Шпора. Экзамен по физике. Свободные колебания
 Скачать 132.37 Kb.
|
| 30. Радиоактивный распад – это статистическое явление. Для большой совокупности радиоактивных ядер можно получить статистический закон, выражающий зависимость нераспавшихся ядер от времени. dN= - λN dt где λ – постоянная распада, пропорциональная вероятности распада радиоактивного ядра и различная для разных радиоактивных веществ. Знак «-» поставлен в связи с тем что dN<0, так как число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает со временем. Основной закон радиоактивного распада: число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону. N=N(0)e в степени (-λt) На практике вместо постоянной распада используют другую характеристику радиоактивного изотопа – период полураспада Т. Это время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер. Это понятие применимо к достаточно большому числу ядер. Т= ℓn2/ λ ≈0,69/λ Работая с радиоактивными источниками, важно знать число частиц или гамма-фотонов, вылетающих из препарата в секунду. Это число пропорционально скорости распада. Поэтому скорость распада, называемая активностью, является существенной характеристикой радиоактивного препарата: А= │dN/ dt│ 31.Детекторы ионизирующих излучений-это приборы,регистрирующие альфа-,бета-, рентгеновское и гамма-излучения,нейтроны, протоны и т.д.Ихиспользуют также для измерения энергии частиц,изучения процессов их взаимодействия, распада. Детекторы могут быть представлены тремя группами: следовые(трековые)(Камера Вильсона, пузырьковая камера,искровая камера); счетчики(счетчик Гейгера-Мюллера);интегральные приборы. Поглощенная доза (D) – величина, равная отношению энергии Е, переданной элементу облучаемого вещества, к массе m этого элемента: D = E/m. 1 грей (Гр) – это поглощенная доза ионизирующего излучения любого вида, при которой в 1 кг массы вещества поглощается энергия 1 Дж энергии излучения. 1 Гр равен 100 рад. 1 рад = 100 эрг/г. Мощность дозы (N) – величина, определяющая дозу, полученную объектом за единицу времени. ND = D/t. Экспозиционная доза • Х=q/m, Кл/кг – системная единица. • Внесистемная – рентген (Р) • оценивают поглощенную телом дозу по ионизирующему действию излучения в воздухе, окружающем тело • D=fX, рентген (Р) - в 1 см3 воздуха образуется 2,08·109 пар ионов • 1 Р= 1 рад при действии рентгеновского или гамма-излучения. Эквивалентная доза • учитывает биологические особенности действия того или иного вида ионизирующего излучения, или «качество излучения» • H=KD, зиверт, Зв. 1 Зв=100 бэр • Коэффициент качества (К) показывает, во сколько раз биологического действие данного вида излучения больше, чем действие фотонного излучения, при одинаковой поглощенной дозе. 9. Характеристика слухового ощущения. Громкость. Закон Вебера- Фехнера. Интенсивность звука: 1) Высота тона- субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона. 2) Тембр звука почти исключительно определяется спектральным составом. 3) Громкость- еще одна субъективная единица звука, которая характеризует уровень слухового ощущения. В основе шкалы уровней громкости лежит важный закон психофизический закон Вебера - Фехнера: если раздражение увеличивается в геометрической прогрессии (т.е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковую величину). Громкость- субъективное восприятие звука. Громкость главным образом зависит от частоты звуковых колебаний и от звукового давления. 32. физические основы клинического метода измерения давления кровиГемодинамика-раздел биомеханики, в котором изучается движение крови по сосудам. Физическая основа гемодинамики – гидродинамика. Ламинарным называется течение, при котором слои жидкости текут не перемешиваясь, скользят друг относительно друга. При этом течении скорость различных частиц жидкости, попадающих поочерёдно в какую-либо точку пространства, одинакова. Такое движение возможно при малых скоростях, в трубах без резких изгибов, с одинаковым давлением по сечению. Ламинарным является течение крови по артерии в норме. Турбулентным (вихревым)называется течение, при котором скорость движения частиц жидкости меняется. Частицы приходят в колебательное движение, приводящее к возникновению звука. Элементы жидкости совершают движения по сложным траекториям, что приводит к перемешиванию слоёв и образованию завихрений. Турбулентное течение связано с дополнительной затратой энергии. При течении жидкости, часть энергии расходуется на беспорядочное движение, направление которого отличается от основного направления потока. В случае с кровью это ведёт к дополнительной работе сердца. Шум, возникающий при турбулентном течении крови, используется для диагностики. Он прослушивается на плечевой артерии, при измерении артериального давления крови. В норме является турбулентное течение крови в аорте. В медицине широко используется метод измерения давления крови, предложенный в 1905 году Коротковым. Суть метода заключается в том, что измеряется давление, которое нужно приложить снаружи, чтобы сжать артерию для прекращения тока крови в ней. а) Давление воздуха в манжетке избыточное над атмосферным и равно нулю. Манжеты не сжимают руку и артерию. б) По мере накачивания воздуха в манжетку, она сдавливает плечевую артерию, и ток крови прекращается. При этом давление воздуха внутри манжетки равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжеткой. в) Выпуская воздух, давление в манжетке и мягких тканях уменьшается. Когда давление на артерии становится равным систолическому, кровь начинает проталкиваться через сдавленную артерию. Создаётся турбулентный поток, сопровождающийся звуками. При дальнейшем уменьшении давления, просвет увеличивается до нормального. Течение крови становится ламинарным, звуки прекращаются. Показания манометра в момент исчезновения шумов соответствуют диастолическому давлению | 27.Поглощение света-ослабление интенсивности света при прохождении через любое вещество вследствие превращения световой энергии в другие виды энергии. Поглощением кванта света происходит при его неупругом столкновении с молекулой, приводящей к передаче энергии фотона веществу. Закон Бугера:  коэффициент kl - натуральный показатель поглощения, зависит от длины волны света. Закон Бугера-Ламберта-Бера Описывает ослабление интенсивности света растворами  n- количество поглощающих свет молекул в единице объема, 1/см3s- эффективное сечение поглощения (площадь в молекуле, при попадании в которую происходит поглощение фотона молекулой), см2 I- интенсивность прошедшего через образец света Удобнее использовать вместо числа е число 10:  Молярный коэффициент поглощения  , л/(моль см)Условия выполнения Закона Бугера-Ламберта-Бера: - Использование монохроматического света - Равномерное распределение молекул вещества в растворе - При изменении концентрации вещества характер взаимодействия растворенных молекул не меняется - При измерении не происходят химические превращения молекул под действием света - Низкая интенсивность падающего на образец света 25 Глаз человека представляет собой сложнуюоптическую систему, которая по своему действию аналогична оптической системе фотоаппарата.. Глаз имеет почти шарообразную форму и диаметр около 2,5 см. Снаружи он покрыт защитной оболочкой белого цвета – склерой. Передняя прозрачная часть склеры называется роговицей. На некотором расстоянии от нее расположена радужная оболочка , окрашенная пигментом. Отверстие в радужной оболочке представляет собой зрачок. В зависимости от интенсивности падающего света зрачок рефлекторно изменяет свой диаметр приблизительно от 2 до 8 мм, то есть действует подобно диафрагме фотоаппарата. Между роговицей и радужной оболочкой находится прозрачная жидкость. За зрачком находится хрусталик – эластичное линзоподобное тело. Особая мышца может изменять в некоторых пределах форму хрусталика, изменяя тем самым его оптическую силу. Остальная часть глаза заполнена стекловидным телом. Задняя часть глаза – глазное дно, оно покрыто сетчатой оболочкой, представляющей собой сложное разветвление зрительного нерва с нервными окончаниями – палочками и колбочками, которые являются светочувствительными элементами. Лучи света от предмета, преломляясь на границе воздух–роговица, проходят далее через хрусталик (линзу с изменяющейся оптической силой) и создают изображение на сетчатке. Роговица, прозрачная жидкость, хрусталик и стекловидное тело образуют оптическую систему, оптический центр которой расположен на расстоянии около 5 мм от роговицы. При расслабленной глазной мышце оптическая сила глаза приблизительно равна 59 дптр, при максимальном напряжении мышцы – 70 дптр. Основная особенность глаза как оптического инструмента состоит в способности рефлекторно изменять оптическую силу глазной оптики в зависимости от положения предмета. расстояние от предмета до глаза, при котором удобнее всего (без чрезмерного напряжения) рассматривать детали предмета (например, читать мелкий текст). Это расстояние у нормального глаза условно полагают равным 25 см. При нарушении зрения изображения удаленных предметов в случае ненапряженного глаза могут оказаться либо перед сетчаткой (близорукость), либо за сетчаткой (дальнозоркость) Лупа – это короткофокусная собирающая линза ( f = 1-10 см). Предмет располагают на расстоянии меньше фокусного, мнимое изображение получается на расстоянии наилучшего зрения. Мнимое изображение, создаваемое лупой – находится на расстоянии наилучшего зрения. Увеличение лупы – отношение угла зрения b’, под которым видно изображение предмета, к углу зрения b, под которым виден предмет на расстоянии наилучшего зрения невооруженным глазом. . Микроскоп - это оптический прибор, позволяющий получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза. 11. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Ламинарное течение, является слоистым. Увеличение скорости течения вязкой жидкости вследствие неоднородного давления по поперечному сечению трубы создает завихрение, и движение становится вихревым, или турбулентным. Характер течения жидкости по трубе зависит от свойств жидкости, скорости ее течения, размером трубы и определяется числом Рейнольдса:  p— плотность среды, кг/м3; v— характерная скорость, м/с; D— гидравлический диаметр, м; Ω— динамическая вязкость среды, Н·с/м2; v— кинематическая вязкость среды, м2/с (); Q— объёмная скорость потока; A— площадь сечения трубы. 12. Течение вязкой жидкости по трубам. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Течение вязкой жидкости по трубам представляет для медицины особый интерес, так как кровеносная система состоит в основном из цилиндрических сосудов разного диаметра. Вследствие симметрии ясно, что в трубе частицы текущей жидкости, равноудалены от оси, имеют одинаковую скорость. Наибольшей скоростью обладают частицы, движущиеся вдоль оси трубы: примыкающий к трубе слой жидкости неподвижен. Зависимость объема жидкости, протекающей через горизонтальную трубу радиуса за 1с, определяется формулой Пуазейля:  гдеp-перепад давления на концах капилляра, Па; Q — секундный объёмный расход жидкости, м³/с; R— радиус капилляра, м; d — диаметр капилляра, м; Ω— коэффициент динамической вязкости, Па·с; l — длина капилляра, м. Гидравлическое сопротивление- разность потенциалов соответствует разности давлений на концах трубы, сила тока- объему жидкости, протекающей через сечение трубы в 1с, электрическое сопротивление. Сопротивление тем больше, чем больше вязкость, длина трубы и меньше площадь поперечного сечения. 15. Заряд. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона. Электрическое поле Напряженность и потенциал поля. Электри́ческий заря́д (коли́чество электри́чества) — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году. Электрические заряды делятся на положительные и отрицательные. Положительным зарядом обладают стабильные элементарные частицы – протоны и позитроны, а также ионы атомов металлов и т.д. Стабильными носителями отрицательного заряда являются электрон и антипротон. Существуют электрически незаряженные частицы, то есть нейтральные: нейтрон, нейтрино. В электрических взаимодействиях эти частицы не участвуют, так как их электрический заряд равен нулю. Бывают частицы без электрического заряда, но электрический заряд не существует без частицы. Закон Кулона количественно описывает взаимодействие заряженных тел. Он является фундаментальным законом, то есть установлен при помощи эксперимента и не следует ни из какого другого закона природы. Он сформулирован для неподвижных точечных зарядов в вакууме. В реальности точечных зарядов не существует, но такими можно считать заряды, размеры которых значительно меньше расстояния между ними. Сила взаимодействия в воздухе почти не отличается от силы взаимодействия в вакууме (она слабее менее чем на одну тысячную). Формула:  Работа сил электростатического поля не зависит от траектории, по которой перемещается заряд в этом поле. Поля обладающие такими свойствами называются потенциальными. 13. Физические вопросы гемодинамики. Свойства крови. ……….. Гемодинамикой называют область биомеханики, в которой исследуются движения крови по сосудистой системе. Физической основой гемодинамики является гидродинамика. Течение крови зависит как от свойств крови, так и от свойств кровеносных сосудов. Существует связь между ударным объемом крови (объемом крови, выбрасываемой желудочком сердца за одну систолу), гидравлическим сопротивлением периферической части системы кровообращения Х0 и изменением давления в артериях: так как кровь находится в упругом резервуаре, то ее объем в любой момент времени зависит от давления р по следующему соотношению: v = v0 + kp, где k – эластичность, упругость резервуара; v0 – объем резервуара при отсутствии давления (р = 0).В упругий резервуар (артерии) поступает кровь из сердца, объемная скорость кровотока равна Q.От упругого резервуара кровь оттекает с объемной скоростью кровотока Q0 в периферическую систему (артериолы, капилляры). Можно составить достаточно очевидное уравнение:показывающее, что объемная скорость кровотока из сердца равна скорости возрастания объема упругого резервуара. Пульсовая волна. При сокращении сердечной мышцы (систоле) кровь выбрасывается из сердца в аорту и отходящие от нее артерии. Если стенки этих 22б сосудов были жесткими, то давление, возникающее в крови на выходе из сердца, со скоростью звука передалось бы к периферии. Систолическое давление человека в норме равно приблизительно 16 кПа. Во время расслабления сердца (диастолы) растянутые кровеносные сосуды спадают, и потенциальная энергия, сообщенная им сердцем через кровь, переходит в кинетическую энергию тока крови, при этом поддерживается диастолическое давление, приблизительно равное 11 кПа. Пульсовая волна распространяется со скоростью 5—10 м/с и даже более. Вязкость крови и упруговязкие свойства стенок сосуда уменьшают амплитуду волны. Можно записать следующее уравнение для гармонической пульсовой волны:  где р0 – амплитуда давления в пульсовой волне; х – расстояние до произвольной точки от источника колебаний (сердца); t – время; w – круговая частота колебаний; c – некоторая константа, определяющая затухание волны. Длину пульсовой волны можно найти из формулы:  В медицине широко используется метод измерения давления крови, предложенный в 1905 году Коротковым. Суть метода заключается в том, что измеряется давление, которое нужно приложить снаружи, чтобы сжать артерию для прекращения тока крови в ней.а) Давление воздуха в манжетке избыточное над атмосферным и равно нулю. Манжеты не сжимают руку и артерию. б) По мере накачивания воздуха в манжетку, она сдавливает плечевую артерию, и ток крови прекращается. При этом давление воздуха внутри манжетки равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжеткой. в) Выпуская воздух, давление в манжетке и мягких тканях уменьшается. Когда давление на артерии становится равным систолическому, кровь начинает проталкиваться через сдавленную артерию. Создаётся турбулентный поток, сопровождающийся звуками. При дальнейшем уменьшении давления, просвет увеличивается до нормального. Течение крови становится ламинарным, звуки прекращаются. Показания манометра в момент исчезновения шумов соответствуют диасталическому давлению. Кровь как физическая система. Её реологические особенности. Кровь - жидкая тканевая среда. Она является суспензией, состоящей из дисперсной среды плазмы и дисперсной фазы форменных элементов. Их процентное содержание называется гематокритом. (Ht) Ht=45%-50%/. Коэффициент относительной вязкости крови равен 2,5-3,5. Реологически кровь – неньютоновская жидкость псевдопластического типа. Неньютоновские свойства крови связаны с наличием форменных элементов. Эти свойства проявляются при течении крови по сосудам малого диаметра, при небольших скоростях. Предел текучести 2-5мПа. С увеличением гематокрита линейно возрастает. Re=970+ 80. Течение крови подчиняется закону Гагена-Пуазейля только при малой разности давления на концах сосуда.Физическая модель сердечно-сосудистой системы (ссс) и её характеристика.Ссс состоит из активной части – сердца и условно пассивной - сосудов. Основной функцией сердца является создание разности давления на входе и на выходе сосудов. Ссс имеет следующие особенности: 1) Является замкнутой системой. 2) Разветвляется с последующим и параллельным соединением сосудов. 3) Уменьшение давления идет от центра к периферии. | ||