Характеристики механических волн




Скачать 110.57 Kb.
Название Характеристики механических волн
Дата публикации 14.06.2015
Размер 110.57 Kb.
Тип Документы
edushk.ru > Биология > Документы
КЗ 12: Механические волны.

План:

  1. Механические волны, их виды.

  2. Основные характеристики механических волн.

  3. Свойства механических волн.

  4. Звуковые волны.

  5. Ультразвуковые волны, их свойства, ультразвук и его использование в технике и медицине.

  6. Звуковые методы диагностики.




  1. Механические волны, их виды.


Существует 2 фундаментальных способа передачи энергии и импульса между двумя телами пространства:

  1. Непосредственное перемещение частиц от точки к точке

  2. Перенос энергии без переноса вещества в результате последовательной передачи энергии и импульса по цепочке между соседними взаимодействующими друг с другом частицами среды – волновой процесс


В результате внешнего воздействия на среду в ней возникает возмущение – отклонение частиц среды от положения равновесия.

Распространение колебаний в пространстве называется волной.

^ Механическая волна – возмущение, распространяющееся в упругой среде (в веществе, не в поле)

Необходимое условие распространение механических волн – наличие упругой среды.

^ Гармоническая волна – волна, порождаемая гармоническими колебаниями частиц среды.

Стоячая волна – волна, образующаяся в результате наложения двух гармонических волн, распространяющихся навстречу друг другу и имеющих одинаковый период, амплитуду и поляризацию.


  1. Характеристики механических волн.




  1. Скорость механической волны – скорость распространения возмущения в среде.

В однородной среде механические колебания распространяются с постоянной скоростью.

Об. .


  1. Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника.

- кратчайшее расстояние между двумя частицами (точками) среды, колеблющимися в одинаковых фазах.

Об. и


  1. Гребень волны – область сжатия.

Впадина волны – область разрежения.


  1. Пучности стоячей волны – положения точек, имеющих максимальную амплитуду колебаний.

Узлы стоячей волны – неперемещающиеся точки волны, амплитуда колебаний которых равна 0.

  1. Уравнение волны:

Определяет смещение любой точки среды, в которой распространяется волна в любой момент времени (r – расстояние между точками)

- фаза волны, определяющая состояние волнового движения в данный момент времени.

Из уравнения волны график волны, как и график колебательного движения, является синусоида (косинусоида). ^ НО:

График гармонических колебаний – это положение одной и той же точки в разные моменты времени.

График гармонической волны – это положение разных частиц вещества в один и тот же момент времени.


  1. Свойства механических волн.




  1. Отражение волн.

  2. Преломление волн.

  3. Интерференция волн.

  4. Дифракция волн.

  5. Поляризация волн

  6. Дисперсия волн (немеханическое свойство – оптика)


  1. Звуковые волны.


Звук – это механическое явление, воспринимаемое субъективно специальными органами чувств человека и животного.

Акустика – раздел физики (в частности механики), изучающий звуковые явления.

Необходимое условие распространения звуковых волн – наличие упругой среды. В вакууме звуковые волны не распространяются, т.к. там нет частиц, передающих взаимодействие от источника колебаний.

Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами. Скорость звука зависит от упругих свойств среды, ее плотности и температуры. Скорость звука в твердом теле больше, чем скорость звука в жидкости, т.к. чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука.
в воздухе при температуре
Рассматривает интервал частот от 16 Гц до 20 000 Гц – это звуковой диапазон. Колебания ниже 16 Гц называются инфразвуками, выше 20 000 Гц – ультразвуком.
Звуковые волны разделяют на:

  • удар – единичное колебание (выстрел, удар молотка)

  • шум – непериодические удары (шум моря, шум дождя)

  • музыкальные звуки – периодические колебания, которые продолжаются непрерывно и переходят друг в друга (колебания струны, камертона)

Музыкальные звуки характеризуются высотой тона, громкостью и тембром – это физиологические характеристики воспринимаемого звука:

Колебания большей частоты соответствуют высокому тону, и наоборот, чем ниже частота, тем ниже тон.

Тембр – характерная окраска звука, позволяющая различать голоса людей, музыкальные инструменты и т.д. определяется формой звуковых колебаний.

Громкость – субъективное качество воспринимаемого звука. Сила звука и громкость взаимосвязаны: так, с увеличением силы звука возрастает и громкость. Опыт показывает, что сила звука тем больше, чем больше амплитуда колебаний, и наоборот.

Сила звука зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне.

Порог слышимости – минимальное изменение давления, которое может фиксироваться человеческим ухом (при частоте 1 кГц порог слышимости составляет ^ Па).

Болевой порог – максимальное изменение давления, которое еще в состоянии фиксировать человеческое ухо (10 Па
).

На практике громкость звука характеризуется уровнем интенсивности звука – отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

Единица измерения интенсивности звука – ^ Белл: .

Порог слышимости 0 дБ
, болевой порог 120 дБ. Увеличение интенсивности звука на 10 дБ примерно удваивает громкость.



  1. Ультразвуковые волны и их свойства. Ультразвук и его использование в технике и медицине.


Ультразвук – это механическая волна, распространяющаяся в однородной среде с постоянной скоростью, равной скорости звука.

Ультразвуковые волны (УЗВ) обладают всеми свойствами, присущими всякому волновому процессу, но вместе с тем УЗВ имеют и ряд специфических свойств, нашедших широкое применение в современной технике и медицине:

  • УЗВ очень сильно поглощаются веществом, при этом энергия УЗВ практически полностью превращается в теплоту.

  • УЗВ могут распространяться узким пучком (ширина пучка тем уже, чем короче длина УЗВ).

  • Если УЗВ в жидкости или твердом теле, то на границе с воздухом или каким-либо другим газом они почти полностью отражаются внутрь жидкости или твердого тела.


Кавитация ( в медицине – размельчение различных веществ, в фармакологии – приготовление эмульсий, получаемых на основе лекарственных масел, косметология – липосакция и др косметологические процедуры)

УЗВ распространяются в любой среде в виде продольных волн, вследствие чего в ней возникают чередующиеся сгущения и разрежения, внутри которых давление изменяется в пределах ±300 кПа, что значительно отличается от нормального атмосферного давления (звуковое давление).

При распространении УЗВ в жидкой среде вследствие большого перепада давления в тех местах, где в данный момент звуковое давление отрицательно, образуются пустоты – множество мельчайших пузырьков, которые быстро заполняются парами данной жидкости. В следующий момент времени звуковое давление в этом месте жидкости увеличивается, пузырьки сжимаются и давление внутри них повышается в десятки тысяч раз, они лопаются.
^ Ультразвуковая эхолокация. УЗВ применяются для гидроакустической локации и эхолотирования. УЗВ, излучаемые узким пучком с надводного корабля, достигая находящейся в воде объект, например подводную лодку, отражаются и по возвращении регистрируются приемником ультразвуковых волн, установленным на корабле.

На этом же принципе работает эхолот, с помощью которого измеряется глубина морского дна. В этом случае УЗВ отражаются непосредственно от морского дна.

УЗ эхолокация играет большую роль в живой природе (насекомые – сверчки, цикады, кузнечики; летучие мыши, крысы, дельфины).
^ Терапевтическое и биологическое действие УЗВ. До недавнего времени считалось, что УЗВ – достаточно редкое явление природы. Однако оказалось, что морские волны, шелест листьев, молния и гром, песчаные бури и снежные бураны являются постоянными источниками ультразвуковых колебаний и создают в природе постоянный ультразвуковой фон. Помимо этого, интенсивные УЗВ возникают при работе многих современных машин и приборов. Поэтому человек и другие биологические системы постоянно подвергаются ультразвуковому облучению.

В основе биологического действия ультразвука лежит его свойство поглощаться мягкими тканями человека и животных. Энергия поглощенных ультразвуковых волн внутри организма превращается главным образом в тепловую энергию.

Тепловой эффект, производимый ультразвуком, может быть весьма значительным. При облучении УЗВ интенсивностью 4 в течение ^ 20 с температура тканей на глубине 2-3 см повышается на 5-6.

Биологическое действие УЗВ зависит от их интенсивности. УЗВ малой (до 1,5) и средней (до 3 ) интенсивности вызывают положительные биологические и терапевтические эффекты: ускоряет рост растений, стимулируется протекание нормальных физиологических процессов, в ряде случаев успешно лечится радикулит, бронхиальная астма, травматические повреждения связок и т.д. УЗВ большой интенсивности (более 3 ) оказывают вредное воздействие на отдельные органы и человеческий организм в целом. При длительном воздействии на человека ультразвуковых колебаний частотой 20-30 кГц повышается утомляемость, поднимается температура, расстраивается нервная система. УЗВ большой интенсивности могут вызвать смерть человека.
^ Ультразвуковая диагностика. В последние годы отражение УЗВ стали широко использовать для обнаружения патологических изменений во внутренних органах человека. При этом используется принцип эхолокации. Ультразвуковые импульсы, направленные внутрь исследуемого органа, например желудка, отражаются от его передней и задней стенок, сравниваются по графикам, которые получают с помощью осциллографа. Если обе стенки желудка здоровы, то интенсивность отраженных волн одинакова. При наличии дефекта, например язвы, интенсивность отраженных волн различна.
^ Ультразвуковая терапия. При ультразвуковой терапии используют УЗВ интенсивностью не выше 3 . В медицине используется два метода облучения ультразвуками: непосредственное и косвенное. В первом случае УЗВ непосредственно направляются на область заболевания, при косвенном облучении ультразвук действует на рефлекторные дуги.

Чтобы уменьшить отражение УЗВ от воздушного слоя, их направляют на ткани через слой воды. С этой целью облучаемую часть тела помещают в водяную ванну или применяют специальные насадки, позволяющие облучать через воду (или другую жидкость) такие части тела, которые невозможно погрузить в воду.

Значительные помехи при ультразвуковой терапии возникают из-за теплового действия УЗВ. Чтобы уменьшить тепловое действие ультразвука вместо непрерывного облучения стали применять импульсное. При импульсном облучении температура тканей повышается всего на 0,4-0,7.

Однако и тепловое действие ультразвука находит медицине целый ряд полезных применений. Оно успешно используется при изучении проблемы разрушения злокачественных опухолей. С этой целью ультразвуковой излучатель изготовляется в виде рефлектора. Это позволяет концентрировать УЗВ на участке диаметром 4-8 мм и доводить интенсивность УЗВ до 30 .


  1. Звуковые методы диагностики.


Звуковые явления в организме человека. Целый ряд процессов, свободно протекающих в организме – работа сердца, кишечника, легких, перемещение суставов, движение крови по сосудам, сопровождается характерными звуками.

При заболевании организма качество этих звуков – высота тона, тембр, длительность звучания, громкость – изменяются.

^ Так, например, при работе сердца четко различаются два звука, называемых тонами сердца. Первый тон – низкий, глухой и протяжный – возникает при сокращении желудочков (систоле). Второй тон – высокий и короткий – возникает при расслаблении желудочков сердца (диастоле).

При различных заболеваниях сердца изменяется тембр тонов сердца. К ним присоединяются характерные шумы, возникновение которых обусловливается нарушением работы клапанов сердца.

Поэтому выслушивание тонов сердца и других звуков, возникающих при работе внутренних органов – аускультация является одним из самых простых и наиболее распространенных методов диагностики.

Аускультация. При аускультации применяются стетоскоп и фонендоскоп.

Стетоскоп представляет собой деревянную или пластмассовую трубку, один конец которой несколько расширен, а на другой насажен воронкообразный раструб. Раструб стетоскопа плотно прижимают к выслушиваемому участку, а второй конец трубки – к ушной раковине. Звуковые колебания исследуемого участка тела передаются столбом воздуха, заключенного внутри трубки, и стенками самого стетоскопа.

Для увеличения громкости выслушиваемых звуков чаще пользуются фонендоскопом. Он состоит из воронки, затянутой упругой мембраной, и двух резиновых трубок с наконечниками. При выслушивании воронку прикладывают к исследуемому участку тела пациента, а наконечники трубок врач вставляет себе в наружные слуховые проходы. В этом случае звук воспринимается одновременно обоими ушами и поэтому его громкость повышается.

Если к фонендоскопу добавлена еще одна воронка, то имеют дело с стетофонендоскопом. При пользовании стетофонендоскопом одну из воронок используют для выслушивания сердца, другую, затянутую мембраной – для выслушивания легких.

Перкуссия. Другим широко применяемым звуковым методом диагностики является выстукивание, или перкуссия. При легком постукивании по различным участкам тела молоточком или пальцами возникают вынужденные колебания звукового диапазона. Возникающий при этом звук называется перкуторным звуком. При ударе по мягким тканям (мышцы, жир, кожа) звук получается коротким и тупым, т.к. звуковые колебания в этом случае быстро затухают. При ударе по упругим тканям или тканям, прикрывающим полости тела, заполненные воздухом, может возникать резонанс: перкуторный звук усиливается и становится достаточно громким и звонким (тимпанический звук). При патологических изменениях во внутренних органах и тканях характер перкуторного звука изменяется. Так, например, при выстукивании брюшной полости, содержащей большое количество жидкости (водянка), перкуторный звук оказывается коротким и глухим. В настоящее время звуковые методы диагностики в условиях клиники осуществляются с помощью электронного стетоскопа, позволяющего не только воспринимать звуковые явления в организме на слух (субъективно), но и наблюдать их графическое изображение (объективно).

медицинское оборудование и инструменты для акушерства и гине… врач с фонендоскопом вызывает больше доверия http://im1-tub-ru.yandex.net/i?id=7d7363276a778bf78cc9a697448aa59c-13-144&n=21


Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Характеристики механических волн icon Пояснительная записка основной образовательной программы дошкольного...
Значимые характеристики, в том числе характеристики особенностей развития детей раннего и дошкольного возраста
Характеристики механических волн icon Ii психофизические характеристики звука и света
Выше мы рассмотрели физические характеристики звуков. Это объективные физические показатели и величины. Далее, мы постараемся выяснить,...
Характеристики механических волн icon Шкала электромагнитных волн
...
Характеристики механических волн icon «Об объявлении Постановления Прави­тельства Кыргызской Республики...

Характеристики механических волн icon Обязательная часть программы 4 Раздел «Целевой раздел» 4 1Пояснительная...
Значимые характеристики, в том числе характеристики особеннос-тей развития детей дошкольного возраста 13-25
Характеристики механических волн icon Маневренные характеристики судна
Эти характеристики определяются по результатам натурных маневренных испытаний судна после его постройки (сдаточных испытаний) и оформляются...
Характеристики механических волн icon Лекция №13 Воздействие на организм механических и акустических колебаний
Воздействие шума на здоровье человека. Фоновый шум. Раздражающее, физиологическое, травмирующее, маскирующее действие шума
Характеристики механических волн icon Экзаменационные вопросы по курсу «Проектирование и технология рэс»
Задача технологии как науки – выявление физических, химических, механических и других закономерностей с целью определения и использования...
Характеристики механических волн icon Урок биологии в 10 классе по теме: «Популяция, как форма существования...
Рассмотреть важнейшие экологические характеристики популяции: территорию, которую она занимает, численность, возрастной и половой...
Характеристики механических волн icon 1. Общие сведения о системах радиолокации
Радиолокацией называется совокупность методов и технических средств, предназначенных для обнаружения различных объектов в пространстве,...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
edushk.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов