MW_LR_30_GEMODIN_Gudz_UA

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені М.І.ПИРОГОВА

Затверджено"

на методичній нараді

кафедри медбіофізики

Завідувач кафедри

Професор І.І. Хаїмзон

24. 12. 2008 р.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ ПРИ ПІДГОТОВЦІ ДО ПРАКТИЧНОГО (СЕМІНАРСЬКОГО) ЗАНЯТТЯ

Навчальна дисципліна	Медична і біологічна фізика
Модуль №2	Основи біологічної фізики
Змістовний модуль №2	Основи біомеханіки, біоакустики, біореології та гемодинаміки
Тема заняття № 7.1	Вивчення закономірностей гемодинаміки на фізичній моделі. Лабораторна робота № 30.
Курс	Перший
Факультет	Медичний

Вінниця, ВНМУ - 2009

І. ТЕМА № 7.1: «ВИВЧЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ГЕМОДИНАМІКИ

НА ФІЗИЧНІЙ МОДЕЛІ». Лабораторна робота № 30

Актуальність теми:

Серцево-судинна система – це достатньо складна фізіологічна система живого організму людини, яка головним чином складається із серця, розгалуженої мережі судин (аорт, артерій, артеріол, капілярів, вен, венул) і крові, що безперервно циркулює по замкнутому руслі завдяки ритмічним скороченням серця. Вона достатньо чутливо реагує на будь-які зміни в організмі і є джерелом діагностичної інформації щодо певних захворювань. Це виявляється як за реологічними особливостями руху крові, так і за механічними властивостями судин і серця, які керуються рефлекторно центральною нервовою системою.

Моделювання закономірностей гемодинаміки на фізичній моделі серцево-судинної системи забезпечує визначення гідродинамічних параметрів як тиск крові, об’ємна швидкість руху крові, гідравлічний опір, втрати потужності тощо, які є діагностичними характеристиками фізіологічних процесів і тому використовуються в медичній практиці.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

Знати:

• основні гідродинамічні закони, фізичні величини і одиниці їх вимірювання, а

також розуміти зв'язок між фізичними і фізіологічними параметрами

гемодинаміки;

Вміти:

• вимірювати і обчислювати гідродинамічні фізичні величини модельної гемо-

динаміки, а також користуватись приладами для вимірювання тиску крові.

ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередньо вивчених дисциплін	Отриманий вихідний рівень
Курс фізики 7-11 класів (рівень В) загальноосвітніх навчальних закладів України, розділ «Механіка», тема «Елементи механіки рідин та газів (закон Паскаля для рідин, тиск рідини на дно і стінки посудини, рух рідин по трубам змінного поперечного перерізу)».	Уміти розв’язувати задачі за допомогою формул на закони Паскаля і Бернуллі; знати одиниці вимірювання тиску

ІV. САМОТЕСТУВАННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯ ЗНАНЬ:

1. Яка із нижче написаних формул є формулою для визначення тиску стовпа рідини на дно посудини?

а) p = F/h; б) p = ρυ²/2; в) p = ρgh; г)P = mg .

Еталон відповіді: в.

2. В яких одиницях вимірюється тиск (вказати вірні записи)?

а) Н  м; б) кг/м³; в) Н / м² = Па; г) мм.рт.ст.;

д) Дж/м; є) мм.вод.ст.

Еталон відповіді: в, г, є.

3. Як зміниться швидкість руху води через поперечний переріз труби, якщо

діаметр зменшити у 3-и рази?

а) не зміниться; б) збільшиться у 3-и рази;

в) зменшиться у 3-и рази; г) збільшиться у 9-ть разів;

д) зменшиться у 9-ть разів. .

Еталон відповіді: г.

V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

5.1. Основні термінології і поняття та їх зміст:

поле швидкостей - це графічне зображення векторів швидкостей всіх точок

потоку рідини в даний момент часу;

профіль швидкостей - це графічне зображення розподілу векторів швидкостей

всіх точок поперечного перерізу потоку рідини в даний

момент часу;

стаціонарний рух - це рух рідини, лінії течії і поле швидкостей якої не

змінюються з часом;

турбулентний рух - це рух рідини, лінії течії і поле швидкостей якої

змінюються з часом за непередбачуваним законом і як

правило супроводжується шумом (звуковими

явищами);

лінійна швидкість - це відстань переміщення точок струмини рідини за

одиницю часу (υ=dx/dt, м/с);

об’ємна швидкість - це об’єм рідини, що протікає через поперечний переріз

труби за одиницю часу (Q=dv/dt, м³/с).

5.2. Теоретичні питання до заняття.

1. Стаціонарний (ламінарний) плин рідини. Умова нерозривності струменя.

2. Рівняння Бернуллі, його фізичний зміст.

3. Статичний і динамічний тиски рідини та їх вимірювання за допомогою

трубок Піто. Визначення швидкості руху рідини в трубі за

динамічним тиском (формула).

4. Плин реальних (в’язких) рідин по горизонтальній трубі постійного перерізу.

Характер розподілу швидкостей плину рідини в поперечному перерізі

(рисунок).

5. Турбулентний рух рідини. Критерій переходу ламінарного руху в

турбулентний – число Rе (Рейнольдса).

6. Формула Гагена-Пуазейля, її фізичний зміст.

7. Гідравлічний опір. Подібність формули Гагена-Пуазейля до закону Ома для

дільниці електричного кола (з’ясувати суть аналогії).

8. Серцево-судинна система, її фізична модель. Формула роботи і потужність

роботи серця (як насоса).

9. Особливості руху крові по замкнутому руслі кровообігу. Графіки змінення

тиску і швидкості руху крові у кровоносному руслі.

10.Фізичні основи методу вимірювання артеріального тиску крові. Прилади

для вимірювання тиску. Систолічний і діастолічний тиски.

5.3. Практичні завдання до заняття.

1. Підготувати протокол лабораторної роботи №30.

2. Вивчити і записати в протокол відповіді на теоретичні питання (див. пункт

5.2.).

3. Виконати завдання для самоконтролю (див. пункт 5.4.).

.

5.4. Завдання для самоконтролю (розв’язати задачі)

1. Через поперечний переріз артерії діаметром 8мм, рухається кров з середньою

швидкістю 0,4 м/с. Обчислити об’ємну швидкість руху крові.

Еталон відповіді: м³/c.

2. Густина артеріальної крові складає 1,0510³кг/м³. Визначити динамічний тиск

крові в аорті, якщо кров рухається з лінійною швидкість 0,5м/с.

Еталон відповіді: р_дин=ρυ²; 131,25 Па.

3. При температурі 20⁰С густина води дорівнює 0,9982310³кг/м³, а її в’язкість

складає 0,001 Пас. При якому діаметрі гладенької труби рух води, що має

швидкість 0,25 м/с, буде переходити із ламінарного плину в турбулентний.

Число Rе_кр=2300.

Еталон відповіді: d=Rе_крη/(ρυ); ≈9,2мм.

4. По трубі діаметром 1 см і довжиною 25см протікає вода, в’язкість якої

дорівнює 0,001 Пас. Визначити гідравлічний опір.

Еталон відповіді: Z=8ηl/(πR⁴); ≈63694

VI. ЛІТЕРАТУРА:

Основна:

[1], Р.2, п. 2, п/п 2.2.4, 2.2.5, с. 132 - 143.

Додаткова:

[3], Р.2, Гл. 10, § 9.2 - § 9.5, с. 171-179; Гл.11,§ 11.1 – 11.4, с.204-212.

[4], Ч.1, Гл. 2, § 5 - § 11, с. 21-39.

VIІ. АУДИТОРНА РОБОТА

7.1. Виконання лабораторної роботи за допомогою фізичної моделі серцево-

судинної системи.

7.2. З’ясування проблемних теоретичних питань з навчальної теми.

7.3. Обробка результатів вимірювань і складання лабораторної роботи.

7.4. Тестування набутих знань з теорії даної навчальної теми і отримання

оцінки.

7.5. Оголошення теми наступного заняття.

Автор: ст. викладач Гудзь В.О.