65

ГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИКО - СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.И. ЕВДОКИМОВА» МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РФ

Кафедра медицинской и биологической физики

Г.М. Стюрева, В.С. Воеводский, А.А. Синицын,

И.Ю. Ситанская

СБОРНИК КОНТРОЛЬНО - ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

по медицинской и биологической физике

для студентов стоматологических и лечебных факультетов

медицинских вузов

(обучающихся по специальности 060101.65 - Лечебное дело и 060201.65 - Стоматология)

ЧАСТЬ 4

Рекомендовано УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве оценочных средств

Москва

2012

ББК 22.3 я 4+28.0+5

С 38

УДК 53:61:57(08)

Рецензенты:

Н.Н. Фирсов – профессор кафедры экспериментальной и теоретической физики РГМУ, доктор биологических наук.

Е.Е. Городничев – доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ «МИФИ», кандидат физико-математических наук.

И.И. Нараленкова – доцент кафедры математики СУНЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат физико-математических наук.

С 38 Г.М. Стюрева, В.С. Воеводский, А.А. Синицын, И.Ю. Ситанская. Сборник контрольно-измерительных материалов по медицинской и биологической физике для студентов стоматологических и лечебных факультетов медицинских вузов. В 4-х частях. Часть 4. – М.: МГМСУ, 2012, 58 с.

КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ:

Сборник предназначен для интенсивной и качественной самоподготовки к контрольным работам, зачётам и экзаменам. Пособие разбито на разделы. Ко всем заданиям даны ответы, указания или решения.

В сборнике содержатся материалы, использовавшиеся на протяжении нескольких лет при проведении трёхэтапного курсового экзамена по физике в МГМСУ.

Пособие содержит 411 ситуационных задач и вопросов, иллюстрирующих особенности применения физических методов для решения интеллектуальных задач физиологического, биофизического и медицинского содержания.

Сборник составлен в соответствии с программой по физике и математике для студентов медицинских специальностей 060101.65 – Лечебное дело и 060201.65 – Стоматология.

Авторы:

Г.М. Стюрева – профессор кафедры медицинской и биологической физики МГМСУ, доктор биологических наук.

В.С. Воеводский – доцент кафедры медицинской и биологической физики МГМСУ, кандидат физико-математических наук.

А.А. Синицын – доцент кафедры медицинской и биологической физики МГМСУ, кандидат биологических наук.

И.Ю. Ситанская – доцент кафедры медицинской и биологической физики МГМСУ, кандидат педагогических наук.

ББК 22.3 я 4 + 28.0 + 5

© МГМСУ, Кафедра медицинской и биологической физики, 2012 © Г.М. Стюрева, В.С. Воеводский, А.А. Синицын, И.Ю. Ситанская, 2012

Сборник содержит вопросы и задачи (общим числом 411), предлагавшиеся на письменных курсовых экзаменах по физике, студентам первого курса МГМСУ в качестве контрольно-измерительных материалов на протяжении последних пятнадцати лет.

Собранные материалы предназначены для организации наиболее эффективной самостоятельной работы студентов по изучению физики и математики. Количество задач в каждом из восьми разделов определяется относительной важностью раздела и учебным временем, отводимым действующей программой на его изучение. Авторы считают, что разбор предлагаемых задач поможет студенту более свободно ориентироваться в основном материале, изучаемом на первом курсе.

Для удобства сборник разделён на четыре части. Четвёртая часть содержит материалы к темам: «БИОФИЗИКА», «МЕДИЦИНСКАЯ ТЕХНИКА».

Для формирования у учащихся умения анализировать условие задачи в ряде случаев предлагаются задачи «с избытком данных». В конце сборника содержатся необходимые для решения задач справочные данные. Материалы сборника использовались не только на письменных экзаменах, но и при проведении промежуточного контроля разного уровня. При этом использовались и ЭВМ. В последнем случае студенту предлагалось либо ввести с клавиатуры компьютера свой ответ в оговоренных единицах измерения, либо выбрать и указать букву (номер) наиболее, по его мнению, подходящего ответа из перечисленных в условии.

В процессе сдачи экзамена или зачёта экзаменуемому часто приходится оформлять свои ответы в виде документа, который свидетельствует об его уровне компетентности. Продемонстрировать уровень компетентности не ниже того, который имеется на самом деле, поможет следование приведённым рекомендациям.

Умение правильно оформить документ легче всего приобрести, постепенно решая задачи и записывая их решения самостоятельно.

Авторы выражают надежду, что работа с материалами сборника окажется полезной студенту при подготовке к экзамену и зачетам, а преподавателю позволит более эффективно проводить семинарские занятия.

Рекомендации к работе с пособием.

Применяя физику, используют физические величины. Физическая величина (величина) — это характеристика одного из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта.

Размер физической величины — это количественное содержание в данном объекте определённой физической величины.

Единица физической величины — это физическая величина, фиксированная по размеру и принятая в качестве основы для количественной оценки конкретных физических величин.

Эталоном единицы физической величины называется средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утверждённое в установленном порядке в качестве образца.

Значение Х конкретной физической величины можно представить в виде:

,

где — отвлечённое число, называемоечисловым значением величины; —единица этой величины.

Размерностью физической величины называют выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин с различными показателями степеней и отражающее связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные и с коэффициентом пропорциональности, равным единице.

Размерность некоторой величины Х обозначают знаком dimХ.

В СИ (читается “эс-и”) (SI (“Sistem International”) в русской транскрипции “система интернациональная“), т.е. «международной системе» основными являются семь величин. Каждой основной физической величине СИ присвоен символ. Длина имеет символ – L, масса - M, время -T, сила электрического тока - I, термодинамическая температура - , количество вещества - N, сила света – J.

Размерность основной величины, например, длины (dimL = L).

Над размерностями величин можно производить действия умножения, деления, возведения в степень (и извлечения корня).

Безразмерной физической величиной называется величина, в размерности которой все показатели размерности (показатели степени, в которую возведены размерности основных единиц) равны нулю. Например, относительная деформация удлинения – безразмерная величина, так как .

Размерность давления - , размерность гидравлического (периферического) сопротивления -, размерность линейной скорости течения жидкости -, размерность объёмной скорости течения (расхода) - , размерность скорости сдвига -, размерность динамической вязкости , размерность кинематической вязкости - .

Применение размерности позволяет:

1. Установить во сколько раз изменится размер единицы данной производной физической величины при изменении размеров единиц величин, принятых за основные.

2. Произвести проверку правильности уравнений, полученных в результате теоретических выводов. Проверка основана на том, что

к любому физическому равенству предъявляется требование: размерности правой и левой частей равенства, связывающего различные физические величины, должны быть одинаковыми.

3. Произвести анализ размерностей, который является методом установления функциональных связей между физическими величинами.

Решение физической задачи – это творческий процесс. Подходов к той или иной задаче может быть несколько. Однако для ускорения процесса решения следует придерживаться более или менее систематического порядка действий. В приведённых в сборнике решениях этот порядок не всегда выдержан, студент, даже если он пользуется готовым решением, должен творчески его переосмыслить и оформить документ как следует, придерживаясь рекомендованного порядка действий.

1. Внимательно прочитайте и математически запишите условие задачи. Все величины должны быть выражены в СИ. Известные величины – их числовые значения и наименования – выписываются обычно в колонку.

2. Проанализируйте условие задачи. Сформируйте физическую модель ситуации. Установите физические процессы и явления, которые могут происходить в данной ситуации. Определите закономерности, которым подчиняются установленные процессы и явления.

3. При необходимости сделайте чертёж, схему, рисунок, которые могут оказаться полезными для решения.

4. Используя математические записи физических законов, отвечающих конкретному содержанию задачи, запишите уравнение или систему уравнений, содержащих явно искомую величину. Сопровождайте решение краткими, но исчерпывающими пояснениями.

5. Решите задачу в общем виде, т.е. получите математическое выражение (рабочую расчётную формулу), в левой части которого находится искомая величина, а в правой — заданные в условии задачи и взятые из таблиц величины.

6. Произведите проверку размерности искомой величины. Неверная размерность — прямое указание на допущенную ошибку.

Если все величины выражены в СИ, то вместо проверки размерности, в правую часть каждой из расчётных формул вместо обозначений физических величин можно подставить обозначения единиц этих величин в СИ, произвести над ними необходимые действия и убедиться, что полученное в результате обозначение единицы соответствует искомой величине. Если такого соответствия нет, то задача решена неверно.

7. Подставьте в рабочую формулу числовые значения заданных и табличных величин, выраженные в СИ, и произведите вычисления, руководствуясь правилами приближённых вычислений.

8. Оцените (там, где это возможно) правдоподобность числового ответа.