1 производые и дифферинциалы

• Название: 1 производые и дифферинциалы
• Дата: 28.01.2021
• Размер: 206.98 Kb.
• Имя файла: Matesha_fizika.docx
• Тип: Документы; #172221
• страница: 2 из 4

Ультразвуковая стерилизация.

Бактерицидное действие ультразвука ( способность ультразвука разрывать оболочки клеток ) нашло применение в стерилизации питьевой воды, медицинской посуды и инструментов.

27) Механические волны.

Механическая волна – это распространение колебаний частиц среды с течением времени.

28) Уравнение плоской волны

уравнение плоской волны, распространяющейся вдоль положительного направления оси х в среде, не поглощающей энергию, имеет вид



Параметры колебаний и волн.

Период колебаний Т – промежуток времени, через который состояние системы принимают одинаковые значения: u(t + T) = u(t).

Частота колебаний n – число колебаний в 1 секунду, величина, обратная периоду: n = 1/Т. Измеряется в герцах (Гц), имеет размерность с–1. Маятник, совершающий одно качание в секунду, колеблется с частотой 1 Гц

Фаза колебаний j – величина, показывающая, какая часть колебания прошла с начала процесса. Измеряется в угловых величинах – градусах или радианах.

Амплитуда колебаний А – максимальное значение, которое принимает колебательная систем

Дифракция и интерференция волн

Дифракцией -- называют явления, связанные со свойством волн огибать препятствия ,т.е отклоняться от прямолинейного распространения.

Интерференция – это сложение колебаний.

Звук. Виды звуков.

Звук — физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде

Тон, шум, звуковой удар, сложный тон

Спектр звука. Волновое сопротивление.

Спектр звука — совокупность простых гармонических волн, на которые можно разложить звуковую волну.

Волновое сопротивление, или импеданс, - это сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль любой однородной (то есть без отражений) направляющей системы, в том числе и витой пары

Объективные (физические) характеристики звука. Субъективные характеристики, их связь с объективными Закон Вебера

К ним относятся физические величины, которые описывают любой механический волновой процесс:

– частота звука, измеряемая числом колебаний в секунду частиц среды, участвующих в волновом процессе;

– средняя плотность потока энергии (или интенсивность звука), измеряемая как средняя энергия, переносимая звуковой волной за одну секунду через площадку в один квадратный метр, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны.

Высота – субъективная оценка частоты звукового сигнала: чем больше частота, тем выше тон воспринимаемого звука.

Громкость – субъективная оценка интенсивности звука. Звук большей интенсивности одной частоты может восприниматься как менее громкий, чем звук меньшей интенсивности другой частоты.

Тембр – это субъективная оценка спектрального состава звука. Наиболее простым звуком является чистый тон. Под этим понимают слуховое ощущение, получаемое от простого гармонического колебания.

Закон Вебера — Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула. «основной психофизический закон», по которому сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S: p=k ln S/So 

Ультразвук, физические основы применения в медицине

Ультразву́к — звуковые волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 Герц

В фармакологии:

С помощью ультразвука можно размельчать и диспергировать среды, что применяется, например, при изготовлении коллоидных растворов, высокодисперсных лекарственных эмульсий (например, эмульсии камфорного масла, аэрозолей). В зависимости от условий воздействия и свойств среды ультразвук может способствовать и обратным процессам, например, осаждению суспензий, коагуляции аэрозолей, очистке газов от загрязняющих их примесей и др.

Ультразвук ускоряет некоторые химические реакции, особенно процессы окисления за счет реакционно-способных радикалов Н, ОНи др, что может быть использовано при получении химических соединений.

Кавитационный ультразвук используется для разрушения оболочек растительных или животных клеток и извлечения из них различных биологически активных веществ - ферментов, токсинов, витаминов и др.

В хирургии:

Ультразвук низкой частоты и высокой мощности используют в хирургии для разрушения злокачественных опухолей, дробления камней в мочевом пузыре, распиливания костей, сварки костной ткани, резки тканей и т.п.

В терапии:

На организм при проведении ультразвуковой терапии действуют три фактора: механический, физический (тепловой) и химический.

Физические основы гемодинамики. Вязкость.

Основными показателями гидродинамики являются:

1. 
   объемная скорость движения жидкости – Q;
   
2. 
   давление в сосудистой системе – P;
   
3. 
   гидродинамическое сопротивление – R.
   

Соотношение между этими величинами описывается уравнением:

Q=   = 

т.е., количество жидкости Q, протекающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале (Р1) и в конце (Р2) трубы и обратно пропорционально сопротивлению (R) току жидкости.

Вязкость — внутреннее трение, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

Методы определения вязкости жидкостей

1. Капиллярные методы основаны на законе Пуазейля и заключаются в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений.

Вискозиметр Оствальда.

Вискозиметр Оствальда представлен на рисунке 7.

С помощью вискозиметра Оствальда определяют вязкость исследуемой жидкости относительным методом. Измеряют время истечения определенного объема исследуемой и эталонной жидкостей t и t₀ соответственно

Ротационные методы. Измерение вязкости ротационным вискозиметром основано на определении скорости вращения цилиндра в вязкой жидкости.

Стационарный поток, ламинарное и турбулентное течения.

Существуют две различные формы, два режима течения жидкостей: ламинарное и турбулентное течения. Течение называется ламинарным (слоистым), если вдоль потока каждый выделенный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними, и турбулентным (вихревым), если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости (газа).

Формула Ньютона, ньютоновские и неньютоновские жидкости. Формула Пуазейля.

Сила внутреннего трения пропорциональна площади S взаимодействующих слоев и тем больше, чем больше их относительная скорость. Так как разде­ление на слои условно, то принято выражать силу в зависимости от изменения скорости на некотором участке в направлении х, перпендикулярном скорости, отнесенного к длине этого участка, т. е. от величины dv/dx — градиента скорости (скорости сдвига):



Для многих жидкостей вязкость не зависит от градиента ско­рости, такие жидкости подчиняются уравнению Ньютона и их называют ньютоновскими. Жидкости, не подчиняющиеся уравнению относят к неньютоновским.





Гидравлическое сопротивление в последовательных, параллельных и комбинированных системах трубок. Разветвляющиеся сосуды.

Гидравлическое сопротивление сосудов X = 8 l  /(R⁴), где l — длина сосуда, R — его радиус,  — коэффициент вязкости, вводится на основании аналогий законов Ома и Пуазейля (движение электричества и жидкости описываются общими соотношениями).

Закон Гука. Модуль упругости.

Закон Гука. 







 Модуль Юнга (модуль упругости) — физическая величина, характеризующая свойства материала сопротивляться растяжению/сжатию при упругой деформации.

Упругие и прочностные свойства костной ткани. Механические свойства тканей кровеносных сосудов.

Композиционное строение кости придает ей нужные механиче­ские свойства: твердость, упругость и прочность. Зависимость о = = /(е) для компактной костной ткани имеет характерный вид, по­казанный на рис. 8.18, т. е. подобна аналогичной зависимости для твердого тела ; при небольших деформациях выполняется закон Гука. Модуль Юнга около 10 ГПа, предел про­чности 100 МПа. Полезно эти данные сопоставить с данными для капрона, армированного стеклом

Механиче­ские свойства кровеносных сосудов определяются главным образом свойствами коллагена, эластина и гладких мышечных волокон. Со­держание этих составляющих сосудистой ткани изменяется по хо­ду кровеносной системы: отношение эластина к коллагену в общей сонной артерии 2:1, а в бедренной артерии 1 : 2. С удалением от сердца увеличивается доля гладких мышечных волокон, в артерио-лах они уже являются основной составляющей сосудистой ткани.

Биологические мембраны и их физические свойства. Виды пассивного транспорта.

Для границы раздела белок-вода q1=10 в -4 Н/м, для границы липид вода q2=10 в -2 Н/м

Значение коэффицента для биомембран ближе к первому значению

Фазовые переходы в биомембранах:

Фосфолипидная часть биомембраны может испытывать фазовые переходы-

При понижении температуры фосфолипиды переходят из жидко-крист. состояния в твердо-крист( гель-состояние)

Для жидко-кристалического состояния характерно наличие изогнутых хвостов. Полагают, что при таком состоянии осуществляется перенос полярных молекул через мембрану.

В твердо-кристалическом состоянии гидрофобные хвосты полностью вытянуты

При фазовых переходах могут образовываться каналы. Фазовые переходы могут быть вызваны не только температурой, но и химическими веществами.

Мембраны-это нечто застывшее, статическое. Изменение механического состояния мембраны определяется механическими характеристиками: подвижностью фосфолипидных молекул, их микровязкость

Для жидко-кристалического состояния микровязкость составляет 30-100 мПа*с (в 30-100 раз больше, чем у воды

Пассивный транспорт(направление переноса в сторону уменьшения концентраций):

Простая диффузия, фильтрация, облегченная диффузия

Уравнения простой диффузии и электродиффузии. Уравнение Нернста-Планка.

Уравнение Нернста-Планка: 

J = (dm/dt) / S = -D (dС/dx)

Ф = -cu (dm/dx)

Понятие о потенциале покоя биологической мембраны. Равновесный потенциал Нернста

В состоянии покоя между наружной и внутренней поверхностями мембраны клетки существует разность потенциалов, которая называется мембранным потенциалом (МП), или, если это клетка возбудимой ткани, — потенциалом покоя.

При равновесном потенциале перенос из одной фазы в другую по данным внешнего баланса прекращается. В действительности он не прекращается никогда, просто скорость прямого процесса становится равной скорости обратного.

Проницаемость мембран для ионов

Проницаемость биологических мембран, важнейшее свойство биологических мембран (БМ), заключающееся в их способности пропускать в клетку и из неё различные метаболиты (аминокислоты, сахара, ионы и т.п.). П. б. м. имеет большое значение для осморегуляции и поддержания постоянства состава клетки, её физико-химический гомеостаз; играет важную роль в генерации и проведении нервного импульса, в энергообеспечении клетки, сенсорных механизмах и др. процессах жизнедеятельности.

Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина-Катца

Причина отклонения равновесного потенциала от опытных данных заключается в проницаемости мембраны и для других ионов, которые вносят свой вклад в образование мембранного потенциала. Основной вклад в суммарный поток зарядов, а следовательно, в создание и поддержание потенциала покоя, помимо К+, вносят ионы Na⁺, Cl^-. Суммарная плотность потока этих ионов с учетом их знаков равна



Понятие об активном транспорте ионов через биологические мембраны.

Активным транспортом называется перенос молекул и ионов через мембрану, который выполняется клеткой за счет энергии метаболических процессов.

Механизмы формирования потенциала действия на мембранах нервных и мышечных клеток.

Потенциалом действия называется кратковременное изменение трансмембранной разности потенциалов на наружной мембране нервных и мышечных клеток при их возбуждении.

В опытах по изучению потенциала действия используют два микроэлектрода, введенных в мышечную или нервную клетку. На первый микроэлектрод подают импульсы от генератора прямоугольных импульсов, изменяющие мембранный потенциал. Мембранный потенциал измеряют при помощи второго микроэлектрода высокоомным регистратором напряжения.

Процессы, происходящие в тканях под действием электрических токов и электромагнитных полей. Частотная зависимость порогов ощутимого и неотпускающего токов

Под действием электромагнитных полей в тканях возникают два вида токов: 1) токи смещения, и 2) токи проводимости.

Токи смещения связаны с поляризацией молекул и их переориентацией, т.е. с вызванной электрическим полем вращательной переориентацией диполей.

Токи проводимости возникают за счет движения в электрическом поле зарядов –в электролитах носителями тока являются ионы.

Ощутимый ток– это такой ток, который вызывает при прохождении через человека ощутимые раздражения. Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного тока частотой 50 Гц значением 0,5 – 1,5 мА и постоянного тока значением 5 – 7 мА.

Неотпускающий ток – это такой ток, который вызывает при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник.

Пассивные электрические свойства тканей тела человека. Эквивалентные электрические схемы живых тканей.

В основе создания таких схем лежат три положения:

содержимое клетки и внеклеточная среда – это проводники с ионной проводимостью. Они обладают активным сопротивлением

внутриклеточной – Rвн

и внеклеточной (внешней) среды – Rср

клеточная мембрана является диэлектриком. Но здесь имеет место небольшая ионная проводимость, а следовательно, есть небольшое активное сопротивление мембраны-Rм.

содержимое клетки и внеклеточная среда, раздражаемые мембраной, представляют собой конденсатор определенной емкости (См).

При построении эквивалентной схемы живой ткани, например крови, необходимо учитывать пути тока:

через клетку

в обход клетки (через клеточную среду).

К пассивным электрическим свойствам биоло­гических объек­тов относятся: сопротивление, электропроводимость, емкость, диэлектрическая проницаемость. В норме и патологии эти пара­мет­ры меняются и поэтому могут быть исполь­зованы для изучения структуры и физико-химического состояния биологического ве­щества. Эти свойства проявляются, если к исследуемому участку ткани приложить напря­жение небольшой величины.

Полное сопротивление (импеданс) живых тканей, зависимость от частоты.



Импеданс живых тканей- это полное сопротивление живых объектов переменному току.