Лабораторні роботи першого модуля

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ГАЛЬВАНОМЕТРИЧНА ЕКСПРЕС-ОЦІНКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ

АСИМЕТРІЇ ПІВКУЛЬ ГОЛОВНОГО МОЗКУ

Мета роботи: освоєння практичного методу апаратурної реєстрації функціонального стану людини.

1.1. Теоретичні відомості

Біологічні тканини і органи є досить різнорідними утвореннями з різними електричними опорами, що можуть змінюватися при дії електричного струму. Це обумовлює труднощі вимірювання електричного опору живих біологічних систем.

Електропровідність окремих ділянок організму, що знаходяться між електродами, накладеними безпосередньо на поверхню тіла, істотно залежить від опору шкіри. У свою чергу, опір визначається її станом: товщиною, віком, вологістю і т.п.

Електропровідність тканин і органів залежить від їх функціонального стану і, отже, може бути використана як діагностичний показник.

Так наприклад, при запаленні, коли клітки набухають, зменшується перетин міжклітинних з'єднань і збільшується електричний опір; фізіологічні явища, що викликають пітливість, супроводжуються зростанням електропровідності шкіри, і т.п.

Біологічні рідини є електролітами, у тому числі і вода. Тому, якщо в електроліт помістити два електроди, одержимо джерело струму. Як електроліт можна використовувати долоню людини, а електроди замкнути на мікроамперметр. Використовуємо два електрода - мідний і цинковий, вони мають різні електродні потенціали ₁ і ₂, а різницею між ними є ЕРС.

Малюнок 3.8- Експериментальна установка

_{; s}

- гальвано ЕРС;

- площа зіткнення долонної поверхні з електродами;

- відстань між електродами;

- питомий електричний опір долоні.

При постійних значеннях івеличина струму J відносно відображатиме інтенсивність процесу метаболізму за питомим опором, оскільки розглядається функціональна асиметрія півкуль головного мозку (розумове - праве, емоційне - ліве).

Метаболізм - сукупність біохімічних змін, що відбуваються в організмі.

1.2. Порядок виконання роботи

1. Використовуємо установку для гальванометричної індексації і визначаємо активність лівої і правої півкуль головного мозку.

2. Використовуючи ПЕВМ, заносимо дані в таблицю і проводимо розрахунок питомого електричного опору долонь.

3. Будуємо залежність.

4. Відповісти на контрольні питання

1.3. Контрольні питання

1. Застосування методу гальванометрії.

2. Недоліки використовуваного методу.

3. Переваги використаного методу.

4. Вимірювання опору тканин організму, як лікувальний метод.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

ВИВЧЕННЯ ВІЛЬНИХ КОЛИВАНЬ

Мета роботи: навчитися реєструвати найпростіші коливальні процеси та визначати основні параметри коливань.

2.1 Теоретичні відомості

Коливання - рухи чи процеси, що мають ту чи іншу міру повторювання в часі. Вільними є коливання системи, що представлена самою собі у відсутності зовнішнього впливу. Гармонійними називають коливання тіла, зміщення якого від стану рівноваги здійснюється за законом синуса (чи косинуса). Гармонійні коливання здійснюються під дією сили прямо пропорційної зміщенню та направленою до стану рівноваги.

Рівняння вільних коливань для пружинного маятника.

Складемо рівняння гармонійного коливального руху на прикладі вертикального пружинного маятника без урахування сили тертя.

-ІІ закон Ньютона;

, де - сила пружності, К- коефіцієнт пропорційності,- зміщення тіла від положення рівноваги. Знак « - « показує, щонаправлена у сторону, протилежну зміщенню тіла.

або .

Отримуємо диференційне рівняння ІІ порядку, яке представлено у вигляді:

, (3.1)

де .

Рішенням цього диференційного рівняння є:

, де (3.2)

- циклічна частота. Величина амплітуди (А) і початкової фази () визначаються початковим зміщенням та швидкістю тіла. Період коливань пружинного маятника:

При вільних коливаннях в реальній системі діє сила тертя , яка при невеликих швидкостях прямо пропорційна швидкості руху тіла.

, де

- коефіцієнт пропорційності.

Знак « -« показує, що сила тертя направлена у сторону, протилежну швидкості.

Тоді для вільних коливань можна записати:

,

;

звідки маємо:

Це лінійне однорідне диференційне рівняння другого порядку, якому можна надати вигляд:

(3.3)

Рішення цього рівняння:

, (3.4)

де (3.5)

(3.6)

- початкова амплітуда, - амплітуда затухаючого коливання,- коефіцієнт затухання.

Швидкість затухання коливань характеризується коефіцієнтом затухання та декрементом затухання -величиною, яка визначається відношенням любих двох амплітуд, що відстоять одна від одної на один період Т коливання.

Доцільно користуватися логарифмічним декрементом затухання:

, (3.7)

(3.8)

Тобто коефіцієнт затухання можна визначити за допомогою логарифмічного декременту затухання, керуючись графіком коливання.

Малюнок 3.9- Графік вільних коливань

Коливальний процес у контурі можна охарактеризувати як періодичний перехід енергії електричного поля конденсатора С в енергію магнітного поля котушки L, і навпаки. У реальному коливальному контурі маємо активний опір R, де втрачається потужність, тому коливання, визвані одноразовим зарядом конденсатора, будуть затухаючими (вільні коливання). За законом Кіргофа для любого замкнутого контуру сума падіння напруги на всіх ділянках дорівнює ЕРС, включеній в цей контур, тобто -ЕРС самоіндукції в котушці L,- напруга на конденсаторі,- падіння напруги на активному опорі R. Із визначення сили струму маємо, де- заряд конденсатора,. Тому рівняння для контуру має вигляд:

чи

Введемо позначення (3.9)

та (3.10 )

Тоді рівняння вільних коливань в контурі матиме вигляд:

(3.11)

Рівняння 3.11 аналогічно рівнянню 3.3 для вільних механічних коливань. Його рішення можна записати у вигляді:

(3.12)

(3.13)

де - максимальна амплітуда заряду конденсатора,- максимальна амплітуда напруги на конденсаторі.