1.3. Применение стоячей волны для клинических исследований

Свойство стоячей волны резонировать при определенных размерах колебательного пространства используются в таких методах диагностики как аускультация и перкуссия.

Аускультация – выслушивание звуков, возникающих внутри организма, - осуществляется с помощью фонендоскопа. В устройство фонендоскопа (рис.3) входит полая капсула (1), затянутая упругой мембраной (2) и резиновая трубка (3). Колебания мембраны передаются столбу воздуха в капсуле и в резиновой трубке, и в них возникают стоячие волны.

Рис. 3.

Размеры капсулы и резиновых трубок удовлетворяют условию резонансного звучания для звуковых колебаний, сопровождающих многие процессы в организме, что облегчает их прослушивание.

Перкуссия – прослушивание звучания отдельных частей тела при их простукивании. Для определения размера замкнутой полости внутри тела врач ударяет по поверхности тела. При ударе возникают колебания с широким диапазоном частот. Колебания, отраженные от стенок, образуют стоячие волны. Из этого диапазона наиболее сильное звучание у частоты, соответствующей основному тону, которая удовлетворяет условию резонанса для полости данного размера. Поэтому по тону звучания судят о патологических изменениях в размерах органа, полостей или инородных образований.

2. Практическая часть

Приборы и принадлежности: звуковой генератор с изменяемой частотой от 20 до 20000 Гц; телефон; стеклянная труба длиной 1200 мм; сосуд с водой; резиновая трубка длиной 1,5м; измерительная линейка.

1. Описание лабораторного метода

Принципиальна схема устройства лабораторной установки изображена на рис.4.

Рис.4.

Стеклянная труба (СТ) и сосуд с водой (СВ), соединенные резиновой трубкой (РТ) образуют систему сообщающихся сосудов. У верхнего края стеклянной трубы имеется источник звука - телефон (Тф), подключенный к клеммам звукового генератора (ЗГ). Изменяя частоту генератора, можно соответственно изменять и частоту тона, излучаемого телефоном в направлении оси трубы. При перемещении сосуда с водой в вертикальном направлении происходит изменение уровня воды в стеклянной трубе, т.е. изменение положения подвижной преграды, от которой звуковая волна отражается в обратном направлении.

2. Порядок выполнения работы

1. Заполнить на ¾ объема сосуд с водой.

2. Включить генератор.

3. По указанию преподавателя установить частоту (v) сигнала, подаваемого на телефон (уровень звукового сигнала должен быть негромким, но хорошо слышимым).

4. Перемещая сосуд с водой в вертикальной плоскости, установить уровень поверхности воды в трубе на 2-3 см ниже положения мембраны источника звука.

5. Медленно опускать уровень воды в трубе. (В зависимости от геометрических размеров полости ( ), образующейся между источником звука и поверхностью воды, будет наблюдаться чередующееся усиление (резонанс) или ослабление звука).

6. Специальным карандашом отмечать положение поверхности воды в момент резонанса (таким образом фиксируется положение максимумов 0-го, 1-го и т.д. порядка).

7. Измерить расстояние между отметками на трубе.

8. Используя выражение (10), определить скорость звука в воздухе.

9. Оценить погрешность, с которой определена скорость звука, считая, что ошибка в определении частоты составляет  10%. Произвести повторные изменения.

10. Результат представить в виде: .

11. Измеренную величину сравнить со справочными данными, если отличие составляет болеет  10%, произвести повторные измерения.