Период колеба́ний — 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. Зако́ны Ньюто́на — 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, называют коэффициентом 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. Гидродина́мика — раздел физики сплошных сред, изучающий движение идеальных и реальных жидкости и газа.

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

Условия неразрывности струи. ₁ v ₁t = S₂ v ₂t или S₁ v ₁ = S₂ v ₂ или S v = 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 р и 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 + pl r + gh = const,

Ламинарное и турбулентное течение. Ламина́рное тече́ние (лат. lāmina — «пластинка») — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления). Турбуле́нтность, устар. турбуле́нция (от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), турбуле́нтное тече́ние — 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. Пове́рхностное натяже́ние — 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. Ультразву́к — упругие колебания в среде с частотой за пределом слышимости человека. Обычно под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 Герц.

Свойства ультразвука 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. Те́мбр (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. Гро́мкость зву́ка — 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. Аку́стика (от греч. ἀκούω (аку́о) — 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 называют звуковыми 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 скорость распространения звуковых волн в среде. Интенсивность звука — скалярная физическая величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения. Звуково́е давле́ние — 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. Дифференциа́льное уравне́ние — уравнение, связывающее значение производной функции с самой функцией, значениями независимой переменной, числами (параметрами).

Резонанс. Резона́нс (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, содержащими парамагнитные 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 (ωt + φ) (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 (ωt + φ) определяет у 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.

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

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

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

Фа́за колеба́ний — аргумент периодически изменяющейся функции, описывающей колебательный 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.

Враща́тельное движе́ние — 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.

Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения.

Кинетическая энергия вращательного движения — энергия тела, связанная с его вращением. 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.

Зако́н сохране́ния моме́нта и́мпульса (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.