6.1. Шум. Характеристика шуму
Одним із найбільш розповсюджених негативних
факторів, які впливають на людину, являється шум. Він завдає великої шкоди
здоров'ю та виробничій діяльності людини. В результаті втоми, що виникає під дією шуму, збільшується
кількість помилок при роботі, підвищується загроза виникнення травм знижується
продуктивність праці.
Для успішної боротьби з шумом необхідно
знати його фізичну природу, основні закономірності його виникнення і поширення.
Звук обумовлюється механічними коливаннями
в пружних середовищах і тілах, частоти яких лежать в діапазоні 16-20 000 Гц, які спроможне сприймати людське вухо. Механічні
коливання з такими частотами називаються звуковими,
або акустичними. Нечутні механічні коливання з частотами нижче звукового
діапазону (16 Гц) називають інфразвуковими, а з частотами вище звукового діапазону (20 000 Гц) – ультразвуковими.
Звук, коли його джерело здійснює гармонічні
коливання, називається тоном.
Величина тону визначається амплітудою коливань, а висота тону – частотою
коливань. Шумові коливання складаються із величезної кількості гармонічних
коливань з різними частотами.
Звукове поле – це простір,
в якому поширюються звукові хвилі.
Звуковий тиск – це різниця
між миттєвим значенням повного тиску і середнім тиском, який спостерігається в збурюючому середовищі.
Швидкість звуку Сr в
газовому середовищі визначається з виразу, м/с:
,
де К – показник адіабати; pCT –тиск
повітря, Па; ,
ρ
– густина
повітря, кг/м3.
Швидкість звуку залежить також від
властивостей середовища. В повітрі при температурі 20°С і нормальному
атмосферному тиску (760 мм.рт.ст.) швидкість звуку
дорівнює 344 м/с, у воді - приблизно 433 м/с.
Рух звукової хвилі супроводжується
переносом енергії, яка характеризується інтенсивністю звуку.
Інтенсивність звуку I – це середній
потік енергії в будь-якій точці середовища за одиницю часу, віднесений до
одиниці площі поверхні, нормальної до напрямку розповсюдження хвилі.
Інтенсивність звуку I у вільному звуковому
полі пов'язана із звуковим тиском залежністю, Вт/м:
де р – середньоквадратичне значення звукового
тиску, Па;
ρС
– питомий акустичний
опір середовища (для повітря ρС = 444 Н·с,/м3, для води - 1,4...106 Н·с/м3).
Були введені логарифмічні величини рівня
інтенсивності і звукового тиску, які виражаються в децибелах (дБ).
Рівень інтенсивності звуку LI визначається за формулою,
LI = 10·lg(I/Io),
де Io = 10-12
Вт/'м2 – порогова величина інтенсивності.
Порогова величина інтенсивності наближено
відповідає інтенсивності звуку, який тільки чути (пороговий звук) в частотній
області найбільшої чуттєвості вуха людини (1000 Гц).
Рівень звукового тиску, L визначають за формулою, дБ:
L = 20·lg (р/р0),
де р0 = 2·10-5 Па
– пороговий звуковий тиск, який відповідає пороговій інтенсивності звуку.
Користуватись рівнем звукового тиску зручно
тому що весь великий діапазон звуків, які чутно, вкладається менше ніж в 130 дБ.
При рівні звукового тиску близько 130 дБ нормальне звукове сприйняття поступається місцем
відчуттю фізичного болю у вусі і може призвести до розриву барабанної
перетинки.