- •Оглавление
- •Введение.
- •Семинар №1 статистические методы обработки опытных данных
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Мотивация цели
- •Подготовка к семинарскому занятию
- •Теоретические сведения
- •Основные понятия и формулы.
- •II. Основы теории ошибок и методы её практического применения для обработки экспериментальных данных
- •Абсолютная и относительная погрешности (ошибки).
- •Законы распределения случайных величин.
- •III. Расчет погрешности прямых измерений и доверительного интервала методом, основанным на определении средней квадратичной погрешности.
- •IV. Расчет погрешностей косвенных измерений.
- •3.Вычисляем абсолютные погрешности для каждого значения объёма:
- •V. Точность измерительных приборов.
- •VI. Графический метод представления результатов измерений.
- •VII. Упрощенный метод обработки результатов прямых измерений с использованием средней абсолютной погрешности.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Решение.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •Тесты 2-го уровня.
- •Семинар № 2 механические колебания и волны.
- •Вопросы для самоподготовки.
- •Подготовка к практическому занятию.
- •Теоретические сведения.
- •I. Основные понятия.
- •Основные законы теории колебаний и волн.
- •2.Затухающие колебания.
- •3. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания.
- •4.Механические волны.
- •5.Эффект Доплера.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Образец решения задачи.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень.
- •Семинар № 3 акустика. Звук, ультразвук и инфразвук.
- •Вопросы для самоподготовки
- •Мотивация цели
- •Звук. Виды звука.
- •2. Физические характеристики звука.
- •3. Характеристики слухового ощущения.
- •4. Закон Вебера-Фехнера.
- •5. Физика слуха: звукопроводящая и звукопринимающая части слухового аппарата. Теории Гельмгольца и Бекеши.
- •6. Звуковые методы исследования.
- •7. Ультразвук. Излучатели и приемники уз.
- •8.Особенности распространения уз-волны.
- •9. Действие ультразвука на вещество.
- •10. Использование уз в медицине.
- •11. Инфразвук (из) и его воздействие на человека.
- •12. Вибрации.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Образец решения задачи.
- •Тесты самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень.
- •Семинар № 4 биоэнергетика и термодинамика биологических систем.
- •Вопросы для самоподготовки.
- •Мотивация цели.
- •Подготовка к практическому занятию.
- •Теоретические сведения.
- •I. Основные понятия.
- •II. Основные законы термодинамики.
- •1.Первое начало термодинамики.
- •2. Второе начало термодинамики.
- •3.Термодинамические функции.
- •4.Применение первого начала термодинамики в биологии.
- •5. Применение второго начала термодинамики в биологии. Уравнение Пригожина. Негэнтропия
- •6. Стационарное состояние биологической системы. Отличие стационарного состояния от равновесного. Теорема Пригожина.
- •7. Расширенный принцип Ле-Шатель. Адаптация и аутостабилизация живых систем. Типы перехода из одного стационарного состояния в другое.
- •Решите задачи.
- •Образец решения задачи. Условие задачи.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень.
- •Семинар № 5 биофизика клетки. Физические механизмы переноса
- •Вопросы для самоподготовки.
- •1. Назначение цитоплазматических мембран.
- •2. Физические методы изучения ультраструктуры биологических мембран.
- •4. Модели биологических мембран
- •5. Перенос молекул (атомов) через мембраны, уравнение Фика.
- •7. Разновидности пассивного транспорта через мембрану.
- •8. Активный транспорт. Физический механизм активного транспорта.
- •9. Транспорт через сложные биологические мембраны. Опыт Уссинга.
- •Образцы решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень
- •Семинар №6 рентгеновское излучение. Радиоактивность. Дозиметрия.
- •Вопросы для самоподготовки.
- •Основные формулы.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Образцы решения задач.
- •Тесты для самоконтроля.
- •1 Уровень. Выберите номера правильных ответов.
- •2 Уровень
- •Литература
- •302 026, Г. Орел, ул. Комсомольская, 95, тел. (4862) 74-45-08
8.Особенности распространения уз-волны.
По физической сущности УЗ не отличается от звука и представляет собой механическую волну. При ее распространении образуются чередующиеся участки сгущения и разряжения части среды. Скорость распространения УЗ и звука в средах одинаковы: в воздухе – 330м/с, в жидкости – 1500 м/с. Однако существуют особенности. А. Малая длина волны. Направленность.
Длина волны УЗ существенно меньше длины звуковой волны. Учитывая, что длина волны λ = v/υ, найдем: для звука с частотой υ =1 кГц длина волны
λзв = (1500 м/с)/1000 Гц = 1,5 м; для ультразвука с частотой υ = 1 МГц длина волны λуз = (1500м/с)/1000000 Гц = 1,5.10-3 м = 1,5 мм.
Благодаря малой длине волны отражение и дифракция УЗ происходит на объектах меньших размеров, чем для слышимого звука. Например, тело размером 10 см не будет препятствием, вследствие дифракции (огибания) звука, а для УЗ волны с длиной λ = 1,5 мм будет серьезным препятствием. При этом возникает УЗ-тень. Поэтому в некоторых случаях распространение УЗ волн можно изображать с помощью лучей и применять к ним законы отражения и преломления геометрической (лучевой оптики). То есть при определенных условиях УЗ волна распространяется направленным потоком (прямолинейно), к которому применимы законы геометрической оптики.
Б. Поглощение.
При прохождении УЗ через вещество происходит его ослабление вследствие поглощения:
I = I0 e –kℓ, где
I – интенсивность УЗ волны, прошедшей расстояние ℓ в среде;
I0 – начальная интенсивность; k – коэффициент поглощения ультразвука в среде.
Поглощение в жидкой среде значительно меньше, чем в мягких тканях и тем более в костных тканях.
В. Преломление и отражение.
При прохождении УЗ через границу раздела сред с различными волновыми сопротивлениями происходит его преломление и отражение. Преломление состоит в изменении направления ультразвукового луча.
Волновое сопротивление биологических сред примерно в 3000 раз больше волнового сопротивления воздуха (x = 1/3000), поэтому отражение на границе воздух-кожа составляет 99,99%. Если УЗ-излучатель приложить непосредственно к коже человека, то УЗ не проникнет внутрь, а будет отражаться от тонкого слоя воздуха между излучателем и кожей. Чтобы увеличить интенсивность УЗ-волны, прошедшей в ткани организма человека необходимо исключить воздушный слой, Для этого между излучателем и кожей помещают слой соответствующей смазки (вазелин, гель и т. д.), которая играет роль переходной среды, уменьшающей отражение.
9. Действие ультразвука на вещество.
Комплексное действие УЗ на вещество основано на свойствах распространения УЗ в веществах. Различают: механические, тепловые, химические действия. Эффективность этих действий зависит от частоты и интенсивности УЗ.
А. Механическое действие.
При распространении УЗ волны в зоне ее действия в веществе развиваются деформации, связанные с поочередным сгущением и разряжением его частиц. Эти деформации могут вызывать либо незначительные изменения структуры, либо ее разрушение. Это используют при измельчении или диспергировании сред.
При распространении УЗ в жидкости в области разряжения возникают растягивающие силы, которые могут привести к разрыву сплошности среды в данном месте и образованию пузырьков, заполненных парами этой жидкости. Это явление называется кавитацией.
Б. Тепловое действие.
Поглощение УЗ веществом сопровождается переходом механической энергии во внутреннюю энергию вещества, что ведет к его нагреванию.
Наиболее интенсивное нагревание происходит в областях, примыкающих к границам раздела сред с различными волновыми сопротивлениями.
В. Химическое действие.
Под действием УЗ в веществе могут происходить изменения в окислительно-восстановительных реакциях. При этом могут протекать даже такие реакции, которые в обычных условиях неосуществимы.