Период колебаний — наименьший промежуток времени, за который осциллятор совершает одно полное колебание

Вопрос № 14.

Гемодинамика-область биомеханики, в которой исследуется движение крови в сосудистой системе.

Пульсовая волна-волна, в которой распространяются по аорте и артерии, вызванную выбросом крови из левого желудочка в период систолы.

Измерение давления крови. Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжету. Сначала избыточное над атмосферным давление воздуха в манжете равно нулю, манжет не сжимает руку и артерию. По мере накачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию и прекращает ток крови. Если мускулатура расслаблена, то давление воздуха внутри манжеты, состоящей из эластичных стенок, приблизительно равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжетой. В этом заключается основная физ. Идея бескровного метода измерения давления.

Вопрос № 13.

Совокупность методов измерения вязкости называют вискозиметрией, а приборы, используемые для таких целей – вискозиметры.

Клинический метод измерения вязкости жидкости.

Кинематическая вязкость – характер течения жидкости по трубе зависит от свойств жидкости, скорости ее течения, размеров трубы и опр-ся числом Рейнольдса : Re=p(ж)uD/n. Так как число Рейнольдса зависит от вязкости и плотности жидкости, то удобно внести их отношение, называемое кинематической вязкостью: v=n/p(ж).

Динамическая вязкость. Ф

 

Это уравнение Ньютона . Здесть n-коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом внутр. Трения или динамической вязкостью (или просто вязкостью).

Вопрос № 12

Моделирование механических свойств тел широко используется в РЕОЛОГИИ. Основная задача реологии-это выяснение зависимости напряжения от относительной деформации: (Ф)

Напряжения от времени(релаксация напряжения): относительной деформации от времени ( ползучесть). (ф)

При течении реальной жидкости отдельные слои ее воздействуют на друг друга с силами, касательными к слоям. Это явление называют внутренним трением или вязкостью.

Закон Ньютона. Законы Ньютона — три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел.

Сила внутреннего трения и градиент скорости. Сила внутреннего трения пропорциональна площади S взаимодействующих слоев и тем больше, чем больше их относительная скорость. Так как разделение на слои условно, то принято выражать силу в зависимости от изменения скорости на некотором участке в направлении х, перпендикулярном скорости, отнесенного к длине этого участка , т.е. от величины dv/dx,-градиента скорости ( скорости сдвига)

Коэффициент вязкости. Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называюткоэффициентом динамической вязкости.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Для многих жидкостей вязкость не зависит от градиента скорости , такие жидкости подчиняются уравнению Ньютона (ф) . Жидкости , не подчиняющиеся этому уравнению, относят к неньютовским.

Вопрос № 11. Гидродинамика — раздел физики сплошных сред, изучающий движение идеальных и реальных жидкости и газа.

Идеальная жидкость — в гидродинамике — воображаемая несжимаемая жидкость, в которой отсутствуют вязкость и теплопроводность.

Условия неразрывности струи. 1v1t = S2v2t или S1 v1 = S2 v2 или Sv = const. (1)

Уравнение (1) представляет собой условие неразрывности струи, утверждающее, что при ламинарном течении жидкости произведение площади сечения участка, через который она протекает, на ее ско­рость является постоянной величиной для данной трубки тока.

Условие неразрывности струи (1) выполняется и в реальной ге­модинамике. Здесь формулировка этого условия звучит следующим обра­зом: в любом сечении сердечно-сосудистой системы объемная скорость кровотока одинакова: Q = const.

Уравнение бернули. Бернулли уравнение, основное уравнение гидродинамики, связывающее (для установившегося течения) скорость текущей жидкости v, давление в ней ри высоту h расположения малого объёма жидкости над плоскостью отсчёта. Б. у. было выведено Д. Бернулли в 1738 для струйки идеальной несжимаемой жидкости постоянной плотности r, находящейся под действием только сил тяжести. В этом случае Б. у. имеет вид:

v2/2 + plr + gh = const,

Ламинарное и турбулентное течение. Ламинарное течение (лат. lmina — «пластинка») — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления). Турбулентность, устар. турбуленция (от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), турбулентное течение — явление, заключающееся в том, что при увеличении скорости течения жидкости или газа в среде самопроизвольно образуются многочисленные нелинейные фрактальные волны и обычные, линейные различных размеров, без наличия внешних, случайных, возмущающих среду сил и/или при их присутствии.

Вопрос № 10. Ближний порядок. Ближний порядок — упорядоченность во взаимном расположении атомов или молекул в веществе, которая (в отличие от дальнего порядка) повторяется лишь на расстояниях, соизмеримых с расстояниями между атомами, то есть ближний порядок — это наличие закономерности в расположении соседних атомов или молекул.

Поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

 

 

Вопрос № 9.

Эффект Доплера. Эффектом Доплера называют изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн) ,вследствие относительного движения волн и наблюдателя. Применяется, например, в ультразвуковом методе ( ультразвуковая расходометрия)

Вопрос № 8.

Ультразвук.Ультразвук — упругие колебания в среде с частотой за пределом слышимости человека. Обычно под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 Герц.

Свойстваультразвука нашли широкое применение в диагностике заболеваний внутренних органов. Принцип ультразвукового сканирования базируется на свойстве высокочастотного ультразвука распространяться прямолинейно в тканях человеческого организма, отражаясь на границе раздела сред с различной акустической плотностью. Значительные помехи для прохождения ультразвуковых колебаний создает воздух, на границе с которым наблюдается практически полное отражение ультразвуковых волн. Присутствие газа в объекте исследования делает ультразвуковое сканирование практически невозможным.

Вопрос № 7.

Физика слуха.Слуховая система связывает непосредственный приемник звуковой волны с головным мозгом.

Используя понятия кибернетики, можно сказать, что слуховая система получает, перерабатывает и передает информацию. Из всей слуховой системы для рассмотрения физики слуха выделяют наружное, среднее и внутреннее ухо.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Ушная раковина у человека не играет существенной роли для слуха. Она способствует определению локализации источника звука при его расположении – звук от источника попадает в ушную раковину. В зависимости от положения источника в вертикальной плоскости звуковые волны будут по разному дифрагировать на ушной раковине из-за ее специфической формы. Это приводит и к разному изменению спектрального состава звуковой волны, попадающей в слуховой проход. Человек научился ассоциировать изменение спектра звуковой волны с направлением на источник звука.

Различным направлениям на источник звука в горизонтальной плоскости будут соответствовать разности фаз. Считают, что человек с нормальным слухом может фиксировать направления на источник звука с точностью до 3°, этому соответствует разность фаз – 6°. Поэтому можно полагать, что человек способен различать изменение разности фаз звуковых волн, попадающих в его уши, с точностью до 6°.

Кроме фазового различия, бинауральному эффекту способствует неодинаковость интенсивностей звука у разных ушей, а также и «акустическая тень» от головы до одного уха.

Длина слухового прохода у человека равна приблизительно 2,3 см; следовательно, акустический резонанс возникает при частоте:

 

Наиболее существенными частями среднего уха являются барабанная перепонка и слуховые косточки: молоточки, наковальня и стремечко с соответствующими мышцами, сухожилиями и связками.

Система косточек на одном конце молоточком связана с барабанной перепонкой, на другом – стремечком с овальным окном внутреннего уха. На барабанную перепонку действует звуковое давление, что обусловливает силу F1 = P1 S1 (P1 – звуковое давление, S1 – площадь).

Система косточек работает, как рычаг, с выигрышем в силе со стороны внутреннего уха у человека в 1,3 раза. Еще одна из функций среднего уха – ослабление передачи колебаний в случае звука большой интенсивности.

Улитка человека является костным образованием длиной около 3,5 мм и имеет форму капсулообразной спирали с 2–3/4 завитками. Вдоль улитки проходят три канала. Один из них, который начинается от овального окна, называется вестибулярной лестницей. Другой канал идет от круглого окна, он называется барабанной лестницей. Вестибулярная и барабанная лестницы соединены в области купола улитки посредством маленького отверстия – геликотремы. Между улитковым каналом и барабанной лестницей вдоль улитки проходит основная (базилярная) мембрана. На ней находится кортиев орган, содержащий рецепторные (волосковые) клетки, от улитки идет слуховой нерв.

Аудиметрия. Аудиометрия (от лат. audio — cлышу и ...метрия), акуметрия (от греч. akúo — слышу), измерение остроты слуха. Т. к. острота слуха определяется главным образом порогом восприятия звука, то А. сводится к определению наименьшей силы звука, воспринимаемого человеком.

Шумометрия. Шумометрия предназначена для определения границ эксплуатирующихся пластов и пропластков и количественной оценки их дебитов.

Вопрос № 6.

Субъективные характеристики звука (высота, тембр, громкость.) Высота звука. Высота звука — свойство звука, определяемое человеком на слух и зависящее в основном от его частоты, т. е. от числа колебаний среды (обычно воздуха) в секунду, которые воздействуют на барабанную перепонку.

Тембр звука. Тембр (фр. timbre — «колокольчик», «метка», «отличительный знак») — колористическая (обертоновая) окраска звука; одна из специфических характеристик музыкального звука (наряду с его высотой, громкостью и длительностью).

Громкость звука. Громкость звука — субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления, амплитуды и частоты звуковых колебаний.

Закон Вебера-Фехнера: если раздражение ув-ся в геометрической прогрессии (т.е. одинаковое число раз) , то ощущение этого раздражения возрстает в арифметической прогрессии (т.е. одинаковую величину).

Вопрос № 5.

Акустика. Акустика (от греч. (акуо) — слышу) — наука о звуке, изучающая физическую природу звука и проблемы, связанные с его возникновением, распространением, восприятием и воздействием.

Звуковые волны : природа и объективные характеристики ( частота , скорость, интенсивность, звуковое давление, акустический спектр).

Волны, которые вызывают ощущение звука, с частотой от 16 Гц до 20 000 Гц называютзвуковыми волнами (в основном продольные). Частота звуковой волны отражает периодичность вариаций давления, количество циклов. Один цикл это перепад от высокого давления к низкому и обратно к высокому. Скорость звука это скоростьраспространения звуковых волн в среде.Интенсивность звука — скалярная физическая величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения. Звуковое давление — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Спектр поглощения или акустический спектр — зависимость показателя поглощения вещества от длины волны (или частоты, волнового числа, энергии кванта и т. п.) излучения.

Вопрос № 4.Механический волны. Механической волной называют механические возмущения, распространяющиеся в пространстве и несущие энергию.

Их характеристики: продольные, поперечные, волновая поверхность, скорость волны. Плоские и сферические волны, поток энергии , интенсивность.

ПРОДОЛЬНАЯ ВОЛНА - волна, у к-рой характеризующая её векторная величина (напр., для гармонич. волн векторная амплитуда) коллинеарна направлению распространения (для гармонич.волн - волновому вектору).

ПОПЕРЕЧНАЯ ВОЛНА — волна, у к-рой характеризующая её векторная величина (напр., для гармонич. волн— векторная амплитуда) лежит в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Волновая поверхность — геометрическое место точек, испытывающих возмущение обобщенной координаты в одинаковой фазе.

Скорость волны — скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения.

ПЛОСКАЯ ВОЛНА - волна, ук-рой направление распространения одинаково во всех точках пространства.

Сферическая волна — волна, радиально расходящаяся от источника.

Поток энергии волн, отнесенный к площади, ориентированной перпендикулярно направлению распространения волн, называют плотностью потока энергии волн, или интенсивностью волн.

Поток энергии явл-ся количественной характеристикой перенесенной энергии, он характеризуется средней энергией, переносимой волнами в единицу времени через некотрую поверхность.

Вопрос № 3. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний.

, (4.1)

Скорость колеблющейся материальной точки получим, продифференцировав (4.1) по времени:

. (4.5)

Продифференцировав (4.5), получим ускорение а:

. (4.6)

Или:

. (4.7)

Выражение (4.7) описывает гармонические колебания величины x и называется дифференциальным уравнением гармонического осциллятора. Его решением является гармоническая функция (4.1). Если вторая производная по времени какой-либо физической величины (не обязательно смещения) пропорциональна самой величине с противоположным знаком, то данная физическая величина изменяется со временем по гармоническому закону.

Вынужденные колебания. Вынужденные колебания — колебания, происходящие под воздействием внешних периодических сил.

Дифференциальное уравнение. Дифференциальное уравнение — уравнение, связывающее значение производной функции с самой функцией, значениями независимой переменной, числами (параметрами).

Резонанс. Резонанс (фр. resonance, от лат. resono — откликаюсь) — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам).

Магнитный резонанс.Магнитный резонанс, избирательное поглощение веществом электромагнитных волн определённой длины волны, обусловленное изменением ориентации магнитных моментов электронов или атомных ядер.

Ядерный резонанс. ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС (ЯМР)-резонансное поглощение эл.-магн. энергии в веществах, обусловленное ядерным парамагнетизмом; частный случай магнитного резонанса.

Парамагнитный электронный резонанс.Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), резонансное поглощение электромагнитной энергии в сантиметровом или миллиметровом диапазоне длин волн веществами, содержащимипарамагнитные частицы.

Вопрос № 2.

Механические колебания. Механические колебания – это повторяющееся движение, при котором тело многократно проходит одно и то же положение в пространстве.

Виды колебаний. Различают следующие виды механических колебаний:

  • свободные или собственные колебания - происходящие без переменного внешнего воздействия и поступления энергии извне;
  • периодические - при которых значения обобщенной координаты и ее производных циклически повторяются (если это условие не выполняется, то колебания апериодические);
  • вынужденные - вызываемые и поддерживаемые переменной во времени внешней силой;
  • параметрические - вызываемые изменением во времени динамических параметров системы ( жесткости, массы или момента инерции, демпфирования и др.);
  • автоколебания - стационарные колебания возбуждаемые и поддерживаемые за счет энергии поступающей от источника неколебательного характера, в которой поступление энергии регулируется движением самой системы;

Гармонические колебания, формула. Гармонические колебания, колебания, при которых физическая величина изменяется с течением времени по закону синуса или косинуса.

у = A sin (t + ) (1)

Формула (1) и представляет собой закон колебания проекции точки М на ось ординат. Колебания такого рода получили название гармонических колебаний. Формула гармонического колебания у = A sin (t + ) определяету как функцию времени t. Максимальное значение этой функции равно, очевидно, А, а минимальное (— А). Следовательно, все значения этой функции заключены между —А и A. Поэтому А называется амплитудой колебания.

Величины, характеризующие колебание (смещение, возв. Сила, амплитуда, период ,частоты ,фаза, начальная фаза).

КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ СМЕЩЕНИЕ — частиц, смещение x ч-ц среды по отношению к среде в целом, обусловленное прохождением звук. волны.

Гармоническое колебаник точки характеризуется тем, что на неё действует сила, пропорциональная отклонению её от положения равновесия и направленная к этому положению. Она и называется возвращающей силой.

Амплитуда — максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении.

Период колебаний — наименьший промежуток времени, за который осциллятор совершает одно полное колебание.

Частота колебаний — величина, обратная периоду колебаний, т. е. равная числу периодовколебаний (числу колебаний), совершаемых в единицу времени.

Фаза колебаний — аргумент периодически изменяющейся функции, описывающейколебательный или волновой процесс.

Чтобы маятник двигался, его можно толкнуть, когда он спокойно висит в положении равновесия, а можно отвести в сторону и отпустить.

Вот это положение - в середине или в сторонке - с которого маятник начинает колебаться, и есть начальная фаза.

Вопрос № 1.Динамика вращательного движения (момент силы, момент инерции, момент импульса, кинетическая энергия вращательного движения). Основной закон динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса. Центрифугирование. Применение в биологии и медицине.

Вращательное движение — вид механического движения. При вращательном движении материальной точки она описывает окружность. При вращательном движении абсолютно твёрдого тела все его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях.

Момент силы, величина, характеризующая вращательный эффект силы при действии её на твёрдое тело; является одним из основных понятий механики.

Момент инерции — скалярная (в общем случае — тензорная) физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.

Момент импульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, моментколичества движения) характеризует количество вращательного движения.

Кинетическая энергия вращательного движения — энергия тела, связанная с еговращением. Основные кинематические характеристики вращательного движения тела — его угловая скорость ( ) и угловое ускорение.

Основной закон динамики вращательного движения. Произведение момента инерции на угловое ускорение равно результирующему моменту сил, действующих на материальную точку.

Закон сохранения момента импульса (закон сохранения углового момента) — один из фундаментальных законов сохранения. Математически выражается через векторную сумму всех моментов импульса относительно выбранной оси для замкнутой системы тел и остается постоянной, пока на систему не воздействуют внешние силы.

Центрифугирование — разделение неоднородных систем (напр., жидкость — твердые частицы) на фракции по плотности при помощи центробежных сил.

В биологии центрифугирование применяется на разности плотности фаз исследуемого вещества. В медицине центрифугирование применяется в клинических и санитарно-гигиенических лабораториях. Центрифугирование используют для отделения эритроцитов от плазмы крови, сгустков крови от сыворотки, плотных частиц от жидкой части мочи и т.д.