15. АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

Механические колебания в упругих средах вызывают распространение упругих волн, называемых акустическими колебаниями. Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Энергия от источника колебаний передается частицам среды. По мере распространения волны частицы вовлекаются в колебательные движения с частотой, равной частоте источника колебаний, и с запаздыванием по фазе, зависящим от расстояния до источника и от скорости распространения волны.

Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле. Расстояние между двумя ближайшими частицами среды, колеблющимися в одной фазе, называется длиной волны, т. е. длина волны – это путь, пройденный волной за время, равное периоду колебаний. Скорость распространения волны зависит от плотности среды, в которой она распространяется, расстояния от источника волны и ряда других факторов.

Ухо человека воспринимает и анализирует звуки в широком диапазоне. Высота звука определяется частотой колебаний: чем больше частота колебаний, тем выше звук. Громкость возрастает гораздо медленнее, чем интенсивность звуковых волн. Минимальные значения порогов лежат в диапазоне 1–5 кГц. Порог слуха у человека составляет 10 дБ на частоте 1000 Гц, на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо чувствительно к звукам низких частот. Болевым порогом считают звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и уровню интенсивности 100 Вт/м². Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта.

Ультразвук не отличается от слышимого звука, но частота колебательного процесса способствует большому затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту и классифицируется на низкочастотный (1,12х10⁴ – 1,0х10⁵ Гц) и высокочастотный (1,0х10⁵ – 1,0х10⁹ Гц); по способу распространения – на воздушный и контактный ультразвук.

Инфразвук также является областью акустических колебаний с частотой ниже 16–20 Гц. В условиях производства инфразвук сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией.

Биологический эффект воздействия акустических колебаний на организм человека зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемых действию колебаний, и выражается функциональным нарушением органов и систем организма человека.