1. Звук механические колебания и волны, распространяющиеся в упругих средах в виде продольных волн с частотой от 16 Гц до 20000 Гц и воспринимаемые человеческим ухом. Субъективные характеристики звука
 Скачать 111.16 Kb.
|
|
1.Звук- механические колебания и волны, распространяющиеся в упругих средах в виде продольных волн с частотой от 16 Гц до 20000 Гц и воспринимаемые человеческим ухом. Субъективные характеристики звука:
Объективные характеристики: интенсивность-энергия проносимая звуковой волной за единицу времени через единицу площади. Частота основного тона, кол-во обертонов. 2. Закон Вебера-Фехнера . Громкость может быть оценена количественным путем, те сравнение слуховых ощущений от 2 источников. В основе шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера-Фехнера: «Если увеличить раздражитель в геометрической прогрессии, то ощущение этого раздражителя увеличится в арифметической прогрессии». Применительно к звуку это означает, что если интенсивность звука принимает ряд послед значений аI0,а²I0, а³I0 и т.д., то соответствующее им ощущение громкости звука, будет Е0, 2Е0, 3Е0 и тд. Математическая запись закона В-Ф: Eб=klgI/ I0. В общем случае: Еф=10klоgI/ I0. Условились считать, что на частоте 1 кГц шкалы интенсивности и громкости совпадают и k=1. Для отличия от шкалы интенсивности в шкале громкости дБ называют фонами. Громкость на других частотах можно измерить сравнивая исследуемый звук с частотой 1кГц. Для этого с помощью звукового генератора (электрического прибора генерирующий частоты колеблющиеся в звуковом диапазоне),ν=1кГц. Затем изменяем интенсивность до тех пор, пока не возникает слуховое ощущение аналогичное ощущению громкости исследуемого звука. Кривые равной громкости. Зависимость громкости от частоты колебаний в системе звуковых измерений определяется на основании экспериментальных данных при помощи графиков, которые называют Крг. Эти кривые характеризуют зависимость уровня интенсивности L от частоты υ звука при постоянном уровне громкости. Кривые называют изофонами. Нижняя изофона соответствует порогу слышимости (Е=0 фон), верхняя показывает предел чувствительности уха, когда слуховое ощущение переходит в ощущение боли (Е=120 фон) 3. Аудиограмма. Аудиометрия. Графики, пояснения, применение в медицине. Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией. При аудиометрии на аудиометре определяют порог слухового ощущения на разных частотах. Полученная кривая называется аудиограммой. Аудиограмма - это график, отображающий состояние слуха человека. По горизонтальной оси откладываются частоты (от 125 до 8000 Гц), а по вертикальной – пороги слышимости на соответствующих частотах, т.е. минимальные уровни звукового давления сигнала, при которых пациент слышит звук. При построении аудиограммы значения этих порогов измеряются специальным прибором – аудиометром. По характеру данного графика можно судить о нарушениях органа слуха и методах и их коррекции. Кривой порога слышимости называют график зависимости (минимальной) интенсивности звука, способного создать слуховое ощущение от частоты этого звука. Как и кривые одинаковой громкости, они имеют провал - минимум на частотах 1000 - 4000 Гц, что указывает на то, что наше ухо наиболее чувствительно именно к этим частотам. 4.Инфразвук, диапазон частот; эффекты и механизмы воздействия на организм человека. Инфразвук – акустические волны с частотой колебаний меньше 16Гц. Одним из самых важных свойств инфразвука является его способность распространяться на большие расстояния в различных средах: в воздухе, воде, земной коре. Т.к. длина волны инфразвука больше, чем у слышимых звуков то инфразвуковые волны лучше дифрагируют и проникают в помещение, обходя преграды. Воздействие инфразвука происходит не только через слуховой анализатор, но и через механорецепторы кожи. Возникающие нервные импульсы нарушают согласованную работу различных отделов нервной системы, что может проявляться головокружением, болями в животе, тошнотой, затрудненным дыханием, чувством страха, при более интенсивном и продолжительном воздействии - кашлем, удушьем, нарушением психики. Поражающее действие инфразвука зависит от его силы и интенсивности. Инфразвуковые колебания небольшой интенсивности вызывают тошноту и звон в ушах, уменьшают остроту зрения. Нарушения, связанные с расстройствами зрительного аппарата проявляются отличием друг от друга картин, создаваемых левым и правым глазом, начинает «ломаться» горизонт. При длительном воздействии возникают проблемы с ориентацией в пространстве и в редких случаях слепота. Колебания средней интенсивности могут стать причиной расстройства пищеварения, сердечнососудистой, дыхательной систем, нарушения психики с самыми неожиданными последствиями. Инфразвук высокой интенсивности (частотой 7 Гц и выше), влекущий за собой резонанс, приводит к нарушению работы практически всех внутренних органов, к кровотечению из ушей и носа. Также возможен смертельный исход из-за остановки сердца, или разрыва кровеносных сосудов. Снижение уровня интенсивности инфразвуков в жилых, производственных и транспортных помещениях – одна из задач гигиены. 5.Ультразвук. Ультразвуком называют продольные механические волны с частотами колебаний выше 20 КГц. В каждой среде скорость распространения, как звука, так и ультразвука – одинакова. Длина ультразвуковых волн в воздухе меньше чем 17 мм. Источниками ультразвука являются специальные электромеханические излучатели. Один тип излучателей работают на основе явления магнитострикции, когда в переменном магнитном поле изменяются размеры некоторых тел ( например, никелевого стержня). Такие излучатели позволяют получить колебания с частотами от 20 до 80 КГц. Второй тип излучателей работает на основе пьезоэффекта, когда в переменном электрическом поле изменяются размеры некоторых тел. Для этого типа излучателей можно получать более высокочастотные колебания – до 500 МГц. Особенности ультразвука. В каждой среде скорость распространения звука и ультразвука – одинакова. Наиболее важной особенностью ультразвука является узость ультразвукового пучка, что позволяет воздействовать на какие-либо объекты локально. В неоднородных средах с мелкими включениями частиц, когда размеры включений примерно равны, но больше длины волны (L=λ) имеет место явление дифракции. Если размеры включений много больше длины волны имеет место прямолинейность распространения ультразвука. В этом случае можно получать ультразвуковые тени от таких включений, что используется при различных видах диагностики. Важным теоретическим моментом при использовании ультразвука является прохождение ультразвука из одной среды в другую. Частота при этом не изменяется. Скорость и длина волны при этом могут изменяться. Проникновение УВ в другую среду характеризуется коэффициентом проникновения. Он определяется как отношение интенсивности волны попавшей во вторую среду к интенсивности, попавшей волны: Этот коэффициент зависит от соотношения акустического импеданса двух сред. Акустическим импедансом называют произведение плотности среды на скорость распространения волн в данной среде: Коэф. Проникновения наибольший - близкий к 1, если акустический импеданс двух сред примерно равны. Если импеданс второй среды больше, чем первой, то коэф. проникновения ничтожно мал. В однородных средах ультразвук поглощается по закону показательной функции. Воздействие УВ на организм. Три вида действия УВ: - механическое - тепловое - химическое Все три вида воздействия УВ на организм связано с явлением кавитации - это кратковременные возникновения микро полостей в местах разряжения волны. УВ ускоряют протекание процессов диффузии и растворения, оказывает влияние на скорость химических реакций. УВ большой мощности вызывает гибель вирусов и бактерий. При малой мощности увеличивается проницаемость клеточных мембран, и активизируются процессы обмена в тканях. Способность УВ волн оказывать механическое и тепловое действие на ткани лежит в основе УВ физиотерапии. Локационные методы: - эхоэнцефалография (определение опухолей и отека головного мозга) -ультразвуковая кардиография (измерение размеров сердца в динамике) -ультразвуковая локация (в офтальмологии). Теменной метод основан на регистрации интенсивности УВ, прошедшего через исследуемый объект. В хирургии для резки костной ткани применяют УВ скальпель. 6.Пульсовая волна, распространяющаяся по артериям и аорте, волна повышенного давления. Особенности тока крови по крупным сосудам, средним и мелким сосудам, капиллярам, ток крови при сужении сосуда, звуковые эффекты. Движение крови по сосудам обусловлено градиентом давления в артериях и венах. Оно подчинено законам гидродинамики и определяется двумя силами: давлением, влияющим на движение крови, и сопротивлением, которое она испытывает при трении о стенки сосудов. Силой, создающей давление в сосудистой системе, является работа сердца, его сократительная способность. Сопротивление кровотоку зависит, прежде всего, от диаметра сосудов, их длины и тонуса, а также от объема циркулирующей крови и ее вязкости. При каждом сокращении сердца кровь выбрасывается в артерии под большим давлением. Вследствие сопротивления кровеносных сосудов ее передвижению в них создается давление, которое называют кровяным давлением. Величина его неодинакова в разных отделах сосудистого русла. Наибольшее давление в аорте и крупных артериях. В мелких артериях, артериолах, капиллярах и венах оно постепенно снижается; в полых венах давление крови меньше атмосферного. На протяжении сердечного цикла давление в артериях неодинаково: оно выше в момент систолы и ниже при диастоле. Наибольшее давление называют систолическим (максимальным), а наименьшее — диастолическим (минимальным). Колебания кровяного давления при систоле и диастоле сердца происходят лишь в аорте и артериях; в артериолах и венах давление крови постоянно на всем протяжении сердечного цикла. Среднее артериальное давление представляет собой ту величину давления, которое могло бы обеспечить течение крови в артериях без колебаний давления при систоле и диастоле. Это давление выражает энергию непрерывного течения крови, показатели которого близки к уровню диастолического давления. Когда давление станет равным систолическому, кровь будет способна пробиться через сдавленную артерию – возникнет турбулентное течение. Характерные тоны и шумы, сопровождающие этот процесс, прослушивает врач при изменении давления, располагая фонендоскоп на артерии дистальнее манжеты (на большом расстоянии от сердца). Продолжая уменьшать давление в манжете, можно восстановить ламинарное течение крови, что заметно по резкому ослаблению прослушиваемых тонов. 7. Медицинская вискозиметрия. Принцип работы медицинского вискозиметра. Вискозиметрия-совокупность методов измерения вязкости, с помощью прибора вискозиметра. Принцип работы медицинского вискозиметра : скорость продвижения жидкостей в капиллярах с одинаковыми сечениями при равной t0 и р зависит от вязкости этих жидкостей. Медицинский вискозиметр состоит из 2х одинаковых градуированных капилляров А1 и А2. В капилляр А1 набирают определенный V дистиллированной воды, перекрывают кран Б. Это позволяет набрать исследуемую жидкость в капилляр А2, не изменяя уровень воды. Если теперь открыть кран Б и создать разрежение в вискозиметре, то перемещение жидкостей за одно и то же время будет пропорциональным их вязкости. ηx/η0 =l0/lx ηx= η0 l0/lx 8.Явление поверхностного натяжения. Капиллярность. Причины газовой и жировой эмболии сосудов. Поверхностное натяжение жидкости заключается в стремлении вещества уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с другой фазой. На поверхностях раздела жидкости и ее насыщенного пара, двух несмешиваемых жидкостей, жидкости и твердого тела возникает сила, обусловленная различным межмолекулярным взаимодействием граничащих сред. Силы поверхностного натяжения направлены по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который они действуют и пропорциональны длине этого участка. Коэффициент поверхностного натяжения α=F/l=A/S Капиллярность - физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Поднятие – в случае смачивания. Газовая и жировая эмболия Эмболия-явление закупорки сосуда пузырьком воздуха (каплей жира),чреватое лишением кровоснабжения какого-либо сосуда или органа. Газовая эмболия возникает при: -порезах крупных вен (там большое давление) и происходит закупорка. -при подключении капельницы в крупную вену (как правило, подключичную) при отсутствии жидкости в сосуде и подключенному к нему катетеру. При течении пузырька с кровью, передняя часть пузырька вытягивается, задняя сплющивается. В задней части Р1 меньше, чем Р2.Добавочное давление Р приводит к закупорке сосуда. При жировой эмболии процессы те же самые. Она возникает при переломах костей, когда капельки жира проникают в сосуды. Затем после этого возникает тромбоэмболия (возникновение тромба в сосуде) 9.Тоны Короткова. Физические основы применения неинвазивного метода Короткова для измерения систолического и диастолического давлений. Метод Короткова – бескровный метод измерения систолического и диастолического давления крови в плечевой артерии. Тоны Короткова - звуки, которые слышны с помощью фонендоскопа, помещенного на лучевой артерии, при нагнетании воздуха в манжетку и его постепенном выпускании. Систолическое (верхнее) артериальное давление — это уровень давления крови в момент максимального сокращения сердца. Диастолическое (нижнее) артериальное давление — это уровень давления крови в момент максимального расслабления сердца. Метод Короткова предусматривает для измерения артериального давления очень простой тонометр, состоящий из механического манометра, манжеты с грушей и фонендоскопа. Метод основан на полном пережатии манжетой плечевой артерии и выслушивании тонов, возникающих при медленном выпускании воздуха из манжеты. Если мускулатура расслаблена, то давление воздуха внутри манжеты, состоящей из эластичных стенок, приблизительно равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжетой – основная идея бескровного метода Короткова. Сначала избыточное над атмосферным давление воздуха в манжете равно нулю, манжета не сжимает руку и артерию. По мере накачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию и прекращает ток крови. Выпуская воздух, уменьшают давление в манжете и в мягких тканях, с которыми она соприкасается. Когда давление станет равным систолическому, кровь будет способна пробиться через сдавленную артерию – возникает турбулентное течение. Этот процесс сопровождают характерные тоны и шумы (тоны Короткова). Продолжая уменьшать давление в манжете, можно восстановить ламинарное течение крови – резкое ослабление прослушиваемых тонов – диастолическое давление. 10. Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате человека; механическая работа человека эргометрия. Опорно-двигательный аппарат человека состоит из сочлененных между собой костей скелета, к которым в определенных точках прикрепляются мышцы. Кости скелета действуют как рычаги, которые имеют точку опоры в сочленениях и приводятся в движение силой тяги, возникающей при сокращении мышц. Рычагом называется твердое тело, которое может вращаться около неподвижной оси. Различают три вида рычагов: 1) Когда точка опоры лежит между точками приложения действующей силы F и силы сопротивления R. Условие равновесия рычага Fа = Rb. Пример: череп, рассматриваемый в сагиттальной плоскости. Ось вращения проходит через сочленение черепа с первым позвонком. R - сила тяжести головы, приложенная в центре тяжести. F - сила тяги мышц и связок, прикрепленных к затылочной кости. 2) Когда точка опоры лежит за точкой приложения силы сопротивления R, а сила F приложена на конце рычага. Условие равновесия рычага Fa = Rb, но а > b, следовательно, F > R, то есть рычаг дает выигрыш в силе, но проигрыш в перемещении и называется рычагом силы. Пример: действие свода стопы при подъёме на полупальцы. Опорой служат головки плюсневых костей. R - сила тяжести всего тела, приложена к таранной кости. F - мышечная сила, осуществляющая подъём тела, передается через ахиллово сухожилие и приложена к выступу пяточной кости. 3) Когда сила F приложена ближе к точке опоры, чем сила R. Условие равновесия рычага Fa=Rb, но а < b, следовательно, F > R, то есть рычаг дает проигрыш в силе, но выигрыш в перемещении и называется рычагом скорости. Пример: кости предплечья. Точка опоры находится в локтевом суставе. F - сила мышц, сгибающих предплечье, R - сила тяжести поддерживаемого груза, приложенная обычно к кисти, а также сила тяжести самого предплечья. Кости опорно-двигательного аппарата соединяются между собой в сочленениях или суставах. Основной механической характеристикой сустава является число степеней свободы. Различают суставы с 1, 2 и 3 степенями свободы. Примеры: плечелоктевой сустав - одна степень свободы; лучезапястный сустав - две степени свободы; тазобедренный сустав, лопаточно-плечевое сочленение - три степени свободы (сгибание и разгибание, приведение и отведение, вращение). *Человек с помощью мышц совершает механическую работу, которая обусловлена силой мышц и развиваемой ими мощностью. Средняя мощность, развиваемая человеком, не занятым специально физическим трудом, весьма невелика и, например, при ходьбе по ровной местности составляет 100-200 Вт в зависимости от скорости. Усталость свидетельствует о том, что мышцы совершают работу, хотя перемещения нет и работа равна нулю. Такую работу называют статической работой мышц. Исследование работоспособности мышц называется эргометрией, а соответствующие приборы - эргометрами. Пример: тормозной велосипед (велоэргометр). F - сила трения между лентой и ободом колеса, измеряемая динамометром. Вся работа испытуемого затрачивается на преодоление силы трения. Тогда A = Fтрl = Fтр2r -за один оборот, A = nFтр2r- за n оборотов - средняя мощность. Когда мышцы совершают работу, в них освобождается химическая энергия, накопленная в процессе метаболизма; она частично превращается в механическую работу, а частично теряется в виде тепла. 11.Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сопротивления и сообщение крови кинетической энергии. Рассчитаем работу, совершаемую при однократном сокращении левого желудочка. Vу – ударный объем крови в виде цилиндра. Можно считать, что сердце поставляет этот объем по аорте сечением S на расстояние L при среднем давлении P. Совершаемая при этом работа равна:A1 = FL = PSL = PVy. На сообщение кинетической энергии этому объему крови затрачена работа:  где р – плотность крови; υ – скорость крови в аорте.Таким образом, работа левого желудочка сердца при сокращении равна:  Так как работа правого желудочка принимается равной 0,2 от работы левого, то работа всего сердца при однократном сокращении равна: A=1.2Aл (и дальше вывести)Эта формула справедлива как для покоя, так и для активного состояния организма, но эти состояния отличаются разной скоростью кровотока. Физические основы химического метода измерения давления крови. Физический параметр – давление крови – играет большую роль в диагностике многих заболеваний. Систолическое и диастолическое давления в какой-либо артерии могут быть измерены непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Однако в медицине широко используется бескровный метод, предложенный Н. С. Коротковым. |