Лекция №4 Механические колебания. Волны. Акустика. Ультразвук презентация

План: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ Характеристики колебаний Кинетическая и потенциальная энергия колебаний Вынужденные колебания Математический маятник Механические волны ЗВУК. АКУСТИКА Звуковые методы исследования в клинике Ультразвуковые колебания. Воздействия ультразвука на биологические ткани Эффект Доплера и его применение в медицине.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Обязательная: Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник. -М.: Дрофа, 2007.- Дополнительная: Федорова В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии: учебное пособие. -М.: Физматлит, 2005.- Антонов В.Ф. Физика и биофизика. Курс лекций: учебное пособие.-М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006.- Богомолов В.М. Общая физиотерапия: учебник. -М.: Медицина, 2003.- Самойлов В.О. Медицинская биофизика: учебник. -СПб.: Спецлит, 2004.- Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике для самост. работы студентов /сост. О.Д. Барцева и др. -Красноярск: Литера-принт, 2009.- Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие для самост. работы студентов / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМА, 2007.- Физика. Физические методы исследования в биологии и медицине: метод. указания к внеаудит. работе студентов по спец. – педиатрия / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМУ, 2009.- Электронные ресурсы: Ресурсы интернет Электронная медицинская библиотека. Т.4. Физика и биофизика.- М.: Русский врач, 2004.

1. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ Колебания - это движения, которые повторяются с течением времени. Колебательная система - тело или несколько тел, которые совершают колебания. Условия возникновения колебаний: 1.На систему должна подействовать внешняя сила, которая изменяет ее координату относительно положения равновесия. В результате система получает запас потенциальной или кинетической энергии. 2.В системе должна возникать упругая или квазиупругая сила, которая всегда направлена к положению равновесия и прямо пропорциональна смещению тела от положения равновесия. 3 Сила трения в системе должна быть малой по величине Квазиупругая сила - неупругая по природе, но имеет такие же свойства, как и упругая сила.

Примеры колебательных систем

2. Характеристики колебаний Циклическая частота () – число колебаний за 2 секунд. Единица измерения [] – рад/с

3. Кинетическая и потенциальная энергия колебаний Если проходим через положение равновесия, то вся энергия переходит в кинетическую (потенциальная =0) и, наоборот, в крайнем положении вся энергия переходит в потенциальную.

4. Математический маятник

Акустические спектры

Объективные характеристики звука Частота – количество колебаний в единицу времени Интенсивность Звуковое давление Акустический или гармонический спектр

Громкость звука Е Громкость звука измеряется в фонах На частоте 1кГц K=1

Примеры

Аускультация (выслушивание) – с помощью стетоскопа или фонендоскопа Аускультация (выслушивание) – с помощью стетоскопа или фонендоскопа

Аускультация

Фонокардиография (ФКГ) – графическая регистрация тонов и шумов сердца Фонокардиография (ФКГ) – графическая регистрация тонов и шумов сердца

Диагностика органов слуха Метод измерения остроты слуха называется аудиометрией. На специальном приборе (аудиометре) определяют порог слухового ощущения на разных частотах.

Аудиограммы

9. Биофизика ультразвука Ультразвуком (УЗ) называют механические колебания и волны, частоты которых более 20 кГц Скорость УЗ и звука определяется плотностью среды. Зависимость прямая.

Получение ультразвуковых колебаний Электромеханические излучатели: Основанные на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта (высокочастотный УЗ) Основанные на явлении магнитострикции (низкочастотный УЗ)

Глубина полупоглощения – глубина, на которой интенсивность УЗ уменьшается вдвое. Глубина полупоглощения – глубина, на которой интенсивность УЗ уменьшается вдвое.

Ультразвуковая диагностика – локационные методы Эхоэнцефолография – определение опухолей и отека головного мозга Ультразвуковая кардиография – измерение размеров сердца в динамике Ультразвуковая локация для определения размеров глазных сред

Ультразвуковая диагностика Ультразвуковой Доплер эффект – изучают характер движения сердечных клапанов; определяют скорость кровотока По скорости ультразвука определяют место повреждения кости Ультразвуковая голография

Ультразвуковая физиотерапия Терапевтическое действие ультразвука обусловлено механическим, тепловым и физико-химическим факторами Фонофорез - введение с помощью ультразвука в ткани через поры кожи некоторых лекарственных веществ (гидрокортизона, тетрациклина и др.).

Ультразвуковая хирургия Ультразвуковой скальпель – рассечение тканей Ультразвуковой остеосинтез – «сваривания» тканей Удаление опухолей в мозговой ткани без вскрытия черепной коробки Дробление почечных камней

Практическое применение УЗ В фармацевтической промышленности – создание эмульсий, лекарств, аэрозолей В хирургии - стерилизация медицинских инструментов Для ориентировки слепых в пространстве

Эффект Доплера Эффектом Доплера называют изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн), вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя.

Диагностика на основе эффекта Доплера