Влияние инфра и ультра звука на растения

1. Влияние звука слышимого диапазона
Звуком называется физическое явление, которое представляет собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твердой, жидкой или газообразной среде. Если рассматривать данное понятие в узком смысле, можно сказать, что звук – колебания, которые рассматриваются в связи с тем, как они воспринимаются органами чувств живых организмов (человека, животных).
Как и любая друга волна, звук определён амплитудой и частотой. Амплитуда характеризует непосредственно громкость звука. Частота в свою очередь характеризует тон и высоту звука. Обычный человек способен слышать звуковые колебания в диапазоне частот от 16-20 Гц до 15-20 кГц. Стоит помнить, что способность воспринимать звуковые колебания у людей может быть разной. На это влияет наследственность, возраст и многие другие факторы. Звук ниже диапазона слышимости человека называется инфразвуком, выше диапазона (до 1 ГГц) – ультразвуком, а от 1 ГГц – гиперзвуком. Громкость звука в определенной степени зависит от эффективного звукового давления, частоты и формы колебаний. Непосредственно высота звука зависит от частоты и величины звукового давления.
Если рассматривать звук с физиологической позиции, можно сказать, что это ощущение в ушах человека вследствие изменения давления частиц упругой среды.
Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в самом широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя кривыми (пороги). Нижняя кривая обуславливает порог слышимости (силу едва слышимых звуков разной частоты). Верхняя кривая определяет порог болевого ощущения (сила звука, когда нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное).
Воспринимаемую величину звука называют его громкостью. Она является функцией интенсивности звука, частоты и времени действия физиологических особенностей человеческого слуха. При росте силы звука частотная характеристика уха выравнивается, ухо начинает реагировать примерно одинаково на звуки разных частот звукового диапазона.
Восприятие громкости шумов с довольно сложным спектром значительным образом отличается от восприятия чистых тонов. Громкость шума зависит непосредственно от ширины частотного спектра. Она определяется полосой с наибольшими уровнями шума. В некоторых случаях может возникнуть явление маскировки, когда изменение порога восприятия одного звука будет зависеть от частоты и интенсивности другого звука. Маскировка будет максимальной при воздействии низких и близких по своему значению частот. Явление маскировки используется частым образом для защиты от неблагоприятного воздействия шума.
Звуковые волны могут являться примером колебательного процесса. Любое колебание всегда связано с нарушением равновесного состояния системы. Оно выражается в отклонении характеристик данной системы от равновесных значений с последующим возвращением в исходное положение. Звуковые колебания имеют такую характеристику в виде давления в точке среды. Отклонением данной среды от равновесных значений будет являться звуковое давление.
Если совершить резкое смещение частиц упругой среды в одном месте (к примеру, при помощи поршня), то в данном месте сразу увеличится давление. Благодаря упругим связям частиц давление будет передаваться и на соседние частицы, которые будут воздействовать на следующие и следующие частицы. Таким образом, область повышенного давления будет своеобразным способом перемешаться в упругой среде. За областью повышенного давления следует область пониженного давления, поэтому образуется ряд чередующихся между собой областей сжатия и разряжения, которые распространяются в виде волны. Любая и каждая из частиц такой упругой среды в данном случае будет совершать свои колебательные движения.
В жидкой и газообразной среде, где практически отсутствуют значительные колебания плотности, акустические волны имеют продольный характер (направление колебания частиц полностью совпадает с направлением перемещения волны). В твёрдых телах кроме продольных изменений частиц возникают упругие деформации сдвига, которые значительным образом обуславливают возбуждение поперечных волн. В таком случае частицы будут совершать свои колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Так, скорость распространения продольных волн в значительной степени больше скорости распространения поперечных.
Рассмотрим отдельные физические параметры звука. Колебательная скорость измеряется в м/с или в см/с. Если рассматривать это в энергетическом отношении, то реальные колебательные системы определяются изменением энергии в результате не полной её затраты на работу против сил трения, а также на излучение в окружающую среду. Известно, что в упругой среде колебания постепенно могут затухать. Коэффициент затухания обуславливает быстроту убывания амплитуды с течением определенного времени.
Если на колебательную систему с потерями действовать определенной периодической силой, то возникнут вынужденные колебания. Их характер в конкретной мере будет повторять изменения внешней силы. Частота вынужденных колебаний никак не зависит от параметров колебательной системы. Наоборот амплитуда зависит от массы, а также механического сопротивления и гибкости системы. Данное явление, когда амплитуда колебательной скорости достигает максимального значения, носит название механического резонанса. В этом случае частота вынужденных колебаний совпадает с частотой своих незатухающих колебательных движений механической системы.
При частотах воздействия, которые в значительной степени меньше резонансной частоты, внешняя гармоническая сила уравновешивается буквально лишь силой упругости. При частотах возбуждения, являющихся довольно близкими к резонансной частоте, значительную роль играют силы трения. Если частота внешнего воздействия больше резонансной, то поведение колебательной системы будет зависеть исключительно от силы инерции или массы.
Любой звук может воздействовать на человеческий организм по-разному. Рассмотрим это в таблице, где указаны источники шума, уровни звукового давления в децибелах и определенное воздействие на человека.
Таблица 1. Восприятие звуков
Источники шума Уровни звукового воздействия, дБ Воздействие на человека
Выстрел из оружия на близком расстоянии 160 Контузия
Старт космической ракеты (100 м) 150 Разрыв барабанной перепонки
Взлет реактивного двигателя 140 Болевой порог, Потеря слуха.
Раскаты грома, рок-концерт 120 Потеря слуха, физические изменения
Шумное производство 110 Потеря слуха, физические изменения
Автомобильный гудок (1 м), Воздушный транспорт (под трассой), компрессорная станция. 100 Потеря слуха, физические изменения
Городская автомагистраль (75 м), железнодорожный транспорт (20 м). 90 Потеря слуха, физические изменения
Звук будильника (1 м), шум легкового автомобиля (7,5 м) 80 Потеря слуха, физические изменения
Салон автомобиля, пылесос 70 Раздражающее действие
Громкие звуки, сливающиеся в совершенно нестройное звучание, называются шумом. Его уровень измеряется в децибелах (единицы, выражающие степень звукового давления). Уровень шума в 20-30 децибелов совершенно безвреден для человека, поскольку является естественным шумовым фоном. К примеру, человеческий шепот обладает силой в 20 децибел. Негромкая человеческая речь имеет силу в 30-40 децибел и уже оказывает влияние на человека. Речь на повышенных тонах, сила которой достигает 50-60 децибел, снижает внимание и реакцию человека, а также ухудшает зрение. Шум в 80 децибел вызывает изменения кровотока в кожных покровах, значительным образом возбуждает нервную систему человека. Именно такой шум является допустимой границей терпимого шумового воздействия на человеческий организм. Шум, сила которого достигает 130 децибел, будет вызывать болевые ощущения, а 150 децибел является абсолютно невыносимым звуком. Можно привести пример из истории, когда в средние века существовала так называемая казнь «под колоколом». Во времена Ивана IV это был способ медленного убийства с помощью колокольного звона. Гул от колокола мучил и убивал осужденного.
Производственный шум на каком-нибудь промышленном предприятии также имеет высокий уровень. Он может достигать 90-110 децибелов и более. Разумеется, такой уровень шума оказывает неблагоприятное воздействие на человека, поэтому часто на производстве работникам выдаются наушники.
По характеру спектра шум может быть широкополосным с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональный, характеризующийся неравномерным распределением звуковой энергии с преобладанием большей её части в области 1-2 октав.
По временным характеристикам шум может быть нескольких видов, к которым относятся следующие:
- постоянный шум (изменяется в течение рабочей смены не более чем на 5 дБА в какую-либо определенную сторону от среднего уровня);
- непостоянный (уровень звука может сменяться на 5 дБА и выше в любую сторону от среднего уровня).
В свою очередь непостоянные шумы могут подразделяться на следующие виды:
- колеблющиеся (непрерывное изменение звука во времени);
- прерывистые (обусловлены ступенчатым изменением уровня звука);
- импульсные (состоят из одного или нескольких звуковых сигналов, имеющих продолжительность менее 1 секунды).
Интенсивный шум на производстве оказывает снижение внимания и увеличение ошибок во время выполнения работы. Шум становится причиной быстрого утомления, ослабления внимания и памяти, развития каких-либо заболеваний. Шум влияет раздражающим образом на весь человеческий организм.
При длительном влиянии шума на человека нарушается нормальная деятельность организма. Может развиться профессиональная тугоухость. По уровню шума и его воздействию на человеческий организм все звуки можно подразделить на следующие составные области:
До 30-35 дБ (привычный уровень для человека, поскольку слух мало чувствителен к звукам данного диапазона).
От 40 до 75 дБ.
От 80 до 130 дБ (уровень шума может привести к профессиональной тугоухости).
140 дБ (возможен разрыв барабанных перепонок, контузия).
160 дБ и более (летальный исход).
Вследствие влияния интенсивного шума на слух у человека может возникнуть акустическая травма, которая может подразделяться по своей тяжести на три степени:
- легкая степень (шум в ушах, головокружение);
- средняя степень (незначительные изменения в барабанной перепонке);
- тяжелая степень (необратимые изменения в слуховом аппарате или полная глухота).
Рассмотрим шкалу шумов в следующей таблице, где представлена характеристика, источник и уровень шума в дБ.
Таблица 2. Шкала шумов
Характеристика шума Источник шума Уровень шума, дБ
Естественный шумовой фон Дыхание 10
Разговор шепотом 10-20
Шелест листьев 20
Допустимый шумовой фон Тихий музыкальный фон 40
Нормальная речь 50
Громкое чириканье птиц 60
Пылесос, телевизор 70
Стиральная машина, посудомоечная машина 80
Раздражающие шумы Оживленная городская улица 90
Газонокосилка 100
Мотоцикл 65-105
Дрель, автогудок110
Рок-музыка 120
Наушники на максимальной громкости 130
В современное время исследователи и специалисты многих стран занимаются изучением влияния шума на здоровье человека. Согласно одному из исследований абсолютная тишина также неблагоприятным образом влияет на человеческое состояние. Многие люди в условиях совершенной тишины жалуются на потерю работоспособности, они нервничают.
Одним из открытий исследователей стало то, что звуки конкретной силы могут стимулировать процесс мышления, в особенности процесс счета. Постоянное воздействие сильного шума может не просто негативным образом влиять на слух человека, но и вызывать прочие отрицательные последствия (звон в ушах, головокружение, головную боль, усталость и др.). Следует отметить, что излишне шумная современная музыка также притупляет слух и может вызывать какие-либо нервные заболевания.
2. Влияние инфразвука
Инфразвуком называют колебания, частота которых менее 16 Гц. В нашем мире существует большое количество звуков, имеющих различный диапазон. Известно, что слуховой аппарат человека рассчитан на прием звуков, частота которых не меньше 16 и не более 18-20 колебаний в секунду. Данные колебания измеряются в герцах. Кроме того, звуковые колебания могут быть выше или ниже указанного диапазона. Данные частоты, которые не слышит человек, являются областями, где существует инфразвук. Колебательные процессы совершенно не слышимы человеком, однако могут влиять на различные процессы и на сам организм.
Инфразвук является низкочастотным волновым процессом. Несмотря на то, что его физическая сущность является такой же, как и у любого другого звука, инфразвук имеет свои некоторые особенности. К примеру, инфразвук имеет большую проникающую способность. Это обусловлено тем, что низкочастотные волны определяются малым поглощением. Инфразвук, который распространен на глубине океана или же в воздушном пространстве рядом с землей и имеет частоту от 10 до 20 Гц, затухает на несколько децибел, преодолев тысячу километров. Подобное незначительное рассеивание инфразвука происходит и в естественной среде. Это обусловлено огромной длиной волн. На рассеивание акустических волн могут оказать большое влияние большие объекты (высокие здания, горы, скалы и др.). Именно небольшое поглощение и низкое рассеивание низкочастотных волн способствует перемещению инфразвука на самые дальние расстояния. К примеру, несколько раз могут обойти поверхность земли такие звуки, как извержение вулкана или ядерные взрывы. Волны, которые появляются вследствие каких-либо сейсмических колебаний, способны преодолеть всю толщу земли. Таким образом, негативное влияние инфразвуковых волн на человеческий организм невозможно изолировать. Любые применяемые материалы, которые предназначены для звукоизоляции и поглощения звука, могут потерять свои свойства при низкочастотных волнах.
Длина инфразвуковой волны является довольно-таки большой. Её проникновение в человеческий организм также может быть определено значительной степенью. Можно сказать, что человек, не слышащий инфразвука, всё равно ощущает его всем своим телом. Инфразвуковые волны могут влиять на человека по-разному. Инфразвук может совпадать с процессами, которые происходят в человеческом организме, поскольку многие органы также создают конкретные звуки. К примеру, сердце при сокращении имеет инфразвук с частотой 1-2 Гц, мозг во время сна – 0,5-3,5 Гц, в период активной работы мозг имеет инфразвук с частотой 14-35 Гц. Разумеется, если внешние инфразвуковые волны каким-либо образом смогут совпасть с колебаниями в организме человека, то последние будут лишь усиливаться. Такое усиление может привести к повреждению органов.
Известно, что природу в буквальном смысле пронизывают инфразвуковые волны. Это вызвано совершенно различными явлениями, среди которых можно выделить следующие: извержение вулкана, резкий перепад давления, сейсмическая активность, ураган и т.д. Множество проводимых исследований над человеком, который попал в зону действия инфразвуковых волн, дали основания специалистам считать, что инфразвук очень опасен для человеческого здоровья. Низкочастотные волны буквально провоцируют утрату чувствительных органов, которые предназначены для регулировки равновесия тела. Такая утрата становится причиной для возникновения боли в ушах, повреждений мозга и болей в позвоночнике. Некоторые исследователи полагают, что инфразвуковые волны являются основной и самой серьезной причиной психологических расстройств человека.
Инфразвук существует практически всегда, даже в то время, когда в атмосфере царит полная тишина. Источники инфразвуковых волн бывают совершенно разнообразными. Например, удары морских волн о берег способствуют переменам в давлении воздуха и вызывают небольшие сейсмические колебания в недрах. При помощи специальных барометров такие колебания можно уловить. Сильные порывы ветра в сочетании с морскими волнами являются источником сильнейших инфразвуковых волн. Они способны перемещаться со скоростью звука. Распространяясь по морским волнам, инфразвук только усиливается.
Отрицательное влияние инфразвуковых волн на человеческий организм подтверждается множеством различных исследований. Некоторые исследователи считают, что инфразвук имеет негативное воздействие не только на человеческий организм, но и на психику. Согласно эксперименту, которому подвергались космонавты, можно сказать, что испытуемые при инфразвуковых волнах совсем медленно решали простые математические задачи.
Исследователи в области медицины определили, что при частоте колебаний в 4-8 Гц обнаруживается опасный резонанс брюшной полости. Во время перетягивания ремнями такой области наблюдается повышение частоты звуков, но влияние инфразвука на человека не прекращалось. Практически самыми резонирующими объектами в человеческом организме является сердце и легкие. При совпадении их частот с внешними инфразвуковыми волнами они подвержены сильнейшим колебаниям, которые могут в конечном итоге привести к остановке сердца и к повреждению легких.
Существует также множество исследований, посвященных воздействиям инфразвуковых волн на человека. Некоторые из них показали, что существует некоторая схожесть результатов применения алкоголя и влияния инфразвука. В обоих случаях активным образом происходит угнетение умственной работы мозга. Отрицательное влияние инфразвук оказывает и на кровеносную систему. Учеными в данной области был проведен ряд экспериментов, в результате которых испытуемые, над которыми было проведено применение инфразвуковых волн, наблюдалось резкое понижение артериального давления, проявлялась аритмия, сбой дыхания, усталость и прочие подобные нарушения нормальной жизнедеятельности человеческого организма.
Многие люди встречались с такой ситуацией в жизни, когда после долгой и утомительной поездки на транспорте или плавания по морю, наступает плохое состояние, при котором проявляется рвотный рефлекс. В таких случаях люди говорят, что их укачало. Но именно это и есть влияние инфразвуковых волн на человека, проявляющееся в действии на вестибулярный аппарат.
Обнаружить и зарегистрировать инфразвуковые волны довольно трудно, поскольку из-за низкой частоты колебаний волны имеют многометровую длину. Представляя собой упругие механические колебания среды распространения, они легко смешиваются с механическими колебаниями не инфразвуковой природы. Так, датчики инфразвуковых волн требуют защиты от наводимых ветром помех и прочих возмущений от близкорасположенных объектов. Кроме того, сами инфразвуковые волны могут быть зафиксированы на множество километров от их источников.
Для того, чтобы обнаружить инфразвуковые волны, можно использовать устройства, которые основаны непосредственно на принципе резонансного вибратора (струны, рупоры или трубы). Минусом данных устройств является узкий диапазон обнаруживаемых ими частот, которые совпадают с их резонансной частотой и большие многометровые размеры, которые должны быть или равняться кратным длинам обнаруживаемых волн. Плюсом таких устройств является значительная чувствительность и коэффициент полезного действия.
На практике для нахождения инфразвука используют частым образом компактные датчики, которые преобразуют акустические колебания и электрические сигналы с их дальнейшим усилением и обработкой средствами электроники. К основным таким компактным датчикам относятся следующие:
Низкочастотные конденсаторные микрофоны свободного поля (для инфразвука от 0,5 Гц и выше). Поскольку электродвижущая сила (ЭДС) связана не с амплитудой движения их чувствительной мембраны, а с ускорением её движения, то при низкочастотных волнах ЭДС в капсюлях микрофонов совершенно отсутствует. Из-за этого инфразвуковые волны невозможно регистрировать микрофонами физически.
Микробарометры (предназначены для низкочастотных инфразвуковых волн). Поскольку инфразвук – упругие колебания среды распространения, которые представляют собой чередующиеся зоны сжатия и разряжения, то периодическое изменение давления по фронту его распространения можно зафиксировать микробарометром. Высокочастотный инфразвук микробарометрами зафиксировать невозможно из-за их реактивности. Микробарометры не успевают реагировать на быстрые и незначительные изменения давления.
Компактные датчики инфразвуковых волн могут применяться в инфразвуковых станциях нахождения и мониторинга за ядерными взрывами, в системах раннего оповещения о каких-либо природных бедствиях и т.д.
3. Влияние ультразвука.
Ультразвук определяется как высокочастотная звуковая волна с частотой свыше 20 тысяч колебаний. Он не воспринимается слуховым аппаратом человека. Для обнаружения ультразвуковой волны необходимо использовать специальные приборы. Большое количество различных исследований, где происходил анализ признаков звуковой волны и ультразвука, способствовало возникновению предпосылок, которые позволили использовать ультразвуковые волны в огромных масштабах в самых разных областях: промышленность, медицина, физика, военная техника, биология, народное хозяйство и т.д.
Воздействие ультразвуковых волн на человеческий организм уникально. Высокочастотные волны могут распространяться в твердых материалах, в жидкой и газообразной среде, что определено влиянием упругих сил. Само происхождение ультразвуковых волн может являться и естественным, и искусственным. В природе существуют такие органы чувств, способные воспроизводить и получать колебания, сформированные высокочастотной волной. Такие органы имеют дельфины, летучие мыши, бабочки, киты, кузнечики и многие другие.
Благодаря таким органам животные способны ориентироваться в пространстве даже в ночное время и общаться со своими сородичами. Дельфины и киты способны посылать нужные сигналы на десятки тысяч километров. Помимо этого, ультразвук способны улавливать собаки и кошки. На интенсивность и скорость распространения высокочастотных волн воздействуют признаки того вещества, в котором ультразвук передается. Если он удаляется от источника, который находится в воздухе, то звук быстро ослабевает. В жидкой среде и при прохождении через твердый материал сила ультразвуковой волны уменьшается уже медленнее.
Общеизвестным примером ультразвука является сирена, представляющая собой механический источник упругих колебаний. Частотный диапазон сирены может достигать 100 кГц, однако известны и такие сирены, которые работают на частоте до 600 кГц. Воздушные динамические сирены частым образом применяются для сигнализации и технологических целей. К примеру, для осаждения туманов, ускорения процессов теплообмена и т.д.
Ротационные сирены состоят из камеры, которая закрыта сверху диском, где сделано множество отверстий. Столько же отверстий есть и на роторе (вращающемся диске внутри камеры). Во время вращения ротора положение отверстий в нем иногда совпадает с положением отверстий на диске. В камеру подается сжатый воздух, вырывающийся в короткие мгновения, когда отверстия совпадают.
Частота звука в сирене зависит от количества отверстий и их формы, а также от скорости вращения ротора.
От обычного звука инфразвук отличается тем, что может распространяться во всех направлениях от своего источника. По своей сути ультразвук является волной в форме узкого луча. Данные особенности позволяют применять его для исследования морского дна, обнаружения затонувших кораблей, каких-либо препятствий под водой, а также для точного расстояния. Однако при своем распространении в воде высокочастотные волны могут причинить вред всем обитающим в воде организмам. Под воздействием ультразвука у рыб нарушается чувство равновесия, они всплывают к поверхности воды вверх животом и не могут принять свое нормальное положение. Если влияние ультразвуковой волны довольно интенсивное и продолжительное, превышающее допустимые пределы, то в результате оно станет причиной значительных повреждений и даже смерти рыб. Если же воздействие ультразвука является временным, а интенсивность не такая высокая, то после прекращения влияния образ жизни и поведение рыб возвращаются в своё исходное положение.
Высокочастотные волны влияют на человеческий организм подобным образом. Во время проведения одного из экспериментов в сложенную в форме чаши ладонь наливали воду, после чего испытуемый погружал её в высокочастотное пространство. В это время у человека отмечались болезненные неприятные ощущения.
Стоит добавить, что сущность биологического воздействия ультразвуковых волн всё ещё не изучена полностью. С большей вероятностью воздействие основано на локальных давлениях, которые возникают в тканях, а также на местном тепловом эффекте, связанным с поглощением энергии, происходящим при подавлении вибраций. Поскольку газообразная и жидкая среды способны хорошо поглощать ультразвуковые волны, а твердые материалы их проводят, скелетная система организма человека представляет собой прекрасный проводник. Высокочастотное влияние в человеческом организме, прежде всего, провоцирует появление термического эффекта, который является результатом энергетической трансформации волны ультразвука в тепло.
Кроме того, ультразвук является причиной микроскопических растяжений и сжатий ткани. Также ультразвуковые волны способны стимулировать кровообращение. В связи с этим происходит улучшение функционирования различных тканей человеческого организма. Помимо этого, ультразвуковые волны способны оказывать стимулирующее воздействие на протекание процессов обмена и рефлекторно-нервное действие. Ультразвук способствует изменениям во всех органах и тканях человека.
Интенсивное и продолжительное влияние ультразвука разрушает клетки и приводит к их гибели. Это связано с тем, что в жидкостях человеческого организма под воздействием ультразвуковых волн формируются полости, что приводит к отмиранию тканей. Высокочастотная волна может разрушить различные микроорганизмы, что способствует инактивации различных вирусов (например, энцефалит или полиомиелит).
Воздействие ультразвуковых волн на белок вызывает нарушение структуры составляющих его частиц и дальнейший их распад. Помимо этого, ультразвук разрушает в крови эритроциты и лейкоциты. Свертываемость и вязкость крови значительным образом повышаются, происходит ускорение реакции оседания эритроцитов. Ультразвук негативным образом влияет на клеточное дыхание, снижает количество кислорода, что становится причиной инактивации ряда гормонов и ферментов. Таким образом, воздействие ультразвука на человеческий организм является негативным.
Интенсивные ультразвуковые волны могут вызывать у человеческого организма различные последствия, к основным из которых относятся следующие:
- появление усиленного болевого синдрома;
- облысение;
- гемолиз;
- помутнение хрусталика и роговицы глаза;
- увеличение молочной и мочевой кислоты;
- повышение уровня холестерина в крови;
- кровоизлияния в некоторых органах и тканях;
- слуховые дефекты;
- патологическое формирование и разрушение костной ткани;
- разрушение нервных клеток.
При продолжительном воздействии ультразвуковых волн появляются следующие симптомы: сонливость, головокружение, дефекты памяти, пугливость, депрессия, нарушение сна, психические расстройства и т.д.
Несмотря на негативное воздействие на организм человека, ультразвук широко используется в медицине. Терапевтическое влияние ультразвуковых волн определено их способностью проникновения в ткани, прогревания и микромассажа. Важно отметить, что ультразвук обладает рядом специфических особенностей влияния, поскольку глубокое прогревание тканей может достигаться и посредством других методик, однако положительный эффект в некоторых случаях наступает лишь после использования ультразвуковых волн. При учете рефлекторного механизма ультразвук можно использовать не только для воздействия на эпицентр боли, но и для воздействия косвенного. Благодаря данным свойства ультразвуковые волны при ряде определенных условий могут оказывать следующие действия:
- бактерицидное;
- спазмолитическое;
- противовоспалительное;
- болеутоляющее.
Использование ультразвука может сочетаться с множеством других терапевтических приемов. Из-за повышенной биологической активности стоит соблюдать осторожность при лечении ультразвуковыми волнами. Ультразвук является эффективным при лечении невралгии, неврита, артрита, артроза и др. Кроме того, существуют указания о положительном использовании ультразвуковых волн при бронхиальной астме, язве двенадцатиперстной кишки и желудка, бронхоэктазиях и многих других болезнях. Существуют такие наблюдения, свидетельствующие о том, что предварительное кожное озвучение усиливает эффективность облучения рентгеном.
Существуют и отдельные противопоказания к использованию ультразвуковых волн. Запрещено озвучивать половые органы, растущие кости, опухоли, сердечные области. Кроме того, ультразвук противопоказан при гипертонии, туберкулезе, беременности.
При применении ультразвука в широких масштабах следует организовать полноценное наблюдение за людьми, контактирующими с ультразвуком, чтобы выявить ранние симптомы заболевания и вовремя провести необходимые лечебные действия. Существуют данные о положительном эффекте от ультразвука на некоторые формы неврита и рака. Однако все еще не выявлена с абсолютной точностью ширина безопасной области между положительным и отрицательным влиянием ультразвука на человеческий организм.
Рассмотрим основные применения ультразвуковых волн:
Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ). Ультразвуковые волны могут хорошо распространяться в мягких тканях человека. Они являются относительно безвредными в сравнении с рентгеновскими лучами. Ультразвук применяется для визуализации состояния внутренних органов человеческого организма.
Терапевтическое применение ультразвука в медицине. Ультразвуковые волны имеют множество различных эффектов, основными из которых являются:
- противовоспалительное действие;
- спазмолитическое действие;
- кавитационное усиление проницаемости кожи.
3. Применение в производстве. При помощи ультразвука можно просверлить отверстие любой формы. Ультразвуковое долото с легкостью заменяет фрезерный станок. Ультразвуком можно также делать винтовую нарезку в металлических деталях, в стекле, в рубине или алмазе.
4. Приготовление смесей с помощью ультразвука. Ультразвуковые волны могут применяться для изготовления однородных смесей. Полученные эмульсии имеют большое значение в современной промышленности (производство лаков, красок, косметики и т.д.).
5. Применение ультразвука в биологии. Способность ультразвуковых волн разрывать оболочки клеток привела к возможности отделять клетку от ферментов. Кроме того, ультразвук применяется для разрушения внутриклеточных структур для полноценного изучения их функций. Ещё одним применением ультразвука является способность вызыватьмутации. Искусственное создание мутаций имеет большое значение в селекции растений.
6. Применение ультразвука для очистки. Оно основано на возникновении под его влиянием в жидкости разных нелинейных эффектов. К этому относится кавитация, акустические течения и т.д. 7. Применение ультразвука в эхолокации. В рыбной промышленности это применяют для обнаружения косяков рыб. Ультразвук отражается от них и приходят в приемник ультразвуковых волн раньше, чем волна, отразившаяся от дна.
8. Применение ультразвука в расходометрии. Это применяется для контроля расхода и учета воды и теплоносителя.
9. Применение ультразвука в дефектоскопии. Ультразвук необходим для ультразвуковой дефектоскопии изделий из этих материалов.
10. Применение ультразвука в гальванотехнике. Ультразвук применяют для интенсификации гальванических процессов и улучшения качества покрытий, получаемых электрохимическим способом.
Таким образом, ультразвуковые волны нашли своё применение в самых разных сферах и областях деятельности человека. Несмотря на то, что ультразвук имеет множество негативных аспектов, он обладает и некоторыми положительными моментами.
Список литературы
Голямина И. П. Звук // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (тт. 1—2); Большая Российская энциклопедия (тт. 3—5), 1988—1999.
Дущенко В. П., Кучерук И. М. Общая физика. – К.: Высшая школа, 1995.
Зарембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. Звуковые и ультразвуковые волны большой интенсивности. — 1966.
Зисман Г. А., Тодес О. М. Курс общей физики. В 3 т. – М.: Наука, 1995.
Исакович М. А.Общая акустика. – М.: Наука,1973.
Клюкин И. И. Удивительный мир звука. – Л.: Судостроение, 1978.
Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М., 1984.
Суворов Г. и др. Акустические колебания: шум, инфразвук, ультразвук - Издание журнала «Охрана труда и социальное страхование», 2000 г.
Стретт Дж.В. (Лорд Рэлей). Теория звука. М., 1955.
Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук и инфразвук. - М., 1986.
Шебалин О. Д. Физические основы механики и акустики. – М.: Высшая школа, 1981.