конспект лекций. Криворізький медичний коледж Зошит для самостійних робіт
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Криворізький медичний коледж Зошит для самостійних робіт з біофізики студента(ки)___________________ спеціальності «Сестринська справа» курсу_________групи_____________ Розглянуто і затверджено на засіданні циклу фізико-математичних дисциплцін протокол №___від ____________2012р. Голова ЦМК___________Н.І.Біліченко 2012-2013 н.р. Пояснювальна записка Теми самостійних робіт розкривають проблемні питання відповідних розділів основ біологічної фізики та медичної апаратури, сприяють розвитку логічного мислення, поглибленню міждисциплінарної інтеграції тощо. Засвоєння тем контролюється на практичних заняттях у відповідності з конкретними цілями, застосовуючи такі засоби діагностики рівня студентів, як: комп’ютерні тести, тестові завдання, проведення лабораторних досліджень, трактування та оцінювання їхніх результатів, контроль практичних навичок. Після опрацювання самостійних робіт студенти повинні знати: основні фізичні поняття та закони біомеханіки, біоакустики, реології та гемодинаміки; основні поняття термодинаміки; фізичні основи та біофізичні механізми дії зовнішніх факторів (полів) на системи організму людини; загальні фізичні та біофізичні закономірності, що лежать в основі життєдіяльності людини. Студенти повинні вміти: пояснювати фізичні основи діагностичних і фізіотерапевтичних (лікувальних) методів, що застосовуються у медичній апаратурі; пояснювати основи застосування квантово-механічних резонансних методів у медицині. Студенти мають бути поінформовані про: основи застосування квантово-механічних резонансних методів у медицині; види іонізуючого випромінювання та їх вплив на біологічну тканину, біофізичні основи дії проникаючої радіації. Самостійна робота №1 Антропометричні та мас-інерційні характеристики людини. М’язи. Робота м’язів. Інфразвук та види його впливу на організм людини Знати основні фізичні поняття та закони біомеханіки, біоакустики, реології та геодинаміки; класифікацію механічних коливань і хвиль; диференційні рівняння гармонічних, згасаючих та вимушених коливань; фізичні характеристики звуку; особливості поширення ультразвуку та інфразвуку. Вміти користуватись основними фізичними поняттями та пояснювати закони біомеханіки, біоакустики, реології та гемодинаміки; класифікувати механічні коливання і хвилі; користуватись диференційними рівняннями цих коливань; пояснювати біофізичні основи слухового відчуття; фізичні основи аудіометрії як методу дослідження слуху; біофізичні основи дії ультразвуку та інфразвуку на біологічні тканини. Зміст теми Гармонічні, згасаючі та вимушені коливання. Диференційні рівняння цих коливань. Фізичні характеристики звуку. Поріг чутності і больового відчуття. Біофізичні основи слухового відчуття. Фізичні основи аудіометрії. Ультразвук та інфразвук. Джерела, уловлювачі ультразвуку та інфразвуку. Особливості поширення, біофізичні основи дії ультразвуку та інфразвуку на біологічні тканини. Опрацюйте наступну літературу: Основна: Шевченко А.Ф. Основи медичної і біологічної фізики. — К.: Медицина, 2008.- Р.19,21. Додаткова: Тіманюк В.О., Животова О.М. Біофізика: Підр. для студ. внз.-Х.: Вид-во НФАУ; Золоті сторінки, 2003.- 704с.- § 2.3,2.4. Основи біологічної і медичної фізики, інформатики й апаратури: Навч. посібник / За ред. Л.С. Годлевського.- Одеса: Одес. держ. мед. ун-т, 2003.- 258с.- Р.3. Гл.3,4, Р.4. Гл.7. Федорів Я.-Р.М., Філіпюк А.Л, Грицко Р.Ю. Загальна фізіотерапія: Навч. посібник.- К.: Здоров’я, 2004.- 224с.- Р.5. Биофизика: Учеб. для студ. вузов.- М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999.- 288с.- § 55. Дайте відповіді на питання: Гармонійні, згасаючі механічні коливання. Рівняння цих коливань. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вимушені механічні коливання. Механічний резонанс. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Механічна хвиля. Поперечні i повздовжні хвилі. Рівняння хвилі. Потік енергії хвилі. Ефект Допплера. Використання у медицині. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Фізичні основи звукових методів дослідження у клініці. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Біофізичні основи слухового відчуття. Фізичні основи аудіометрії. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ультразвукові хвилі. Джерела й уловлювачі ультразвуку. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ультразвук. Особливості поширення, біофізичні основи дії ультразвуку на речовину. Використання ультразвуку в медицині. УЗI. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Інфразвук. Фізичні характеристики, вплив на бiооб’єкти. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Основні формули Рівняння вільних гармонічних коливань матеріальної точки:  де х – зміщення матеріальної точки відносно її положення рівноваги, А – амплітуда, φ0 – початкова фаза, ω – циклічна частота: ω = 2πν = 2π/Т. Швидкість коливної точки:  Прискорення коливної точки:  Сила, що обумовлює гармонічні коливання:  де  - коефіцієнт пропорційності.Рівняння хвилі:  де х – зміщення точки, r – відстань коливної точки від джерела коливань,  - швидкість фронту хвилі.Швидкість поширення хвилі:  Фаза коливної точки:  Різниця фаз коливань двох точок, відстань між якими r в напрямі поширення хвилі з частотою ν:  ,де - фазова швидкість хвилі в середовищі.Інтенсивність звуку (сила звуку):  де W – енергія перенесена хвилею перпендикулярно до поверхні площею S за час t. Зв’язок інтенсивності звуку з акустичним тиском:  де Δр – амплітуда акустичного тиску; ρ – густина середовища, в якому поширюється звук; – швидкість звуку в даному середовищі.Потік енергії через дану поверхню:  ,де  - кількість енергії, що переноситься хвилею за одиницю часу через деяку довільну поверхню.Зразки розв’язку типових задач 1. За час t = 10 с амплітуда затухаючих коливань зменшилась в е раз. Визначити коефіцієнт затухання. Р Дано: t = 10 c  β - ? озв’язок. Амплітуда затухаючих коливань описується законом А = А0 е-βt Звідки  , тоді з врахуванням умови задачі еβt = е, тобто βt = 1, звідки   Відповідь: β = 0,1 с-1. 2. З якою силою діятиме звук частотою 1000 Гц на вушну мембрану площею 70 мм2 при порогах слухового і больового відчуттів? Р Дано: = 1000 Гц S = 70 мм2 = 7 10-5 м2 = 1,293 кг/м3 = 340 м/сІс = 10-12 Вт/м2 Іб = 10 Вт/м2 F1 -? F2 - ? озв’язання: Згідно формули тиску  звідки F = p S.Для нашого випадку р = р, де р – акустичний тиск, який пов’язаний з інтенсивністю звуку співвідношенням:  ,звідки  де і – відповідно густина повітря і швидкість звуку в повітрі.Значить  , тоді   ,  .Відповідь: F1 2,08 10-9 H; F2 6,56 10-4 H. Задачі для самостійного розв’язку 1. Написати рівняння гармонічного коливання з амплітудою 5 см, періодом 4 с і початковою фазою  . Визначити зміщення коливної точки від положення рівноваги при t = 0 i t = 2 с. Намалювати графік даного руху.
2. Рівняння руху точки має вигляд  см. Визначити період коливань, максимальну швидкість і максимальне прискорення матеріальної точки.
3. Головка випромінювача УЗ-генератора має діаметр 4,5 см. Визначити повну потужність, випромінювання при терапевтичній інтенсивності 0,5 Вт/м2.
4. Визначити силу, що діє на барабанну перетинку людини площею 70 мм2 при порозі больового відчуття та порозі слухового відчуття на частоті 1000 Гц (І0 = 10-12 Вт/м2, Іб = 10 Вт/м2).
|