(مکانیک)

ارتعاشات مکانیکی

حرکت نوسانی یک متحرک را حول نقطه ایی با عنوان نقطه تعادل می توان ارتعاش نامید . در حقیقت متحرک

در زمان های مساوی و متوالی (زمان تناوب ) حرکت خود را عینا " تکرار می کند . جابجایی هر ذره در حرکت

تناوبی را همواره می توان بر حسب سینوس و کسینوس بیا ن کرد . از آنجا که اصطلاح هماهنگ (هارمونیک) به

عبارت هایی اطلاق می شود که شامل این توابع هستند، حرکت تناوبی را اغلب هماهنگ گویند.

                                                                 - کمیت های ارتعاش:

1- دوره تناوب : دوره تناوب حرکت هارمونیک عبارتست از زمان لازم برای انجام یک رفت و برگشت . یعنی

یک نوسان یا چرخه کامل

2- بسامد(فرکانس): عبارتست از تعداد نوسان ها در واحد زمان برحسب هرتز

3- وضعیت تعادل: موضعی را که در آن، به ذر ه در حال نوسان هیچ نیرویی وارد نمی شود موضع تعادل

می نامند.

4- جابجایی ( خطی یا زاویه ایی) : عبارتست از فاصله خطی یا زاویه ایی ذره نوسان کننده از موضع تعا دل

آن در هر لحظه

روی دایره ایی که شعاع آن برابر دامنه p 5- معادلات حرکت نوسانی ساده : در نظر می گیریم که ذره

بر w و سرعت زاویه ایی ثابت v حرکت نوسانی است و آن را دایره مرجع می نامیم با سرعت ثابت

حسب رادیان بر ثانیه حرکت می کند بطوری که مدت یک دور حرکت آن روی ا ین دایره برابر زمان

تناوب حرکت نوسانی باشد.

6- معادله سرعت : سرعت لحظه ایی مشتق معادله حرکت است بنابر این ب رای بدست آوردن معادله سرعت

لحظه ایی متحرک در حرکت نوسانی ساده کافی است از معادله حرکت مشتق بگیریم

7- معادله شتاب: شتاب لحظه ای، مشتق معادله سرعت است

و فرکانس زاویه ایی نوسان می کند، A 8- انرژی ارتعاش: انرژی جرمی که با حرکت هارمونی ساده با دامنه

مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی آن می باشد.

9- انرژی پتانسیل مقدار کاری است که جرم هنگام تغییر مکان از حالت تعادل برای تغی یر طول فنر انجام

می دهد.

انرژی دستگ اه به فرکانس و دامنه بستگی دارد . این ارتباط در بیشتر پدیده های آگوستیکی بویژه در مورد

منابع تولید صوت و موج های صوتی دیده می شود.

10 - نیروی وارد بر ذره مرتعش: این نیرو در دو حد نوسان ثابت نیست

11 - حرکت هماهنگ میرا: اگر بر نوسانگر نیروی اصطکاکی وارد نمی شد، یک نوسانگر برای همیشه در حال

نوسان بود . اما واقعیت این است که در اثر اصطکاک دامنه نوسان رفته رفته کاهش می یابد و به صفر

می رسد و میرا می شود. این حرکت را حرکت هماهنگ میرا می نامیم

اصطکاک غالبا " از مقاومت هوا یا نیر و های داخلی ناشی می شود . بزرگی ا ین نیرو معمولا " به سرعت ب ستگی

دارد و در بیشتر موارد با سرعت جسم متناسب ولی در خلاف جهت آن است.

با در نظر گرفتن وجود یا عدم وجوب عامل میرا کننده، ارتعاش به شکل زیر تقسیم بندی می گردد:

به فنری با ضریب فنریت M 1- ارتعاش آزاد : یک سیستم ارتعاشی را در نظر بگیرید . در این سیستم جرم

جرم را از حالت تعادل خارج کند سیستم شروع F متصل است . هنگامی که نیرویی مانند K ( (سختی

به نوسان خواهد کرد. در صورتی که به وسیله ایی سیستم را از حالت تعادل خارج کرده و نیروی دیگری

بر آن وارد نشود سیستم به ارتعاش در آمده و حرکت آن را ارتعاش آزاد می نامند . این ارتعاش نش ان

دهنده رفتار یا حرکت سیستم است.

2- ارتعاش واداشته : در صورتی که سیستم تحت تاث یر نیروی محرکه سینوسی قرار گیرد ، با فرکانس این

نیرو، ارتعاش خواهد کرد و در صورت ادامه این نیرو، ارتعاش سیستم از نوع واداشته است.

واکنش انسان نسبت به ارتعاش ب ر اساس اثر برخی خصوصیات ارتعاش در بدن است . اثرات فیزیولوژیکی و

روانی ارتعاشات مکانیکی در فرد ناشی از جابحایی نوسانی یا تغییر وضعیت ، اسکلت، اعضاء و انتهای بدن

می باشد . بطوری که باعث اختلاف عمل طبیعی و تحریک گیرنده های مکانیکی حساس به ارتعاش

می گردد.

ارتعاش اختصاصا " در طیف فرکانسی 1 تا 30 هرتز باعث تنزل یا گسیختگی در انجام کار وسیله تاثیر بر

نوسانات جزئی بین فرد با نقطه دید یا محل تماس فیزیکی وی با کار می گردد.

1- ارتعاش تمام بدن: در حالتی است که تکیه گاه فرد به ارتعاش در می آید

2- ارتعاش موضعی ( دست و بازو ) : در حالتی است که قسمتی از بدن به ارتعاش در می آید

مراکز دریافت کننده ارتعاش شامل : دریافت کننده های پوستی و دریافت کننده نسج ها

می باشند . تشکیلات گوش داخلی نیز در برابر تمامی ارتعاشات که به بدن منتقل می شود واکنش نشان

می دهد . آستانه دریافت ارتعاشات ب ه نوع ارتعاش ، حساسیت دریافت کننده و وسعت سطح تماس بستگی

دارد.

نتایج حاصل از دریافت ارتعا ش ات در بدن بسته به نوع فرکانس دریافت شده متفاوت می باشد . در

فرکانس های بالا احساس سوزن سوزن شدن بوجود می آید و در فرک انس های پایین فرد احساس حرکتی

مثل تاب خوردن و تکان خوردن می کند.

- اثر ارتعاش تمام بدن : اگر بدن توسط یک محرک ارتعاشی قوی و با فرکانس نزدیک به فرکانس های

تشدید بدن مرتعش گردد، تخریب ناشی از تشدید ارتعاش رخ می دهد.

ارتعاش تم ام بدن در وسایل حمل و نقل هوایی ، زمی نی، دریایی، ساختمانها و محیط های کار وجود دارد .

تمام بدن در تماس با انواع مته های برقی و چ کش های بادی به ارتعاش در می آید . بطور کلی ارتعاش تمام

بدن در محدوده 1 تا 20 هرتز برای شاغلین به عنوان یک عامل زیان آور محسوب می شود.

اثرات فیزیولوژیکی و روانی ارتعاشا ت مکانیکی بر انسان در اثر به نوسان در آوردن بافت های بدن بوجود

می آید.و سبب بر هم زدن اعمال طبیعی و همچنین تحریک گیرنده های مکانیکی در انسان می گردد.

جذب انرژی ارتعاشی در فرکانس های پایین به توسط بدن انسان و نیز تحریک گیرنده های مکانیکی

مد های خاص ا رتعاش ناشی از ارتعاش مداوم یا نیروی ضربه ایی به بدن بستگی به فاکتور های

بیو دینامیکی داخلی و خارجی دارد.

1- شدت نیروی ارتعاش

2- جهت، محل و سطح اعمال ارتعاش

3- ماهیت حمایت و حفاظت از فرد

4- قدرت مستهلک کنندگی سازه هایی که ارتعاش از راه آنها وارد می شود

5- ماهیت، توزیع و وزن هر بار خارجی روی بدن (لباس های کار،ابزار آلات چسبیده به بدن)

1- ساختمان فردی

2- میزان میرایی و خاصیت فنریت بافت

3- وضعیت نسبی اجزاء و اندام های بدن

4- فعالیت فرد

5- درجه سختی یا کشش عضلات

اثرات فیزیولوژی ارتعاشات تمام بدن را می توان به دو دسته اساسی تقسیم نمود:

الف- تغییراتی که می توان آنها را مستقیما " به فرکانس ارتعاش منسوب داشت و معمولا نتیجه تشدید بدن

در فرکانس های رزونانس می باشد.

ب- تغییراتی که بیشتر در نتیجه شدت و مدت زمان م واجهه با ارتعاش بوجود آمده و کمتر به فرکانس

ارتعاش وابسته است.

صدماتی که در اثر فرکانس ارتعاش ایجاد می گردد معمولا " پس از مواجهه طولانی با محرک ارتعاشی در

گستره های فرکانسی خاص بروز می نماید

فرکانس کم و شدت متوسط (در منطقه 2 تا 20 هرتز ) ایجاد یک واکنش عموم ی قلبی ریوی می نماید که

علائم آن مشابه با علائم حاصله از تمرینات متوسط بدنی است . نتایج حاصل از این واکنش ایجاد تغییرات

فزاینده اعمال قلبی – تنفسی است که به صورت برون ده قلب، ازدیاد تهویه ریوی و افزایش مصرف اکسیژن

می باشد. فشار خون نیز ممکن است با افزایش کم یا متوسط روبرو گردد.

اثرات وابسته به شدت و طول مواجهه در نتیجه حرکت اجزاء بدن در مقابل یکدیگر حادث می گردند .

ارتعاشات مکانیکی تمام بدن یا ارتعاش عضلات یا تاندون های آنها باعث افزایش انقباض یا گرفتگی در آنها

می گردد که در نهایت می تواند سبب تداخل در وضعیت کاری اعضاء گردد.

از مدتها پیش تعدادی از ناراحتی های نخاعی را به مواجهه شغلی و مزمن با حرکت شدید وسایل نقلیه در

حال کار از قبیل تراکتور های کشاورزی و .... منسوب می دانستند.

- اثر ارتعاشات با فرکانس متوسط و با لا: این ارتعاشات بیشتر از دستگاههایی که با هوای فشرده کار

می کنند مانند قیچی ، مته، چکشهای سوراخ کننده و غیره حاصل می شود . دستگاههایی مانند

سنگ شکن نیز می توانند این ارتعاشات را ایجاد نمایند. این ارتعاشات بطور متوسط فرکانسی بین 11 تا

1500 هرتز دارند . یکی از مهمترین اثرات ی که توسط دستگاههای فوق الذکر به انسان اعمال

می شود تاثیر بر دست و بازو است

این سندرم : Hand Arm Vibration Syndrome (HAVS ) -

سندرم ارتعاش دست و باز و

ترکیب علائم و نشانه هایی است که بیشتر اوقات در کارگرانی که از ابزار مرتعش دستی استفاده

می کنند بوجود می آید . بسیاری از علائم و نشانه های آن همچنین در دیگر موارد بالینی همانند

بیماری رینولدز اولیه، بسته شدن عروق، سندرم تونل کارپال و ... دیده می شود.

حرفه ایی برای سابقه تماس و استفاده از ابزار های مرتعش HAVS یک مسئله ضروری در تشخیص

چون دریل چکش های خرد کننده ، سنگ سنباده ، ابزار های پرچ کاری، اره های زنجیری و ... است.

- جهات ارتعاش : این جهات با توجه به خصوصیات بدن و اینکه ارتعاش از چه ناحیه ایی وارد بدن شود

Y عبارتست از محور طولی بدن، محور Z که محور Z وY،X بسیار مهم است . جهات بدن عبارتند از

عبارتست از محور عمقی بدن ( از پشت به جلو). لازم به ذکر X عبارتست از محور عرضی بدن و محور

است که نقطه تقاطع این سه محور را قلب در نظر می گیرند.

منبع:دهکده مهندسی