Основные характеристики шума

Головне управління освіти і науки Харківської обласної державної адміністрації

Харківське територіальне відділення Малої академії наук України

Фізико-математичне відділення

Секція фізики

Вплив шуму на людину

Виконала: Гальчук Юлія Віталіївна

Учениця 8 класу

Покотилівської  ЗОШ  І-ІІІ ст. № 2

Харківського району

Харківської області

Учитель: Захарова Любов Іванівна

Харків – 2009

Содержание

 

 

Введение

1  Основные сведения о шуме

1.1  Понятие шума

1.2  Основные характеристики шума

1.3  Измерение шума

1.4  Виды шумов

2 Влияние шумов на человека

2.1  Предельно-допустимые санитарно-технические нормы

2.2 Типы воздействия шумов на человека

2.3 Результаты исследований воздействия шума на человека

2.4 Шум в быту

3 Борьба с шумом

Выводы

Список литературы

Приложение

Введение

Современный человек живет в постоянном шуме. Шумом пронизаны промышленное производство и строительство. В последние годы с развитием городского транспорта возросла интенсивность шума на улице. Желая облегчить труд в быту, создать боле комфортные условия для труда и отдыха, человек окружает себя бытовыми приборами (кондиционеры, телевизоры, электрические устройства), которые также являются источниками шума. Чем выше концентрация населения, тем обычно выше уровень шума.

Интенсивный шум или нежелательный звук, возникающий в результате человеческой деятельности, можно отнести к акустическому загрязнению окружающей среды. Хотя звук химически или физически не воздействует на окружающую среду, как это происходит при обычном загрязнении воздуха или воды, он может достигать такой интенсивности, что вызывает у человека стресс или физические нарушения.

Шум оказывает свое разрушающее действие на весь организм человека. Если уровень шума высок и действие его продолжительно, это может вызвать потерю слуха. Даже если шум не продолжителен, например, грохот отбойного молотка, он может вызвать нарушение слуха.

Шум воспринимается большинством людей как нечто раздражающее и беспокоящее, вызывая психологический стресс, который с трудом поддается измерению.

Шум может вызывать общую раздражительность, мешать обычному сну, оказывать влияние на эффективность труда и речевого общения. Длительное действие шума является причиной хронического утомления, головных болей и ощущения дискомфорта у многих людей, даже если уровень шума ниже, чем тот, что действительно причиняет боль.

Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Человек против шума практически беззащитен.

Реакция человека на шум разнообразна и сложна, а о длительности воздействия психологического стресса, с ним связанного, известно мало. В связи с постоянным ростом шума сложно представить состояние людей через 10 лет. Поэтому проблема шума является важной, в случае игнорирования этой проблемы ее последствия могут оказаться катастрофическими.

Исходя из этого, исследование шума и поиск путей снижение уровня шума является актуальной задачей.

Основные сведения о шуме

Понятие шума

Звуковые волны представляют собой продольные механические волны. Они испускаются источником звука – колеблющимся телом – и распространяются в твердых телах, жидкостях и в газах в виде колебаний давления.

Человеческое ухо, как правило, воспринимает частоты от 16 до 20000 Гц.  Инфразвук – неслышный звук с частотой ниже 16 Гц. Низкие частоты воспринимают киты, дельфины, медузы. Ультразвук – неслышный звук с частотой выше 20 кГц.

Различают: музыкальный тон, созвучие (музыкальный звук), шум, взрыв (рис.1).

Музыкальный (чистый) тон – это синусоидальное колебание.

Созвучие – результат одновременного звучания нескольких музыкальных тонов, т.е. несинусоидальное колебание, возникающее в результате сложения нескольких синусоидальных колебаний. Тон самой низкой частоты определяет общую высоту звука, остальные тона (обертоны) определяют «окраску» (тембр) звука.

Шум – нерегулярные колебания, смесь многочисленных колебаний примерно одной амплитуды и с самыми разнообразными частотами.

Взрыв – кратковременное и сильное звуковое воздействие.

 

Рис. 1. Виды звуков

 

Основные характеристики шума

 

Основные физические характеристики шума – частота колебаний и их  интенсивность. Они влияют на слуховое восприятие людей.

Частота колебаний – это число полных колебаний (периодов) за одну секунду. Эту единицу называют герцем (Гц). Чем больше частота колебаний, тем более высокий звук мы слышим, то есть звук имеет более высокий тон.

Вторая основная характеристика – амплитуда колебаний. Это наибольшее отклонение от положения равновесия при гармонических колебаниях. Амплитуда колебаний отражает интенсивность (силу) звука, то есть поток энергии, приходящийся на единичную площадку, в том числе на ухо человека. В системе СИ интенсивность звука измеряют в Вт/м².

При попытке записать в этих единицах интенсивность обычных шумов сразу же возникают трудности, так как интенсивность наиболее тихого звука, доступного восприятию человека с самым острым слухом, равна приблизительно I₀ = 10^-12 Вт/м² – стандартный порог слышимости человеческого уха. А шум реактивного самолета, пролетающего на расстоянии 50 м, имеет интенсивность 10 Вт/м². А на расстоянии 100 м от места пуска ракеты «Сатурн», интенсивность звука превышает 1000 Вт/м².

Очевидно, что оперировать числами, выражающими интенсивности звука, лежащие в столь широком диапазоне, очень трудно.

Наиболее удобный способ определения интенсивности звука – это представить их в виде отношений, приняв за эталонную интенсивность величину I₀ = 10^-12 Вт/м². При этом будем отмечать, сколько раз нужно умножить эталонную интенсивность на 10 для того, чтобы, чтобы получить заданную интенсивность звука. Например, шум реактивного самолета в 10¹³ раз превышает эталон, то есть этот эталон надо 13 раз умножить на 10.

Такой способ выражения позволяет значительно уменьшить значение чисел, выражающих гигантский диапазон звуковых интенсивностей; если мы обозначим однократное увеличение в 10 раз как бел, то получим «единицу» для выражения отношений.

Так, шум реактивного самолета по уровню звука соответствует 13Б. Бел оказывается слишком большой величиной. Гораздо удобнее пользоваться более мелкими единицами, десятыми долями бела, которые называют децибелами.

Все отношения, выраженные в единицах «десятикратных увеличений» давно вычислены – это десятичные логарифмы.

На основе определения децибела (дБ), можно определить уровень интенсивности в дБ по формуле:

                                      L_p = 10·lg I ∕I₀,

                 L_p – уровень интенсивности,

                 I – измеренная интенсивность,

                 I0 – порог слышимости человеческого уха.

 

Измерение шума

 

Уровень интенсивности шума определяется специальным устройством – измерителем уровня звука – шумомером, который в общих чертах  имитирует устройство человеческого уха. Прибор определяет звук по вибрации мембраны его микрофона под воздействием звуковых волн так же, как это происходит с барабанной перепонкой в ухе. Поскольку звук распространяется как волна, представляющая собой периодическое сжатие и разряжение воздуха (или другой упругой среды, которая встречается на пути), это вызывает соответствующие изменения давления воздуха вблизи мембраны. В результате возникает вибрация самой мембраны, трансформирующая в колебания электрического тока в приборе. Сила этих колебаний регистрируется прибором в децибелах.

Современные шумомеры содержат три корректирующих контура, состоящих из отдельных цепочек, подключая которые можно снизить чувствительность шумомера к низкочастотным и очень высокочастотным звукам и тем самым приблизить частотные характеристики прибора к свойствам человеческого уха.

Обычно шумомер содержит три корректирующих контура А, В, С.

Измерение шума осуществляется двумя методами:

- по предельному спектру шума (в основном, для постоянных шумов в стандартных октавных полосах со среднегеометрическими частотами – 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 8000 Гц);

- по уровню звука в децибелах (дБА), измеренного при включении корректировочной частотной характеристики «А», (для приблизительной оценки шума – средне-чувствительного слуха человека).

В настоящее время почти повсеместно величину интенсивности шума принимают равным уровню, измеренному в дБ при помощи шумомера с коррекцией А, и выражают его в единицах дБА.         

С использованием шумомера определяют эквивалентный или максимальный уровень звука. Эквивалентный (по энергии) уровень звука: уровень звука постоянного шума, который имеет то же самое среднеквадратическое значение звукового давления, что и исследуемый непостоянный шум в течение определенного интервала времени в дБА.

Максимальный уровень звука: уровень звука непостоянного шума, соответствующий максимальному показанию измерительного, прямо-показывающего прибора (шумомера) при визуальном отсчете, или уровень звука, превышаемый в течение 1 % длительности измерительного интервала при регистрации шума автоматическим оценивающим устройством (статистическим анализатором).

 

 

Виды шумов

 

Проникающий шум: шум, возникающий вне данного помещения и проникающий в него через ограждающие конструкции, системы вентиляции, водоснабжения и отопления.

Постоянный шум: шум, уровень звука которого изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187.

Непостоянный шум: шум, уровень звука которого изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187.

Тональный шум: шум, в спектре которого имеются слышимые дискретные тона. Тональный характер шума устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

Импульсный шум: непостоянный шум, состоящий из одного или ряда звуковых сигналов (импульсов), уровни звука которого (которых), измеренные в дБАI и дБА соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера по ГОСТ 17187, различаются между собой на 7 дБА и более.

По источникам возникновения шумы делятся на природные и технические. Примерами природных шумов являются: тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий всплеск воды и шум прибоя и др. Они всегда приятны человеку, успокаивают его, снимают стрессы. Но естественные звучания голосов Природы становятся все более редкими, исчезают совсем или заглушаются промышленными, транспортными и другими шумами.

Источником технического шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких или газообразных средах. Действие его на организм человека связано главным образом с применением промышленного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Источниками шума могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали. Кроме того, за последние годы в связи со значительным развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту, поэтому как неблагоприятный фактор он приобрел большое социальное значение.

Рассмотрим несколько примеров источников типичных шумов.

 

Таблица 1