Звук и его воздействие на организм человека

Мир наполнен самыми разнообразными звуками: тиканье часов и гул моторов, шелест листьев и завыва - ние ветра, пение птиц и голоса людей. О том, как рожда - ются звуки и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Заметили, к примеру, что звук создают вибрирующие в воздухе тела. Еще древне - греческий философ и ученый-энциклопедист Аристо - тель, исходя из наблюдений, верно объяснял природу звука, полагая, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разрежение воздуха. Так, колеблющаяся струна то уплотняет, то разрежает воздух, а благодаря упруго - сти воздуха эти чередующиеся воздействия передаются дальше в пространство - от слоя к слою, возникают упругие волны. Достигая нашего уха, они воздействуют на барабанные перепонки и вызывают ощущение звука.

Звук - акустические колебания материальной среды или акустические волны, воспринимаемые органами слуха.

Источником звука в газах и жидкостях могут быть не только вибрирующие тела. Например, свистят в полете пуля и стрела, завывает ветер. И рев турбореактивного самолета складывается не только из шума работающих агрегатов - вентилятора, компрессора, турбины, камеры сгорания и т. д. , но также из шума реактивной струи, вихревых, турбулентных потоков воздуха, возни - кающих при обтекании самолета на больших скоростях. Стремительно несущееся в воз - духе или в воде тело как бы разрывает обтекающий его поток, периодически порождает в среде области разре - жения и сжатия. В результате возникают звуковые волны.

Звук может распространяться в виде продольных и поперечных волн. В газообразной и жидкой среде возни - кают только продольные волны, когда колебательное движение частиц происходит лишь в том направлении, в каком распространяется волна. В твердых телах помимо продольных возникают также и поперечные волны, когда частицы среды колеблются в направлени - ях, перпендикулярных к направлению распространения волны. Так, ударяя по струне перпендикулярно ее направлению, мы заставляем бежать волну вдоль стру - ны.

Высота звука определяется частотой источ - ника звуковых колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук. Колебаниям малых частот соответствуют низкие звуки.

Диапазон частот, соответствующий голосу певца

Таблица№1

Частота,

Баритон

110-400

150-500

Контральто

200-700

Колоратурное

Сопрано

250-1400

Тембр звука.

Звучание одной и той же ноты в исполнении различных музыкальных инструмен - тов или голоса отличает тембр. Данной ноте соот - ветствует определенный период колебаний. Форма колебаний отличается для разных инструментов.

Это объясняется тем, что любое реальное коле - бание складывается из гармонических колебаний основной моды и обертонов.

Тембр звука определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разной относитель - ной амплитудой основной моды, и обертонов.

Громкость звука.

Изменение давления в зву - ковой волне определяет громкость звука.

Громкость звука зависит от амплитуды ко - лебаний давления в звуковой волне.

Интенсивность звука.

Интенсивность звука - отношение падаю - щей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

Уровень интенсивности различных звуков

Таблица№2

Источник звука

Уровень интенсивности, дБ

Источник звука

Уровень интенсивности, дБ

Источник звука

Уровень интенсивности, дБ

Порог слышимости

Шорох листьев

Мурлыканье кошки

Комната в городе

Разговор

Кабина автомобиля

Громкая музыка

Улица города

Громкий крик

Проходящий поезд метро

Отбойный молоток

Рок-концерт

Реактивный двигатель самолёта

Космическая ракета

Слайд№6

Основные механизмы воздействия акустических волн на организм.

Различают два основных механизма раздражения : непосредственное воздействие звука на слуховые органы через слуховые клетки и нервы, и косвенное воздействие - через возбуждение сигналов в нервных клетках, не являющихся слуховыми. Реакция организма определяется длительностью и интенсивностью оказываемого воздействия, исходным функциональным состоянием нервной системы, опосредованным влиянием других органов и систем организма, конституцией человека, его возрастом и полом. При введении предельно допустимых норм акустических сигналов и шумов необходимо исходить не только из <<громкости>> и частотной полосы излучения, но и из времени, в течение которого че - ловек подвергается данному воздействию, регулярности такого воз - действия и т. д. Для вегетативной нервной системы характерно четкое соответствие между шумом и реакцией, в то время как в области психики такое со - ответствие отсутствует. Выраженные психические реакции проявля - ются с уровней 30 дБ.

Важное место занимают ультразвуковые и низкочастотные акустические поля, не воспринимаемые непосредственно органами слуха человека. В обоих случаях происходит возбуждение вегетативной нервной системы и возникают дополнительные психические реакции.

Инфразвук.

Инфразвук оказывает весьма существенное влияние на человека, в частно - сти, на его психику. В литературе неоднократно отмечались, напри - мер, случаи самоубийств под воздействием мощного источника ин - фразвука.

Природными источниками инфразвука являются землетрясения, извержения вулканов, раскаты грома, штор - мы, ветры. Например, мистраль (северный или северо-западный хо - лодный ветер на юге Франции) порождает инфразвук с частотой 0,6 Гц.

К искусственным (антропогенным) источникам инфразвука относят взрывы, в том числе атомные, выстрелы из тяжелых орудий, вибрации зданий, конструкций, прессы, вентиляционные системы, вибрации в поездах, автомобилях, на кораблях и судах, работа дизельных устано - вок, авиационных двигателей и т. п.

Таблица №3

Источник

Характерные частоты, Гц

Интенсивность, дБ

Скорый поезд. 100 км/ч

Флуктуации ветра

Дутье в ухо соседа

Грузовик, 30т

Легковой автомобиль: окна открыты окна закрыты

Дизель-электропоезд

Поезд метро в тонеле,60км/ч

1. 2,7. 11

Судно(400т) в каюте судна

100-110

Реактивный самолёт

100-200

Вертолёт

115-120

Воздуходувка сталеплавильной печи

Вентиляция и кондиционеры

Выстрел гаубицы

Таблица№4

Частота, Гц

Внутренние органы

(в целом)

Стоя лежа

Желудок

Голова

Грудная клетка

Позвоночный столб

Брюшная полость

Центральная нервная система

Данные о физиологическом действии инфразвука противоре - чивы. Считается, что его влияние на человека связано с резонансами внутренних органов.

Некоторые резонансные частоты человека

Как видно из таблицы № 4, в об - ласти инфразвука лежат резонансы органов брюшной полос - ти, поэтому, в первую очередь, действие инфразвука на челове - ка, так же как и при <<морской>> болезни, связано с нарушением действия желудочно-кишечного тракта - появляется тошнота, головокружение, чувство стра - ха, ужаса. Воздействие на организм связано также с явлением биоакус - тических резонансов.

Так как длина волны инфразвука значительно больше размеров человека, то он подвергается её воздействию синфазно(одновременно синхронно для всех частей тела), что может привести к большим периодическим смещениям органов и тканей и вызвать разрывы и кровотечения , чаще всего в лёгких.

Применение :Естественный инфразвук, возникающий при штормах, исполь - зуются для заблаговременного предупреждения цунами и землетрясениями.

Ультразвук.

При малых интенсивностях (до 2. 3 Вт/см[2]) на частотах 1СР. Н)[6] Гц УЗ производит микромассаж тканевых элементов, способствуя лучше - му обмену веществ. Повышение интенсивности УЗ приводит к воз - никновению в биологической среде кавитации и механическому раз - рушению клеток и тканей. Кроме того, при распространении УЗ в би - ологической среде происходит его поглощение и преобразование в тепловую энергию, т. е. наблюдается неравномерный нагрев тканей. Причиной изменений, возникающих в биологических объектах под действием УЗ, могут быть также вторичные эффекты физико-химиче - ского характера (химическое действие УЗ).

УЗ может использоваться для разрушающего воздействия на яйца, личинки и куколки некоторых насекомых, в частности комаров. Облучение малых живых организмов (рыб, лягушек) УЗ даже не - большой интенсивности (около 2 Вт/см[2]) приводит к параличу и по - следующей гибели животных (необратимые морфологические измене - ния в нервной системе). Мелкие животные, живущие в воде, почти мгновенно погибают в ультразвуковом поле. Причиной их гибели, вероятнее всего, следует считать изменение в коллоидной структуре тканей, глубокое биохими - ческое изменение протоплазмы и коагуляцию белков. Наблюдается бактерицидное действие УЗ: при его воздействии, в частности, наблюдалась сильная задержка времени свертывания мо - лока. Озвучивание семян картофеля и гороха дает ускоренное разви - тие и прирост урожайности этих культур. Возможность вызывать с помощью УЗ разнообразные полезные биологические эффекты в тканях организма человека широко исполь - зуется в УЗ-терапии и хирургии.

Применение: дельфины, благодаря ультразвуку уверенно ориентируются в мутной воде. Посылая и принимая возвратившиеся назад ультразвуковые импульсы, они способны на расстоянии обнаружить даже маленькую дробинку, опущенную в воду, ультразвук помогает и летучим мышам, которые обладают плохим зрением или вообще ничего не видят. Издавая с помощью своего слухового аппарата ультразвуковые волны, они способны ориентироваться ,Источники звука устанавливаются на кораблях и подводных лодках. Посылая короткие импульсы ультразвуковых волн, можно уловить их отражения от дна или каких либо других предметов. По времени запаздывания отраженной волны можно судить о расстоянии до препятствия, от действия ультразвуковых волн погибают многие микроорганизмы, что было важно для медицины.

Слайд№9

Методы и средства защиты от воздействия акустических шумов и вибраций.

Действующее на барабанные перепонки звуковое давление можно уменьшить ушными вкладышами, вводимыми в зву - ковой канал, или защитными резиновыми на - ушниками, окружающими ушные раковины. Оба типа защиты могут привести к ослабле - нию на 15-45 дБ при высоких частотах (вы - ше 500 Гц).

Наилучшую защиту дают вкладыши из герметичного пе - нопласта, сделанные по форме звукового канала (ослабление до 35 дБ в области низких звуковых частот).

Защиту от воздействия на все тело можно, в принципе, обеспечить камерами или оболочками, которые должны быть достаточно жестки - ми, чтобы не вибрировать и не передавать звук внутрь объема. Следу - ет отметить, что на низких частотах механизм поглощения теряет свои защитные свойства, если толщина стенки (поглотителя) становится тоньше 1/4 длины волны (для частоты 250 Гц это 34 см, для 10 Гц - поч - ти 6,5 м).

Поэтому эффективная защита возможна лишь на относительно высоких звуковых частотах и в области ультразвука. Наиболее рас - пространенными методами здесь являются звукопоглощение и звуко - изоляция.

От инфразвуковых волн защититься практичес - ки невозможно. Наиболее эффектив - ный способ защиты здесь - устранение источников инфразвука.

Весьма сильным средством ослаб - ления акустических шумов является использование озеленительных поса - док деревьев, кустарников, травы и пр.