fizika_1 ответы на вопросы!!!!!!!!!!!!!!!. Действие раздражителя приводит к изменению мембранного потенциала клетки ф

• Название: Действие раздражителя приводит к изменению мембранного потенциала клетки ф
• Анкор: fizika_1 ответы на вопросы!!!!!!!!!!!!!!!.docx
• Дата: 22.12.2017
• Размер: 242.72 Kb.
• Имя файла: fizika_1 ответы на вопросы!!!!!!!!!!!!!!!.docx
• Тип: Документы; #12505
• страница: 2 из 11

v/dx, где η – коэф. внутреннего трения или динамическая вязкость. Единица вязкости Па*с, внесистемная – пуаз (10П=1Па*с).

С увеличением температуры вязкость уменьшается.

Ньютоновские жидкости – вязкость η не зависит от условий течения (градиента скорости, давления), но зависит от температуры. Вода (η=1сантипуаз), однородные жидкости, гомогенные низкомолекулярные растворители.

Неньютоновские – вязкость зависит от градиента скорости, давления – неоднородные жидкости (кровь, суспензии, эмульсии).

Объём вязкой жидкости, ламинарно протекающей по участку гладкой трубы длиной L и радиусом r за время t, определяется формулой Пуазейля: V=(πr⁴(P₁-P₂)t)/(8ηL) –объём жидкости протекающей через трубку за время t; Q=V/t=(πr⁴(P₁-P₂)/(8ηL) – объёмная скорость течения жидкости; Х=∆P/Q=(8ηL)/(πr⁴) – гидравлическое сопротивление трубы; Формула Гагена-Пуазейля Q=(P₁-P₂)/Х (по аналогии с законом Ома).

При последовательном соединении сосудов общее сопротивление определяется суммой гидравлических сопротивлений их отдельных участков: Х=Х₁+Х₂+…+Х_n,а при параллельном ветвлении сосудистого русла 1/Х=1/Х₁+1/Х₂+…1/Х_n.

Вискозиметры – приборы для определения вязкости биологических жидкостей.

Метод Стокса (метод падающего шарика - только в технике, нужен V>1л).

Сила тяжести: F=mg=4/3πr³pg; Сила Архимеда: F_A=4/3πr³p_жg; Сила трения: F_тр=6πηrv.

При достижении равномерного движения сила тяжести становится равной сумме силы трения и силы Архимеда: 4/3πr³pg=4/3πr³p_жg+6πηrv. Определяем искомую вязкость η=2(р-р_ж)r²g/9v.

Скорость движения шарика определяется экспериментально. Для этого измеряют время t, за которое шарик равномерно проходит в жидкости расстояние L: v=L/t.

Капиллярные методы. Вискозиметр Оствальда. U-образная трубка. Объемы вытекшей эталонной жидкости (воды) и исследуемой жидкости из верхней полости вискозиметра Оствальда объёмом V равны: V=πr⁴p₀ght₀/8η₀L= πr⁴pght/8ηL. Отсюда вязкость исследуемой жидкости η=рtη₀/p₀t₀.

Для определения вязкости проб крови часто используют вискозиметр Гесса, в котором определяют не время истечения жидкости из капилляра, а расстояние L₀ и L, на которые перемещаются вода и кровь за одно и тоже время. η=η₀L₀/L.

Ротационный метод (малое кол-во крови).Этот метод позволяет определить вязкость при различных скоростях сдвига, и поэтому позволяет определить зависимость вязкости от скорости сдвига: η=f(dv/dx). Два цилиндра, внутренний подвешен на нити, внешний может вращаться вокруг своей продольной оси с регулируемой угловой скоростью w. Зазор между цилиндрами наполняют исследуемой жидкостью. Из-за вязкости жидкости при вращении внешнего цилиндра внутренний начинает поворачиваться, достигая равновесия при некотором угле поворота θ=kηw.

2. 
   Найдите математическое ожидание случайной дискретной величины, заданной законом распределения.
   

µ=M(x)=x₁p₁+x₂p₂+…x_np_n. µ=0,2+0,6+2=2,8.

3. 
   Чем отличается тепловое воздействие на биологические ткани при индуктометрии и УВЧ-терапии?
   

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: q_пр=E²_эф/p.

Для диэлектриков: q_диэл=2пvEE₀ E²_эфtgδ, 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.

4. 
   Что такое аккомодация глаза и благодаря чему она осуществляется? Запишите формулу тонкой линзы и поясните смысл входящих в неё величин.
   

Аккомодация – способность глаза четко видеть предметы, находящиеся от него на различных расстояниях. Осуществляется за счёт изменения кривизны хрусталика. Изображение предмета на сетчатке будет четким, если выполняется условие аккомодации (формула тонкой линзы): 1/f+1/d=1/F, где d - расстояние от предмета до центра хрусталики, f=17мм – расстояние от центра хрусталика до сетчатки, F – фокусное расстояние глаза (неизменно для фотоаппаратов). Ближняя и дальняя точки аккомодации (четкого видения) – границы расположения предмета, в пределах которых глаз может его отчётливо видеть. Нормальный глаз аккомодирован на бесконечно удалённые предметы, ближняя точка аккомодации 10-12 см (утомляется мышца деформирующая хрусталик). Расстояние наилучшего зрения – оптимальное расстояние при рассматривании предметов, чтении – 25см.

Оптическая сила глаза D=1/F [дптр]. Изменение кривизны хрусталика и связанный с ней диапазон аккомодации может происходить только в определённых пределах и зависит от возраста.

Диапазон аккомодации – max изменение оптической силы глаза. D=1/L_бл-1/L_дал. Самый широкий в детстве – 14дптр, с возрастом хрусталик теряет упругость D=2дптр. Развивается старческое зрение – пресбиопия.

5. 
   В мед. аппарате используется импульсный ток с длительностью импульса t=20мс и скважностью Q=10. Чему равна частота этого тока?
   

Q=T/t_u, v=1/T. v=1/20*10^-3*10=5Гц. Ответ: 5Гц.

6. 
   Укажите причины, по которым радиационное загрязнение среды радиоактивным цезием ¹³⁷Cs обнаруживается намного проще чем стронцием ⁹⁰Sr?
   

Распад радиоактивного ¹³⁷₅₅Cs сопровождается испусканием y-квантов с энергией 0,66МэВ и max энергией электронов 1,18МэВ: ¹³⁷₅₅Cs=¹³⁷₅₆Ва+ ⁰_-1β+y+⁰₀ṽ. Период полураспада 30 лет.

Распад радиоактивного стронция ⁹⁰₃₈Sr=⁹⁰₃₉Y+ ⁰_-1β+⁰₀ṽ не сопровождается испусканием y-квантов, поэтому этот изотоп гораздо сложнее обнаружить.

Радиационное заражение среды радионуклидами, распадающимися с испускание y-квантов, обнаруживается проще, т.к. у-излучение имеет высокую проникающую способность, распространяется в воздухе на сотни метров и легко улавливается приборами.

Билет 4

1. 
   Чем определяется поляризация электромагнитных волн? Укажите ее основные виды, степень поляризации. Опишите основные методы получения линейного поляризованного света.
   

В электромагнитной волне векторы напряженности электрического поля Е, индукции магнитного поля В и вектор скорости волны vобразуют взаимно перпендикулярную правую тройку векторов.

Плоскость наблюдения – плоскость, перпендикулярная направлению распространения волны, при этом свет должен распространяться к наблюдателю. Плоскость поляризации – плоскость, в которой колеблется световой вектор. Поляризация электромагнитной волны зависит от поведения её электрического и магнитного полей в пространстве при распространении волны и определяется видом той кривой, которую описывает электрический вектор волны за один период колебания в плоскости наблюдения.

Линейная (плоская) поляризация – проекция вектора Е на плоскость наблюдения имеет вид отрезка.

Круговая (циркулярная) поляризация – вектор Е за один период волны делает полный оборот вокруг направления распространения волны, длина постоянная. Вращение по часовой стрелке – правая круговая, против – левая круговая. Эллиптическая - вектор Е за один период волны делает полный оборот вокруг направления распространения волны, длина изменяется таким образом, что образует эллипс.

Естественный свет – свет, испускаемый обычными источниками – солнце, пламя, лампочка- неполяризованный. Его можно рассматривать как совокупность множества линейно поляризованных волн с одинаковыми амплитудами и всеми возможными ориентациями вектора Е в плоскости наблюдения.

Частично поляризованный свет можно рассматривать как совокупность линейно поляризованного и естественного света или как совокупность множества линейно поляризованных волн с различными направлениями вектора Е, амплитуда которого неодинакова в различных направлениях – эллипс.

Степень поляризации р – параметр, позволяющий провести кол-венное описание частично поляризованного света, который может принимать значения от 0 до 1.

р=(I_max-I_min)/(I_max+I_min)= 0 – естественный свет(неполяризованный), I_max=I_min; 1-линейно поляризованный свет, I_min=0; <1- частично поляризованный свет.

Методы получения поляризованного света:

Поляризация света при отражении от диэлектрика (стопка пластинок). Если световой вектор Е параллелен плоскости падения, изображается чертой. Если падающий свет не поляризован, то отраженная и преломлённая волны будут частично поляризованы. Степень их поляризации будет зависеть от угла падения α_БР (угол полной поляризации). tg α_БР=n₂/n_1. Возрастает с увеличением угла Брюстера.

Изотропные среды –среды, св-ва которых одинаковы по всем направлениям, анизотропные – среды, св-ва которых не одинаковы в различных направлениях.

Оптическая анизотропия характерна для кристаллов. В них всегда есть одно или два направления, в которых скорость света одинакова для волн любой поляризации – оптические оси (одноосные или двуосные).Главная плоскость кристалла- плоскость, содержащая оптическую ось кристалла и световой луч, распространяющийся в нём. Плоскополяризованная волна – обыкновенная, если скорость ее распространения одинакова во всех направлениях, показатель преломления n₀=c/v₀. У обыкновенной волны плоскость колебаний электрического вектора всегда перпендикулярна главной плоскости кристалла. Необыкновенная, если скорость распространения различна в разных направлениях, n_е=c/v_е. Плоскость колебаний электрического вектора Е всегда ll главной плоскости кристалла.

Явление двулучепреломления. Если на кристалл под углом α падает естественный свет, то возникают два преломлённых луча. Углы преломления обыкновенной и необыкновенной волн будут разными из-за разных значений показателя преломлений: sinβ₀=sinα/n₀; sinβ_е=sinα/n_е. Широко используется для создания прозрачных поляризационных призм, основная задача который состоит в том, чтобы пропустить через кристалл только одну из линейно поляризованных вон и не пропустить другую.

Призма Николя из кристалла исландского шпата, n₀-n_е=0,017. Призма распиливается, полируется и склеивается канадским бальзамом. Обыкновенный луч падает на склейку (n₀>n_б) и полностью отражается, а затем поглощается черной краской. Необыкновенный луч падает на склейку из оптически менее плотной среды в наиболее плотную (n_еб) и почти полностью проходит через склейку.

Дихроизм поглощения – зависимость показатель поглощения среды от поляризации волны. В поглощающих средах интенсивность света уменьшается по закону Бугера: I=I₀e^-kx. Показатели поглощения для обыкновенной и необыкновенной различны: k₀≠k_e. Можно подобрать такую толщину кристалла Х, что одна из этих волн практически полностью поглотится кристаллом, а другая выйдет из него. Природные кристаллы – турмалин толщиной 1мм, искусственно выращиваемый – герапатит 0,1мм – они являются поляроидами.

2. 
   В чём сущность метода дефибрилляции сердца? Укажите примерное значение параметров используемых при этом электрических импульсов.
   

Дефибрилляция – воздействие на сердце мощным одиночным импульсом тока длительностью t_и=2-5мс,применяется либо при остановке сердца, либо при нерегулируемой аритмии. Один электрод под лопатку, другой на грудь. Напряжение 5-7 кВ, сила тока – 1А. На обнаженном сердце напряжение 1,5-2,5кВ. Мощный кратковременный импульс вызывает одновременное сокращение мышц миокарда.

3. 
   Объясните образование спектров характеристического рентгеновского излучения.
   

При высоких напряжениях на рентгеновской трубке на фоне сплошного спектра тормозного рентгеновского излучения появляются узкие линии, которые соответствуют характеристическому излучению. Оно возникает из-за выбивания электронов из внутренних оболочек атомов (эффект Оже). Спектр характеристического излучения состоит из отдельных групп узких линий, образующих спектральный R-серии, которые соответствуют переходам электронов с верхних слоёв на одну и ту же внутреннюю оболочку атомов. Оболочки: K,L,M,N. Частоты v линий характеристического излучения зависят от порядкового номера элемента Z по закону Мозли: v=А(Z-B), где А и В постоянные, зависящие от вида R-серии. Характеристические спектры атомов не зависят от хим. Окружения и всегда одинаковы для данного вида атомов. На этом основан рентгеновский спектральный анализ – по измеренным частотам излучения образца определяют его элементный состав на основании соотношения.

4. 
   Приведите формулу для расчёта работы сердца. Оцените соотношение составляющих работы сердца по преодолению статического давления крови и сообщению крови кинетической энергии движения.
   

Работа сердца складывается из работы левого и правого желудочков: А=А_л +А_пр; А_пр=0,2А_л; А=1,2А_л.

Работа левого желудочка при выбросе крови в аорту затрачивается: на преодоление сил давления крови в сосудистой системе (статический компонент А_ст) и на сообщение крови Е_кин.

Статический компонент А_ст=P_ср*V_с=0,8Дж, где Р_ср – среднее давление крови в аорте: Р_ср=100мм.рт.ст. =13,3кПа; V_c – систолический объем крови в покое: V_c=60мл=6*10^-5м³.

Кинетический компонент А_кин=mv²/2=( pV_cv²)/2=0,008Дж, где р – плотность крови (=1,05*10^-3кг/м³); v – линейная скорость крови в аорте (=0,5 м/c); V_c – систолический объём крови в покое.

Работа сердца за одно сокращение А=1,2 (P_ср*V_с+ ( pV_cv²)/2))= 1Дж. Работа за сутки =86400Дж.

Средняя мощность сердца за время одного сокращения: W=А/t_{систолы}=1/0,3Дж=3,3Вт.

5. 
   Какие факторы определяют естественный радиационный фон. Каково его среднее значение?
   

Естественный радиационный фон – излучение, создаваемое космическими лучами и естественными радиоактивными в-вами, содержащимися в окружающей среде и теле человека.

Первичные космические лучи состоят из протонов и α-частиц высоких энергий (до 10¹⁴МэВ), падающих в земную атмосферу из космического пространства и проникающих до высоты около 20км над уровнем моря. В результате их взаимодействия с ядрами атомов, входящих в состав земной коры, образуется вторичное космическое излучение. За счёт космического излучения человек получает эффективную эквивалентную дозу 0,31мЗв в год. В земной коре содержится ряд долгоживущих радионуклидов, которые при своём распаде также радиоактивны. Более 60 радионуклидов, содержащихся в биосфере Земли, увеличивает фоновую дозу внешнего облучения в среднем до 0,65 мЗв в год. Средняя мощность фоновой экспозиционной дозы в Беларуси составляет в норме 10-12мкР/ч.

Внутреннее облучение – создаётся радионуклидами, поступающими в организм с пищей, воздухом, водой. Среди естественных радионуклидов наибольшее значение имеют ⁴⁰К,¹⁴С,²²⁶Ra, ²²⁰Rn, ²²²Rn. Эффективная эквивалентная доза внутреннего облучения 1,35мЗв в год. Среднемировая суммарная эквивалентная доза от естественных источников радиации 2мЗв в год.

6. 
   Показатель преломления одного водного р-ра в-ва равен 1,38, а второго р-ра этого же в-ва 1,43. Во сколько раз различаются концентрации р-ров, если для воды n=1,33?
   

n₁=n₀+kC, C= n₁-n₀=1,38-1,33=0,05; n₂= n₀+kC, C= n₂-n₀=1,43-1,33=0,1

C₂/C₁=0,1/0,05=2 раза. Ответ: в 2 раза.

Билет 5

1.