРОМКОСТЬ ПОРОГ СЛЫШИМОСТИ – это минимальная сила звука, которую человеческое ухо в состоянии воспринять (это 10 -12 Вт/кв. м на частоте 1000 Гц). БОЛЕВОЙ ПОРОГ (ОСЯЗАНИЯ) – сила звука, вызывающая болевые ощущения в органе слуха (это 102 Вт/кв. м на частоте 1000 Гц). 17 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ГРОМКОСТЬ ЗВУКА Субъективное восприятие повышения громкости в 2 раза возникает только при увеличении силы звука в 10 раз. В связи с этим для характеристики громкости принято использовать логарифмическую шкалу и выражать уровень силы звука в Б и Дб. БЕЛ (Б) – это величина, которая показывает что сила звука изменилась в 10 раз. Если разделить значение уровня болевого порога на таковой порога слышимости, то будет получена характеристика диапазона восприятия звука человеком, а именно 14 Бел. 18 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ГРОМКОСТЬ 14 Бел - это невероятно ЗВУКА широкий диапазон интенсивностей: крайние его значения различаются в 10 14 раз. Очень широк диапазон и в 1 Б, поэтому для удобства применения этой характеристики на практике используется ее десятая часть, д. Б: 1 Б = 10 д. Б или 1 д. Б = 0, 1 Б. 19 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

20

Не допускайте грубых ошибок! Распространенная ошибка в оценке уровня силы звука. Например, уровень силы звука был 80 д. Б, а стал 90 д. Б. Если учесть, что 80 д. Б это 108 вт/кв м, а 90 д. Б это 109 вт/кв м, то значит, что сила звука увеличилась в 10 раз, а не в 1, 1 раза или всего на 10%, как ошибочно считают некоторые. 21 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ДЕЙСТВИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ При усилении звука орган слуха адаптируется за счет повышения порога слышимости (или снижения слуховой чувствительности). СЛУХОВАЯ АДАПТАЦИЯ – такое состояние организма, когда после воздействия шума порог слышимости повышается не более, чем на 10 -15 д. Б и восстанавливается за 3 -5 минут после выключения источника шума. СЛУХОВОЕ УТОМЛЕНИЕ - такое состояние организма, когда после воздействия шума порог слышимости повышается более, чем на 10 -15 д. Б и восстанавливается больше, чем за 3 -5 минут после выключения источника шума. 22 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ДЕЙСТВИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ Профессиональное заболевание – нейросенсорная тугоухость по типу восходящего кохлеарного неврита – выпадение слуховой чувствительности. Возможна прямая травматизация органа слуха или акустическая травма (разрыв барабанных перепонок) при действии шума интенсивностью от 100 до 145 д. Б. В современном перечне профессиональных заболеваний нет такой строки – шумовая болезнь, как написано в учебнике. 23 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ДЕЙСТВИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ Действие на центральную нервную систему: неврозы, неврастения, нейроциркуляторная дистония преимущественно по гипертоническому или кардиальному типу, реже – гипотоническому. Действие на желудочно- кишечный тракт: гастриты, язвы желудка, 12 -типерстной кишки. Действие на иммунную систему: снижение иммунологической реактивности, общей резистентности организма. 24 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМА: А. ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ: механический гидро- и аэродинамический электромагнитный Б. ПО ХАРАКТЕРУ СПЕКТРА: широкополосный – с непрерывным спектром шириной более 1 октавы. тональный – в спектре которого имеются выраженные тоны, превышение в 1/3 октавных полосах частот не менее, чем на 10 д. Б. В. ПО СПЕКТРАЛЬНОМУ СОСТАВУ: низкочастотный – до 400 Гц среднечастотный – 400 -1000 Гц высокочастотный – более 1000 Гц 25 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМА: Г. ПО ВРЕМЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ 1. постоянный – уровень звука которого изменяется не более, чем на 5 д. Б за 8 -часовой рабочий день или за время измерения на временной характеристике «медленно» . 2. непостоянный - уровень звука которого изменяется более, чем на 5 д. Б за 8 -часовой рабочий день или за время измерения на временной характеристике «медленно» : ü колеблющийся во времени - непрерывно изменяющийся во времени; ü прерывистый – изменяется ступенчато на 5 д. Б и больше, причем длительность интервалов, когда шум остается постоянным 1 секунда и больше. ü импульсный – состоящий из одного или нескольких сигналов, каждый длительностью менее 1 секунды. 26 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМА: ПО МЕСТУ ВОЗНИКНОВЕНИЯ (ДЕЙСТВИЯ): бытовой уличный производственный 27 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

4. Инфразвук, определение, классификация, действие на организм 28 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ИНФРАЗВУК – звуковые колебания с частотами ниже акустических или воспринимаемых ухом человека (менее 20 Гц). Уровень силы инфразвука измеряется так же в д. Б. Инфразвук человеком нигде не используется, это «паразит» . 29 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Природные источники инфразвука Шторм, цунами Полярное сияние (140 -145 д. Б) (100 -120 д. Б) Извержение вулкана Водопад (100 (140 -145 д. Б) 30 -120 д. Б)

Искусственные источники инфразвука Генерируется везде, где имеется мощное технологическое оборудование, турбулентное движение жидкостей и газов, виброоборудование, транспорт. Доменная печь – 123 д. Б Вибростол – 120 д. Б Машинные отделения судов - 133 д. Б Подводная лодка – 140 д. Б Такси – 95 д. Б 31 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Действие на организм: паника Чувство страха, тревоги, ощущение давления за грудиной, кашель, головные боли, вестибулярные расстройства, сосудистые реакции, выпадение слуховой чувствительности на низкие звуки, снижение остроты зрения, удушье и смерть от удушья 180 -190 д. Б – зона смертельных уровней 90 -100 д. Б – зона умеренного риска нарушений здоровья менее 90 д. Б – зона неясных эффектов Оружие массового поражения , Средство разгона демонстраций 32 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Особенности инфразвуковых волн: БОЛЬШАЯ ДЛИНА ВОЛНЫ ПОЭТОМУ: ü хорошо огибают преграды, проникают в соседние помещения ü далеко распространяются ü долго затухают ü слабо поглощаются различными средами ü вызывают вибрацию крупных объектов (резонанс) ü борьба на путях распространения практически невозможна, а только в источнике (технологические меры) 33 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

4. Ультразвук, определение, классификация, действие на организм 34 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УЛЬТРАЗВУК – механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости (более 20000 Гц). Может быть «полезным» и «паразитарным» 35 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Особенности ультразвуковых волн: БОЛЬШАЯ ЧАСТОТА И МАЛАЯ ДЛИНА ВОЛНЫ благодаря чему: хорошо фокусируются (имеют направленное действие) имеют высокую интенсивность при малой амплитуде колебания неравномерно распространяются в пространстве (разные уровни на разной высоте – голова, грудь; необходимо учитывать при измерении) быстро затухают , особенно высокие частоты (низкочастотный УЗ передается через воздух, высокочастотный УЗ – только контактно), дают отчетливую акустическую тень (эффективна защита экранами). 36 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Классификация УЗ по способу распространения: 1. Контактный (высокочастотный, как вибрация) 2. Воздушный (низкочастотный УЗ). Используется в физиолечении. 37 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Действие УЗ на организм § Общая закономерность действия воздушного и контактного УЗ: малые интенсивности – стимулируют, активизируют; средние и большие – угнетают, тормозят, подавляют, разрушают. § Контактное действие вызывает изменения в зоне контакта: остеопороз, остеосклероз дистальных отделов фаланг, вегетативно-сенсорную полинейропатию рук. § При действии через воздух могут проявляться вегетососудистая дистония, астенический синдром, изменения со стороны сердечно-сосудистой, эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов, полинейропатия рук. 38 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Механизмы действия на организм и применение для человека: ü Механический (массаж) ü Физико-химический (ускорение процессов диффузии через биологические мембраны, изменение скорости биохимических процессов) ü Термический (трансформация ультразвуковой энергии в тепловую при поглощении тканями) ü Кавитационный (кавитация - образование с последующим схлопыванием парогазовых пузырьков при прохождении УЗ через границу двух сред (например, воздух-жидкость) с выделением большого количества энергии; используется для очистки котлов от накипи, днищ кораблей от отложений и т. п. ) 39 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

5. Вибрация, определение классификация, действие на организм 40 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ВИБРАЦИЯ – механические колебания упругих или твердых тел, которые передаются на организм человека при непосредственном контакте (через опорно-двигательный аппарат) и могут вызвать неблагоприятные изменения в организме. 41 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Виды вибрации "ПОЛЕЗНАЯ" ВИБРАЦИЯ: вибрационные процессы являются действующим началом при уплотнении, формировании, прессовании, вибрационной интенсификации, механической обработке материалов, вибрационном бурении, рыхлении, резании горных пород и грунтов, вибротранспортировке. "ПАРАЗИТАРНАЯ" ВИБРАЦИЯ: вибрацией сопровождается работа передвижных и стационарных механизмов и агрегатов, в основу действия которых положено вращательное или возвратно- поступательное движение. 42 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Восприятие вибрации ПОРОГ ВОСПРИЯТИЯ ВИБРАЦИИ – 10 м/с (66 д. Б). БОЛЕВОЙ ПОРОГ – 1 м/с (146 д. Б). К вибрации у человека чувствительность ниже, чем к шуму. Она может увеличиваться у слепоглухонемых. 43 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИИ. А. ПО СПОСОБУ ПЕРЕДАЧИ НА ЧЕЛОВЕКА (по месту приложения): ОБЩАЯ ВИБРАЦИЯ – передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. ЛОКАЛЬНАЯ ВИБРАЦИЯ – передается через руки (воспринимается грудью, животом, бедром). КОМБИНИРОВАННАЯ ВИБРАЦИЯ – сочетание общей и местной вибрации (водитель, тракторист). 44 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИИ. В. ПО НАПРАВЛЕНИЮ ДЕЙСТВИЯ Важно для измерения вибрации! Вибрация действует (и, соответственно, измеряется) вдоль осей ортогональной системы координат. 45 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ЛОКАЛЬНАЯ ВИБРАЦИЯ: ОСИ ОРТОГОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ: Xл – параллельно оси места охвата источника вибрации; Yл – перпендикулярно ладони; Zл – лежит в плоскости, образованной осью Xл и направлением подачи или приложения силы (или осью предплечья, когда сила не прикладывается). 46 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

ОБЩАЯ ВИБРАЦИЯ: ОСИ ОРТОГОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ: ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ОСИ, направленные: Xо – от спины к груди, Yо – от правого плеча к левому параллельно опорным поверхностям; Zо – ВЕРТИКАЛЬНАЯ ОСЬ, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом. 47 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Классификация вибрации: Д. По частотному составу: Локальная НАИМЕНОВАНИЕ Общая вибрация 8 – 16 Гц низкочастотная 1 – 4 Гц 31, 5 – 63 Гц среднечастотная 8 – 16 Гц 125 – 1000 Гц высокочастотная 31, 5 – 63 Гц 1000 Гц 63 Гц (не (воспринимается воспринимается как тепло) как вибрация) 48 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Действие вибрации на организм Профессиональные заболевания Вибрационная болезнь от воздействия локальной вибрации общей вибрации 49 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Действие вибрации на организм: основные синдромы § астеновегетативный синдром § вегетососудистый синдром § ангиоспастический и ангиодистонический синдромы При действии общей вибрации присоединяются: § вестибулярный § диэнцефальный § сопутствующие заболевания (например, нарушение трофики спинного мозга приводит к развитию импотенции) 50 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Действие вибрации на организм Местная вибрация малой интенсивности оказывает положительное воздействие на организм – восстанавливает трофику тканей, ускоряет заживление, улучшает функции центральной нервной системы. Это свойство используется в физиотерапии (вибрационный массаж). 51 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

6. Профилактика неблагоприятного действия на организм механических колебаний. Гигиеническое нормирование. 52 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори

Система профилактики неблагоприятного действия на организм механических колебаний • законодательные • административные 1 • гигиеническое нормирование • архитектурно-планировочные 2 • технологические • санитарно-технические 3 • средства индивидуальной защиты • лечебно-профилактические 4 • гигиеническое воспитание 53

Гигиеническое нормирование механических колебаний СН 2. 2. 4/2. 1. 8. 562 -96 "ШУМ на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки". СН 2. 2. 4/2. 1. 8. 583 -96 «ИНФРАЗВУК на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки» . М. , 1997 Сан. Пи. Н 2. 2. 4/2. 1. 8. 582 -96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения» . М. , 1997 СН 2. 2. 4/2. 1. 8. 566 -96 "ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВИБРАЦИЯ, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий" Сан. Пи. Н 2. 2. 2. 540 -96 "Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ» 54 Авторы: Ж. В. Гудинова, И. В. Гегечкори