Характеристика інтенсивності роботи за споживанням кисню та енерговитратами

Під час фізичної роботи важливого значення набуває правильна організація робочих рухів, чергування статичних і динамічних зусиль. Статичні м’язові зусилля характеризуються перевагою напруження над розслабленням. При цьому робота м’язів здійснюється в анаеробних, тобто безкисневих умовах. Клітини й тканини м’язів отримують енергію в результаті дисиміляції, розщеплення складних органічних речовин до вуглекислого газу й води. Прикладом слугує гліколіз — розщеплення глюкози, що протікає в два основних етапи — безкисневий і кисневий.

На безкисневому етапі молекула глюкози розщеплюється до молочної кислоти, виділяється невелика кількість енергії й утворюються лише дві молекули ацетилтрифосфату (АТФ). АТФ — основна енергетична речовина клітини, одиниця виміру енергії в ній. Усі процеси перетворення енергії супроводжуються синтезом або розпадом АТФ. За статичних зусиль, коли м’язи стиснуті, кровоносні судини здавлені, у клітини не надходить кисень, гліколіз зупиняється на безкисневому етапі, енергія не виділяється, у клітинах накопичується молочна кислота, з’являються почуття втоми та біль у м’язах. У разі чергування напруження м’язів з їх розслабленням гліколіз проходить у два етапи. На другому етапі — молоч­на кислота розщеплюється до вуглекислого газу й води й клітина отримує майже в 20 разів більше енергії — 38 молекул АТФ.

Таким чином, у разі чергування статичних і динамічних наван­тажень можна домогтися переваги кисневого розщеплення над безкисневим, що сприяє тривалому збереженню працездатності. Тому надзвичайно важливою є фізіологічна раціоналізація — розумна й зважена організація трудового процесу, створення умов для швидкого оволодіння трудовими навичками, правильна організація режимів праці й відпочинку.

Вирішенням цих завдань займається ергономіка — наука, що вивчає трудові процеси з метою оптимізації знарядь та умов праці, підвищення ефективності трудової діяльності й збереження здоров’я працюючих.

Основним об’єктом ергономіки є система «людина—машина», у якій провідна роль належить людині. Ергономіка тісно пов’яза­на з інженерною психологією, що розглядає вимоги, які висувають до психічних особливостей людини, що виявляються при її взаємодії з технічними засобами. Ергономіка здійснює системний підхід до трудових процесів й оперує ергономічними показниками: гігієнічними, антропометричними, фізіологічними, психофізіологічними, естетичними.

Ергономічна біомеханіка на підставі антропометричних ознак (розмір тіла, кінцівок, голови, кистей, стоп, кута обертання в суглобах, рухливості рук) дає рекомендації щодо організації робочого місця, конструювання інструменту й оснащення.

Вимоги технічної естетики реалізуються за допомогою дизайну (художнього конструювання обладнання), його кольорового вирішення, оформлення графічних засобів інформації, конструювання спецодягу й взуття. При цьому створюються умови для оптимальних зорових навантажень, гармонії в емоційному змісті трудових процесів, зменшуються травматизм і шкідливі психологічні впливи трудового процесу.

Сучасному етапу науково-технічної революції характерна незавершеність автоматизації та механізації праці, тому ще існують несприятливі умови праці й професійні захворювання. Наприк­лад, було встановлено, що оператори клавішних ЕОМ працюють у незручній позі із сильним нахилом голови вперед (59° від вертикалі) й висячим положенням рук з відведенням від корпуса під кутом 87°. Тому ці працівники скаржаться на постійні болі в спині, шиї, плечовому поясі, передпліччі та кистях рук. М’язова втома у них пов’язана з нахилом голови й верхньої частини тулуба вперед, що призводить за 60 хвилин праці до перенапруження м’язів шиї, міжлопаточної ділянки, передпліччя. Незручна поза вимагає додаткових рухів, зміни положення тіла, що прискорює настання втоми й призводить до зниження продуктивності праці.

Загальні принципи гігієнічного нормування виробничих факторів поширюються на всіх працюючих. Водночас необхідно вра­ховувати біологічні, анатомо-фізіологічні, біохімічні та інші особливості жіночого організму й організму підлітків. Наприклад, жінки порівняно з чоловіками в середньому мають менший зріст (на 10—15 см), масу тіла (на 10—12 кг), менші розміри й масу серця (на 25—30 %), ударний обсяг серця й хвилинний обсяг крові (на 20—30 %), меншу життєву ємність легень, масу м’язо­вої тканини, її скорочувальну можливість і здатність до тренування. Робота, яку можуть виконувати жінки, становить у середньому 60—70 % тієї, яку може виконувати пересічний чоловік. Виражені статеві розход­ження в напруженні фізіологічних функцій, менша працездатність і продуктивність праці, швидший розвиток у більш ранній термін некомпенсованого стомлення тощо є підставою класифікувати напруженість праці з огляду на статеві ознаки.

Важливе значення у збереженні й стабілізації трудових ресурсів суспільства має правильна організація праці підлітків, у яких ще недосконалі процеси збудження та гальмування в центральній нервовій системі, незавершене анатомічне й фізіологічне формування рухового апарату, унаслідок чого втомлюваність настає швидше. Тому особливого значення набуває професійний добір і професійна орієнтація. Професійний добір за медичними показниками повинен ґрунтуватися на чіткому з’ясуванні вимог трудового процесу до ступеня функціонального напруження різних фізіологічних систем. Особи з недостатньо розвинутими, слабкими фі­зіологічними системами не повинні допускатися до робіт, під час виконання яких потрібне значне навантаження саме на ці фізіологічні системи, за умови, що це не може бути ліквідоване в процесі підготовки до того чи того виду діяльності. Таке положення дає змогу зберегти функціональні резерви здоров’я у значної групи пра­цюючих. Професійна орієнтація, яка враховує схильності й особисті можливості майбутнього працівника, а також відповідність його характеру трудовій діяльності, дає йому можливість мати роботу, яка до вподоби й відповідає його здібностям. Така праця буде для нього менш виснажливою. Важливе значення мають також режими праці й відпочинку, зміна діяльності, позитивні емоції…

Питання для контролю

1. Наука про зміни функціонального стану людини під впливом її трудової діяльності.

2. Поняття про працездатність, її фази.

3. Напруженість праці, критерії її оцінювання.

4. Професійний добір та орієнтація під час визначення професії.

1.7. Мікроклімат і комфортні
умови життєдіяльності

Людина живе в найнижчому, розташованому біля Землі шарі атмосфери, який називається тропосферою. Повітря безпосередньо оточує нас і цим визначається його первинність з погляду процесів життєдіяльності.

Тісно стикаючись з газовою сумішшю повітряного океану, організм людини зазнає впливу його фізичних і хімічних факторів: складу повітря, температури, вологості, швидкості вітру, тиску й інших. Особливу увагу варто приділити параметрам мікроклімату приміщень — аудиторій, виробничих приміщень, помешкання. Мікроклімат, що безпосередньо впливає на один з найважливіших фізіологічних процесів — терморегуляцію — має величезне значення у підтримці комфортного стану організму.

Терморегуляція — це сукупність процесів, що забезпечують рівновагу між теплопродукцією та тепловіддачею, завдяки яким температура тіла людини залишається постійною.

Теплопродукція організму (вироблене тепло) у стані спокою становить для «стандартної людини» (маса 70 кг, зріст 170 см, поверхня тіла 1, 8 м²) до 283 кДж за годину. За незначного фізичного навантаження вона у два-три рази більша, за середнього — доходить до 1256 кДж за годину й за значного — становить 1256 кДж за годину й навіть більше. Зайве металоболічне тепло має віддаватися організмом.

Нормальна життєдіяльність людини здійснюється тоді, коли теплова рівновага, тобто відповідність між теплопродукцією разом з теплом, одержаним з навколишнього середовища, й тепловіддачею досягається без напруження процесів терморегуляції. Кількість тепла, що віддається організмом, залежить від умов мікроклімату, які визначаються комплексом факторів, що впливають на теплообмін: температурою, вологістю, швидкістю руху повітря та радіаційною температурою оточуючих предметів.

Щоб зрозуміти вплив того чи того показника мікроклімату на теплообмін, потрібно знати основні шляхи віддачі тепла організмом. За нормальних умов організм людини втрачає приблизно 85 % тепла на підтримку температури шкіри й 15 % — на нагрівання їжі, повітря, яке людина вдихає, й випар води з легенів. Тепло, що віддається шкірі, розподіляється таким чином: 45 % припадає на випромінювання, 30 % — на конвекцію та 10 % — на випар вологи. Ці співвідношення можуть змінюватися залежно від умов мікроклімату.

Втрату тепла тілом шляхом випромінювання орієнтовно оцінюють за законом Стефана-Больцмана й розраховують за формулою:

де Е — енергія електромагнітного випромінювання з одиниці поверхні шкіри за одиницю часу;

К — коефіцієнт вимірювання (ступінь засмаглості шкіри);

Т₁ — абсолютна температура шкіри людини;

Т₂ — абсолютна температура оточуючого середовища.

З рівняння видно, що за Т₁ > Т₂ радіаційний баланс негативний, людина втрачає тепло, за Т₁ < Т₂ — радіаційний баланс позитивний, людина отримує тепло. Електромагнітна енергія випромінюється будь-якими нагрітими тілами. За температури тіла людини її променева енергія припадає на ділянку інфрачервоних (теплових) хвиль.

Втрата тепла за рахунок конвекції здійснюється в результаті зіткнення тіла людини з повітрям або оточуючими предметами (кондукція). Основна кількість тепла втрачається конвекцією. Ця втрата прямо пропорційна різниці між температурою тіла й температурою оточуючого людину повітря: що більша різниця, то більша тепловіддача. Якщо температура повітря зростає, втрата тепла конвекцією зменшується й за температури 35—360 °С припиняється. Віддача тепла конвекцією зростає у разі збільшення швидкості руху повітря. Отже, вона не повинна перевищувати 2—3 м/с, бо це може призвести до переохолодження організму. Прискорює тепловіддачу підвищення вологості повітря, адже воно є більш теплоємким.

Втрата тепла випаром залежить від кількості вологи (поту), що випаровується з поверхні тіла. У разі випару одного грама вологи організм втрачає 2, 43 кДж тепла. За нормальних умов з поверхні шкіри людини випаровується близько 0, 5 л вологи за добу, що призводить до втрати близько 1200 кДж енергії.

З підвищенням температури повітря й оточуючих поверхонь втрата тепла за рахунок випромінювання і конвекції зменшується й різко збільшується тепловіддача за рахунок випаровування. Якщо температура зовнішнього середовища вища, ніж температура тіла, то єдиним шляхом тепловіддачі є лише випаровування. Кількість поту може досягати 5—10 л на день. Цей вид тепловіддачі дуже ефективний, якщо є умови для випаровування поту, а саме: невелика вологість і значна швидкість руху повітря. Таким чином, за високої температури оточуючого середовища збільшення швидкості руху повітря є сприятливим чинником. За низьких температур повітря й зростання його рухливості збільшується тепловіддача конвекцією, що може призвести до переохо­лодження організму, застуди й обмороження. Значна вологість повітря (понад 70 %) негативно позначається на теплообміні як за високих, так і низьких температур. Якщо температура повітря вища за 30 °С, то велика вологість, утруднюючи виділення поту, призводить до перегрівання. За низької температури висока вологість зумовлює сильне охолодження, бо у вологому повітрі посилюється віддача тепла конвекцією. Таким чином, комфортна вологість становить 40—60 %.

Відповідно до діючих нині санітарних норм встановлено гігієнічні вимоги до мікроклімату виробничих приміщень з урахуванням категорії робіт з рівня енерговитрат (табл. 1.4—1.6).

Таблиця 1.4