Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

им. Н.Н. БУРДЕНКО"

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ

Методические указания

студентам по теме лабораторного занятия

АКУСТИКА. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВОГО ОЩУЩЕНИЯ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ

ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА. АУДИОМЕТРИЯ.

Воронеж 2009

РАЗДЕЛ: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ.

ТЕМА: Акустика. Физические характеристики звука. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Аудиометрия.

ЦЕЛЬ: Рассмотреть физические характеристики звуковых колебаний и познакомить студентов с основами аудиометрии. Проанализировать особенности распространения звуковых волн в различных средах; познакомиться с физиологической акустикой, в частности, изучить физические основы слуха человека.

ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ: После выполнения работы студент должен использовать полученные знания для оценки связи характеристик слухового ощущения с физическими характеристиками звука, уметь регистрировать и трактовать аудиограммы для каждого уха.

МОТИВАЦИЯ ТЕМЫ: Знание законов акустики поможет студенту-медику более полно использовать звуковые колебания в качестве источника информации о явлениях окружающей среды и для получения информации о состоянии внутренних органов человека. В медицинской практике широкое распространение получили такие звуковые методы диагностики, как аускультация, перкуссия, фонокардиография, ультразвуковые методы исследований. Аудиограммы используют для оценки остроты слуха человека и для диагностики заболеваний органов слуха.

I. Самостоятельная работов студента во внеурочное время.

Задание 0.

Повторить теоретический материал школьного курса физики, раздел " Механические колебания и волны " по следующей схеме:

1. Особенности распространения поперечных и продольных механических волн в газах, жидкостях и твердых телах.

2. Характеристики механических колебаний и волн: длина волны, частота, период, спектр.

3. Энергетические характеристики механических колебаний и волн: поток энергии, объемная плотность энергии, плотность потока энергии волны (интенсивность волны). Вектор Умова.

Задание 1.

Изучить теоретический материал занятия, используя рекомендованную литературу и настоящую методическую разработку, по следующей логической структуре учебного материала:

1. Особенности распространения звука в воздухе, в воде и в тканях человека:

а) физические основы слуха человека;

б) характеристики слухового ощущения (тембр, высота, громкость) и их связь с физическими характеристиками звука;

в) звуковое давление, единицы измерения звукового давления;

г) понятие порогового значения громкости звука, шкала громкости, единицы измерения.

2. Профильные вопросы

а) Лечебный факультет:

– субъективные характеристики звукового восприятия и методы их количественной оценки;

– особенности аудиограмм для различных возрастных групп;

– единицы измерения силы звука, звукового давления, громкости и высоты тона в системе СИ и внесистемных единицах (бар, сон, мел).

б) Педиатрический факультет:

– особенности анатомического строения слухового анализатора у детей 3-4-х лет и особенности их слухового восприятия;

– специальные способы исследования слуха в детском возрасте.

в) Стоматологический факультет:

– особенности распространения звуковой волны в мягких покровах головы и через кости черепа;

– сравнительная характеристика акустического сопротивления воздуха и жидкости внутреннего уха.

Средства для самоподготовки студентов во внеурочное время

1. Учебная и методическая литература

а) основная

– Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. – М.: Дрофа, 2007. – С. 93-112.

– Ремизов А.Н. Курс физики, электроники и кибернетики. – М.: Высшая школа, 1982. – С. 64-90.

– Лекционный материал по разделу "Механические колебания и волны".

б) дополнительная

– Блохина М.Е. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике / М.Е. Блохина, И.А. Эссаулова, Г.В. Мансурова. – М.: Дрофа, 2001. – С. 52-57.

2. Консультации преподавателей (еженедельно по индивидуальному графику).

Теоретический материал по теме занятия

Звуковые волны – это механические колебания, распространяющиеся в упругих средах. Скорость их распространения зависит от упругих свойств, плотности и температуры среды. При 0С в воздухе скорость распространения звука равна 331,5 м/с, в воде – 1500 м/с. С повышением температуры скорость распространения звуковой волны увеличивается. Наблюдается сильное отражение звука от неоднородностей среды и от областей с большим градиентом температуры. Для характеристики звука используют обычные объективные параметры – длину волны, период, частоту, интенсивность, давление, спектр. В биологическом отношении звуковая волна является специфическим раздражителем слухового анализатора человека и животных. В тканях живого организма звук может распространяться в форме как продольных, так и поперечных волн.

Звуки делятся на тоны, шумы и звуковые удары.

Различают простые и сложные тоны. Простой тон – это звуковое колебание, происходящее по гармоническому закону. Основной его характеристикой является частота. Если тон представяет собой не гармоническое колебание, то он называется сложным. Простой тон дает камертон, сложный – музыкальные инструменты или голосовой аппарат. Сложный тон можно разложить на простые, при этом тон наименьшей частоты называется основным, а остальные обертонами. Набор частот с указанием их интенсивностей называется акустическим спектром сложного тона. Спектр сложного тона линейчатый.

Шум – звук, отличающийся сложной временной зависимостью. Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно меняющихся сложных тонов. Спектр шума сплошной.

Звуковой удар – это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т.п.

Субъективной физиологической характеристикой звука является громкость, которая характеризует уровень слухового ощущения. В основе измерения громкости лежит психофизический закон Вебера-Фехнера. Согласно этому закону, при увеличении раздражения в геометрической прогрессии, ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии. Громкость выражают в фонах (фон). Принято считать, что на частоте 1 кГц шкалы громкости и уровни интенсивности совпадают.