Раздел 2. Биоакустика

Актуальность темы

Организм человека представляет собой сложную динамическую систему, в которой многие физиологические процессы являются периодическими. Периодичность наблюдается в работе легких, мозга, сердца, кишечника, в изменении температуры тела, кровяного давления и объема легких. Запись и умение производить анализ параметров периодических колебаний, протекающих в организме, являются одними из важных факторов правильной оценки функционального состояния организма, и постановки диагноза.

Изучение закономерностей, свойственных колебательным процессам, необходимо для понимания физики волновых процессов, которые имеют множество важных медико-биологических применений. Наиболее очевидными из них являются звуковые методы, широко применяющиеся в диагностике и терапии, а также собственно физика слуха, т.е. механизм звуковосприятия человеческого организма.

В последние годы активно развиваются ультразвуковые методы диагностики и терапии. Поэтому изучение механизма возникновения, физических свойств и особенностей распространения ультразвука в различных средах представляет большой интерес для медицины. Ультразвук широко применяется для лечения и диагностики. Способность ультразвука оказывать механическое и тепловое действия на ткани лежат в основе ультразвуковой физиотерапии, которая считается одним из наиболее распространенных и высокоэффективных методов современной физиотерапии, используемых в комплексном лечении самых различных заболеваний.

Очень широко ультразвук применяется в хирургии, фармакологии, биохимии, вирусологии, стоматологии. Трудно назвать область медицины, где в настоящее время не используется ультразвук. Поэтому врачу, желающему с наибольшей эффективностью использовать в своей практике данный физический фактор, необходимо иметь четкие представления о физике, биофизике ультразвука, биохимических и биофизических механизмах его действия на живой организм в норме и при патологии.

Глава 3. Механические колебания Вопросы

1. Колебательное движение. Классификация колебательных движений.

2. Гармонические колебания, основные характеристики гармонического колебания.

3. Сравнительная характеристика различных видов колебаний. Дифференциальные уравнения колебаний и их решения.

4. Колебательные процессы в живом организме и некоторые методы их исследования.

Содержание темы

3.1. Колебательное движение

Колебаниями называются периодически повторяющиеся движения или изменения состояния. Это могут быть физические процессы любой природы: механической, тепловой, электрической и т. п., а также периодические изменения характеризующих их величин. Любые колебания представляют собой движение с переменным ускорением. Колебания возникают в тех случаях, когда системе, способной совершать колебания, сообщается энергия. В организме человека к колебательным процессам относятся работа легких, сердца, системы кровообращения. Поэтому для правильного понимания механизмов функционирования таких органов и систем необходимо изучить основные законы, определяющие ход этих процессов.

Классификация колебаний:

По своей природе колебания бывают механические и электромагнитные, по характеру колебания - незатухающие и затухающие, по виду колеблющейся системы (с учетом сил, действующих в системе) – свободные, автоколебания и вынужденные колебания.

Незатухающими называются колебания, которые происходят с постоянной амплитудой. Это возможно в случаях, если в системе не происходят потери энергии, т.е. полная энергия системы с течением времени не изменяется (идеальная система – собственные колебания), либо происходит периодическое пополнение энергии реальной системы (при периодическом внешнем воздействии – вынужденные колебания, при периодическом пополнении энергии внутри самой системы – автоколебания).

Затухающие колебания происходят с убывающей амплитудой. Без пополнения энергии любые колебания затухают. Сравнительная характеристика различных видов колебаний приведена в таблице.

Таблица 3.1

Характер колебания	Вид системы	Сила трения	Внешняя периодическая сила	Амплитуда колебаний	Полная энергия системы
Свободные незатухающие (собственные)	изолиро-ванная, идеальная	нет	не действует	не изменя-ется со временем	не изменя-тся со временем
Свободные затухающие	Изолиро-ванная, реальная	есть	не действует	убывает	убывает
Вынужденные незатухающие	открытая, реальная	есть	действует	не изменя-ется со временем	не изменя-ется со временем