- •Курс физики и биофизики
- •Введение
- •I.Поступательное движение
- •1. Кинематика поступательного движения.
- •2.Скорость поступательного движения
- •Динамика поступательного движения
- •1.Основные законы динамики
- •Закон изменения импульса
- •Закон сохранения импульса
- •Вес тела и невесомость
- •Работа и мощность
- •6. Энергия системы
- •7. Особенности движения тела в условиях невесомости.
- •II. Вращательное движение
- •Кинематика вращательного движения
- •1. Угловая скорость
- •2. Линейная скорость
- •3. Угловое ускорение
- •2. Момент инерции
- •3 Кинетическая энергия вращательного движения
- •4. Основной закон динамики вращательного движения
- •5. Закон изменения момента импульса
- •6. Закон сохранения момента импульса
- •III. Колебательное движение
- •Гармонические колебания
- •2. Основные характеристики гармонического колебания
- •7. Математический маятник
- •Сложение гармонических колебаний, происходящих по однойпрямой с одинаковой частотой
- •Сложение гармонических колебаний с кратными частотами
- •10. Затухающие колебания
- •11. Вынужденные колебания
- •12. Механический резонанс
- •Колебательные процессы в природе
- •IV. Волны
- •Поперечные и продольные волны
- •Уравнение плоской гармонической волны
- •3. Интенсивность плоской волны или плотность потока энергии
- •V. Акустика
- •1. Природа звука
- •2. Интенсивность звуковой волны
- •Звуковой резонанс
- •Характеристики слухового ощущения
- •Закон Вебера-Фехнера
- •6. Шкала единиц для интенсивности звука
- •Кривые равные громкости
- •Ультразвук и инфразвук
- •9. Физические основы измерения звуковых колебаний вклинике (звуковые методы исследований)
- •VI. Молекулярно – кинетическая теория (мкт)
- •1. Основные положения мкт:
- •Газовые законы для идеального газа
- •2. Основные уравнения мкт
- •3. Понятие о степенях свободы
- •Внутренняя энергия идеального газа
- •Работа газа в изопроцессах
- •5. Реальные газы
- •VII. Гидродинамика. Гемодинамика
- •Идеальная жидкость
- •Уравнение Бернулли
- •3. Течение реальной жидкости. Формула Ньютона
- •4. Физические свойства крови
- •5. Виды течения жидкости
- •Закон Гагена-Пуазейля
- •Модели сердечно-сосудистой системы
- •8. Пульсовые волны
- •9. Работа сердца
- •VIII. Реальные среды (жидкости и твердые тела)
- •1. Основные свойства жидкостей
- •2. Поверхностное натяжение жидкости
- •3. Дополнительное (Лапласовское) давление жидкости
- •4. Капиллярные явления
- •5. Газовая эмболия
- •6. Виды твердых тел
- •7. Закон Гука
- •8. Механические свойства биологических тканей
- •Моделью вязко-упругих свойств является параллельно соединенные этиэлементы, а для упруго-вязких – последовательное соединение:
- •IX. Термодинамика
- •1. Основные определения
- •2. Термодинамические системы
- •3. Первое начало термодинамики
- •4. Применение первого начала термодинамики к биологическим системам
- •Приведенная теплота и энергия
- •6. Второе начало термодинамики
- •7. Живой организм как открытая термодинамическая система
- •X.Электростатика
- •1. Электрическое поле
- •3. Потенциальная энергия электрического поля
- •4. Электроемкость
- •5. Проводники и диэлектрики в электрическом поле
- •Проводники:
- •Диэлектрики:
- •6.Поляризация диэлектриков
- •XI. Электрический ток
- •2. Правила Кирхгофа
- •3. Работа и мощность тока
- •4. Переменный электрический ток
- •Общее сопротивление переменному току
- •XII. Элементы электроники
- •Полупроводниковые электронные устройства
- •1. Полупроводниковый диод
- •Полупроводниковый триод
- •XIII. Постоянное магнитное поле
- •1. Магнитное поле
- •2. Взаимодействие магнитных полей двух токов в параллельных проводниках
- •3. Вещества парамагнитные, ферромагнитные и диамагнитные
- •XIV. Электромагнетизм
- •Опыты Фарадея
- •Направление тока эми
- •Основное уравнение эми
- •Самоиндукция
- •Токи замыкания и размыкания
- •Энергия магнитного поля
- •Вихревые токи
- •Электронно-лучевая трубка
- •XV.Действие электромагнитных полей, электрических токов на биообъекты
- •1.Действие на биоткани переменных высокочастотных токов. Диатермия.
- •2.Действие на биоткани переменного электрического поля ультравысокой частоты. Увч-терапия
- •Действие переменного высокочастотного магнитного поля. Индуктотермия
- •Воздействие на биологическиеткани электромагнитными волнами
- •5. Чувствительность живых существ к электромагнитным полям
- •Действие электрических токов на биологические структуры
- •1. Действие постоянного тока
- •2. Действие импульсных токов
- •3.Действие переменного тока на живые ткани
- •4. Эквивалентные электрические схемы моделирования биологических структур
- •5. Реография
- •XVI. Физические процессы в биологическихмембранах
- •1. Структура и свойства биологических мембран
- •Транспорт веществ через клеточные мембраны
- •2. Общее уравнение переноса
- •3. Электродиффузионное уравнение переноса
- •4. Пассивный и активный транспорт
- •Натрий-калиевый насос
- •5. Мембранный потенциал – φм
- •1)Потенциал покоя
- •2) Потенциал действия
- •6. Осмос
- •XVII. Волновые свойства света
- •1. Интерференция волн
- •2 . Интерференция света
- •3. Интерференция в природе
- •4. Интерференция на тонкой пленке
- •Интерферометр
- •5. Дифракция волн и света
- •Дифракционная решетка
- •Поляризация волн
- •Поляризация света
- •7. Интенсивность волны
- •8. Двойное лучепреломление
- •9. Оптически активные вещества
- •10. Дисперсия света
- •XVIII. Квантовые свойства света
- •1. Двойственность (дуализм) природы света
- •2. Постулаты Бора
- •3.Энергетические уровни атома
- •4. Виды излучения
- •Правило Стокса по фотолюминесценции
- •Применение люминесцентного анализа
- •XIX.Лазеры
- •Свойства лазерного излучения
- •XX. Тепловое излучение
- •Основные характеристики теплового излучения.
- •Абсолютно черное тело
- •Закон Кирхгофа
- •Закон Стефана-Больцмана
- •Закон Вина
- •Формула Планка
- •Инфракрасное излучение (ик)
- •Ультрафиолетовое излучение (уф)
- •XXI. Рентгеновское излучение
- •Биологическое действие рентгеновского излучения.
- •XXII. Ядро атома. Радиоактивность Состав ядра
- •Ядерные силы
- •Модели атомных ядер
- •Энергия связи
- •Радиоактивность
- •Основной закон радиоактивности распада.
- •Виды распадов
- •XXIII. Дозы излучения
- •XXIV. Элементы квантовой механики
- •XXV. Бионика
- •Введение в лабораторный практикум
- •1. Подготовка к выполнению лабораторной работы
- •2. Понятия об измерении и погрешностях измерения
- •3. Погрешности прямых измерений
- •4. Элементы теории погрешностей
- •5. Порядок вычисления погрешностей прямого измерения
- •6. Точность вычисления
- •7.Правила построения графиков
- •8. Контрольные задания для построения графиков
- •9. Основные правила техники безопасности при работе в лабораториях физики
- •Заключение
- •Рекомендуемая литература
- •Краткий справочник по физике Фундаментальные константы
- •Система единиц Приставки Си
- •Механика Кинематика:
- •Уравнение состояния:
- •Броуновское движение:
- •Распределение в потенциальном поле:
- •Термодинамика:
- •Тепловой баланс:
- •Тепловое расширение:
- •Тепловые машины:
- •Электрические и электромагнитные явления Электростатика:
- •Электродинамика. Постоянный ток:
- •Законы электролиза:
- •Электромагнетизм
- •Пространственно-энергетический параметр
Закон изменения импульса
По второму закону динамики
,
где
– сила, Н;
– масса, кг;
– ускорение,
.
Так
как:
,
то изменение импульса тела равно импульсу силы (закон изменения импульса):
→
0,
где
-
импульс тела;
- импульс силы;
и
-
конечная и начальная скорости движения.
(Здесь и далее обозначения векторов могут быть опущены).
Закон сохранения импульса
Система называется изолированной или замкнутой, если на нее внешние силы не действуют (или их равнодействующая равна 0).
В изолированной системе сумма импульсов всех тел есть величина постоянная.
Так как импульс тела равен:
,
то по закону сохранения импульса:
i
= const,
где
- импульс каждого тела;
- число тел.
Этот закон имеет широкое проявление и применение особенно в реактивной технике (все виды реактивных двигателей), а также при отдаче орудия или винтовки при выстреле. В природе реактивное движение встречается у некоторых рыб, у личинок стрекозы, у кальмаров и медуз. В Крыму растет так называемый «бешеный» огурец.
Вес тела и невесомость
Сила, с которой тело притягивается к земле, называется силой тяжести. Вес тела - это сила, с которой тело под действием силы тяжести действует на опору, подвес или растягивает пружину.
Вес тела действует на опору, а сила тяжести на тело. Вес тела равен силе тяжести, если тело не движется или движется равномерно.
Вес тела равен:
,
где - масса, кг;
- ускорение свободного падения,
.
Если тело имеет дополнительное ускорение, то
,
где
– дополнительное ускорение,
;
- ускорение направленное вверх;
- ускорение направленное вниз.
Закон всемирного тяготения устанавливает, что любые тела друг к другу притягиваются с силами, пропорциональными их массам и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними:
.
Взаимодействие между телами осуществляется либо при непосредственном контакте, либо посредством силового поля.
Невесомость
- это состояние, при котором тело не
оказывает давления на опору, то есть
тело свободно движется в поле тяготения,
в этом случае
.
Если
,
то возникают перегрузки.
Работа и мощность
Механической
работой называется физическая величина,
равная произведению модуля силы на
модуль перемещения и на косинус угла
между ними:
где
- работа, Дж;
- сила, Н;
- путь, м;
- угол между направлением силы и
направлением движения.
Если
,
,
то
.
Единицей работы
является джоуль (Дж), он равен работе,
совершаемой силой в 1 Н при перемещении
тела на 1 м в направлении действия силы.
Элементарная работа силы определяется
скалярным произведением этой силы на
элементарное перемещение точки ее
приложения:
.
Полную работу можно определить, суммируя
элементарные работы, т.е.
.
В зависимости от угла между векторами
силы и перемещения работа может быть
как положительной, так и отрицательной.
Мощность – это величина работы, совершенной в единицу времени, то есть скорость выполненной работы.
Средняя
мощность, (Вт):
.
Мгновенная мощность равна первой производной от работы по времени:
.
Если
,
то
и
тогда
.
Единицей мощности является ватт (Вт). Это такая мощность, при которой работа в 1 Дж совершается за 1 с.
