Порядок виконання роботи

І. Метод відриву кільця.

1. Вивчити порядок роботи з торсійними терезами.

2. Виміряти штангенциркулем діаметр d тонкого кільця.

3. Визначити за допомогою торсійних терезів вагу Q кільця.

4. Чашку з досліджуваною рідиною розташувати на підйомному столику і обережно підняти його до дотику кільця з поверхнею рідини. Досягти рівноваги терезів шляхом малих переміщень підйомного столика.

5. За допомогою терезів визначити силу F, прикладену до кільця в момент його відриву від поверхні рідини.

6. Проробити виміри 3 рази і результати занести в таблицю.

7. Визначити коефіцієнт поверхневого натягу за формулою:

8. Обчислити похибки вимірювань.

9. Порівняти одержаний результат з табличним значенням і зробити висновок.

№п/п	d,мм	Δd,мм	Q,Н	ΔQ,Н	F,Н	ΔF,Н	F─Q,Н	Δ(F─Q),Н
1
2
3
середнє

ІІ. Метод підняття рідини в капілярі.

1. Визначити ціну поділки медичного капіляра V₀ в см³ по об’єму та h₀ в мм по висоті, для чого виміряти лінійкою відстань між двома віддаленими поділками H та поділити на кількість поділок.

2. Обчислити відносну та абсолютну похибку ціни поділки за формулою , де ΔH ─ похибка вимірювання лінійкою.

3. Обчислити радіус капіляра, відносну та абсолютну похибку за формулою .

4. Опустити вертикально капіляр у посудину з дистильованою водою.

5. Визначити висоту h стовпчика рідини над поверхнею рідини в посудині у поділках та перерахувати її в міліметри.

6. Визначити коефіцієнт поверхневого натягу за формулою .

7. Обчислити відносну та абсолютну похибки визначення коефіцієнта поверхневого натягу за формулами , , вважаючи Δh=h₀.

8. Порівняти одержаний результат з табличним значенням і зробити висновок.

	ρ,кг/м3	V0,см3	h0,мм	r,мм	h, поділок	h,мм	σ,Н/м
значення
відн. похибка
абс. похибка					1

Контрольні питання

1. Якою є молекулярна картина поверхневого шару рідини?

2. Що таке сила поверхневого натягу, коефіцієнт поверхневого натягу рідини?

3. Капілярні явища для змочуючих і незмочуючих рідин.

4. Тиск Лапласа.

5. Метод відриву крапель.

6. Метод відриву кільця.

7. Метод підняття рідини в капілярі.

8. Метод Ребіндера.

Рекомендована література

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. ─ М.: Высшая школа, 1987. ─ с.211-213.

2. Гамарник О.Т. Фізичні основи медичної діагностики. Методичні вказівки для спеціалістів спеціальності "Прилади та системи неруйнівного контролю". Івано-Франківськ, видавництво ІФНТУНГ, 2003, 78с., с.9-17.

Лабораторна робота №5.

ФІЗИЧНІ ОСНОВИ КЛІНІЧНОГО МЕТОДУ ВИЗНАЧЕННЯ ТИСКУ КРОВІ.

Мета: Вивчити фізичні основи клінічного методу визначення тиску крові, навчитися вимірювати систолічну і діастолічну межу кров’яного тиску.

Теоретичний вступ

У склад міокарда входить кілька типів клітин із різною структурою й функціями: м'язові клітини робочого міокарда (кардіоміоцити), волокна провідної системи (волокна Пуркіньє), клітини синусно-передсердного й передсердно-шлуночкового вузлів.

Кардіоміцити мають поперечну посмугованість, розгалужуються, з'єднуючись із сусід­німи, розділені вставочними пластинами (інтеркалярними дисками), утвореними плазматич­ними мембранами сусідніх клітин, які розділені міжклітинною щілиною 20 нм.

Кардіоміоцит оточений плазматичною мембраною товщиною 7,5 нм, до якої зовні при­микає базальна мембрана товщиною 50 нм. Разом вони утворюють зовнішню оболонку м'язової клітини – сарколему. Сарколема має пальцевидні поперечні трубочки – Т-систему.

Кардіоміоцит містить 1 або кілька ядер, міофібрили, мітохондрії, саркоплазматичний ретикулум. Кардіоміоцити пе­редсердь мають діаметр 5-6 мкм, Т-система розвинута слабо. Кардіоміоцити шлуночків мають діаметр 10-12 мкм.

Аналогічно до скелетних м’язів волокна серцевого м’яза складаються з саркомерів. Довжина саркомера у розслабленому стані – 1,9 мкм, оптимальна довжина, при якій м'яз розвиває максимальну силу – 2,2 мкм. Закон Франка – Старлінга: чим більше серце розтягнуто під час діастоли, тим сильні­ше воно скорочується під час систоли, тобто сила м'язового скорочення залежить від початкової довжини м'язових волокон міокарда.

Під час скорочення серцевого м’яза (систола) кров викидається із серця в аорту і артерії, що відходять від неї. Пружність стінок судин зумовлює те, що під час систоли виштовхнута серцем кров розтягує аорту, артерії і артеріоли. Тобто, крупні судини приймають в себе під час систоли більше крові, ніж та кількість, що тече до периферії. Систолічний тиск крові людини в нормі дорівнює приблизно 16 кПа. Під час розслаблення серця (діастоли) розтягнуті кровоносні судини спадають і потенціальна енергія, надана їм серцем через кров, переходить у кінетичну енергію потоку крові. При цьому підтримується діастолічний тиск, приблизно рівний 11 кПа. Хвилю підвищеного тиску, викликану викидом крові з лівого шлуночка, що поширюється по аорті, називають пульсовою хвилею.

Пульсова хвиля поширюється з швидкістю 5-10 м/с. Отже, за час систоли (біля 0,3 с) вона повинна пройти відстань 1,5-3 м, яка є більшою, ніж відстань від серця до кінцівок. Це означає, що фронт пульсової хвилі досягне кінцівок раніше, ніж почнеться спад тиску в аорті.

Пульсовій хвилі буде відповідати пульсування швидкості кровотоку в крупних артеріях. Проте швидкість крові (максимальне значення 0,3-0,5 м/с) суттєво менша швидкості поширення пульсової хвилі.

При функціонуванні серця виконується робота, що затрачається на створення надлишкового тиску і надання крові кінетичної енергії. Розрахуємо роботу, що виконується при однократному скороченні лівого шлуночка. Уявимо ударний об’єм крові V у вигляді циліндра. Можна вважати, що серце протискує цей об’єм по аорті перерізом S на відстань l при середньому тиску p. Робота, що при цьому виконується: v

На надання кінетичної енергії цьому об’єму крові затрачена робота:

де ρ ─ густина крові,

v ─ швидкість крові в аорті.

Таким чином, робота лівого шлуночка при скороченні рівна:

Оскільки вважається, що робота правого шлуночка рівна 0,2 роботи лівого, то робота всього серця при однократному скороченні:

(1)

де ─ середній кров’яний тиск.

Оскільки тиск манометр вимірює в мм ртутного стовпчика, для правильності розрахунків його треба перетворити в паскалі, врахувавши, що 1 мм рт.ст.=136 Па.

Систолічний і діастолічний тиск в довільній артерії можуть бути визначені безпосередньо за допомогою голки, з’єднаної з манометром. Проте в медицині широко використовується безкровний метод, запропонований Н.С.Коротковим. Навколо руки, між плечем і ліктем, накладають манжету. При накачуванні повітря в манжету рука стискається. Потім через цей же шланг випускають повітря і за допомогою манометра вимірюють тиск повітря в манжеті. По мірі накачування повітря в манжету вона стискає плечову артерію і припиняє течію крові. Якщо мускулатура розслаблена, то тиск повітря всередині манжети приблизно рівний тиску в м’яких тканинах, що прилягають до неї.

Випускаючи повітря, зменшують тиск в манжеті і м’яких тканинах. Коли тиск стане рівним систолічному, кров буде здатною пробитися через стиснуту артерію ─ виникне турбулентна течія. Характерні тони і шуми, що супроводжують цей процес, прослуховує лікар, розташовуючи фонендоскоп на артерії нижче манжети. Продовжуючи зменшувати тиск у манжеті, можна відновити ламінарну течію крові в артерії, що помітно по різкому послабленню звукових тонів. Тиск в манжеті, що відповідає відновленню ламінарної течії в артерії, реєструють як діастолічний.

Знаючи роботу серця при однократному скороченні, можна визначити потужність серця. Для цього потрібно роботу поділити на час t, припадаючий на один удар серця, або помножити на частоту пульсу ω:

(2)