Шум - бомба замедленного действия

Шум - бомба замедленного действия

Содержание

Введение

Глава 1 Что такое шум?

Глава 2 Влияние шума на организм человека

Глава 3 Почему так шумно

Глава 4 Способы снижения уровня шумового загрязнения

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Многое, что окружает человека, остается незамеченным в силу своей обыденности и постоянства. То же самое можно сказать и о различных звуках, окружающих нас. О присутствии каких-либо звуков мы понимаем лишь тогда, когда оказываемся в полной тишине.

И чрезмерный шум, и его полное отсутствие в течение определенного периода времени могут оказывать на человеческий организм негативное воздействие. Остановимся на этом вопросе подробнее.

Звуковой шум коварен, его вредное воздействие на человека совершается незримо, незаметно. Нарушение в организме обнаруживаются не сразу. К тому же организм человека против шума практически беззащитен. Врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

Шумовое загрязнение, по данным австрийских ученых, укорачивает жизнь жителей больших городов на 10-12 лет. Ведь в городах промышленность и транспорт, бытовые приборы, радио и телевидение порождают сильную «шумовую атаку» на человека. В Древнем Китае, например, была придумана жестокая расправа с людьми, непочтительно относящимся к религии: «Кто поносит Всевышнего, не должен быть повешен, но флейтисты, барабанщики и крикуны должны непрерывно играть перед ним днем и ночью, пока он не упадет замертво».

Однако заметим, что шум может приносить пользу - низкочастотные звуковые волны способны рассеивать и осаждать пыль. Это свойство используется, в частности, для очистки воздуха в заводских цехах.

Опасен не только шум, но и музыка, если она «потребляется» в недопустимых количествах. Слабоуправляемые звуковые потоки, окружающие человека, по своей негативной силе превышают роль курения, неблагополучной наследственности и нездоровых природно-климатических условий. Их воздействие сопоставимо лишь с разрушительным влиянием алкоголизма, а число жертв - с последствиями всех катастроф, от автомобильных до профессиональных. Повышенный уровень звучания - это повышенная утомляемость, атрофия воли у молодых, разрушение этической стабильности, разгул немотивированной жестокости. Именно поэтому вопрос о шумовой загрязненности и борьба с шумовым загрязнением окружающей среды - одна из актуальнейших научно-технических проблем нашего времени.

Борьба с шумом как объект серьезного изучения вышла на беговую дорожку технического соревнования с большим опозданием. По-видимому, шум считался либо дозволенным, либо просто неизбежным. Год за годом все пожимали плечами и полагали, что это одна из тех проблем, с которыми все равно никто не справится. У тысяч рабочих и работниц хлопкопрядильных фабрик уже после нескольких лет работы возникает стойкое повреждение слуха; котельщики даже щеголяют тем, что после клепальных работ внутри котла они целую неделю ничего не слышат; но мало кто относится к этим фактам иначе, чем к обычным невзгодам, связанным с профессией. Повреждения слуха, официально обозначаемые как «понижение слуха, обусловленное шумом», настолько распространены, что стало совсем не просто проводить обследования с целью установления критерия «нормального слуха». Мало кто из отбывавших действительную военную службу избежал повреждения слуха от орудийной стрельбы. В кабинах грузовиков с дизельными двигателями шум достигает чрезмерно высокого уровня, и почти на всех заводах имеются цеха, где уровень шума опасен для слуха. Молодежь рискует получить непоправимые повреждения слуха на концертах бит-групп и других модных музыкальных ансамблей.

Почему так много шума? Что это - неизбежность или невежество? Шум - побочный продукт. Однако, например, в химическом производстве побочный продукт всегда означал бы какую-то потерю прибыли, и инженеры быстро отыскали бы способ использовать его. Доля же энергии, затрачиваемая на создание шума так ничтожна, что этой потерей можно полностью пренебречь. Так, при работе ракетного двигателя общей мощностью, скажем, в несколько сотен тысяч киловатт утечка энергии в форме шума составляет всего несколько десятков киловатт. Очевидно, какой-то уровень шума неизбежен, и ракетный двигатель никогда не будет звучать, как шепот. Но в подавляющем большинстве случаев шум можно существенно ослабить, и это не делается только потому, что ни конструкторы грохочущих машин, ни те, кто на этих машинах работает, не знают, как снизить шум, либо не имеют на это средств. При наличии денег на соответствующие переделки лишь очень и очень немногие задачи по устранению шума оказываются неразрешимыми, и всегда следует помнить, что экономика - такая же неотъемлемая часть борьбы с шумом, как и акустика.

шум звук воздействие организм

Глава 1 Что такое шум?

Разумеется, шум - это просто один из видов звука. Обычно шум называют «нежелательным звуком», что в известной мере справедливо. Так или иначе, всякий шум - это звук, и, прежде чем пускаться в изучение сложных методов ослабления шума, необходимо как следует понять, что же такое звук вообще.

Звук(в широком смысле) - колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или твёрдой средах; в узком смысле - явление, субъективно воспринимаемое специальным органом чувств человека и животных. Человек слышит звук с частотой от 16 Гц до 20 000 Гц. Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые звуки. Звук с частотой ниже 16 Гц называется инфразвуком, выше 20 000 Гц - ультразвуком; самые высокочастотные упругие волны в диапазоне от 10⁹ до 10¹²-10¹³Гцотносят к гиперзвуку. Область инфразвуковых частот снизу практически не ограничена - в природе встречаются инфразвуковые колебания с частотой в десятые и сотые доли Гц.

Основные характеристики звука. Важной характеристикой звука является его спектр, получаемый в результате разложения звука на простые гармонические колебания. Спектр бывает сплошной, когда энергия звуковых колебаний непрерывно распределена в более или менее широкой области частот, и линейчатый, когда имеется совокупность дискретных (прерывных) частотных составляющих. Звук со сплошным спектром воспринимается как шум, например шелест деревьев под ветром, звуки работающих механизмов. Линейчатым спектром с кратными частотами обладают музыкальные звуки (основная частота определяет при этом воспринимаемую на слух высоту звука, а набор гармонических составляющих - тембр звука.Энергетической характеристикой звуковых колебаний является интенсивность звука - энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную направлению распространения волны, в единицу времени. Интенсивность звука зависит от амплитуды звукового давления, а также от свойств самой среды и от формы волны. Субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость звука, зависящая от частоты. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в области частот 1-5 кГц. В этой области порог слышимости, т. е. интенсивность самых слабых слышимых звуков, по порядку величины равна 10^-12вм/м², а соответствующее звуковое давление - 10^-5н/м². Верхняя по интенсивности граница области воспринимаемых человеческим ухом звука характеризуется порогом болевого ощущения, слабо зависящим от частоты в слышимом диапазоне и равным примерно 1 вм/м². В ультразвуковой технике достигаются значительно большие интенсивности (до 10⁴квм/м²).

Источники звука - любые явления, вызывающие местное изменение давления или механическое напряжение. Широко распространены источники звука в виде колеблющихся твёрдых тел (например, диффузоры громкоговорителей и мембраны телефонов, струны и деки музыкальных инструментов; в ультразвуковом диапазоне частот - пластинки и стержни из пьезоэлектрических материалов или магнитострикционных материалов). Источниками звука могут служить и колебания ограниченных объёмов самой среды (например, в органных трубах, духовых музыкальных инструментах, свистках и т.п.). Сложной колебательной системой является голосовой аппарат человека и животных. Возбуждение колебаний источников звука может производиться ударом или щипком (колокола, струны); в них может поддерживаться режим автоколебаний за счёт, например, потока воздуха (духовые инструменты). Обширный класс источников звука - электроакустические преобразователи, в которых механические колебания создаются путём преобразования колебаний электрического тока той же частоты. В природе звук возбуждается при обтекании твёрдых тел потоком воздуха за счёт образования и отрыва вихрей, например при обдувании ветром проводов, труб, гребней морских волн. Звук низких и инфранизких частот возникает при взрывах, обвалах. Многообразны источники акустических шумов, к которым относятся применяемые в технике машины и механизмы, газовые и водяные струи. Исследованию источников промышленных, транспортных шумов и шумов аэродинамического происхождения уделяется большое внимание ввиду их вредного действия на человеческий организм и техническое оборудование.

Значение звуковых волн, а следовательно, и их изучение, которым занимается акустика, чрезвычайно велико. С давних пор звук служит средством связи и сигнализации. Изучение всех его характеристик позволяет разработать более совершенные системы передачи информации, повысить дальность систем сигнализации, создать более совершенные музыкальные инструменты. Звуковые волны являются практически единственным видом сигналов, распространяющихся в водной среде, где они служат для целей подводной связи, навигации, локации. Низкочастотный звук является инструментом исследования земной коры. Практическое применение ультразвука создало целую отрасль современной техники - ультразвуковую технику.

Звук - явление столь же древнее, как и сама Земля. Хаос, в котором рождалась наша планета, сопровождался мощными ударами, вибрацией, звуками чудовищной силы. Когда Земля остыла и возникла жизнь, природа не затихла: волны с шумом бились о скалы, ветер завывал в ветвях, гром гремел в небе. И природа порою создает не меньше шума, чем человек.

И из всех живых существ только человек сумел полностью воспользоваться свойствами окружающей среды как носителя звуков. Общение с себе подобными стало для него жизненно необходимым.

Вскоре человек обнаружил, что звуки могут служить и другим целям; он обратил внимание на грохот, возникающий при ударах по пустому котлу для варки пищи, на звон и гудение тетивы натянутого охотничьего лука при вылете стрелы - так появились первые музыкальные инструменты.

Но не только речь и музыку внес человек в мир звуков. С отдаленнейших времен человек изготовлял примитивные орудия, обрабатывая камни, и, вероятно, не один пещерный житель затевал драку со своим соседом из-за непрерывного шума, сопровождающего обтесывание каменного топора. А когда человек изобрел колесо, он, сам того не сознавая, посеял первое зерно современной проблемы шума. Уже в древнем мире стук колес по каменной мостовой у многих вызывал бессонницу; позже в городах мостовые возле домов стали устилать соломой, чтобы приглушить цокот копыт и грохот железных колесных ободьев.

Железный век принес новые шумы: звон и грохот металла, из которого ковали оружие и утварь, не смолкая, разносились над поселениями. Человек научился создавать звучания, приятные для слуха, иными словами, творить музыку; но вместе с тем, производя все более громкие и неприятные шумы: треск и стук, скрежет и грохот, - он загрязнял звуками окружающую среду и притуплял свой слух. Развитие же техники привело к резкому увеличению шума. В течение многих веков человеческий слух не знал худших раздражителей, чем шум, возникавший при обработке дерева, камня или металла. Изобретение пороха принесло относительно новый вид шума - звуки взрывов, а также первую реальную опасность повреждения слуха. Наиболее сильный шум в те дни, безусловно, производили боевые сражения, где лязг топоров, мечей, доспехов и пушечная пальба заглушали вопли раненых, пение горнов и барабанную дробь.

Но только промышленная революция возвестила о приходе эпохи шума. Новые фабрики, рудники, доменные печи принесли с собой всестороннее загрязнение среды: зловоние, дым, обезображенный пейзаж и, разумеется, шум. С изобретением паровой машины и созданием больших механизмов проблема шума обострилась. Развитие железных дорог, появление двигателя внутреннего сгорания и рост применения стали - все это сопровождалось усилением шума. Теперь мы изобрели ракетный и дизельный двигатели, сложнейшие станки, и все они вносят свой вклад в общую какофонию. Сейчас большая часть населения земного шара страдает от шума.

Исследования шума и возможностей борьбы с ним, начатые несколько позже, первое время ограничивались вопросами, связанными с наземным и воздушным транспортом, а также работами по архитектурной акустике; но вскоре эти исследования значительно расширились и теперь охватывают все аспекты проблемы. Сейчас почти в каждой промышленно развитой стране существует научное акустическое общество, и список публикаций по вопросам шума непрерывно удлиняется. Современная акустика включает такие различные области, как ультразвуковая технология, имеющая огромное практическое значение для промышленности, подводная акустика, гидролокация, проблемы вибраций, музыкальной акустики, аудиологии и т. д.

Звук можно создать в любой среде. Мы привыкли наблюдать его в воздухе, но его можно обнаружить и в воде, и в бетоне и практически в любом твердом веществе, в любой жидкости, в любом газе; звука не может быть только в пустоте. Таким образом, прежде всего нам следует поговорить о свойствах среды, а так как большая часть звуков, которые мы слышим, приходит из воздуха, то в качестве примера нам лучше всего взять именно воздух. Если кому-либо трудно представить себе, что звук может приходить не только из воздуха, пусть он прижмет свои ручные часы ко лбу: если вокруг тихо, то при достаточно остром слухе он услышит тиканье, звуки которого, минуя воздух, прошли через металл часовой крышки и кости черепа.

Разумеется, воздух не единственный передатчик звуковых волн, и практически любой газ, твердое тело или жидкость ведут себя подобным же образом и тоже могут передавать звуковые волны. Так, в большинстве твердых тел скорость звука по крайней мере втрое больше, чем в воздухе. В алюминии скорость звука при 15°С равна 5200 м/с, то есть более чем в 15 раз превышает скорость звука в воздухе; в стали при той же температуре скорость звука равна 5050 м/с.

Во многих проблемах шума звук, распространяющийся в твердых телах, играет ничуть не меньшую роль, чем звук, бегущий в воздухе; в частности, внутри зданий заметная доля шума часть своего пути проходит в твердом теле. Частота одного и того же звука в твердом теле и воздухе всегда одинакова, но вследствие большей скорости звука в твердых телах длина звуковой волны в них гораздо больше, чем в воздухе.

Ухо человека - это совершенный прибор, способный реагировать на звуки, различающиеся по интенсивности в 10 раз.

Чувствительность уха пропорциональна логарифму интенсивности звука. По этой причине интенсивность звука удобно характеризовать безразмерной величиной, называющейся уровнем громкости и равной десятичному логарифму отношения интенсивности звука I к минимальному значению интенсивности I = 10 Вт/м², соответствующему порогу слышимости:

В наше время все уже что-то слышали о «децибелах», но почти никто не знает, что это такое. Свое название децибел получил в честь АлександераГрейама Белла (1847 - 1922) - изобретателя телефона.

Децибел - это десятаядоля единицы уровня громкости - бел (Б).

Обратим внимание, что удвоение интенсивности звука ухо воспринимает как увеличение громкости на 3 дБ . Например, общий уровень интенсивности двух одинаковых источников по 100 дБ создает шум с уровнем громкости в 103 дБ, а не 200 дБ, как на первый взгляд может показаться. Звук работающего отбойного молотка примерно на 20 дБ громче шума автомобильного двигателя, это значит, что интенсивность испускаемой им звуковой волны в 100 раз больше. Звуки интенсивностью свыше 120 дБ вызывают ощущение боли.

Одна из измеримых характеристик звука - это количество заключенной в нем энергии; интенсивность звука в любой точке можно измерить как поток энергии, приходящейся на единичную площадку, и выразить, например, в ваттах на квадратный метр (Вт/м²).

Теперь, разрешив тайну децибела, приведем несколько примеров. В табл. 1 (Приложение 1) дан перечень типичных шумов и уровни их интенсивности в децибелах.

Нетрудно увидеть или почувствовать на ощупь колебание легких предметов, оказавшихся на пути звуковой волны. На этом явлении основан принцип действия осциллографа - самого старого вида шумомера. Осциллограф состоит из диафрагмы, к центру которой прикреплена тонкая нить, механической системы для усиления колебаний, и пера, записывающего на бумажной ленте смещения диафрагмы. Такие записи напоминают «волнистые линии».

По существу, современный шумомер - это электронный аналог старого механического устройства. Первым шагом в процессе измерения служит преобразование звукового давления в изменения электрического напряжения; это преобразование производит микрофон. В настоящее время в таких приборах применяют микрофоны самых различных типов: конденсаторные, с движущейся катушкой, кристаллические, ленточные, с нагретой проволокой, с сегнетовой солью - это лишь малая часть всех типов микрофонов.

В настоящее время почти повсеместно уровень шума принимают равным уровню, измеренному в дБ при помощи шумомера с коррекцией А, и выражают его в единицах дБА. Хотя человеческое ухо воспринимает звук несравненно более утонченно, чем шумомер, и поэтому звуковые уровни, выраженные в дБА, ни в коей мере не соответствуют точно физиологической реакции, но простота этой единицы делает ее чрезвычайно удобной для практического применения.

Глава 2 Влияние шума на организм человека

Шум в определённых условиях может оказывать значительное влияние на здоровье и поведение человека. Он может вызывать раздражение и агрессию, артериальную гипертензию <#"526577.files/image006.gif">

Рис. 1 Ухо