1 Гармонические колебания. Скорость и ускорение гармонических колебаний. Энергия гармонических колебаний.

Колебательный процесс – процесс, повторяющийся во времени (биение сердца, дыхание, кровоток, смена дня и ночи, времён года)

Асцеляторы – всё, что может совершать колебания (листок, пружинный маятник, е вокруг ядра, сердце)

Устойчивые состояние – все колебания, процессы, не меняющие частоту колебаний.

Устойчивые колебания – асцеляторы меняют частоту колебаний.

Гармонические колебания – колебания, совершающиеся по законам sin или cos.

1. Математический маятник. На него действуют силы (векторы): T ( сила натяжения нити длиной l = 2п*корень(l/g) ), F (квазиупругая сила = -kx), mg (сила притяжения)

2. Пружинный маятник. На него действуют Fупр = -kx

Уравнения, подчиняющие уравнения колебаний математического и пружинного маятника з-нам sin и cos:

x = Ao*sin(Wo*t+фи0)

x = Ao*cos(Wo*t+фи0)

x – мгновенное отклонение асцелятора от положения равновесия

Ao – const, максимальное отклонения асцелятора от положения равновесия

Wo – собственная частота асцелятора

фи0 – начальная фаза

Wo*t+фи0 – просто фаза

Часто гармонические колебания представляют в векторной форме или в виде вращения вектора. Для того, чтобы определить гармонические колебания в виде векторной формы, надо отложить модуль вектора, длину вектора, начальный угол с осью координат фи0, скорость вращения вектора W0

Скорость является первой производной от координаты по времени, величина численноа равная S, которое проходит тело за 1 ед. времени. V = x*1/t = A*W*cos(Wt+фи0) = Vo*cos(Wt+фи0) – уравнение скорости

Vo = W*A – амплитуда скорости

Ускорение – производная от скорости по времени: a = V*1/t = -A*W^2*sin(Wt+фи0) = a0*sin(Wt+фи0) – уравнение ускорения.

a0 = A*W^2 – амплитуда ускорения

Vo – в момент прохождения положения равновесия

Энергия гармонического колебания.

Рассмотрим колебания груза на пружине.

m – масса груза

k – коэффициент упругости пружины

РИСУНОК

Если пружину растянуть или сжать на величину x, то пружина запасается потенциальной энергией деформации:

Eп = k*x^2/2

x0 = A – амплитуда колебаний

т.к. x = x0*sin(Wt+фи0) – уравнение гармонических колебаний =>

Eп = 1/2k*A^2*sin^2(Wo*t+фи0) – уравнение потенциальной энергии в любой момент времени.

Кинетическая энергия определяется соотношением: Eк = m*Vmax^2/2, т.к. скорость – это производная координат по времени =>

V = x0*W*cos(Wo*t+фи0) – уравнение скорости. И тогда x0*W = Vmax – амплитуда скорости

Eк = 1/2m*A^2*Wo^2*cos^2(Wo*t+фи0)

m*Wo^2 = k, т.к. T = 2п*корень(m/k) – период колебаний. T = 2п/Wo = 1/Ню

Eк = 1/2k*A^2*cos^2(Wo*t+фи0) – уравнение кинетической энергии

Полная энергия колебаний E = Eк + Eп = 1/2k*A^2*sin^2(Wo*t+фи0) + 1/2k*A^2*cos^2(Wo*t+фи0) = 1/2k*A^2

E полная = 1/2k*x0^2

2 Затухающие колебания и декремент затухания. Апериодические колебания.

Свободные колебания (происходящие без внешнего воздействия периодически действующей силы) являются затухающими. График затухающих колебаний имеет вид:

Амплитуда колебаний с каждым разом убывает. Затуханию способствуют силы трения и сопротивления, возникающие в средах. Пусть r-коэффициент трения, характеризующий свойство среды оказывать сопротивление движению. Тогда БЕТТА= r/2m – коэффицент затухания.

Wo= корень(K/m) – циклическая частота собственных колебаний, тогда W^2=Wo^2-БЕТТА^2, где W – циклическая частота затухания колебаний.

Быстрота затухания колебаний определяется коэффициентом затухания. Уравнение затухающих колебаний имеет вид А=Ао*l в степени минус бета*t

Ao – первоначальная амплитуда, А-амплитуда затухающих через время t.

T=2пи/W=2пи/корень(Wo^2-бета^2).

Лямда=lnA(t)/A(t+T)=lnAo*(e в степени минус бета*t)/Ao*e^-бета*(t+T)=ln(e^ бета*t) –логарифмический декрет затухания.

!Лямда=бета*Т!- связь логарифмического декремента затухания с коэффициентом затухания. При сильно затухании колебания становятся апериодическими (если бета^2>Wo^2)

З Вьнужденные колебания. Резонанс.

Колебания, происходящие под действием внешней периодической силы, называются вынужденными. Если свободные колебания (под действием лишь вынужденных сил) являются затухающими, то вынужденные колебания незатухающие. Графиком их будет синусоида или косинусоида

Хо=А - амплитуда колебаний (максимальное отклонение от положения равновесия).

Т - период (время одного полного колебания)

X=Xo*sin омегаt - уравнение колебания.

НЮ=1/T - частота колебаний

Если частота вынуждающей силы (НЮ1 ) !F= F₀ *sin(2пи*НЮ1*t)! совпадает с частотой собственных колебаний (НЮ),то происходит резкое возрастание амплитуды.

Это явление носит название резонанс.

Например, при поuлощении света диэлектриками, поглощаются лишь частоты, вступающие в резонанс с собственными частотами колебаний электронов в атомах. В аппарате УВЧ между электродами пациента возникают электрические поля, когда частота колебательного контура (КТ) совпадают с частотой колебаний в анодной цепи и др.

4 Сложное колебание и его гармонический спектр.

Материальная точка может одновременно участвовать в нескольких колебаниях, что приводит к сложным формам колебаний

Для практических целей бывает необходимо разложить сложное колебание на простые, обычно гармонические колебания. Фурье показал, что периодическая функция любой сложности может быть представлена в виде суммы гармонических функций частоты которых кратны частоте сложной периодической фукции. Такое разложение периодической функции на гармонические колебания (механические, элетрические и др) называется гармоническим анализом. Существуют математические выражения, которые позволяют найти состовляющие гармонических функний. Анализ осуществляется анализаторами. Совокупность гармонических колебаний, на которые разложено сложное, называется гармоническим снектром. Его представляют как набор частот отдельных гармоник с соответствующими

амплитудами.

5 Виды волн в упругой среде. Принцип Гюйгенса. Уравнение упругой волны.

Механическая волна - колебания распространяющиеся в пространстве и несущие энергию. Волны бывают: упругие (распространение упругих деформаций), волны на поверхности жидкости. Упругие возникают благодаря связям между частицами среды: перемещение одной частицы от положения равновесия приводит к перемещению соседних частиц.

Согласно принципу Гюйгенса - каждая точка, до которой дошла волна, сама является источником вторичных (сферических) волн, а фронт результирующей волны, является результатом интерференции (сложение) вторичных когерентных ( равной частоты) волн.

Уравнение волны - это зависимость между смещением колеблющейся точки(у) от координаты вдоль оси X и времени: y=A*cos[w(t-x/ню)]

А - амплитуда волны - максимальное отклонение от положения равновесия. W (с хвостиком как у частоты) - циклическая частота,

Т-период колебаний,

v-скорость волны,

ню -частота(Гц).

В упругой среде волны бывают

поперечные, когда колебание перпенликулярно скорости;

продольные, когда колебание лежит в плоскости скорости: рисунок,похожий на горизонтальную пружину

К поперечным относятся: волны на поверхности воды, электромагнитные и т. д. К продольным: звуквая, волна мышц дождевого червя и др.

6 Интерференция волн в упругой среде.

Интерференцией называется сложение волн, при котором происходит постоянное распределение амплитуды в пространстве. Интерференция волны возможна при постоянной разности фаз и одинаковой частоте (когерентность волн)

дельтаd - разность хода двух волн (от источников S1 и S2).Если разность хода двух волн равна целому числу длин волн,то при их встрече в точке А волны встретятся гребень с гребнем, впадина с впадиной и произойдет усиление волн

(условие максимума)- max:!дельта.d=k*лямда!. Если разность хода равна нечетному числу,то при встрече встретятся гребень с впадиной и волны погасят друг друга.

(min. !дельтаd=(2k+1)*лямда/2! - условие минимума.

Т. е. при интерференции в некотором месте пространства от сложения двух когерентных волн будут чередоваться максимумы и минимумы. В

максимумах состредоточится вся энергия. В минимумах она просто не попадет. В максимумах от сложения волн амплитудами A1 и Аз будет А=А1+А2. В минимуме А'=А1-А2.

7 СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ

Результатом интерференции волн, идущих навстречу равной амплитудой

частоты, постоянной разности фаз дельтаФИ=пи (т. е. Волны колеблются в противофазе). Расстояние между источниками волн должна быть равной целому числу полуволн: Лямда ст- длина стоячей полуволны.

При этой интерференции образуется волна, у которой каждая точка имеет постоянную амплитуду колебаний, не изменяющуюся с течением времени Амплитуда стоячей волны зависит лишь от расстояния до источника волн. Если бегущие навстречу волны имеют амплитуду А,то стоячие волны в гребне будут иметь амплиттуду А1=2А,а в узле А1=0.

0<=Aст<=2A

точки К, M...-узлы стоячей волны. С, B.. –пучности (гребней) стоячей волны. . Стоячие волны можно получить в шнуре, закрепленном с одного конца.

Интерферировать будут волны - одна - бегущая от источника волны, другая отраженная от места закрепления.

Стоячие волны легко получить в столбе трубки.

БИЛЕТ 8, ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА. ЕГО МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ.

Эффектом Доплера называется изменение волн, воспринимаемых наблюдателем, вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя.

Если Vи -скорость движения источника волн,

Vн -скорость движения наблюдателя,

V-скорость распространения волны.

Длина волны, скорость и частота связаны соответствием: !длина волны=V/ню!, то частота, воспринимаемая наблюдателем, при сближении с источником волн: !Ню'=(V+Vн/V-Vн)*Ню!, т е.она ,бльше испускаемой. При удалении источника от наблюдателя:Ню''=V-Vн/V+Vи*НЮ воспринимаемая частота меньше испускаемой. Это свойство нашло применение в медико-биологических исследованиях. Например, для определения скорости течения крови, скорости движения клапанов и стенок сердца.

Ультразвуковая волна частотой НЮr и скоростью V направляется на двнжущийся объект воспринимается технической системой( приемником). Приемник принимает из-за эффекта Доплера уже другую частоту !

Ню пр=V+Vo/V-Vo*НЮr так как скорость ультразвука V>>Vo. (скорость движения исследуемого объекта, то !Ню2=2Vo*НЮi/V! -доплеровскии сдвиг частоты.

9 Виды звука. Физические характеристики звуков.

Звук - механические волны, распространяюищеся в упругой среде частотой от 20-20000Гц.

Принято различать:1)тоны или музыкальные звуки 2)шумы; 3)звуковые удары

Тон-звук, являющиеся периодическим процессом. Если он гармонический (изменяется по закону синуса или косинуса), то он называется простым (чистым).

Характеристика звука:

а) частота

б) высота тона, зависящая от частоты

в) громкость - субъективная характеристика звука, . зависящая от интенсивности (I),порога слышимости и частоты тока. • Сложный тон можно разложить на простые.

Наименьшая частота является основной Vо (амплитуда ее наибольшая). Остальные гармоники имеют частоты кратные основной. Дальше график зависимости. по горизонтали t,вертик А

По мере возрастание частоты амплитуда убывает. Набор частот с указанием - их относительной интенсивности (амплитуды -А) называется гармоническим сектором сложного тока, он линейчатый.

Шум- звук, со сложной,неповторяющейся временной зависимостью.

эвуковой удар – кратковременные звуковые воздействия - хлопок, взрыв. Энергетической характеристикой является интенсивность - Вектора Умова

I(стрелка вектора)= (Wв2*р*Ав2/2)*U(стрелка вектора)

w-частота волны

р - плотностьь среды

А - амплитуда волны

V - скорость

10 Характеристика слухового опущения и их связь с физическими характеристками звука. Звуковые измерения.

Звук является объектом звуковых ощущений Воспринимая тоны, человек ощущает их по высоте.

Высота - субъективная характеристика частотой сеновного

Тона (в основном). Высота зависит от сложности тона и его интенсивности.

Звук большей интенсивности воспринимается как наиболее низкого тона.

Тембр определяется исключительно спектральным составом (набором гармоник) Громкость- характеризует уровень слухового ощущения. Путем сравнения •

слухового ощущения от двух источников громкости может быть оценен.

психофизический закон Вебера-Фехнера, если увеличивать уровень раздражения ( ингенсивность-I) в n раз, то ощущение этого раздражения(громкость-Е) возрастает на n ,т.е на одинаковую величину. Математически это значит:Е=k*lg*I/Io k-коэффицент пропорциональности зависит от частоты и интенсивности.

Условно считают, что на частоту 1000 Гц шкалы громкости и интенсивности совпадают E=10lg*I/Io. При этом уровень интенсивности измеряется в децибелах(дБ), а уровень громкости в фонах. На других частотах громкость измеряют, сравнивая исследуемый звук со звуком частотой 1000 Гц. Изменяют интенсивность при следующих частотах (20,50,100,200, 400...Гц), до тех пор, пока не возникнет слуховое ощущение аналогично слуховому ощущению при 1000Гц. Построение кривой равной громкости (рис 8.4 с 134- Ремизов) наоснавание данных людей с нормальным слухом.

Нижняя кривая - порог слышимости для разных интенсивности и частот. Каждая промежуточная кривая с одинаковой громкостью, но I и V(ню,частотой).

Метод измерения остроты слуха называется в медицине аудиметрией. На специальном приборе определяют коры слухового ощущения на разных частотах. Сравнивая аудиаграмму больного человека, с нормальной кривой порога слухового ощущения, можно судить о потере слуха человека.

11 Физические основы работы аппарата речи человека.

Звук является источником информации. Человек обладает речью. На выдохе, когда через гортань проходит воздух, с помощью языка и губ можно регулировать интенсивность воздушного потоrа, а голосовые связки колеблются с той или иной частотой (в пределах от 20 до 20000 раз в секунду) создают звуки.

В гортани образуются стоячие волны, гортань служит резонатором, т.е. усилитель не всех, а лишь частот резонирующих с частотой колебания голосовых связок, это формирует тембр голоса (его окраску). Изменяя с помощью изменения положения языка и губ длину воздушного столба, формируются звуки и речь (произношение букв). При разговоре, пении, произношении звуков, в воздухе образуются волны с частотой от 20 до 20000 Гц, которые распространяются в пространстве со скоростью, зависящей от упругих свойств среды и являются продольными, т.е. колебание частот упругой среды в звуковой волне происходит в плоскости скорости волны.

12 Физические основы работы аппарата слуха человека.

Слуховая система связывает непосредственно приёмник звуковой волны с головным мозгом, она получает, преобразовывает и передаёт информацию.

Она состоит из:

1) наружного уха

2) среднего уха;

3) внутреннего уха

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода.

С помощью ушной раковины, на которой дифрагируют звуковые волны - т.е. огибают её, человек научился определять направление звука (откуда он). В зависимости от разности фаз (т.к. разность хода возникает из-за разного расстояния источника звуковых волн до одного и другого уха) волны дошедшие от одного и другого уха и определяется направление на источник звука. (2) Из наружного уха звук попадает в среднее ухо, существенная часть которой является барабанной перепонкой, способная совершать колебания в диапазоне звуковых частот (20-20000 Гц). На нее действует звуковое давление (р1), обуславливающее силу звукового давления (F1)

F1=P1*S1

S-плошадь барабанной перепонки.

На овальное окно внутреннего уха действует сила F2=P2*S2

Р2 - звуковое давление в жидкой среде

Среднее ухо увеличивает в 26 раз (или на 26 дБ) давление, передаваемое из внешней среды внутреннему уху. Кроме того, при звуке большой интенсивности, среднее ухо ослабляет его при передаче внутреннему уху.

Барабанная перепонка вступает в резонанс с частотой поступающей к ней звуковой волны. Она обладает частотно-избирательными свойствами. Во внутреннем ухе происходит: колебание мембраны овального окна - сложные колебания основной мембраны - раздражение волосовых клеток (рецепторы) - генерация электрического сигнала, поступающего в мозг.

13 Ультразвук. Применение и источники ультразвука. Действие ультразвука на ткани организма. Использование ультразвука в медицине.

Ультразвк – механические колебания и волны, частоты которых более 20 кГц. Верхний предел ультразвка 10^9 – 10^10 Гц.

Для генерации ультразвука применяют устройства УЗ-излучатели – электро-механические излучатели. Они основаны на явлении обратного пьезоэффека под действием электрического поля некоторые кристаллы (кварцы, сегнетова соль, керамика на основе титана, бария и др.) деформируются. На пластинку с хорошо выраженным пьезоэффектом подаётся переменное напряжение с частотой, подобранной для данного материала определённой толщины. Пластинка, вступившая в резонанс с внешним напряжением, начинает колебаться с той же частотой, в пространстве узлучается УЗ-волна данной частоты.

Применени УЗ создаётся уже на основе пьезоэффекта – возникновение напряжения при деформации кристалла, которое может быть измерено.

Применение УЗ в медицине связано с особенностями его распространения. Отражение УЗ на границе раздела двух сред зависит от соотношения волновых сопротивлений. УЗ-волны хорошо отражаются от границы мышцы-надкостница-кость, поверхности полых органов и т.д., поэтому можно определить расположение и размеры неоднородных включений полостей внутренних органов и т.д.

Скорость УЗ-волн и их поглощение зависит от состояния среды (УЗ используют для изучения молекулярных свойств вещества).

При воздействии УЗ на биологические ткани возникают: микровибрации на клеточном уровне, разрушение био-макро-молекул. Перестройка и повреждение биологических мембран, изменение проницаемости мембран; тепловое действие; разрушение клеток и микроорганизмов.

Ультразвук в медицине используется в диагностике, либо как метод воздействия на ткани.

14

Внутреннее трение в жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновская и неньютоновская жидкость.

При течении жидкости отдельные слои жидкости воздействуют друг на друга с силами, касательными к слоям. Это явление называется внутренним трением или вязкостью. Эту силу можно рассчитать используя уравнение Ньютона.

Fтр = этта*S*dv/dz

Где этта - коэффициент вязкости

S- площадь соприкасающихся слоёв жидкости; dV/dz - градиент скорости -изменение скорости между соседними слоями жидкости в направлении, перпендикулярном скорости.

Этта = Fтр/(S*dV/dx) - величина, численно равная силе внутреннего трения, с которой взаимодействуют 2 слоя жидкости в единице площади при единичном градиенте скорости.

Жидкости, для которых коэффициент вязкости "этта" не зависит от градиента скорости, называются Ньютоновскими, они подчиняются уравнению Ньютона. Жидкости, не подчиняющиеся уравнению Ньютона - неньютоновские. У них коэффициент вязкости завистит от градиента скорости. Их вязкость больше вязкости ньютоновской жидкости, т.е. при течении этих жидкостей работа внешних сил затрачивается не только на преодоление ньютоновской вязкости, но и на разрушение структуры. Кровь - неньютоновская жидкость.

15Течение жидкости в цилиндрических трубах. Формула Гагена-Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.

Течение вязкой жидкости по трубам представляет интерес для медицины, т.к. кровеносная система состоит, в основном, из цилиндрических сосудов разного диаметра. Скорость слоя соприкасающегося со стенками труб = 0; наибольшую скорость имеют частицы движущиеся вдоль оси трубы.

V4>V3>V2>V1 (V-скорость)

Объем жидкости, протекающей через

горизонтальную трубу за 1 сек (тетта)

выражается формулой Пуазейля

Q = (пR^4/8*этта)*(p2-p1/l)

R - радиус трубы

этта - вязкость жидкости

l - длина трубы

Р1и Р2 - давление в начале и концы трубы

Р2 > Р1 Из формулы видно, что при прочих равных условиях через трубу проходит тем больше жидкости, чем больше радиус трубы и меньше вязкость жидкости.

Величина x = 2*этта*l/пи*R^4 носит название гидравлического сопротивления. Гидравлического сопротивления тем больше, чем больше вязкость (этта) и длина трубы(l) и меньшая площадь поперечного сечения(S = пи*R^2)

Гидравлическое сопротивление труб соединённых последовательно: x = x1 + x2 + ...

Параллельно: 1/x = 1/x1 + 1/x2 + ... => x = (1/x1 + 1/x2 + 1/x3 + ...)^-1

Для труб переменного сечения: Q = (пи*R^4/8*этта)*(dP/dl) Чем шире труба, тем больше давление на стенки и меньше скорость течения жидкости; чем уже труба, тем скорость течения больше, а давление на стенки труб меньше.

16

Ламинарное и турбулентное давление жидкости. Число Рейнольдса.

Ламинарное течение иначе называется слоистым. Увеличение скорости течения вязкой жидкости из-за неоднородности давлений по поперечному сечению трубы создаёт завихрения и движение становится вихревым или турбулентным. При таком течении скорость частиц в каждом месте беспрерывно и хаотически изменяется, движение является нестационарным. Характер течения жидкости по трубам зависит от свойств жидкости, скорости её течения, размера трубы и определяется

Rc=РОж*V*D(x)/этта

РОж - плотность жидкости;

V - скорость

D – диаметр трубы

Этта – вязкость (динамическая)

Если Rс>Rc критического, то движение жидкости турбулентное. Например, для гладких цилиндрических труб Rс кр=2300

Ню = этта/РОж – кинематическая вязкость. Rc = V*D/Ню.

Размерность[Ню]=м^2/c; в системе СГС [Ню]-Ст (стокс); 1Ст=10^-4 м^2/c

Кинематическая вязкость полнее, чем динамическая учитывает влияние внутреннего трения на характер течения жидкости или газа. Течение крови в артериях в норме является ламинарным, не большая турбулентность возникает вблизи клапанов, при патологиях, когда вязкость крови уменьшается движение, становится турбулентным. Шум, возникающий при турбулентном течении, служит диагностирования заболевания (его прослушивают на плечевой артерии при измерении давления крови). Течение воздуха в носовой полости в норме минимальное. При воспалениях и других отклонениях от нормы оно становится турбулентным, что приводит к дополнительной работе дыхательных мышц.

При моделировании жизненных систем дня их изучения число Рейнольдса является коэффициентом подобия.

17 Физическая модель сердечно - сосудистой системы (модель Франка). Пульсовая волна.

О. Франк предложил гидродинамическую модель кровеносной системы. Она позволяет установить связь между ударным объемом крови (объем крови выбрасываемый желудочком за одну систолу) гидравлическим сопротивлением периферической части системы кровообращения (Х0) и изменением давления в артериях.

Артериальная часть системы моделируется упругим (эластичным) резервуаром (УР)

Кровь находится в упругом резервуаре (артерии), её объеме любой момент времени V=V₀+КР

К - упругость резервуара V₀ - объем резервуара при отсутствии давления

В (УР) - артерии поступает кровь из сердца объемная скорость кровотока - Q; от (УР) кровь течёт с объемной скоростью – Q0 в периферическую систему (артериолы, капилляры). Пусть гидравлическое сопротивление постоянно (X₀). Тогда

1) 2) - следует из уравнения Пуазейля; Р – давление в (УР); Р₀ – венозное давление. 3)

Решая совместно уравнения (1), (2), (3) Франк получил

- давление в резервуаре после систолы.

- зависимость скорости оттока крови от времени

- объемная скорость кровотока в УР в конце систолы (начало диастолы).

При сокращении сердечной мышцы кровь выбрасывается из сердца в аорту и отходящие от неё артерии, при этом кровь растягивает аорту, артерию и другие крупные сосуды, т. е. они принимают за время систолы больше крови, чем её оттекает к периферии. Систолическое давление человека в норме 16 кПа. Во время расслабления сердца (диастола) растянутые кровеносные сосуды спадают и потенциальная энергия, сообщенная им сердцем, переходит кинетическую энергию тока крови, при этом поддерживается диастологическое давление = 11 кПа. Распространяющуюся по аорте и артериям волну повышенного давления, вызванной выбросом крови из левого желудочка в период систолы, называется пульсовой Волной. Она распространяется со скоростью 5-10 м/с, т.е. за 0,3 сек (время систолы), она распространяется на 1-3 метра. Фронт пульсовой волны достигает конечностей раньше, чем начинается спад давления в аорте. Но скорость крови 0,3-0,5 м/с.

У человека с возрастом модуль упругости возрастает, возрастает и скорость пульсовой волны.

18 Механическая работа и мощность сердца.

Физические основы клинического метода определения давления крови.

Работа совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления и сообщению крови кинетической энергии. Ал=А1+А2=РО*Vу+ РО*Vу*скор^2/2 – работа левого желудочка.

Vу – ударный объем крови;

РО - плотность крови;

Скор - скорость крови в аорте.

Т.к. работа правого желудочка Ап=0,2Ал, то работа всего сердца: А=Ал+0,2Ал=1,2 Ал – формула справедливая и для покоя и для активного состояния организма (состояния отличающегося скоростью кровотока) А1=1 Дж – работа разового сокращения.

Ас=86400 Дж – работа суточного сокращения.

При активной мышечной деятельности Ас возрастает в несколько раз. Средняя мощность сердца 3,3 Вт.

При операциях на сердце, которые требуют его временного выключения из системы кровообращения, пользуются специальным аппаратом искусственного кровообращения.

Физический параметр - давление крови, играет большую роль в диагностике многих заболеваний. Систолическое и диастоличеcкое давления в какой-либо артерии могут быть измерены непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Но в медицине используют бескровный метод, предложенный Н.С. Коротковым. Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжетку, в неё накачивают воздух и она сжимает руку. Затем через этот же шланг воздух выпускают и с помощью манометра измеряют давление воздуха в манжетке.

Сначала давление воздуха в манжетке избыточно над атмосферным=0, (манжетка не сжимает руку и артерию). По мере накачивания воздуха в манжетку она сдавливает артерию и прекращает ток крови. Давление воздуха внутри манжетки при расслабленной мускулатуре = давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжеткой. Выпуская воздух, уменьшают давление в манжетке и мягких тканях, соприкасающихся с ней.

Когда давление = систолическому, кровь способна пробиться через сдавленную артерию - возникает турбулентное течение, характерный шум прослушивает врач на артерии локтевого сгиба (внутри). Продолжая уменьшать давление, восстанавливают ламинарное течение, шум прекращается - это диастолическое.

Приборы для измерения давления – тонометры.