Шум и вибрация Что такое шум и вибрация

С первых дней жизни человек находится в мире звуков и других колебаний. Звук - это механичес­кие колебания воздуха, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека. Звук, как и свет, -важнейший источник информации и общения че­ловека с окружающим его миром. Он может быть приятным, доставлять удовольствие, а может раз­дражать и даже вредить человеку. Восприятие звука людьми в значительной мере субъективно и зависит от их характера, эмоционального и пси­хологического состояния. Одному человеку какая-то музыка доставляет удовольствие, другого раздражает и вызывает негативные реакции.

Большинству людей доставляют удовольствие звуки природного происхождения - шум моря, листвы, щебетание птиц. Звуки же промышленные, издаваемые техническими объектами (станками, технологическим оборудованием и т.д.), транспор­тными средствами (автомобилями, железной до­рогой, самолетами и т.д.), негативно действуют на человека - утомляют, раздражают, вызывают го­ловную боль, снижают внимание и скорость реак­ции, а в ряде случаев - при длительном воздей­ствии и при высоких уровнях вызывают различ­ные заболевания и даже звуковые травмы.

Звук, неприятный для человека, принято счи­тать шумом. На первых этапах развития техни­ческой цивилизации шумы были более или ме­нее терпимы для человеческого уха. Но с наступ­лением научно-технической революции проблема шума заявила о себе в полный голос. Техничес­кая цивилизация стремительно изменяет окружа­ющую нас акустическую среду, и, к сожалению, не в лучшую сторону.

Механические волны распространяются не только в воздухе, но и в других средах, в том числе в твердой. Их мы воспринимаем не как звуки, а как колебания различной интенсивности - виб­рацию.

Механические колебания твердых тел называ­ют вибрацией. Вибрация может иметь и природ­ное происхождение, например вибрация земной поверхности при землетрясениях, камнепадах, вул­канических извержениях, но чаще, всего она име­ет техногенное или антропогенное происхождение, т.е. вызывается работой технических объектов или деятельностью человека (движением транспорта, работой оборудования, ударами молотка, работой дрели или перфоратора и т.д.).

Звук и вибрация, как мы уже отметили, явле­ния по природе своей очень близкие и связаны между собой. Колебания твердого тела вызывают колебания воздуха, которые распространяются в виде звука. И наоборот, звуковые колебания воз­духа могут вызвать колебания твердого тела, на­пример вибрацию оконного стекла.

Вибрация воспринимается человеком негатив­но, а при длительном воздействии и высоких уров­нях, которые характерны в ряде случаев для про­изводственных условий, может привести к очень серьезным заболеваниям.

Основные характеристики шума и вибрации

При распространении звука частицы воздуха начинают колебаться относительно положения рав­новесия. Эти колебания передаются по воздуху с большой скоростью. Скорость распространения звука в воздушной среде равна 344 м/с.

Колебания частиц воздуха вызывают измене­ния давления. Разность между давлением в дан­ной точке колеблющейся воздушной среды и дав­лением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением (р). Зву­ковое давление измеряется в паскалях (Па).

При распространении звуковой волны проис­ходит перенос энергии. Энергию звуковой волны принято характеризовать интенсивностью зву­ка (I) - энергией, переносимой звуковой волной через единицу площади в единицу времени.

Величины звукового давления и интенсивнос­ти звука, с которыми приходится иметь дело че­ловеку, изменяются в очень широком диапазоне: по давлению до 10⁸ раз, по интенсивности до 10¹⁶ раз. Оперировать с цифрами такого широкого ди­апазона очень неудобно. Кроме того, ухо челове­ка реагирует не на абсолютное изменение ин­тенсивности, а на его относительное изменение. В соответствии с законом Вебера-Фехнера ощу­щения человека, возникающие при различного рода раздражениях, в частности шуме, пропорци­ональны логарифму количества энергии раздра­жителя. Поэтому в практику введены логарифми­ческие величины - уровни звукового давления (Li) и интенсивности (Lp).

Важной характеристикой звука является его частота (f) - количество колебаний воздушной среды в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц, 1/с) - количестве колебаний в се­кунду.

Слуховой аппарат человека может восприни­мать лишь слышимые воздушные колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. Этот диапазон может воспринимать человек только с хорошим слухом.

Основными источниками шума в жилых и об­щественных помещениях являются в первую очередь жизнедеятельность людей (разговор, кри­ки, игра на музыкальных инструментах, ходьба, пе­редвижение мебели) и работа радиотелеприемни­ков, магнитофонов, электромеханических бытовых приборов, а также эксплуатация инженерного и санитарно-технического оборудования. Данные об уровнях звука различных бытовых шумов при­ведены в табл. 1.

Таблица 1

Источники звука	Уровни звука, дБ	Примечание
Радиомузыка	83	Шум, проникающий с улицы
Радиоречь	70	Шум в жилом помещении
Разговоры людей	66	-II-
Пылесосы	75	-II-
Стиральные машины	68	-II-
Холодильники	42	-II-
Игра на пианино	80	-II-
Электрополотеры	83	-II-
Электробритвы	60	-II-
Детский плач	78	-II-
Слив воды из крана	44-50	Шум, проникающий в комнату
Наполнение ванны	36-58	-II-
Наполнение водой бачка в туалете	36-67	-II-
Удар крышки клапана мусоропровода	42-58	Шум, проникающий в квартиру
Проход кабины лифта	34-36	В смежных квартирах
Удар дверей лифта	44-52	-//-

Приведенные данные показывают, что практи­чески уровни звука в жилых помещениях от раз­личных источников могут достигать значитель­ной величины, хотя в среднем редко превышают 80 дБ. На крупных магистралях городов шум порой пре­вышает 100 дБ днем и даже ночью не бывает ниже 70 дБ. Шум при взлете реактивного самолета -140 дБ, ракеты - 175 дБ. Уровни .шума в окружаю­щей среде от ряда источников приведены в табл. 2.

Таблица 2

Источник шума	Уровень звука, дБ	Примечание
Тихая сельская местность	20	-
Шепот	40	На расстоянии 0,3 м
Речь средней громкости	60	На расстоянии 1 м
Металлорежущие станки	80-90	На рабочих местах
Ткацкие станки	90-100	На рабочих местах
Магистральная улица	85-100	На расстоянии 7 м
Отбойный молоток	100	На расстоянии 1 м
Выступление поп-оркестра	110	На расстоянии 1 м

Вибрация характеризуется скоростью (v, м/с) и ускорением (а, м/с²) колеблющейся твердой по­верхности. Обычно эти параметры называют виб­роскоростью и виброускорением и, как и шум, также характеризуют уровнями виброскорости и виброускорения, измеряемыми в дБ. Запороговые значения виброскорости и виброускорения -стандартизованные в международном масшта­бе величины: v₀= 5 х 10-⁸м/с, а₀= 3 х 10^-4м/с².

Вибрация также характеризуются частотой колебаний (f), изменяющейся в широком диапа­зоне: от 0,5 до 8000 Гц.