Ultradźwięki i hałas

Piotr Kowalczyk
01.06.2015

Dźwięk to zjawisko fizyczne, polegające na rozchodzeniu się sprężystych zaburzeń falowych w ośrodku materialnym. W powietrzu zaburzenia takie rozchodzą się z prędkością 330 m/s. Zależnie od częstotliwości zaburzenia, dźwięk jest różnie odbierany. Ucho ludzkie jest przystosowane do rejestrowania dźwięków od 16 do 20000 Hz. Dźwięki o wyższej częstości nazywane są ultradźwiękami, natomiast o niższej - infradźwiękami. Dźwięki o najwyższej częstości określa się mianem hiperdźwięków. Źródłem dźwięku mogą być drgające przedmioty, takie jak struny czy membrany, a także wszystkie inne drgania o odpowiedniej częstości.

Dźwięk jest bardzo pożytecznym zjawiskiem, jednak przy większych natężeniach lub określonych częstościach powoduje powstanie szkodliwego dla zdrowia zjawiska - hałasu. Hałas może być ciągły (nieznaczne zmiany natężenia i zakresu częstości w czasie), określany jest wtedy jako szmer lub szum, lub impulsowy, nazywany hukiem lub trzaskiem. Zależnie od rodzaju powstawania hałasu może on być wibracyjny lub turbulentny, a w zależności od zmian czasowych stacjonarny lub niestacjonarny. To, jak bardzo szkodliwy jest hałas, zależy od tego, z jakich dźwięków się składa, jakie jest ich natężenie, jaka jest zawartość składowych niesłyszalnych a także od tego, jak długo trwa.

Odczucie hałasu wyraża się jako hałaśliwość, w jednostkach zwanych noysami. Stopień, w jakim hałas jest dokuczliwy, zapisuje się w sposób (N liczba), gdzie liczba określa hałaśliwość. Odpowiednikiem pomiarów hałaśliwości dla natężenia dźwięku jest głośność. Pomiar hałaśliwości wykonuje się, porównując widmo akustyczne badanego hałasu z danymi dotyczącymi wrażliwości akustycznej ucha (wyrażonej w fonach). Ten sposób pomiarów jest mało praktyczny, dlatego częściej mierzy się natężenie hałasu w decybelach (dB). Hałas o natężeniu powyżej 85 dB jest uważany za szkodliwy, a długotrwałe narażenie na tego rodzaju hałas prowadzi do trwałego uszkodzenia narządów słuchu.

Hałas o niższym poziomie natężenia, nie prowadzący do utraty słuchu, określa się jako uciążliwy. Ponieważ ucho ludzkie różnie reaguje na dźwięk o różnej częstości, aby można było porównywać i jednoznacznie określać hałas, mierzy się jedynie jego składową (tzw. dźwięk A), wyodrębnioną z całego widma za pomocą odpowiednich filtrów korekcyjnych.

Hałas może mieć różne źródła. W życiu codziennym spotykamy się z hałasem przemysłowym (stanowiska pracy, otoczenie zakładów przemysłowych), komunikacyjnym (samochody, koleje, samoloty) oraz tzw. osiedlowym (komunalnym oraz mieszkaniowym). Życie w warunkach hałasu powoduje różne reakcje organizmu, zależnie od wieku, płci, nastawienia emocjonalnego oraz stanu zdrowia osoby. Najczęstszymi skutkami hałasu są zakłócenia pracy umysłowej, zakłócenia aktywności, komunikacji oraz wypoczynku, wywołuje poczucie niepokoju, dyskomfortu, oraz jest bardzo uciążliwe.

Ponadto długotrwały lub silny hałas ma bardzo zły wpływ na narządy słuchu, układ nerwowy, układ krążenia i niektóre narządy wewnętrzne. Hałas o natężeniu 45 - 70 dB powoduje silne zmęczenie, wyczerpanie, pogorszenie wzroku, występowanie bólów i zawrotów głowy a także uczucia niepokoju i rozdrażnienia. Silniejszy hałas, powyżej 80 dB, może dodatkowo wywoływać trwałe lub chwilowe uszkodzenia narządów wewnętrznych, zwłaszcza słuchu (obniżenie ostrości słyszenia, głuchota). Szczególnie niebezpieczne i nieprzyjemne są bardzo silne, ale krótkotrwałe i niespodziewane hałasy, powyżej 90 dB, składające się z wąskiego pasma dźwięków o wysokiej częstości (ponad 4000 Hz), takie jak piski lub syki.

Życie w ciągłym hałasie, jaki panuje obecnie w większości dużych miast, nie jest przyjemne. Ponadto hałas ma bardzo szkodliwy wpływ na środowisko naturalne, zwłaszcza żyjące w nim zwierzęta. Dlatego bardzo ważna jest odpowiednia ochrona terenów mieszkalnych przez nadmiernym hałasem cywilizacyjnym.

Ochronę przed hałasem można realizować zarówno przez ograniczanie ilości wytwarzanego przez różnego rodzaju źródła hałasu, jak również przez ograniczanie możliwości rozprzestrzeniania się energii akustycznej i przenikania jej do obszarów zamieszkanych przez ludzi i zwierzęta. Nauka, która zajmuje się zagadnieniem wpływu hałasu na człowieka oraz zwalczaniem nadmiernego hałasu to akustyka środowiska człowieka.

Ochrona przed hałasem przemysłowym osób pracujących w zakładach przemysłowych polega na pomiarach poziomu hałasu w różnych miejscach i takim rozmieszczaniu stanowisk pracy, aby były jak najbardziej osłonięte od źródła hałasu. Dodatkowo są instalowane instalacje dźwiękochłonne, kabiny dźwiękoszczelne, ekrany i podnóża. Ważne jest także branie pod uwagę poziomu wytwarzanego hałasu już podczas konstruowania maszyn. Pracownicy zakładów powinni nosić także środki ochrony indywidualnej, takie jak hełmy, nauszniki czy wkładki przeciwhałasowe.

Bardzo ważna jest ochrona przed hałasem miejskich terenów zabudowanych. Polega ona na wyciszaniu źródeł hałasu, ustalaniu bardzo rygorystycznych norm na poziom hałasu emitowany przez pojazdy, odpowiednie planowanie umiejscowienia nowych dróg oraz osiedli oraz zapewnianie odpowiedniej ochrony przez sadzenie zieleni, instalowanie ekranów dźwiękochłonnych, stawianie wałów ziemnych itp. Ważne jest również konstruowanie mieszkań z materiałów zapewniających ochroną przed hałasem, zwłaszcza instalowanie okien dźwiękoszczelnych, elewacji rozpraszających dźwięk, oraz odpowiednie planowanie pomieszczeń.

W celu ochrony przed hałasem niektórych terenów, ustala się tzw. tereny chronione - obszary, w których dopuszczony jest ściśle określony poziom hałasu zewnętrznego. W takich rejonach ustala się także jeszcze bardziej rygorystyczne strefy ciszy, w których obowiązuje zakaz wytwarzania hałasu oraz odpowiednio ścisłe normy dotyczące hałasu zewnętrznego. Przepisy ustalone przez większość państw Europy uznają za dopuszczalny na terenach chronionych hałas na poziomie 40 - 60 dB w ciągu dnia oraz 30 - 50 dB w nocy.

Krótkotrwały hałas może mieć natężenie do 85 dB. Ustalone normy różnią się w zależności od typu terenu chronionego: czy jest to zabudowa jednorodzinna, wielorodzinna, czy też centra miejskie, a także od natężenia ruchu pojazdów w danym obszarze. Duża ilość samochodów oraz ludzi powoduje, iż w większości dużych miast ustalone normy są znacznie przekroczone. Dodatkowo przyczynia się do tego fatalny stan dróg w Polsce, brak płynności ruchu (korki), brak obwodnic odciążających ruch tranzytowy, brak bezkolizyjnych, wielopoziomowych skrzyżowań a także bardzo mała ilość ekranów dźwiękochłonnych.

Na podstawie pomiarów natężenia dźwięku tworzy się mapy akustyczne. W Polsce, jak wynika z pomiarów, ponad 20% powierzchni kraju jest narażona na hałas przekraczający 60 dB. W przypadku ludności, na nadmierny hałas narażone jest ponad 1/3 populacji. 25% z tego to hałas zewnętrzny.

Poziom natężenia hałasu mierzy się za pomocą odpowiednich przyrządów - sonometrów. Zbudowane są one z mikrofonu, przekształcającego drgania mechaniczne na energię elektryczną. Mikrofon połączony jest ze wzmacniaczem, filtrami korekcyjnymi oraz cyfrowym lub analogowym wskaźnikiem. Cały układ jest oczywiście zasilany odpowiednim źródłem. Do pomiarów laboratoryjnych stosuje się jedynie przyrządy mające odpowiednie ważne świadectwa legalizacji, oraz wycechowane za pomocą wzorca, którym jest odpowiednie źródło dźwięku (kalibrator, pistofon).

autor: Łukasz Śliwa
źródło, za zgodą: www.bryk.pl

Zgłoś swój pomysł na artykuł

Polecane

Więcej w tym dziale Zobacz wszystkie

Ważne: Użytkowanie Witryny oznacza zgodę na wykorzystywanie plików cookie. Szczegółowe informacje w Polityce prywatności.