шум и здоровье человекаx

государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
(среднее специальное учебное заведение)
«Юрюзанский технологический техникум»
Краткосрочный поисковый проект по физике
«ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА»
Выполнили: студентки гр. № ТП 107
Чернова Наталья и
Чусовлянкина Анастасия
Руководитель: преподаватель физики
Хальзова Л.П
Юрюзань, 2014
2
Введение
Актуальность.
На протяжении всего существования человечества
люди живут в мире звуков. Среди живых существ только человек в полной
мере использовал свойства окружающей среды как проводника, носителя
звука. Именно он внес в мир звуков речь и музыку, смог сделать звук своим
помощником.
С развитием цивилизации мы познавали и совершенствовали
окружающий нас мир. Появлялись все новые и новые источники звука. Сила
их росла в связи с резким развитием и расширением масштабов применения
технических устройств в различных областях и сферах жизни человечества.
Шум довольно распространен в наши дни. Шум – звук, в котором изменение акустического давления, воспринимаемое ухом, беспорядочно и повторяется через разные промежутки времени. Как и все физические явления, шум
имеет и положительные качества и отрицательные. В природе его можно
встретить не часто: раскаты грома, извержения вулкана, землетрясения и т.д.
Люди сами создают вокруг себя, так называемое, шумовое загрязнение, строя
промышленные предприятия, заводы, выпуская шумные машины, бытовые
электроприборы (пылесос, телевизор, магнитофон, радиоприемник).
Некоторые люди не могут работать в условиях абсолютной тишины,
отсутствие звуков угнетает их. Человек слушает приятную музыку, чтобы
расслабиться, снять усталость, поднять себе настроение. Отсюда можно
сказать, что шум оказывает благотворное влияние на нас.
Но шум имеет много вредных и опасных для человека свойств. Наиболее
распространённые симптомы шумового влияния - раздражительность,
рассеянность. Шумовое загрязнение ограничивает продолжительность труда,
приводит к преждевременному расстройству и разрушению слухового
аппарата, вызывает у человека различные болезни: тугоухость, глухота,
неврозы, психические расстройства, сердечно-сосудистые заболевания
(гипертония, аритмия), нарушения нервной системы и др. Шум обостряет
хронические заболевания.
В связи с этим возникла серьезная проблема защиты людей от
звуковых явлений. Сильный продолжительный и особенно постоянный шум скрытый и опасный враг человека и других живых существ.
Однако, эта проблема в экологическом аспекте в науке практически не
обсуждается. Шуму как экологическому фактору, не уделяется внимание
даже в широко распространенных учебниках экологии. Понимая важность
этой проблемы, авторы некоторых школьных учебников физики в последнее
время предприняли попытки ввести в круг изучаемых вопросов понятия
интенсивности, уровня громкости звука, шумов и «шумовых загрязнений».
3
Наш интерес в подготовке данного исследовательского проекта
вызван желанием узнать, что такое шум, как он влияет на человека, каков
уровень шумового загрязнения у нас в техникуме и как сохранить
хороший слух до преклонного возраста.
Обозначив проблему, мы выдвигаем следующие цели проекта:
- изучить влияние шума на здоровье человека;
- выработать рекомендации защиты от вредного воздействия шума на
здоровье человека.
Объект исследования: шум как звуковое явление.
Предмет исследования: воздействие шума на организм человека.
В соответствии с проблемой, объектом,
исследования были поставлены следующие задачи:
предметом
и
целью
1. Проанализировать научную литературу по проблеме исследования.
2. Выяснить влияние шума на состояние человека.
3. Изучить санитарные нормы шума для жилых помещений и образовательных учреждений и возможности звукоизоляционных материалов.
4. Разработать здоровьесберегающие рекомендации для студентов .
Гипотеза: Исследование опирается на предположение о том, что
студенты могут обезопасить себя от вредного воздействия шума и повысить
умственную работоспособность, если:
 получат знания об особенностях звука и его влиянии на слух человека;
 понизят «шумовое загрязнение» на переменах;
 внимательно отнесутся к нашим рекомендациям, разработанным в ходе
выполнения проекта.
4
1.Свойства звуковых волн. Основные характеристики звука
Изучив ряд научных книг и статей по теме проекта [1, 11, 12, 15, 26], мы
узнали, что такое звук, его свойства и характеристики. Звук - это то, что мы
слышим: нежная мелодия скрипки, тревожный звон колокола, грохот
водопада, слова, произносимые человеком, грозовые раскаты грома,
землетрясения.
С точки зрения физики [2, 9,10], звук как физическое явление
представляет собой механическое колебание упругой среды (воздушной,
жидкой и твердой) в диапазоне слышимых частот. Ухо человека
воспринимает колебания с частотой от 16 до 20000 Герц (Гц). Звуковые
волны, распространяющиеся в воздухе, называют воздушным звуком.
Колебания звуковых частот, распространяющиеся в твердых телах, называют
структурным звуком или звуковой вибрацией. Волны с частотой меньше 16
Гц называют инфразвуком, с частотами более 20 кГц – ультразвуком.
Мы выяснили, что источником звука всегда служит какое-либо
колеблющееся тело. Это тело приводит в движение окружающий воздух, в
котором начинают распространяться упругие продольные волны. Когда эти
волны достигают уха, они заставляют колебаться барабанную перепонку, и
мы ощущаем звук. Механические волны, действие которых на ухо вызывает
ощущение звука, называются звуковыми. Если бы на Луне были живые
существа, слух им не понадобился бы: на Луне нет атмосферы, и в
безвоздушном пространстве нечему колебаться, там нет звука.
Раздел физики, изучающий возникновение, распространение и свойства
звуковых волн, называется акустикой. Акустика – далеко не завершённая
наука.
Проанализировав энциклопедические издания [3, 5, 6], авторы проекта
обнаружили, что ещё ждут своего объяснения тайны человеческого слуха. До
сих пор не раскрыты секреты скрипок, изготовленных в XVII-XVIII
столетиях итальянскими мастерами Амати, Страдивари и Гварнери. Почему
они так чарующе звучат? Почему, слегка изменив форму у корпуса скрипки
можно немного усилить её звук? Почему в одном помещении игра оркестра
завораживает своей звучностью и красотой, а в другом таком же некоторые
звуковые оттенки пропадают? В акустике ещё много важных, нерешённых и
даже загадочных проблем.
5
Наука доказала, что рыбы вовсе не немы и не глухи, они тоже издают
звуки и слышат их, потому что они воспринимают колебания, возникающие в
воде. Людям же удаётся «услышать» их только с помощью специальных
приборов.
В твёрдых телах тоже возникают и распространяются колебания.
Землетрясения ощущаются не только в том месте, где возникло, но за
десятки, сотни и даже тысячи километров.
Звуковые волны создают в среде области переменного сжатия и
разряжения с соответствующим изменением давления ∆р в сравнении с
давлением в невозмущенной среде р0 . Переменная составляющая давления
±∆р называется акустическим давлением и определяет восприятие человеком
звука.
Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волны должны обладать
некоторой минимальной интенсивностью, которая называется порогом
слышимости. Он бывает различен для разных людей и сильно зависит от
частоты звука. Человеческое ухо наиболее чувствительно к частотам от 1000
до 6000 Гц [23].
Следовательно, чтобы вызвать ощущение звука, необходимо выполнить
три условия: 1) источник колебаний должен быть таким, чтобы его частота
изменялась в определенном (звуковом) интервале частот; 2) среда должна
быть упругой; 3) мощность звуковой волны должна быть достаточной, чтобы
вызвать ощущение звука.
Звуковые волны распространяются со скоростью, которая зависит от
среды. Известно, что вспышка молнии всегда опережает раскаты грома. Если
гроза далеко, то запаздывание грома может достичь нескольких десятков
секунд.
Работая над теоретической частью проекта, мы узнали [1, 23], что точно
произвёл расчёт скорости звука французский учёный Лаплас в 1822 году .
Вблизи Парижа был поставлен эксперимент. В нём приняли участие
известные учёные – Гей-Люссак, Араго, Гумбольдт и др. Было
подтверждено, что скорость звука возрастает с повышением температуры. В
сухом воздухе, при 0˚С, она равна 331,5 м/с, а при 20˚С – 344 м/с. А в
алюминии и стали – примерно 5000 м/с. Например, колокольчики излучают
звуковые волны с одинаковой частотой, но длина волны оказывается
большей в той среде, где она распространяется с большей скоростью.
6
Если сказать точнее, то при 0˚С скорость звука равна 330 м/с, в воде при
8˚С она равна 1435 м/с, в стали – 5000 м/с. Так, звук от идущего поезда
значительно быстрее распространяется по рельсам, чем по воздуху, поэтому,
приложив ухо к рельсам, можно обнаружить приближение поезда
значительно раньше.
Звук распространяется от звучащего тела равномерно во все стороны,
если на его пути нет никаких препятствий. Но не всякое препятствие может
ограничить его распространение. От звука нельзя загородиться, скажем,
небольшим листом картона, как от пучка света. Звуковые волны, как и всякие
волны, способны огибать препятствия, «не замечать» их, если их размеры
меньше, чем длина волны. Длина слышимых в воздухе звуковых волн
колеблется от 15 м до 0,015 м. если у препятствий на их пути меньшие
размеры (например, у древесных стволов в редколесье), то волны их просто
огибают. Препятствие же больших размеров (стена, дома, скала) отражает
звуковые волны по тому же закону, что и световые: угол падения равен углу
отражения. Именно так образуется эхо. Его можно услышать и в горах, и на
равнинах, окаймленных лесом, причём в горах найти эхо гораздо труднее.
Через тонкие стенки звук слышен потому, что он заставляет их
колебаться, и они как бы воспроизводят звук уже в другой комнате, поэтому
он будет несколько искажён. Хорошие звукоизоляционные материалы – вата,
ворсистые ковры, стены из пенобетона или пористой сухой штукатурки – как
раз тем и отличаются, что в них очень много поверхностей раздела между
воздухом и твёрдым телом. Проходя через каждую из таких поверхностей,
звук многократно отражается. Но, кроме того, и сама среда, в которой звук
распространяется, поглощает его. Один и тот же звук слышен лучше и
дальше в чистом воздухе, чем в тумане, где его поглощают поверхности
раздела между воздухом и капельками воды.
По-разному поглощаются в воздухе звуковые волны различной частоты.
Сильнее – звуки высокие, меньше – низкие, такие, например, как бас. Именно
поэтому пароходный гудок издаёт такой низкий звук (частота его, как
правило, не более 50 Гц): низкий звук слышен на большом расстоянии. Ещё
меньше поглощаются инфразвуки, особенно в воде: рыбы слышат их за
десятки и сотни километров. А вот ультразвук поглощается очень быстро:
ультразвук с частотой 1 МГц ослабляется в воздухе вдвое уже на расстоянии
2 см.
Физически мы способны различать высоту тона, тембр, громкость звука.
7
Первое различимое качество звука – это его громкость. Для разных
людей один и тот же звук может казаться громким и тихим. Но одному и
тому же человеку более громкими кажутся те звуки, у которых амплитуда
колебаний звуковой волны больше. Любое изменение громкости звука
вызывается изменением амплитуды колебаний.
Вторым качеством звука является высота его тона. Звук,
соответствующий строго определенной частоте колебаний, называется
тоном. Понятие звуковой тон ввёл в акустику Галилео Галилей. Тон звука
определяется частотой, с которой изменяется давление в звуковой волне.
Чем больше частота звука, тем более высоким является тон. Получить звуки
различных тонов можно с помощью прибора, называемого камертоном.
Ударив молоточком по одной из ножек камертона, можно слышать звук
определенного тона. Камертоны различных размеров воспроизводят звуки
различных тонов. Звуковые волны возбуждаются колеблющимися ножками
камертонов.
Если бы вибрирующие тела создавали при звучании в каждый момент
только один тон, мы не смогли бы отличать голос одного человека от голоса
другого, а все музыкальные инструменты звучали бы для нас одинаково.
Всякое вибрирующее тело создаёт одновременно звуки нескольких тонов и
при этом различной силы. Самый низкий из них называют основным тоном;
более высокие тона, сопровождающие основной, – обертонами. В
совместном звучании основной тон и обертоны создают тембр звука.
Каждому музыкальному инструменту, каждому человеческому голосу
присущ свой тембр, своя «окраска» звука. Один тембр отличается от другого
числом и силой обертонов. Чем больше их в звучании основного тона, тем
приятнее тембр звука.
2. Шум и его влияние на организм человека
Авторы научных статей отмечают [16, 19, 24], что в восприятии нами
звуковых колебаний есть ещё и психологический аспект. Мы с
удовольствием слушаем песню, игру пианиста или скрипача, играющий в
8
отдалении духовой оркестр. Все эти звуки мы называем музыкой. Но редко
встречаются люди, которым приятны визг, скрежет или грохот. В науке
называется музыкальным тот звук, в котором изменение акустического
давления, воспринимается ухом, упорядочено и, кроме того, повторяется
регулярно, через равные промежутки времени. Звук перестаёт быть
музыкальным, и его называют шумом, если звуковое давление изменяется в
нём беспорядочно.
Шум — беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков.
Под бытовым шумом понимают всякий неприятный, нежелательный звук
или
совокупность
звуков,
нарушающих
тишину,
оказывающих
раздражающее или патологическое воздействие на организм человека [27].
Шум играет существенную роль во многих областях науки и техники:
акустике,
радиотехнике,
радиолокации,
радиоастрономии,
теории
информации, вычислительной технике, оптике, медицине и др. Для описания
шумов применяют различные математические модели в соответствии с их
временной,
спектральной
и
пространственной
структурой.
Для
количественной оценки шумов пользуются усредненными параметрами,
определяемыми на основании статистических законов, учитывающих
структуру шумов в источнике и свойства среды, в которой шум
распространяется.
Из прочитанных источников нами установлено [7, 30], что шумы
подразделяются на статистические, стационарные и нестационарные.
Наиболее разработаны теория и методы измерения стационарного шума,
классической моделью которого является белый шум. Стационарный шум
характеризуется постоянством средних параметров: интенсивности
(мощности), распределения интенсивности по спектру (спектральная
плотность), автокорреляционной функции (среднее по времени от
произведения мгновенных значений двух шумов, сдвинутых на время
задержки). Практически наблюдаемый шум, возникающий в результате
действия множества отдельных независимых источников (например, шум
толпы людей, моря, производственных станков, шум воздушного вихревого
потока, шум на выходе радиоприемника и др.), является квазистационарным.
Шум, длящийся короткие промежутки времени (меньше, чем время
усреднения в измерителях), называется нестационарным. К таким шумам
относят, например, уличный шум проходящего транспорта, отдельные стуки
в производственных условиях, редкие импульсные помехи в радиотехнике и
т.п.
9
Исследование шума преследует разнообразные цели: изучение
источников шума для уменьшения их вредного воздействия на человека и на
различные системы; изыскание способов и средств наилучшего
(оптимального) приема, обнаружения и измерения параметров разных
сигналов в присутствии шума; повышение точности измерений в аналоговых
цифровых устройствах обработки информации и др. Для измерения
характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы,
коррелометры и др.
Источниками акустического слышимого и неслышимого шума могут
служить любые колебания в твердых, жидких и газообразных средах; в
технике основные источники шума – различные двигатели и механизмы.
Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком
наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций. Точность
изготовления деталей, их подгонка и динамическое уравновешивание всех
движущихся частей приводит к ослаблению шума и, как правило, ведут к
уменьшению износа деталей, к увеличению срока их службы и точности
работы.
Авторы проекта узнали, что в ряде случаев шум используется как
источник информации [29]. Например, в военно-морской технике по шуму,
создаваемому на ходу подводными лодками и надводными кораблями, их
обнаруживают и пеленгуют; в радиоастрономии по шуму в определенных
диапазонах частот исследуется радиоизлучение звезд и других космических
образований. Шумоподобные сигналы применяются в технике радио- и
акустических измерений, например в архитектурной акустике. Некоторые
звуки, используемые в музыке, по физическому существу шумовые или
обладают шумовыми признаками.
Звуки и шумы таят в себе опасность для нашего слуха. Слишком
большие уровни их интенсивности могут привести к безвозвратной потере
функции слухового анализатора. Наше ухо работает непрерывно в течении
суток. Оно лишено естественных защитных приспособлений, таких,
например, как веки у глаз.
Нами также установлено, что учёные выделяют такое понятие как
«шумовое загрязнение» – шум, воспринимаемый человеком в качестве
помехи, один из вариантов физического загрязнения среды [28]. В
зависимости от уровня и длительности шумовое загрязнение способно
10
наносить ущерб здоровью человека и является одной из проблем экологии
города и производственных помещений.
Единица измерения шумового загрязнения – децибел. Шепот – это 20-40
дБ, обычный разговор – 50-70 дБ, транспортный шум оживленной городской
магистрали – 120 дБ, шум авиационного двигателя – 130 дБ. Нарушение сна
отмечается при шумовом загрязнении свыше 35 дБ, снижение продуктивной
умственной деятельности – при 55 дБ, ухудшение слуха – при 70 дБ. Для
уменьшения шумового загрязнения применяются зеленые насаждения, за
город выносятся автострады (строятся объездные дороги), запрещаются
полеты самолетов над городом на высоте менее 11 км. В конструкции
современного автомобиля предусматривается понижение уровня шумового
загрязнения. На территории жилой застройки днем шум не должен
превышать 50-60 дБ.
Большинство звуков природного происхождения не вызывают у людей
неприятных ощущений, а шум леса, журчание ручья пение птиц действует
успокаивающе на нервную систему. Производственный, или техногенный,
шум, напротив, воспринимается негативно, раздражает.
Немало источников шума и внутри наших домов; это инженерно и
санитарно-техническое оборудование (вентиляторы, насосы, лебедки лифтов
и т.д.), механические и электрические приборы и даже само поведение
людей. Так, работающий пылесос создает шум интенсивностью до 80 дБ, а
радиоприемник, магнитофон или телевизор – до 95 дБ. Даже громкий
разговор, например по телефону, представляет собой не что иное, как шум в
70 дБ. В квартирах так много звукоизлучающей техники: радиоприемники,
телевизоры, магнитофоны, проигрыватели, музыкальные центры. Врачи
доказали, что допустимый уровень шума в жилых помещениях в дневное
время не должен превышать 40 дБ, в ночное – 30 дБ. Но зачастую мощное
акустическое «облучение» в своих квартирах мы устраиваем себе сами,
включая на большую громкость радио или телевизор. Задумываемся ли мы о
последствиях увлечения дискотекой, рок- или поп-музыкой, громкость
которой нередко так велика, что становится как бы осязаемой. Между тем,
юным меломанам приходится расплачиваться за свое увлечение.
По данным отоларингологов [18, 23], завсегдатаи дискотек, в ушах
которых стоит звон от звуков в 110 дБ и более, часто глохнут еще до
достижения двадцатилетнего возраста. Специальное обследование,
проведенное американскими врачами, показало, что многие юноши и
11
девушки – поклонники джазовой и рок-музыки – слышат не лучше, чем 65летние люди.
Плеер стал весьма распространенным атрибутом жизни, в первую
очередь, подростков. Это устройство имеет целый ряд неоспоримых
достоинств: портативность, возможность прослушивания информации в
дороге и, при этом, не беспокоя окружающих. На улицах и в транспорте мы
часто видим подростков в наушниках, с отрешенным видом напевающих
себе под нос только им слышимую мелодию. В Японии, где это изобретение
гораздо раньше, чем у нас, стало популярным, врачи провели обследование
подростков. Результаты впечатляют: из 4,5 тыс. учащихся, страдающих
дефектами слуха, 3 тысячи ежедневно от 1 до 4 часов проводят в наушниках.
Неумеренное потребление музыки и другой звуковой информации через
наушники является серьезным фактором риска для еще неокрепшего слуха.
Постоянно слушая музыку через наушники, молодой человек начинает
незаметно для себя глохнуть и постепенно увеличивает громкость, доводя ее
до опасной отметки.
Для всех живых организмов, в том числе и человека, звук является
одним из воздействий окружающей среды.
В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и
непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей дает время животным
и человеку, необходимое для оценки их характера и формирования ответной
реакции. Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат,
нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует
шумовое загрязнение.
Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий плеск
воды и шум прибоя всегда приятны человеку. Они успокаивают его, снимают
стрессы. Это используется в лечебных заведениях, в кабинетах
психологической разгрузки. Но естественные звучания голосов Природы
становятся все более редкими, исчезают совсем или заглушаются
промышленными, транспортными и другими шумами.
Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая
чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца,
печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные
клетки нервной системы не могут достаточно четко координировать работу
различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их
деятельности.
12
Численность населения, проживающего в условиях акустического
дискомфорта, составляет в России 35 млн. человек, т.е. примерно 30%
городского населения. Постоянный шум вызывает психическую
напряженность, мешает спать, приводит к ухудшению слуха, неврозам,
снижению умственной активности.
Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно
повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия – звон в ушах,
головокружение, головную боль, повышение усталости.
Шум обладает аккумулятивным эффектом, то есть акустические
раздражения, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную
систему. Поэтому перед потерей слуха от воздействия шумов возникает
функциональное расстройство центральной нервной системы. Особенно
вредное влияние шум оказывает на нервно-психическую деятельность
организма.
Шумы вызывают функциональные расстройства сердечно-сосудистой
системы; оказывают вредное влияние на зрительный и вестибулярный
анализаторы, снижает рефлекторную деятельность, что часто становится
причиной несчастных случаев и травм.
Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается
незримо, незаметно. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. К
тому же организм человека против шума практически беззащитен.
В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в
результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и
нервной системы. Важно помнить, что понижение слуха под влиянием шума,
как правило, необратимо, т.к. в основе лежит атрофия нервных элементов.
Современная медицина не располагает лечебными средствами, способными
восстановить погибшие или даже гибнущие нервные клетки.
Очень сильный шум (свыше 110 дБ) может стать причиной, так
называемого, шумового опьянения – агрессивного, возбужденного
состояния, а в последствие привести и к потере слуха.
Французские учёные отмечают, что нарушения слуха в наш век активно
распространяются среди молодых людей; с возрастом они скорее всего будут
вынуждены пользоваться слуховыми аппаратами.
13
Наибольшая чувствительность к действию шума проявляется у людей
старшего возраста
Диаграмма №1. Чувствительность к действию шума у людей старшего
возраста.
80%
70%
60%
50%
до 27
46%
28-37
57%
38-57
62%
58 и старше
72%
40%
30%
20%
10%
0%
до 27
28-37
38-57
58 и старше
Борьба с шумами ведется не первый год: выносят за черту города
железные дороги и скоростные автострады, запрещают пользоваться
звуковыми сигналами, отводят в сторону от жилых районов маршруты
самолетов. К сожалению, толку от этих мер не так уж много.
Вы видели, вероятно, как музыканты наушниками защищаются от шума,
который сами же и производят. Похожие наушники из звукоизолирующих
материалов надевают на себя рабочие в грохочущих цехах. А чтобы лучше
спать, теперь в аптеках предлагают «беруши» - белые и волокнистые, словно
вата, квадратики для затыкания ушей. Их не так уж давно придумали ученые.
Возможно, изобретателям удастся уменьшить вибрацию машин,
усовершенствовать глушители или найти новые средства звукоизоляции. Но,
видимо, решение проблемы – в создании каких-то принципиально новых
двигателей, изначально производящих минимум шума.
В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные
исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их
исследования показали, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека,
сотрудники одного конструктивного бюро, имевшего прекрасную
звукоизоляцию, уже через неделю стали жаловаться, что не могут работать в
условиях гнетущей тишины. Они нервничали, теряли работоспособность. И,
наоборот, ученые установили, что звуки определенной силы стимулируют
процесс мышления, в особенности процесс счета. Но все-таки установлено,
что шум снижает производительность труда. Ученые подсчитали, что
работающие при сильном шуме тратят, по крайней мере, десятую часть своей
14
энергии на то, чтобы не замечать этого шума. Страдает точность работы,
замедляются реакции.
Оберегая слух совсем еще маленьких детей, да и взрослых тоже, врачигигиенисты предусмотрели предельные уровни звуков, которые издаются
игрушками, начиная от погремушки. Прохождение гигиенической
экспертизы, а для игрушек она является обязательной (за исключением
музыкальных инструментов), звуковая игрушка контролируется на
соответствие нормативам и по уровню звука.
Каждый человек воспринимает шум по-разному. В данное время
стараются устранять или ослаблять причины, порождающие шум на месте
его образования; предотвращают его распространение от источников шума,
используя местную звукоизоляцию шумящих узлов машин, амортизацию и
звукопоглощение, ослабляющее шум за счет снижения отражений от
ограждающих
конструкций,
облицовываемых
пористыми
звукопоглощающими материалами; уменьшают аэродинамический шум
(выхлоп, шум в воздуховодах и т.д.), устраняя причины вихреобразования,
звукоизолируя воздуховоды и применяя глушители. Важно рационально
чередовать труд и отдых работающих в условиях шума, ограничивать
длительность воздействия шума на них, систематически наблюдать за
состоянием их здоровья. Борьба с уличным шумом ведется путем замены
трамвайного транспорта троллейбусным и автобусным, ограничения
пользования звуковыми сигналами и т.п. Зоны, где уровень шума достигает
85 дБ, обозначают предупредительными знаками, а работающих в этих зонах
снабжают индивидуальными звукоизолирующими наушниками.
Таблица №1. Интенсивность шума различных источников
Уровень шума
(дБ)
Допустимый
0-60
Предельно допустимый
Недопустимый
60-100
100-170 и более
С гигиенических позиций [22, 25] относительно комфортным считается
акустический режим при уровне звука 10—60 дБ, для нервной системы
вреден шум свыше 50— 60 дБ, а при уровнях выше 80 дБ начинается область
15
максимального дискомфорта. Даже низкий уровень громкости мешает
концентрации внимания во время умственной работы. Музыка, пусть даже
совсем тихая, снижает внимание - это следует учитывать при выполнении
домашней работы. Когда звук нарастает, организм производит много
гормонов стресса, например, адреналин. При этом сужаются кровеносные
сосуды, замедляется работа кишечника. В дальнейшем всё это может
привести к нарушениям работы сердца и кровообращения. Эти перегрузки причина каждого, по крайней мере, десятого инфаркта.
Таблица №2. Уровни шумов от различных источников и реакция
организма на акустические воздействия (в дБ).
Зимний лес в безветренную погоду
Шелест листвы
Тиканье часов в 1м от уха
0
10-30
около 10-25
Шёпот
20-30
Спокойный разговор
40-60
Шум внутри здания на магистрали
60
Шум в салоне легкового автомобиля
60
Урок в школе
40-60
Шум на перемене в школе
50-80
Будильник
60-80
Телевизор
60-90
Поезд (метро, на железной дороге)
70
Громкий разговор
75
Кричащий человек
80
Пылесосы
80
Игра на пианино
Комфортный
акустический
режим (при уровне
звука 10-60 дБ)
Появляется
чувство
раздражения,
утомляемость,
головная боль.
до 80
16
Дизельный грузовик
90
Мотоцикл
90
Детский плач
Реактивный самолет (на высоте 300 м)
Школьный шум на переменах
80-90
95
80-110
Цех текстильной фабрики
100
Автомобильный гудок
100
Плеер
110
Ткацкий станок
120
Транспортный шум оживлённой
городской магистрали
120-130
Отбойный молоток
90-130
Реактивный двигатель
130-150
Шум на дискотеки
Вызывает
звуковое
опьянение,
нарушает сон,
разрушает
психику,
приводит к
глухоте.
175
Оркестр поп-музыки
110-120
Удар молнии
120-130
Взлет реактивного самолета
140
Старт космической ракеты
150-160
Выстрел из орудия
Постепенное ослабление слуха,
нервно-психический стресс, язвенная болезнь,
гипертония.
170
Первый симптом ухудшения слуха называется эффектом званого
ужина. На многолюдном вечере человек перестаёт различать голоса, не
может понять, почему все смеются. Он начинает избегать многолюдных
встреч, что ведёт к его социальной изоляции. Многие люди с нарушением
слуха впадают в депрессию и даже страдают манией преследования.
В настоящее время в ряде стран установлены предельно допустимые уровни
шума для предприятий, отдельных машин, транспортных средств. Например,
17
к эксплуатации на международных линиях допускаются самолёты,
создающие шум не выше 112 дБ днём и 102 дБ ночью. Начиная с моделей
1985 г. максимально допустимые уровни шума: для легковых автомобилей 80
дБ, для автобусов и грузовых автомобилей в зависимости от массы и
вместимости соответственно 81-85 дБ и 81-88 дБ.
С тех пор как флейта, баян, простые акустические гитары вышли из
моды, а для домашнего музыцирования вместо них стали применяться
электронные музыкальные инструменты или звуковоспроизводящие
устройства, музыку мы все чаще стали воспринимать как шум. Сегодня стало
много «меломанов», которые все достоинства музыки видят в ее громкости.
Не задумываясь, они вынуждают своих домашних и соседей участвовать в
электронных «звуковых оргиях», даже не осознавая, что их ближние
страдают от этого. В экологии человека предложено даже понятие «шумовое
опьянение» — возбуждение, возникающее в результате резонанса клеточных
структур в ответ на громкие ритмические звуки. Это «опьянение» по
субъективным ощущениям аналогично алкогольному опьянению или
одурманиванию наркотиками. «Шумовое опьянение» — одна из причин
успеха современной шумной музыки. Уровень шума, создаваемый
современной электронной музыкой, иногда превышает болевой
порог(130дБ).
Непрерывный или периодический шум может служить причиной многих
проблем. Человек начинает хуже слышать высокие звуки, а затем постепенно
и низкие. Постепенное воздействие сильного шума может вызвать такие
вредные последствия, как звон в ушах, головокружение, головная боль,
повышение усталости. У многих людей снижается способность к концентрации внимания и падает производительность труда. Например, если работать при шуме интенсивностью 70 дБ, то сделанных ошибок окажется вдвое
больше, чем при работе в нормальной обстановке. Работоспособность при
постоянном шуме снижается на треть. При звуке 80—90 дБ возможны
необратимые изменения в органах слуха, а при 120-140 дБ - повреждения
этих органов. При систематическом переутомлении органов слуха может
развиться тугоухость.
Тугоухость - понижение слуха, при котором восприятие разговорной
речи даже на небольшом расстоянии становится затруднительным.
18
Таким образом, авторы проекта пришли к выводу о необходимости
принятия мер по ограничению шумовой нагрузки на психику. Шум, как
правило, дело рук человеческих, поэтому человек может его и уменьшить.
3. Санитарные нормы и мероприятия по защите от шума
При разработке проекта, мы ознакомились с санитарными нормами
шума для жилых помещений и общеобразовательных учреждений [20, 21,
22]. Оказалось, что над проблемой шумового «нашествия» в многих странах
серьезно задумались, а в некоторых приняли определенные меры.
Шумозащита – это комплекс мероприятий по снижению шума на
производстве (установка звукоизолирующих кожухов на оборудовании,
глушителей в компрессорах, вентиляторах и др.), на транспорте (глушители
выбросов, создание на дорогах акустических экранов, шумозащитных зон),
при гражданском и промышленном строительстве. Для колесно-рельсового
транспорта в некоторых странах (Германия, США) стали применяться
технические приемы снижения шума: звукопоглощающие колесные бленды,
замена колодочных тормозов на дисковые и т.п. В городах необходимо
увеличивать площади зеленых насаждений, особенно вдоль оживленных
автомагистралей, что позволит значительно снизить шумовое и химическое
загрязнение окружающей среды.
Шумопоглощающий асфальт - дорожное покрытие из специального
асфальта, снижающего шум, причем поглощение шума достигается главным
образом благодаря высокой пористости такого асфальта - 26% составляет
объем пустот (в обычных асфальтовых покрытиях он составляет около 6%).
Применение такого асфальта в Германии позволило снизить на дорогах
уровень шума на 4-6 дБ (Окружающая среда, 1993).
С точки зрения экологов один из оптимальных способов шумоизоляции
- высадка деревьев и кустарников вдоль дорог. Доказано, что грамотно
составленный план и высадка зеленых насаждений (то есть, с соблюдением
всех ярусов посадки: 1-й ярус - древесно-кустарниковая растительность не
выше 1,5 метра, 2-й - растительность высотой до 3 метров и 3-й - насаждения
высотой более 3 метров) как нельзя лучше способствуют снижению уровня
шума. Не зря вдоль крупных федеральных трасс на многие километры
тянется «зеленая стена» деревьев и кустарников - они защищают населенные
пункты от грохота проезжающего мимо автотранспорта.
Также эффективным методом является снижение или устранение шума в
источнике в процессе проектирования. Для уменьшения влияния
19
транспортного шума крупные автомагистрали следует строить на расстоянии
от жилых застроек. Уменьшение уровней шумов, проникающих в помещения
от внутренних источников, должно обеспечиваться рациональной
планировкой помещения, соблюдением мероприятий по звукоизоляции
ограждающих конструкций (стен, потолка и пола), санитарно-технического и
инженерного оборудования зданий.
Организационные меры направлены на предотвращение или
регулирование во времени эксплуатации тех или иных источников шума.
Работы по уборке улиц, дворов, тротуаров от мусора и снега должны
начинаться не ранее 7 часов утра и заканчиваться не позднее 23 часов.
Большое значение имеют административные меры. К ним относятся
ограничение звуковых сигналов уличного транспорта, упорядочение
движения грузовых и легковых машин на определенных улицах, ограничение
шума громкоговорителей, расположенных на улицах и площадях и т.д.
Авторы проекта выяснили, что в настоящее время существует целый
ряд специальных материалов и технологий, предназначенных для увеличения
звукоизоляции ограждающих конструкций. Это устройство конструкции
плавающего пола, монтаж звукоизоляционного подвесного потолка,
возведение дополнительных звукоизоляционных облицовок стен с
применением звукоизоляционных креплений.
Все эти методы обладают достаточно высокой эффективностью, но
требуют довольно больших финансовых затрат на специальные материалы и
монтажные работы. Но, оказывается, что иногда можно снизить шум от
соседей не прибегая к дорогим звукоизоляционным технологиям.
Необходимо всего лишь устранить некоторые недоработки строителей.
Существуют достаточно эффективные меры, которые можно применять
на практике самостоятельно. Несмотря на внешнюю простоту изложенных
ниже рекомендаций, их выполнение может значительно улучшить
акустический комфорт в обычной жилой квартире панельного дома.
Например:
1.Электрические розетки. Электророзетка, смонтированная на
межквартирной стене очень часто является одним из наиболее вероятных
путей проникновения шума от соседей. В этом легко убедиться, просто
приложив к ней ухо (только постарайтесь, чтобы Вас не ударило током).
Дело в том, что в некоторых железобетонных стеновых плитах ещё на стадии
20
производства предусматривают сквозные отверстия для установки
электрофурнитуры. Затем строители просто монтируют розетки в двух
смежных квартирах, оставляя при этом сквозной канал, по которому шум
может почти беспрепятственно попадать в Вашу квартиру.
2. Стояки системы отопления и водоснабжения. Стояки
трубопроводов отопления и водоснабжения, согласно строительным нормам,
должны прокладываться через межэтажные перекрытия с помощью
виброизолированных гильз. Для этого в перекрытие заделывается
металлическая труба большего по сравнению со стояком диаметра. Зазор
между двумя трубами должен быть заполнен негорючим звукопоглощающим
материалом и загерметизирован нетвердеющим герметиком. На практике это
часто не выполняется. Строители либо не заделывают щели в гильзе
минеральной ватой, либо просто не используют гильзы, заделывая стояк
прямо в перекрытие цементным раствором. После многолетней эксплуатации
между трубой стояка и плитой перекрытия обязательно появляются щели.
Звук от соседей снизу и сверху может беспрепятственно проникать в Вашу
квартиру через щели и неплотности. В некоторых случаях через такие щели
проникают и нежелательные запахи.
3.Окна. Через окна в квартиру может проникать не только транспортный
шум улицы, но и звук музыкального центра из соседней квартиры. Замена
старых деревянных окон металлопластиковыми оконными конструкциями
может решить эту проблему, но часто несложная модернизация старого окна
приводит даже к более высокому результату. Необходимо отметить, что
часто после демонтажа старых деревянных окон и установки
металлопластиковых некоторые звуки от внутридомовых источников
становятся более слышимыми. Это связано с исчезновением эффекта
маскировки этих звуков уличным шумом.
Для защиты от шума рекомендуют:
1.Строить дороги в туннелях или закрывать их специальными надстройками.
2.При постройке домов учитывать, каково будет их расположении
относительно автомобильных и железных дорог. Санитарно-защитная зона от
жилых домов до продольной оси пути, например, железной дороги, должна
быть не менее 200м, а в районах мостов – 300м.
3.Использовать зеленые насаждения как содействующие уменьшению шума.
Обычный лиственный покров летом и пусть даже небольшой слой снега на
21
деревьях и кустарниках зимой - хорошая защита от уличного шума.
Наилучшим стражем тишины служит ель, но она, к сожалению, не
выдерживает загрязнения воздуха.
4.При
застеклении
домов
на
шумных
улицах
использовать
звукоизолирующие оконные конструкции, имеющие средний коэффициент
звукоизоляции свыше 50 дБ.
5.В автомобилях звукопоглощающими материалами покрывать стенки,
днище, багажник и место расположения двигателя. При этом шум
уменьшается не только в салоне автомобиля, но и в окружающей среде.
Таблица 3. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные и
максимальные уровни звука проникающего шума в помещениях жилых и общественных
зданий и шума на территории жилой застройки
Вид трудовой деятельности,
рабочее место
Уровни звукового давления, дБ, в октавных Эквиваполосах со среднегеометрическими частотами, лентные
уровни
Гц
звука (в
дБА)
Макс.
уровни
звука
LАмакс,
дБА
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Классные помещения, учебные 79 63 52 45 39
кабинеты, учительские
комнаты, аудитории школ и
других учебных заведений,
конференцзалы, читальные
залы библиотек
35
32
30
28
40
55
Жилые комнаты квартир,
жилые помещения домов
отдыха, пансионатов, домовинтернатов для престарелых и
инвалидов, спальные
помещения в детских
дошкольных учреждениях и
школах-интернатах
79 63 52 45 39
35
32
30
28
40
55
72 55 44 35 29
25
22
20
18
30
45
22
2. Рекомендации студентам по защите от шума
Уважаемые студенты ЮТТ!
Если вы не хотите в подростковом возрасте иметь слух такой же, как у
пожилых людей, страдать от тугоухости, переутомления, головной боли,
депрессии, гипертонии, заболеваний сердечно-сосудистой системы,
прислушайтесь к нашим рекомендациям.
1. Не говорите слишком громко (не кричите) на переменах.
2. Не включайте громко телевизор, музыкальные центры.
3. Не слушайте музыку через наушники продолжительное время, иначе с
возрастом вы вынуждены будете пользоваться слуховыми аппаратами.
4. На дискотеке постарайтесь находиться подальше от акустических колонок.
5. Отдыхайте в выходные дни на природе («слушайте тишину»).
6. Если ваша будущая профессия будет связана с шумным производством,
используйте звукозащитные наушники или «беруши».
7. Свой будущий дом защитите звукоизоляционными материалами
окружите «зелёной зоной».
и
9. Терпимо относитесь к людям с пониженным слухом.
Будьте здоровы!!!
23
Заключение
В ходе работы над проектом нами были изучены свойства и особенности
шума. Было рассмотрено физическое понятие шума, тема, к которой
относится явление шума (акустика, звуковые колебания).
Шум — беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков.
Под бытовым шумом понимают всякий неприятный, нежелательный звук
или
совокупность
звуков,
нарушающих
тишину,
оказывающих
раздражающее или патологическое воздействие на организм человека.
Влияние шума на организм человека. Реакция человека на шум
различна. Некоторые люди терпимы к шуму, у других он вызывает
раздражение, стремление уйти от источника шума. Психологическая оценка
шума в основном базируется на понятии восприятия, причем большое
значение имеет внутренняя настройка к источнику шума. Она определяет,
будет ли шум восприниматься как мешающий. Часто шум, воспроизводимый
самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой шум,
вызванный соседями или каким-нибудь другим источником, оказывает
сильный, раздражающий эффект. Большую роль играет характер шума и его
периодичность.
Ухо – единственный орган, при помощи которого мы можем
почувствовать шум. Но оказывается человеческое ухо, также как и другие
органы, нуждается в защите, в данном случае – защите от шумового
загрязнения. Шум оказывает вред на наш организм незаметно для нас, т.е. мы
не можем видеть воздействие шума на нас. Были приведены факты из
истории, из которых можно понять, что люди с давних времен знали о вреде
шума, пытались разнообразными способами бороться с ним. В работе также
представлены способы защиты от шума, борьбы с шумовым загрязнением.
Экспериментальная проверка гипотезы исследования нашла своё
подтверждение. Нами сделаны следующие выводы:
1.Чрезмерный шум – одна из важнейших проблем. Его вредное воздействие
на организм совершается незаметно. Нарушения в организме
обнаруживаются не сразу. К тому же организм человека против шума
практически беззащитен. Понижение слуха под влиянием шума, как правило,
необратимо, т.к. в основе лежит атрофия нервных элементов. Современная
медицина не располагает лечебными средствами, способными восстановить
погибшие или даже гибнущие нервные клетки.
2. С гигиенических позиций
относительно комфортным считается
акустический режим при уровне звука до 60 дБ, для нервной системы вреден
24
шум свыше 50— 60 дБ, а при уровнях выше 80 дБ начинается область
максимального дискомфорта. Даже низкий уровень громкости мешает
концентрации внимания во время умственной работы.
3. Чтобы обезопасить себя от ненужных звуков в школе, не следует кричать
на переменах, включать музыку на полную мощность.
4.Чтобы снизить шум в квартире, следует поставить звуконепроницаемые
окна и двери, или сделать звукоизоляцию помещения.
5. На улице нельзя слишком громко включать наушники, т. к. на уличный
шум, ставший уже обыденным, будет накладываться музыка, и тем самым
превысит допустимую норму. После умственной работы ни в коем случае
нельзя громко включать рок, т. к. басы отрицательно влияют на уставший
мозг, и часть новой информации может потеряться. Классика и джаз
наоборот помогают систематизировать материал, во время работы он лучше
усваивается.
6.Полностью оградить себя от шума невозможно, но мы можем сами
уменьшить его влияние на себя и окружающих.
Надеемся, что студенты будут бережнее относиться к своему здоровью,
стараясь как можно меньше подвергаться вредному воздействию шума.
25
Список использованных источников
1. Агранат Б.А. и др. Основы физики и техники ультразвука. - М.: Высшая
школа, 1987. - 352 с.
2. Баулин И. За барьером слышимости. - М.: «Знание», 1971. – 176 с.
3. Большая Советская Энциклопедия. Издание 3-е. М.: «Советская
Энциклопедия», 1978.
4. Бондорчук М.М., Ковылина Н.В. «Занимательные материалы и факты по
анатомии и физиологии человека»; издательство «Учитель»; Волгоград;
2005г.
5. Буянова Н.Ю. Я познаю мир: Дет. энцикл.: Медицина/Я 11. – М.: ООО
«Издательство АСТ-ЛТД», 1997., С.244-246.
6. Володин В. Энциклопедия для детей. Т.19. Экология. – М.: Аванта+,
2004., С.272.
7. Влияние шума больших городов на здоровье человека (www.health-forfamily.com/article)
8. Влияние шума на здоровье человека (www.veritas.kiev.ua/view/shum).
9. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. - Механика: Учебное
пособие для студентов высших педагогических учебных заведений. — М.:
Академия, 2001. – 378 с.
10. Гомонова А.И. ФИЗИКА. Современный курс для поступающих в вузы. –
М.: Издательство «Экзамен», 2002., С.167-169.
11. Гулиа Н.В. Удивительная физика: О чем умолчали учебники. – М.: Изд-во
НЦ ЭНАС, 2005., С.135-138.
12. Енохович А. С. – Справочник по физике и технике. Пособие для
учащихся. М: Просвещение, 1976. – 415 с.
13. Звукоизоляция квартиры в панельном доме: 8 практических советов
(http://www.acoustic.ua/recommendations/421).
14. Криксунов Е.А. и др. Экология: 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб.
заведений /. – М.: Дрофа, 1995., С.209-213
15. Леонович А.А. Я познаю мир: Физика: Дет. энцикл. – М.: ООО
«Издательство АСТ», 2002., С.325-327
16. О вредном влиянии шума (www.webasto-msk.ru).
17. Пахомова Н.Ю. Метод учебного проекта в образовательных
учреждениях. - М.: Поиск, 2005.
26
18. Проблема влияния шума на организм человека. (www.conf.muh.ru).
19. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарьсправочник. – М.: Просвещение, 1992. – 320 с.
20. Санитарно-эпидемиологические правила (СанПиН 2.4.2.1178-02).
"Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных
учреждениях", 2002.
21. СанПиН 2.1.2.1002-00. Санитарно-эпидемиологические требования к
жилым зданиям. 6.1. Допустимые уровни шума. (www.xserver.ru).
22. Сборник приказов и инструкций министерства образования и науки
«Вестник образования России». 13 июль 2005 г. – М.: «ПРО-ПРЕСС». С.4548
23. Учебник оториноларингологии. – М: Элби, 1996. – 704 с.
24. Хефлинг Г. Тревога в 2000 году: Бомбы замедленного действия на нашей
планете / Пер. с нем. М.С. Осиновой, Ю.М.Фролова. - М.: Мысль, 1990. –271
с.
25. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учебное пособие
для студентов высших педагогических учебных заведений. - М.: Академия,
2002. – 408 с.
26. Хорбеико И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. - М: Знание, 1986. - 192 с.
27. ШУМ: определение, нормативы, статистика (www.nosound.ru).
28. Шумовое загрязнение (http://www.wikipedia ru).
29. Шумовые
загрязнения
и
влияние
шума
на
человека
(http://www.sobinform.ru).
30. Юдин Е.Я. «Борьба с шумом на производстве». – М.: Просвещение, 1986.
- 239 с.
27