Звук. Основные характеристики звукового поля. Распространение звука

 

Понятие звук, как правило, ассоциируется со слуховыми ощущениями человека, обладающего нормальным слухом. Слуховые ощущения вызываются колебаниями упругой среды, которые представляют собой механические колебания, распространяющиеся в газообразной, жидкой или твердой среде и воздействующие на органы слуха человека. При этом колебания среды воспринимаются как звук только в определенной области частот (16 Гц - 20 кГц) и при звуковых давлениях, превышающих порог слышимости человека.

Частоты колебаний среды, лежащие ниже и выше диапазона слышимости, называются соответственно инфразвуковыми и ультразвуковыми. Они не имеют отношения к слуховым ощущениям человека и воспринимаются как физические воздействия среды.

Звуковые колебания частиц упругой среды имеют сложный характер и могут быть представлены в виде функции времени a = a(t) (рис. 1, а).

Рис. 1. Колебания частиц воздуха.

 

Простейший процесс описывается синусоидой (рис. 1, б)

,

где a_max - амплитуда колебаний;

w= 2p f - угловая частота;

f - частота колебаний.

Гармонические колебания с амплитудой a_max и частотой f называются тоном.

В зависимости от способа возбуждения колебаний различают:

- плоскую звуковую волну, создаваемую плоской колеблющейся поверхностью;

- цилиндрическую звуковую волну, создаваемую радиально колеблющейся боковой поверхностью цилиндра;

- сферическую звуковую волну, создаваемую точечным источником колебаний типа пульсирующий шар.

Основными параметрами, характеризующими звуковую волну, являются:

- звуковое давление p _зв, Па;

- интенсивность звука I, Вт/м².

- длина звуковой волны l, м;

- скорость распространения волны с, м/с;

- частота колебаний f, Гц.

Если в сплошной среде возбудить колебания, то они расходятся во все стороны. Наглядным примером являются колебания волн на воде. С физической точки зрения распространение колебаний состоит в передаче импульса движения от одной молекулы к другой. Благодаря упругим межмолекулярным связям движение каждой из них повторяет движение предыдущей. Передача импульса требует определенной затраты времени, в результате чего движение молекул в точках наблюдения происходит с запаздыванием по отношению к движению молекул в зоне возбуждения колебаний. Таким образом, колебания распространяются с определенной скоростью. Скорость распространения звуковой волны с - это физическое свойство среды.

Звуковые колебания в воздухе приводят к его сжатию и разрежению. В областях сжатия давление воздуха возрастает, а в областях разрежения понижается. Разность между давлением, существующем в возмущенной среде p _ср в данный момент, и атмосферным давлением p _атм, называется звуковым давлением (рис.2). В акустике этот параметр является основным, через который определяются все остальные.

p _зв = p _ср - p _атм.

 

Рис. 2. Звуковое давление

 

Среда, в которой распространяется звук, обладает удельнымакустическим сопротивлением Z_A, которое измеряется в Па*с/м (или в кг/(м²*с) и представляет собой отношение звукового давления p _зв к колебательной скорости частиц среды u:

z_A= p_зв/u =r*с,

где с -скорость звука, м; r- плотность среды, кг/м³.

Для различных сред значения Z _A различны.

Звуковая волна является носителем энергии в направлении своего движения. Количество энергии, переносимой звуковой волной за одну секунду через сечение площадью 1 м², перпендикулярное направлению движения, называется интенсивностью звука. Интенсивность звука определяется отношением звукового давления к акустическому сопротивлению среды Вт/м²:

Для сферической волны от источника звука с мощностью W, Вт интенсивность звука на поверхности сферы радиуса r равна:

I = W / (4 p r ²),

то есть интенсивность сферической волны убывает с увеличением расстояния от источника звука. В случае плоской волны интенсивность звука не зависит от расстояния.

6.1.1. Акустическое поле и его характеристики

 

Поверхность тела, совершающая колебания, является излучателем (источником) звуковой энергии, который создает акустическое поле.

Акустическим полем называют область упругой среды, которая является средством передачи акустических волн. Акустическое поле характеризуется:

- звуковым давлением p _зв, Па;

- акустическим сопротивлением Z_A, Па*с/м.

Энергетическими характеристиками акустического поля являются:

- интенсивность I, Вт/м²;

- мощность звука W, Вт - количество энергии, проходящей за единицу времени через охватывающую источник звука поверхность.

Важную роль при формировании акустического поля играет характеристика направленности звукоизлучения Ф, т.е. угловое пространственное распределение образующегося вокруг источника звукового давления.

Все перечисленные величины взаимосвязаны и зависят от свойств среды, в которой распространяется звук. Если акустическое поле не ограничено поверхностью и распространяется практически до бесконечности, то такое поле называютсвободным акустическим полем. В ограниченном пространстве (например, в закрытом помещении) распространение звуковых волн зависит от геометрии и акустических свойств поверхностей, расположенных на пути распространения волн.

Процесс формирования звукового поля в помещении связан с явлениями реверберации и диффузии.

Если в помещении начинает действовать источник звука, то в первый момент времени имеем только прямой звук. По достижении волной звукоотражающей преграды картина поля меняется из-за появления отраженных волн. Если в звуковом поле поместить предмет, размеры которого малы по сравнению с длиной звуковой волны, то практически не наблюдается искажения звукового поля. Для эффективного отражения необходимо, чтобы размеры отражающей преграды были больше или равны длине звуковой волны.

Звуковое поле, в котором возникает большое количество отраженных волн с различными направлениями, в результате чего удельная плотность звуковой энергии одинакова по всему полю, называется диффузным полем.

После прекращения источником излучения звука акустическая интенсивность звукового поля уменьшается до нулевого уровня за бесконечное время. Практически считается, что звук полностью затухает, когда его интенсивность падает в 10⁶ раз от уровня, существующего в момент его выключения. Любое звуковое поле как элемент колеблющейся среды обладает собственной характеристикой затухания звука – реверберацией ("послезвучание").

 

Принципы и источники финансирования охраны труда

Управление государственным фондом охраны труда осуществляет Госнадзорохрантруда. Средства государственного фонда охраны труда используются на выполнение национальной программы улучшения состояния безопасности, гигиены труда и производственной среды, а также других важнейших работ по охране труда в соответствии с перечнем мероприятий, которые могут осуществляться за счет фондов охраны труда.
Управление отраслевыми фондами охраны труда осуществляется министерствами, другими центральными органами исполнительной власти, концернами, корпорациями, другими объединениями, которые созданы по отраслевому принципу и осуществляют координацию деятельности предприятий по вопросам охраны труда. Средства отраслевых фондов используются на выполнение, согласованных с Госнадзорохрантруда, отраслевых программ, улучшения состояния безопасности, гигиены труда и производственной среды, а также других важнейших работ в соответствии с определенным перечнем.
Управление региональными фондами охраны труда осуществляется Советом Министров Автономной Республики Крым, областными, Киевской и Севастопольской городскими государственными администрациями. Средства региональных фондов используются на выполнение согласованных с территориальными органами Госнадзорохрантруда региональных программ улучшения состояния безопасности, гигиены труда и производственной среды, а также других важнейших работ в соответствии с определенным перечнем.
Собственники предприятий или уполномоченные ими органы определяют порядок управления фондами предприятий, назначают ответственных за это лиц. Средства фондов предприятий используются на выполнение комплексных мероприятий, которые обеспечивают достижение установленных нормативов по охране труда, а также на дальнейшее повышение уровня охраны труда на производстве в соответствии с определенным перечнем.
Госнадзорохрантруда осуществляет общий контроль за поступлением и расходованием по назначению средств фондов
.
Государственный, отраслевые, региональные фонды и фонды предприятий формируются за счет:
- добровольных перечислений предприятий с прибыли, которая остается в их распоряжении;
- средств предприятий, возвращенных за полученную ранее помощь на становление и развитие специализированных производств, научно- технических центров, творческих коллективов и экспертных групп, если это предусмотрено условиями соглашения об их предоставлении;
- средств других фондов, общественных организаций, которые поступили в порядке предоставления помощи, а также других поступлений.

Кроме того, в государственный, отраслевые и региональные фонды направляются средства, полученные от применения к предприятиям штрафов за нарушение нормативных актов об охране труда, невыполнение распоряжений должностных лиц органов государственного надзора за охраной труда по вопросам безопасности, гигиены труда и производственной среды, несчастные случаи на производстве и случаи профессиональных заболеваний, которые произошли по вине предприятии, а также штрафов, наложенных на должностных людей и работников, виновных в нарушении требований по охране труда. Средства от оплаты вышеупомянутых штрафов перечисляются предприятиями в госу­дарственный фонд в размере 50% общей суммы штрафа, в отраслевой и региональный фонды — по 25%. Ответственность за перечисление средств в соответствующие фонды возлагается на собственника предприятия или уполномоченный им орган.
В 2001 году вступает в действие принятый Закон Украины “Об общеобязательном государственном социальном страховании от несчастного случая на производстве и профессионального заболевания, повлекших потерю трудоспособности”. В соответствии с этим Законом создается Фонд социального страхования от несчастных случаев на производстве, на расчетный счет которого предприятия перечисляют соответствующие страховые взносы. Постановлением Кабинета Министров Украины от 17. 01. 2000 г. № 77 предусмотрено разработку и утверждение порядка определения страховых тарифов с учетом класса профессионального риска производств. Система финансирования страхования, формирования и использования страховых средств построена на солидарной основе, причем для предприятий, где риск травматизма и профессиональных заболеваний выше — выше и страховые взносы. В состав правления, создаваемого в государстве Фонда войдут на паритетной основе представители работодателей, правительства и профсоюзов (по 15 человек от каждой стороны).
Фонд социального страхования от несчастных случаев на производстве будет реальным гарантом в обеспечении социальной защиты пострадавших на производстве, поскольку соответствующие выплаты он берет на себя, независимо от финансового состояния предприятия.

Вентиляция, ее виды. Вентиляционные системы

Для жизнедеятельности человека большое значение имеет качество воздуха. От него зависит самочувствие, работоспособность и в конечном итоге здоровье человека. Качество воздуха определяется его химическим составом, физическими свойствами, а так же наличием в нем посторонних частиц. Современные условия жизни человека требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Этой цели служит техника вентиляции.

Вообще вентиляцией (от лат. ventilatio – проветривание), согласно общепринятому определению, называют регулируемый воздухообмен в помещении, а также устройства, которые его создают. Назначением вентиляции является поддержание химического и физического состояния воздуха, удовлетворяющее гигиеническим требованиям, т. е. обеспечение определенных метеорологических параметров воздушной среды и чистоты воздуха. К факторам, вредное действие которых устраняется с помощью вентиляции, относятся: избыточная теплота (конвекционная, вызывающая повышение температуры воздуха, и лучистая); избыточные водяные пары – влага; газы и пары химических веществ общетоксичного или раздражающего действия; токсичная и нетоксичная пыль; радиоактивные вещества.