Інфразвук, вібрації

Звуки з частотою, меншою від 16 Гц, називають інфразвуками. Інфразвук негативно діє на організм людини. У межах частот 2—15 Гц з інтенсивністю 105 дБ на 10% сповільнюється зорова рецепція. Інфразвук викликає головний біль, підвищує втомлюваність, знижує працездатність. Інфразвук з частотою 7 Гц негативно діє на серце.

З'ясувалося, що частота зміни біопотенціалів у слуховому нерві збігається з частотою діючого звуку. Це означає, що будь-яке коливання, що надходить в органи слуху, потрапляє і в мозок. Низькочастотні сигнали, ймовірно, змінюють нормальні ритми мозку і тому пригнічують психіку.

Вібрації— це коливання твердого тіла біля положення рівноваги. їх характеризують частотою й амплітудою. Коливання, які поширюються у тілі, зумовлюють у тканинах організму змінні напруження (стиск, розтяг, зсув, прогин, кручення). Внаслідок тривалої дії вібрацій порушуються фізіологічні функції, виникає "вібраційна хвороба" — судинні порушення (капілярний кровообіг), функціональні порушення центральної нервової системи, кісткові пошкодження, порушення функцій внутрішніх органів тощо.

Вивчаючи реакцію організму на силову дію, тіло людини розглядають як механічну систему, в якій маса ототожнюється з масою працюючих структур, а пружність — з пружністю м'язів (тіло масою m підвішене на пружині з коефіцієнтом пружності k). Якщо коливна система ізольована, то на неї діють лише внутрішні сили (сила інерції та пружна сила), тобто:

, де kх — пружна сила, а та — сила інерції. Підставивши x і а будемо мати:

,

,

, де , а .

Це свідчить про те, що частота коливань системи, виведеної з рівноваги, залежить від k і m. Таку частоту називають власною. Будь-яка складна система (тіло людини) має багато власних частот і за певних умов (рівність частот власних і вимушених коливань — резонанс) деякі з цих частот можуть чинити істотну біологічну дію.

Якщо на коливну систему діє зовнішня періодична сила F= F_Asinωt, то коливання будуть здійснюватись з частотою цієї сили. Якщо частота зовнішньої сили зрівнюється з частотою власних коливань системи, то настає резонанс (амплітуда різко зростає, виникає небезпека для міцності системи). Наприклад, резонансні коливання голови при частотах 8—27 Гц можуть стати причиною зменшення гостроти зору внаслідок зміщення зображення об'єкта відносно сітківки ока. При дослідженні вібрацій, зумовлених зовнішніми механічними збуреннями, тіло людини розглядають як систему механічних елементів, які мають інерційні, пружні та демпферуючі властивості. Вид і характер рівнянь, які описують, коливальний рух тіла людини та окремих його частин, виводяться з основних фізичних законів коливальних явищ. Створення ефективних систем для віброізоляції людини вимагає врахування динамічних характеристик її тіла у цілому, а іноді й окремих його сегментів. Основні резонансні частоти тіла людини є меншими від 20 Гц. Відповідно слід підбирати і власну частоту системи віброізоляцій, щоб статичне зміщення людини було невеликим (наприклад, сидіння оператора).

Для людей різних спеціальностей, де спостерігається дія вібрацій, необхідно також враховувати параметри, що характеризують функціональний стан людини і характер її механічних та фізіологічних реакцій на вібраційне збудження.