fizika_1 ответы на вопросы!!!!!!!!!!!!!!!. Действие раздражителя приводит к изменению мембранного потенциала клетки ф
 Скачать 242.72 Kb.
|
 Билет 1
Возбудимость – состояние ткани, клетки отвечать на раздражение активной специфической реакцией (генерацией нервного импульса, сокращением). Раздражение или стимуляция – процесс воздействия на живой объект внешних факторов, (раздражители – электрический ток, возбуждение при условии I>=Iпор). Порог возбуждения – min сила раздражителя, необходимая для возникновения возбуждения, (кол-венная мера возбудимости тканей). Действие раздражителя приводит к изменению мембранного потенциала клетки: фм=ф0+U, где ф0 – потенциал покоя. Деполяризация – если мембранный потенциал становится выше потенциала покоя, U>0. Гиперполяризация - ниже потенциала покоя, U<0. Возбуждение (только при деполяризации) до определенного значения – критический потенциал, Екр. Потенциал действия - кратковременное изменение мембранного потенциала во времени, которое происходит при возбуждении клетки. Если сила раздражителя ниже порога возбуждения фм<Екр – подпороговый раздражитель. Нет раздражения, есть локальный ответ, проявляющийся в небольшом изменении мембранного потенциала, не достигающем Екр. Если фм>=Екр и клетка возбуждается – пороговый раздражитель. Фаза деполяризации (0,5-1мс). Концентрация Na+ снаружи клетки в десятки раз больше, чем внутри. При достижении Екр в мембране увеличивается проницаемость натриевых каналов и Na+ начинают лавинообразно входить в клетку, быстро повышая мембранный потенциал до фmax. Тогда Na+ накалы закрываются. Проницаемость мембран аксона кальмара: В покое РК+:РNa+:РCl- =1:0,04:0,45 В фазе деполяризации РК+:РNa+:РCl- =1:20:0,45 Фаза реполяризации обусловлена выходом ионов К+ из клетки. Для нервных волокон: 0,5-1мс; для скелетных мышц: 5-10мс; для сердечной мышцы: 300мс. Следовой потенциал продолжается до восстановления потенциала покоя клетки и обусловлен изменением проводимости К+ каналов при возбуждении клетки. Амплитуда потенциала действия равна сумме абсолютных значений потенциала покоя и максимально достигаемого потенциала и составляет 90-120мВ: фд=фmax-ф0. Для каждых клеток она своя. Рефрактерный период – min время, которое разделяет два последовательных потенциала действия. Абсолютная рефрактерность – состояние полной не возбудимости мембран. Относительная рефрактерность – период, когда путем значительного порогового воздействия можно вызвать потенциал действия, хотя его амплитуда будет ниже нормы.
а-излучение – поток а-частиц, которые представляют собой ядра атома гелия (42а). Малая глубина проникновения. Обладают высокой ионизирующей способностью, поэтому очень опасны. По мере продвижения а-частиц в в-во плотность ионизации возрастает и, достигнув max почти в конце пробега, затем резко падает. Средний линейный пробег а-частицы в воздухе – несколько сантиметров, в жидкостях и биологических тканях – 10-100мкм. При взаимодействии с в-вом возникают, кроме ионизации: возбуждение атомов, характеристическое рентгеновское излучение. В-излучение – это поток в-частиц, которые представляют собой электроны или позитроны. По сравнению с а-частицами обладают меньшим зарядом, массой и ионизирующей способностью. Глубина проникновения в-излучения в мягкие ткани 10-15мм. Кроме ионизации, может возникать тормозное рентгеновское излучение. Позитроны в в-ве при встрече с электронами аннигилируют с образованием 2-ух y-квантов.
E=kL, где k- коэф. пропорциональности, L- уровень интенсивности. При v=1000, k=1, E=L. Е1=10lg(I1/I0); 80=10lg(I1/10-12), где I0 – min порог слышимости. I1=10-4 Е2=10lg(I2/I0); 40=10lg(I2/10-12), I2=10-8. I1/I2=10-4/10-8=104 раз. Ответ: уменьшится в 104 раз.
Физиологический ответ возбудимой ткани на действие электрического тока (генерация потенциала действия в клетках, возникновение нервных импульсов) возникает, когда сила тока Iстим>=Iпор. Но при этом сила тока не должна превышать безопасных значений: Iпор Величина порогового тока зависит от вида ткани, от длительности и формы импульса тока. Реобаза R – min значение порогового тока для данной ткани, наблюдается при tu>=tполезн, способное вызывать возбуждение при действии на ткань в течение полезного времени. Хроноксия tхр – длительность импульса, для которого пороговый ток вдвое больше реобазы: Iпор=2R. Зависимость порогового тока от длительности tu прямоугольного импульса приблизительно описывается уравнением Вейса-Лапика: Iпор=a/tu+b, где а и b –константы, зависящие от вида ткани. 1) при tu стремящемся к бесконечности, значение Iпор=b, значит b=R, b в [А или мА]; 2) при tu=tхр, то Iпор=2R и по уравнению Вейса-Лапика: а=Rtхр.
При прохождении рентгеновского излучения через в-во происходит уменьшение его интенсивности прошедшего излучения за счёт двух процессов: поглощения и рассеяния рентгеновских квантов в в-ве. Интенсивность излучения, прошедшего слой в-ва толщиной Х, уменьшается по экспоненциальному закону: Iпрош=I0e-µх, где µ – линейный показатель ослабления, характеризующий убыль интенсивности рентгеновских лучей за счет поглощения и рассеяния: µ=µп+µр. Линейный показатель ослабления прямо пропорционален плотности в-ва (µ-р). Массовый показатель ослабления µм=µ/p – не зависит от плотности в-ва и определяется только порядковым номером Z атомов этого в-ва и длиной волны рентгеновского излучения: µм=kL3Z3. Длинноволновое рентгеновское излучение поглощается гораздо сильнее, чем коротковолновое. Элементы с большим Z поглощают рентгеновское излучение значительно сильнее, чем с малым. Для оценки проникающей способности рентгеновского излучения используют понятие слоя половинного ослабления d1/2 –толщина слоя в-ва, которая ослабляет интенсивность прошедшего излучения в 2 раза. При х= d1/2, будет I=I0/2. I0/2= I0e-µd1/2, d1/2=ln2/µ. Слой половинного ослабления зависит как от св-в в-ва, так и от жесткости (длины волны) излучения. Например, для рентгеновского тормозного излучения с энергией кванта hv=60кэВ, слой половинного ослабления составляет для воды -10мм, а для алюминия – 1мм.
Закон Малюса: Iпрош=I0cos2ф, для естественного света Iпрош=1/2I0cos2ф, cosф=0,707. Ответ:450. Билет 2
Все тела излучают электромагнитные волны, интенсивность и спектральный состав которых существенно зависят от температуры тела – тепловое излучение. Чем выше температура тела, тем интенсивнее это излучение. Основные характеристики: Поток излучения – кол-во энергии, излучаемое за 1с. со всей поверхности тела по всем направлениям и на всех длинах волн. Ф=Е/t [Дж/с=Вт] Энергетическая светимость – кол-во энергии, излучаемое за 1с. с 1м2 поверхности тела по всем направлениям и во всем спектральном диапазоне. R=Ф/S=E/t*S [Вт/м2] Спектральная плотность – кол-во энергии, излучаемое за 1с. с 1 м2 поверхности тела по всем направлениям на длине волны L в единичном спектральном диапазоне. rL=dR/dL [Вт/м3], где rL – спектр теплового излучения тела. Монохроматический коэф. поглощения аL=Фпогл(L)/Фпад(L). Безразмерная величина. Зависимость аL от длины волны – спектр поглощения тела. 3 группы: Абсолютно черные тела (сажа, Солнце, специальная модель ) полностью поглощают любое излучение а=1; серые тела (кожа человека а=0,9)поглощают не полностью, но одинаково на всех длинах волн а<1; остальные тела по разному поглощают на разных длинах волн. а=f(L). Законы теплового излучения: Закон Кирхгофа: при одинаковой температуре отношение спектральной плотности энергетической светимости тела к его монохроматическому коэффициенту поглощения не зависит от природы тел и равно спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела: (rL/aL)1= (rL/aL)2=…=ЕL/1=ЕL. Следствия: 1.чем больше тело поглощает, тем больше излучает энергии; 2.при одинаковой температуре наиболее интенсивным источником теплового излучения является абсолютно черное тело, т.к. а<1. Закон Стефана-Больцмана: энергетическая светимость абсолютно черного тела прямо пропорциональна 4-й степени его абсолютной температуры. R=δT4. Постоянная Больцмана δ=5,67*10-8 Вт/(м2К4) R=аδT4 – для серых тел. Закон Вина определяет зависимость положения max спектра излучения абсолютно черного тела от температуры: длина волны на которую приходится max спектральной плотности обратно пропорциональна абсолютной температуре этого тела: Lmax=b/T, где b =2,898*10-3 м*К – постоянная Вина.
Адаптация – процесс приспособления глаза к разному уровню освещенности. При повышенной освещенности объекта – световая адаптация (в течение минуты), при пониженной – темновая (до часа). При дневном освещении Lmax=550нм, в сумерках Lmax=510нм. Механизмы адаптации: изменение диаметра зрачка глаза (за0,3с в диапазоне от 2 до 8мм); изменение концентрации родопсина а палочках и йодопсина в колбочках. Световая адаптация – быстрый распад зрительных пигментов, темновая – медленное восстановление зрительных пигментов, под действием фермента. Абсолютный порог чувствительности глаза – 60-150квантов сине-зеленого света (17 квантов – на палочки). К зрению применим закон Вебера-Фехнера: зрительное ощущение Е пропорционально логарифму интенсивности I падающего в глаз света: Е=k*lnI+C,где С – зависит от адаптации глаза. Разностный порог – min обнаруживаемая человеком разность интенсивностей пятна и фона I1=I+dI, а его отношение к интенсивности фона – дифференциальным порогом dI/I. Дифференциальный порог dI/I=1/kdE не зависит от яркости фона и определяется только чувствительностью глаза. Разностный порог dI=1/k*I*dE – пропорционален как чувствительности глаза, так и яркости фона.
Индуктометрия. На биоткань воздействуют высокочастотным магнитным полем с частотой 13,56МГц. В=В0sin2пvt.В ткани образуются вихревые токи Фуко, которые вызывают прогрев проводящих тканей. Лучше прогреваются ткани с малым удельным сопротивлением, т.е. жидкие проводящие среды (кровь, лимфа, тканевая жидкость) и ткани, богатые сосудами (мышцы, селезёнка), слабее прогреваются ткани с высоким удельным сопротивлением. Тепловой эффект ∆t=1,5-20С. УВЧ-терапия. Воздействие на ткань пациента электрическим полем ультравысокой частоты 40,68МГц, с целью их прогрева. Участок между двумя электродами, подключённые к терапевтическому контуру аппарата УВЧ-терапии. В проводящих тканях закон Джоуля-Ленца, который здесь удобно выразить через эффективную напряжённость электрического поля и удельное электрическое сопротивление ткани: qпр=E2эф/p. Для диэлектриков: qдиэл=2пvEE0 E2эфtgδ, Е – относительная диэлектрическая проницаемость среды, Е0 – электрическая постоянная вакуума, tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь. При процедуре УВЧ тепло выделяется и в проводящих электрический ток тканях, и в диэлектриках. На частоте 40,68МГц эффективнее прогреваются диэлектрические ткани. Никаких металлических предметов на теле пациента при УВЧ не должно быть, т.к. они будут интенсивно нагреваться, что приведет к ожогу.
А=А0е-Lt, 2=16е-Lt, L=0,0866. L=0,69/T, T=0,69/L=7,967 часов. Ответ: 8 часов.
Центр автоматии (пейсмекер) запускает цикл сокращения сердца. Прямая, маленький бугорок Р, маленький отрезок, маленький зубец вниз Q, зубец вверх R, зубец вниз S>Q, прямая, большой бугорок Т. Зубец Р – деполяризация предсердий (t=0,1с); Сегмент PQ – возбуждение всех отделов предсердий, происходит задержка передачи возбуждения на желудочки (t=0,05с); Комплекс QRS – деполяризация желудочков (t=0,08с); Сегмент ST – возбуждение всех отделов желудочков (t=0,28с); Зубец Т - реполяризация желудочков (t=0,25с). Вся систола желудочков (интервал QT) длится 0,3-0,4с. После паузы (диастолы 0,4с.) пейсмекер запускает новую волну возбуждения сердца.
По формуле Моенса-Кортевега v=(Eh/pd), v=7,07м/c. Ответ: 7м/с. Билет3
Между молекулами реальной жидкости всегда существуют силы взаимодействия, которые при её течении проявляются как силы трения, направленные по касательной к поверхности перемещающихся слоев – внутреннее трение, или вязкость жидкости. Наличие сил внутреннего трения приводит к тому, что разные слои жидкости движутся с разными скоростями. Сила трения между слоями жидкости пропорциональна площади соприкосновения слоёв жидкости и градиенту скорости (скорости сдвига). Определяется формулой Ньютона: Fтр=ηSd |