Занятие №1 (практическое)
Тема: Основы биомеханики и биоакустики
Тема 1:Механическиэ свойства биологических тканей
Тема 2:Механическиэ колебания и волны
Тема 3: Биоакустика
Количество часов: 8 часов
Место проведения: физическая лаборатория.
Цель: ознакомиться с механическими свойствами твердых тел. Научиться рассчитывать основные характеристики колебательного движения. Научиться определять величину порога слухового ощущения и строить аудиограмму.
Профессиональная ориентация студентов
В процессах жизнедеятельности биологических систем осуществляются разнообразные механические явления. К ним можно отнести – движение газообразных и жидких естественных и биологических сред, сокращения и расслабления мышц функционирования опорно-двигательного аппарата, распространения волн упругой деформации, процессы деформации клеток, тканей и органов.
Всем колебанием независимо от их природы свойственны некоторые общие закономерности. Механические колебательные системы являются удобными моделями на основе которых эти закономерности встановлються.
Тональная пороговая аудиометрия широко используется в клинической и поликлинической практике для исследования органов слуха. Величина порога слухового ощущения и ее зависимость от частоты является важным диагностическим фактором, который позволяет в ряде случаев определить локализацию патологических изменений органов слуха. Кроме того, это важно и для понимания разных диагностических методик, для понимания действия на человека инфразвука и шумел.
Программа самоподготовки:
Тема 1:
1. Деформации. их виды.
2. Упругие деформации. Закон Гука.
3. Модуль Юнга, его физическое содержание.
4. Диаграмма деформаций.
5. Тепловое расширение твердых тел.
Тема 2:
1. Гармонические колебания.
2. Смещение, амплитуда, период и частота колебаний.
3. Свободные и вынуждены колебания.
4. Превращение энергии при гармонических колебаниях.
5. Явление резонанса.
Тема 3:
1. Природа звука
2. Характеристики слухового ощущения.
3. Закон Вебера-фехнера
4. Звуковые методы диагностики
5. Ультразвук и инфразвук
Образцы тестовых заданий.
Дайте определение относительной деформации розтягу.
А. Це отношение длины после деформации к деформации.
B. Это отношение абсолютного увеличения длины к начальной длине.
C.Це отношение объема после деформации к объему к деформации.
D. Это отношение объема к деформации к объему после деформации.
E. Это отношение начальной длины к длине после деформации.
Дайте определение мере деформации “видносний зсув``.
А. Это отношение длины после деформации к начальной длине.
B. Это тангенс угла сдвига.
C. Это отношение объема после деформации к объему к деформации.
D. Это отношение абсолютного увеличения длины к начальной длине.
E. Это отношение начальной длины к длине после деформации.
Укажите единицу относительной деформации в CИ.
А. Величина безразмерная.
B. Паскаль-секунда.
C. Метр-секунда.
D. Радиан.
E. Секунда.
Укажите единицу касательного (тангенциального) напряжения в CИ.
А. Паскаль.
B. Паскаль-секунда.
C. Килограм/метр-секунда в минус первой степени.
D. Радиан в минус первой степени.
E. Секунда в минус первой степени.
Укажите единицу нормального напряжения в CИ.
А. Килограм-метр-секунда в минус первой степени.
B. Радиан в минус первой степени.
C.Паскаль.
М.Секунда в минус первой степени.
E. Паскаль-секунда.
Сформулируйте закон Гука для деформации розтяг-сжатие через модуль силы упругости и абсолютное удлинение.
А.Модуль силы упругости прямо пропорциональный абсолютному удлинению.
B. Модуль силы упругости прямо пропорционален начальной длине образца.
C.Модуль силы упругости назад пропорциональный абсолютному удлинению.
D. Модуль силы упругости прямо пропорционален напряжение.
E. Модуль силы упругости прямо пропорционален относительному удлинению.
Правильные ответы на тесты:
1.В. 2. В. 3 А. 4. А. 5. С. 6.Е
Источники информации
Основные:
Ємчик Л.Ф., Кмит Я.М. Медицинская и биологическая физика: Пидруч.-Львив: Мир, 2003.- с. 333-377, 389-407.
Методические разработки к выполнению лабораторного практикума по медицинской и биологической физике для студентов первого курса. Тернополь – 1990.
А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика. Г. : “Высшая школа”, 1987.
Владимиров Ю.А. и др. Биофизика. Г. : “Медицина”, 1983.
Дополнительные:
Ливенцев Н.М. Курс физики для медвузов. – М.: “Высшая школа”, 1974.
Ливенцев Н.М. Курс физики. Изд. 6-ое, доп. – М.: “Высшая школа”, 1978.
И. Практична работа – 900-1115 (3 год)
§ Методика выполнения практической работы:
Тема 1: Механические свойства биологических тканей
Решение задач.
1. Найти длину медного провода, который при вертикальном удлинении начнет обрываться под действием собственного веса. Граница прочности меди 
.
i. Решение:
2. К стального проводу радиусом 1 мм подвесили груз. Под его действием груз удлинился на 20. Найти величину груза.
i. Решение:
3. Определить силу необходимую для удлинения сухожилия перерезом 5 мм2 на 0,02 его начальной длины. Модуль Юнга считать 109Н/м2.
4. Какая работа выполняется при розтязи на 1 мм мышцы длиной 7 см и диаметром 4 мм? Модуль Юнга мускульной ткани равняется 9,8.106 Н/м2.
5. Нагрузка на кость голени в 1700 Н вызывает относительную деформацию сжатия 5.10-4. Определить эффективную площадь поперечного перерезу кости, если модуль упругости 22,5.109 Н/м2.
6. Мышца длиной 12 см и диаметром 1 см под действием нагрузки в 50 Н удлинился на 7 мм Определить модуль упругости мышцы.
7. Определить абсолютное удлинение сухожилия длиной 4 см и диаметром 5 мм под действием силы 31,4 Н. Модуль упругости сухожилия 109 Н/м2.
Тема 2:Механични колебания и волны
Решение задач.
1. Напишите уравнение гармонического колебания, если амплитуда ускорения, частота колебаний v = 0,5 Гц, смещение точки от положения равновесия в начальный момент времени . Найдите амплитуду скорости.
Решение: За определениями
2. Уравнение колебаний точки массой m = 16 г имеет вид .
Определить кинематическую, потенциальную и полную энергию точки через после начала колебаний.
Решение: энергия МТ, который осуществляет гармонические колебания:
3. Определить момент инерции физического маятника массой м = 20 кг, если он осуществляет колебание с периодом Т = 3,14 с, а расстояние от точки подвеса к центру массы l = 1 м.
Решение: Период колебания физического маятника
.
4. Написать уравнение гармонического колебания с амплитудой 5 см, периодом 4 с и начальной фазой р/3. Определить смещение колеблющейся точки от положения равновесия при t=0 и t= 2 с. Нарисовать график данного движения.
5. Уравнение движения точки имеет вид х=sin(рt/2+р/4) см. Определить период колебаний, максимальную скорость и максимальное ускорение материальной точки.
6. Какая частота колебаний, если наименьшее расстояние между точками, которые колеблются в одинаковых фазах, равняется 1 м? Скорость распространения волн 330 м/с.
Тема 3: Биоакустика
Снятие аудиограммы
1. Включить прибор в сетку. При час.прогривання приборе /Зхв/ установить бланк аудиограммы. Ручку “тон” установить на зеленый, или красный телефон, маскирующий шум исключить.
2. Пациенту надеть наушники. Планку переключателя частот установить на одну из частот и с помощью переключателя интенсивности тона, подать через телефон на исследуемое ухо четко ощутимый пациентом тон.
3.Постепенно уменьшить интенсивность тона до тех пор пока пациент перестанет чувствовать тон. Найти то положение переключателя, которое отвечает порогу слухового ощущения. В этом месте на бланци аудиограммы поставить карандашом точку.
4.Повторить процедуру определения порога слухового ощущения на других частотах. Рекомендуется следующий порядок дежурства частот в процессе исследования: 1000, 2000, 3000, 4000, 8000, 500, 250, 125 Гц.
5. Соединив точки, которые отвечают порогу слухового ощущения линией получают аудиограмму для данного уха.
6. Повторить исследование на другом ухе, для чего ручку “Тон” перевести в другое положение.
ИИ. Семинарское обсуждение – 1115-1315 (2 год.)
Анализ полученных результатов практической работы.
Обсуждение теоретических вопросов.
1. Деформации. их виды.
2. Упругие деформации. Закон Гука.
3. Модуль Юнга, его физическое содержание.
4. Диаграмма деформаций.
5. Тепловое расширение твердых тел.
6. Гармонические колебания.
7. Смещение, амплитуда, период и частота колебаний.
8. Свободные и вынуждены колебания.
9. Превращение энергии при гармонических колебаниях.
10. Явление резонанса.
11. Природа звука
12. Характеристики слухового ощущения.
13. Закон Вебера-фехнера
14. Звуковые методы диагностики
15. Ультразвук и инфразвук
Самостоятельная работа 1315-1400.
ИИИ. Тестирование знаний студентов – 1400-1500 (1 год).
Студент должен знать:
1. Виды деформаций.
2. Закон Гука.
3. Физическое содержание модуля Юнга и коэффициент Пуассона.
4. Диаграмму розтягу. Граници упругости и прочности.
5. Механические характеристики теплового расширения твердых тел.
6. Дифференциальные уравнения свободных, затухающих и вынужденных колебаний и их развязки.
7. Основные параметры и характеристики механических колебаний.
8. Явление резонанса и его приложения.
9. Добавление гармонических колебаний.
10. Звук.
11. Интенсивность звука.
12. Звуковое давление.
13. Акустический спектр.
14. Суб”єктивни характеристики звука.
15. Единицы измерения уровня громкости звука.
16. Единицы измерения ровные интенсивности звука.
17. Закон Вебера-фехнера.
Студент должен уметь:
1. Рассчитывать силы, которые действуют при деформациях биологических тканей.
2. Анализировать колебательные процессы.
3. Рассчитывать основные параметры колебательных движений.
4. Применять метод тональной пороговой аудиометрии.
5. Строить кривую уровня громкости.
Автор: доц. Ладика Р.Б., ас. Сверстюк А.С.
Утверждено на заседании кафедры
28 августа 2008р. Протокол №1
Пересмотрено на заседании кафедры
