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Sommaire de la page (Articles, Dossiers, Études...) : Le dolomède / Les vibrations /

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Vibrations transmises aux membres supérieurs : Ce qu’il faut retenir /
Outils vibrants : Paramètres biomécaniques et sensorimoteurs affectant la réponse biodynamique du système main-bras /
Caractérisation du syndrome du marteau hypothénarien /
Calculette vibration ensemble du corps /
Réponse du corps humain aux vibrations sur des sièges élastiques /
Sites Internet et articles / Corrélats


Dolomedes fimbriatus
Le dolomède est une très jolie araignée des milieux humides et marécageux et dont une technique de chasse consiste à se poster sur le bord de l'eau avec le bout des premières paires de pattes posées délicatement sur l'eau. L'araignée peut ainsi capter les vibrations émises sur l'eau ou dans l'eau par ses proies potentielles, divers arthropodes, insectes et petits poissons sur lesquels elle peut fondre très rapidement, y compris en plongeant sous l'eau.


Il arrive aussi que l'on observe le dolomède quand elle fait vibrer la pellicule superficielle de l'eau avec ses pattes et qu'ainsi elle attire des proies qui viennent, intriguées, par ces vibrations.




On dit qu'un corps animé d'un mouvement oscillatoire autour de sa position d'équilibre est en vibration. Au cours de ce mouvement la vitesse et l'accélération du corps qui vibre changent tout le temps.

On définit généralement trois types de vibrations.

La vibration sinusoïdale est celle qui est obtenue, par exemple, lorsqu'une masse attachée au bout d'un ressort est écartée de sa position d'équilibre, puis lâchée. Comme pour tout phénomène vibratoire, on définit la période, c'est-à-dire le temps (en secondes) qui s'écoule entre deux passages successifs de la masse en mouvement au même endroit et la fréquence en hertz qui est l'inverse de la période. Un diapason, un buzzer de sonnette ou de téléphone, les cordes vocales, le tympan ou la membrane cochléaire sont des objets dont les vibrations sont sinusoïdales.

La vibration périodique correspond à des mouvements plus complexes qu'une simple oscillation. Mais ces mouvements se reproduisent globalement identiques à eux-mêmes à des périodes de temps mesurables. C'est le cas de beaucoup de machines comme les marteaux piqueurs, les marteaux burineurs, les dames pneumatiques, la plupart des marteaux et outils pneumatiques. Mais c'est aussi ce que l'on perçoit très bien quand on est dans un train et éventuellement dans une voiture à la condition que le chauffeur adopte une conduite très régulière sur un revêtement de qualité constante. Le plus souvent, les vibrations périodiques se décomposent en une série de vibrations sinusoïdales élémentaires de fréquence et d'amplitude propres qui s'additionnent.

La vibration aléatoire, comme son nom l'indique, n'offre pas de résolution simple en termes de vibration sinusoïdale ou périodique. On dit aussi qu'à aucun moment on ne peut prédire quelle sera la position de l'objet par rapport à son point d'équilibre. C'est le cas des automobiles dont les vibrations dépendent de différents facteurs inconnus, comme l'état de la route, par exemple, la présence d'un nid-de-poule ou d'une bosse, etc. C'est aussi le cas de la plupart des machines utilisées dans le transport des matériaux ou des marchandises et des machines de terrassement.

Le plus souvent, lorsque l'on a affaire à des vibrations périodiques, on met en évidence un spectre fréquentiel des vibrations. Généralement, on observe une fréquence prédominante et des harmoniques, de la même façon que ce que l'on observe pour un spectre de bruit. Lorsque l'on a affaire à des vibrations aléatoires, le spectre fréquentiel n'offre plus tout à fait la même chose. Toutefois, la plupart du temps, ce spectre fournit des indications suffisamment pertinentes, en termes de pics de fréquence, pour que l'on sache où se trouvent les fréquences les plus significatives et éventuellement leur dangerosité.

Dans un phénomène vibratoire, par définition, la fréquence est toujours associée de façon étroite à l'amplitude du mouvement.

On distingue ainsi les vibrations de très basse fréquence comme, par exemple, celles qui sont engendrées par un navire qui oscille au gré de la houle en haute mer. L'amplitude du phénomène dépasse toujours le mètre, souvent davantage et les fréquences varient de 0.06 Hz à 0.9 Hz.

Les vibrations de basse fréquence concernent surtout les véhicules de transport ou les tracteurs agricoles et les engins de chantier. Les amplitudes sont de l'ordre du cm et les fréquences varient entre 2 et 12 Hz.

Les vibrations de haute et très haute fréquence concernent principalement les outils portatifs (meuleuses, perceuses, marteaux pneumatiques, burineurs, tronçonneuses, etc.). Les fréquences sont comprises entre 200 et 800 Hz, parfois davantage. Les amplitudes sont insignifiantes, quelques millimètres, sinon quelques microns.

Les vibrations hautes fréquences sont le plus souvent indispensables au bon fonctionnement de l'outil qui les produit. Il est facile de le comprendre pour un marteau piqueur ou un burineur puisque ces outils reproduisent les gestes que nous aurions si nous devions faire le travail avec une pioche ou une pointerolle. C'est sûrement moins évident quant au fonctionnement d'une tronçonneuse. Pourtant, s'il n'y avait pas des chocs répétés sur la chaîne de coupe, il serait tout à fait vain d'espérer couper du bois vert.

Un des aspects de la pénibilité des vibrations, quelles que soient leurs fréquences d'ailleurs, c'est qu'elles entrent en résonance avec d'autres phénomènes périodiques biologiques, surtout musculaires, mais aussi cardio-ventilatoires et sensoriels.

La perception des vibrations par l'homme (et les animaux) se fait au niveau de récepteurs pas vraiment spécifiques (sauf peut-être la ligne latérale des poissons). Ces récepteurs sont l'appareil vestibulaire, également impliqué dans les perceptions de l'équilibre et d'une certaine façon, des sons. L'œil joue un rôle important dans la perception des vibrations. Celle-ci affecte aussi toute une série de récepteurs somatiques discrets comme les récepteurs tendineux de Golgi, les faisceaux neuromusculaires et des récepteurs sensoriels du toucher.

Les vibrations ont des effets variables sur l'homme. Les vibrations peuvent laisser indifférent, surtout si le phénomène ne dure pas trop, mais elles peuvent aussi entraîner des fatigues musculaires ou nerveuses et même s'accompagner de pathologies spécifiques graves.

Tous ceux ou celles qui ont utilisé une perceuse à percussion ont vite compris, après un temps relativement court, que s'il leur fallait manier cet outil-là toute une journée, ils ou elles auraient vite très mal aux mains ou aux muscles. Des phénomènes de doigt mort ou des " fourmis " arrivent précocement.

Naturellement, les vibrations n'auront pas les mêmes effets sur quelqu'un qui utilise un outil de temps en temps et quelqu'un qui l'utilise toute la journée. Comme pour n'importe quel type de tâche, les postures de travail inconfortables, les efforts à fournir importants seront des facteurs aggravants. L'aptitude, l'âge, l'apparition de troubles musculosquelettiques et des pathologies amplifieront les sensations douloureuses de perception des vibrations.

Les vibrations de très basses fréquences, parce qu'elles sont très au-dessous des fréquences de résonance des organes, ne sont pas considérées comme dangereuses en soi. Mais elles ont une fâcheuse tendance à diminuer la vigilance des personnes, à les rendre somnolentes ou à ressentir d'irrésistibles envies de dormir, sinon à leur donner des nausées (mal de mer et des transports ou cinétose).

Les vibrations de basses fréquences, c'est-à-dire celles inférieures à 80 Hz rentrent en résonance, avec la plupart de nos organes : cœur, muscles, reins, estomac, mâchoire inférieure, yeux, etc. Les fréquences les plus pénibles sont celles qui sont comprises entre 6 et 10 Hz. Pour ces fréquences, nos organes sont animés de mouvements incoordonnés et non maîtrisés. Parfois, au début, quand on découvre ces phénomènes on peut s'en amuser comme les enfants dans une voiture quand elle vibre et les aide à adopter une voix chevrotante. Rapidement, ce qui pouvait sembler amusant est vite ressenti comme pénible et désagréable.

Parmi les désagréments rapidement perçus, figurent les douleurs dorsales liées à des tassements vertébraux pouvant nécessiter le port d'une ceinture de maintien. Plus tardivement, ces cisaillements affectent les viscères et provoquent des sensations douloureuses au thorax ou dans le ventre. Les conducteurs d'engins de toutes sortes sur les chantiers, les grutiers, les chauffeurs routiers, les caristes, les pilotes d'avions ou d'hélicoptères, les agriculteurs, les conducteurs de tondeuses autotractées, etc. sont très touchés par ces pathologies.

Au-delà de ces manifestations directes, ces personnels souffrent aussi d'autres affections moins aisément mises en relation avec les vibrations. Par exemple, ces personnels souffrent souvent de troubles liés à l'hyperoxie ne pas voir de relation causale entre ces troubles et les vibrations. En fait, les vibrations obligent, pour y résister, à augmenter significativement son tonus musculaire. La personne respire moins bien, avec moins d'amplitude et avec un rythme plus rapide. Le taux de CO2 sanguin est maintenu bas et les équilibres acido-basiques du sang du sujet sont perturbés.

On observe enfin divers troubles qui affectent la vision et le champ visuel pour la raison que les globes oculaires sont trop sollicités par des mouvements qui finissent par fatiguer la musculature de l'œil.

Les organes génitaux, particulièrement ceux des femmes, sont affectés. Le plus souvent, les intestins réagissent en cessant leur péristaltisme, ce qui a pour conséquence d'augmenter significativement les troubles digestifs, de transit intestinal, de favoriser des affections comme des ulcères ou des hémorroïdes.

Les vibrations à très hautes fréquences permettent de distinguer trois grands types d'atteintes en fonction de la fréquence dominante d'exposition. Comme je l'écrivais précédemment, tous ceux qui ont fait usage d'une perceuse à percussion ont ressentit, souvent très vite, des fourmillements et des engourdissements. Ces manifestations résument bien toutes les affections possibles liées à des vibrations à très hautes fréquences, c'est-à-dire des atteintes vasculaires, des atteintes ostéo-articulaires et des atteintes neurologiques.

Les très hautes fréquences, parce qu'elles sont très au-dessus des fréquences de résonance des organes ne devraient pas avoir de conséquences du point de vue biodynamique. Dans la réalité, ces fréquences se transmettent, par voie solide par les os du squelette et en dépit du fait que ces vibrations sont atténuées au niveau des articulations, ces vibrations affectent plus ou moins gravement l'ensemble de l'organisme. La manipulation des outils manuels portatifs fatigue sûrement les poignets et les coudes, mais touche aussi les épaules, le rachis, les hanches, les genoux et même les chevilles !

Lorsque les fréquences principales d'un outil se situent au-dessous de 50 Hz, les lésions les plus courantes et caractéristiques sont des lésions ostéo-articulaires de la main, du poignet et du coude. L'arthrose qui se manifeste à ces endroits et assez peu douloureuse. Elle est surtout invalidante en diminuant sensiblement l'amplitude des mouvements habituels. Des effets sur des organes cibles éloignés sont notés : douleurs au rachis, insomnies, vertiges, troubles digestifs, etc.

Lorsque les fréquences principales de l'outil se situent au-dessus de 50 Hz, les lésions les plus courantes sont de type angio-neurotiques. Le syndrome de Raynaud ou doigt mort est très caractéristique des effets de la manipulation des marteaux piqueurs. Un autre danger de ces outils, c'est que progressivement ils affectent durablement et sans récupération possible, les terminaisons nerveuses des membres et des mains. Les altérations portent sur les capacités de perception de la douleur, du chaud ou du froid. Les personnes ainsi handicapées ne se rendent même plus compte quand elles se blessent et oublient aussi de porter des protections.

Lorsque les fréquences sont très élevées, de l'ordre de 300 Hz et plus, les vibrations provoquent, quasi instantanément, des sensations de brûlure ou encore des engourdissements qui rendent les personnes atteintes parfaitement inaptes à cette tâche.

La mesure des vibrations se fait avec un appareil appelé accéléromètre. Cette métrologie est assez ardue et ne sera pas développée dans ce cadre. Je ferai juste une remarque. L'utilisation d'un accéléromètre n'est pas, en soi, très compliquée, pas davantage que ne l'est l'utilisation d'un sonomètre pour mesure des niveaux de bruit. Une fois que les appareils sont correctement étalonnés, faire du mesurage exige que l'on sache lire un cadran numérique ou analogique. Mais comme dans tout processus de mesure, c'est l'utilisation et la validation des mesures qui n'est pas simple. Il n'y a rien de plus aisé que de leur faire dire n'importe quoi si on n'a pas été bien averti des pièges de cette métrologie. Cela écrit, l'existence de normes aide beaucoup quiconque veut bien faire l'effort d'être un peu cohérent.

Les protections contre les vibrations sont tout aussi délicates à mettre en œuvre que celles que l'on veut mettre en œuvre pour se protéger du bruit. Je rappelle que la protection contre le bruit est un peu possible dans le cas de la transmission aérienne et assez illusoire dans le cas de la transmission solidienne.

Pour ce qui est des vibrations, on n'a affaire qu'à des transmissions solidiennes.

Toutefois, pour les vibrations basses fréquences, on peut aisément améliorer le confort des véhicules en les équipant de systèmes de suspension et de pneumatiques performants. On pourra gagner sur les fréquences de résonance en plaçant le chauffeur sur un siège suspendu, voire dans une cabine isolée du reste du véhicule.

Pour protéger contre les vibrations, on devrait aussi passer par une diminution des temps d'exposition. À ce jour, personne ne semble parfaitement en mesure de dire quel est le rapport entre la durée d'exposition et les traumas constatés. Un critère est parfois présenté comme " limite provisoire d'exposition ". Une question que l'on pose plus aujourd'hui, c'est la place des femmes sur des postes où les vibrations sont préoccupantes (postes de conduite, certaines machines, etc.)

Toutes les normes relatives à l'acoustique :
http://www.idb-acoustique.com/f70.htm




Décret n° 2005-746 du 4 juillet 2005 relatif aux prescriptions de sécurité et de santé applicables en cas d'exposition des travailleurs aux risques dus aux vibrations mécaniques :
http://www.legifrance.gouv.fr/WAspad/UnTexteDeJorf?numjo=SOCT0511142D

Décret n° 2005-748 du 4 juillet 2005 relatif aux prescriptions de sécurité et de santé applicables en cas d'exposition aux risques dus aux vibrations mécaniques des personnels employés à bord des navires
http://www.legifrance.gouv.fr/WAspad/UnTexteDeJorf?numjo=EQUT0501065D





Cours / Vibrations
http://www.cnam.fr/ergonomie/labo/ERG110/TEXTVIB.pdf

Maladies dues aux vibrations
http://www.med.univ-rennes1.fr/etud/med_travail/cours/maladies_dues_aux_vibrations.html

Risques spécifiques et prévention liés à l’exposition aux vibrations
http://www.uvmt.org/campusmdt/intro/Listecours/vibrations.php

Vibrations
http://fr.wikipedia.org/wiki/Vibration

Risques spécifiques et prévention liés à l’exposition aux vibrations
http://www-sante.ujf-grenoble.fr/SANTE/corpus/disciplines/medtra/envirprev/108g/lecon108g.htm

Lombalgies
http://www.inrs.fr/INRS-PUB/inrs01.nsf/inrs01_search_view_view/59ACDF60B9B5BE2EC1256E37005E8926/$FILE/visu.html?OpenElement

Vibrations perpendiculaires
http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/meca/vibperp.html

Vibrations parallèles
http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/meca/vibpara.html

Plaque oscillante
http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/meca/vibplaq.html

Nuisances physiques au travail
http://www.inrs.fr/INRS-

Vibrations-Propagation
http://www.uel-pcsm.education.fr/consultation/rePUB/inrs01.nsf/inrs01_search_view_view/0C081EBB46C57085C1256E2200532200/$FILE/visu.html?OpenElementference/physique/vibrapropa/index.htm

Risques spécifiques et prévention liés à l’exposition aux vibrations
http://www-sante.ujf-grenoble.fr/SANTE/corpus/disciplines/medtra/envirprev/108g/leconimprim.pdf

Vibrations au travail
http://www.cnam.fr/ergonomie/labo/ERG110/FIGVIB.pdf

Portail Bordeaux HSE
http://www.iut.u-bordeaux1.fr/portaildurisque/grands-domaines-qhse/protection-des-operateurs/analyse-des-conditions-de-travail-act/741-vibrations.html

Thèse doctorale en biomécanique vibratoire (en cours)
http://monsite.wanadoo.fr/alliot/page4.html






[ Corrélats : Nuisances sonores / ...]

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