§ 8. Механотерапия

Механотерапия – это форма лечебной физкультуры (ЛФК). Как правило, это тренажеры, на которых осуществляются колебательные движения различных частей тела человека.

Одной из задач лечебной физкультуры является осуществление дозированных, ритмически повторяющихся физических упражнений с целью тренировки или восстановления подвижности в суставах на аппаратах маятникового типа. При разработке тренировочно-реабилитационных медицинских методик, для обоснования их допустимых параметров необходимо учитывать характеристики колебательных процессов.

§ 9. Механические волны

Процесс распространения механических колебаний в упругой среде называется упругой или механической волной. С волной связан процесс переноса энергии колебаний. Частицы среды при этом не переносятся, а колеблются около положения равновесия. Т.е переноса вещества нет.

Есть продольные и поперечные волны (рис. 15). В продольных волнах есть области сжатия и растяжения (рис. 15а). Частицы совершают колебания вдоль направления распространения волны. В поперечных волнах в среде возникают периодические деформации сдвига. Частицы совершают колебания в направлении перпендикулярном направлению распространения волны (рис. 15б).

Продольные волны можно наблюдать во всех средах. Поперечные – в твердых телах и на поверхностях жидкостей.

Фронт волны – геометрическое место точек (поверхность), в которых фаза колебаний имеет одно и то же значение. Фронт волны разделяет области, в которой точки колеблются и области, в которой точки находятся еще в равновесии.

Рис. 15. Человек создает волны при помощи пружины.

Продольная волна: звенья пружины движутся вправо

и влево параллельно распространению волны (также вправо) (a).

Поперечная волна: звенья пружины движутся вверх и вниз

перпендикулярно распространению волны (вправо) (b)

Волны распространяются с конечной скоростью. Скорость волны – это скорость движения фронта. В воздухе скорость колебания частиц – 10 см/с, а скорость звуковой волны 330 м/с. Волны могут быть плоскими и сферическими.

Длина волны – расстояние, на которое перемещается ее фронт за время равное одному периоду колебаний частицы.

а) Энергетические характеристики волны.

Переносимая волной энергия складывается из кинетической (движение частиц) и потенциальной (деформация среды).

Поток энергии (Ф) – величина, равная средней энергии, проходящей за единицу времени через данную поверхность:

[Вт].

Интенсивность волны (I) – величина равная потоку энергии волны, проходящей через единичную площадь, перпендикулярную к направлению распространения волны:

[Вт/м²]. (5.1)

Объемная плотность энергии () – средняя энергия колебательного движения, приходящаяся на единицу объема среды:

[Дж/м³],

здесь – плотность среды;A– амплитуда колебаний;‑ циклическая частота – число колебаний за 2секунд.

§ 10. Эффект Доплера

Эффект Доплера состоит в том, что воспринимаемая приемником частота сигнала отличается от излучаемой источником частоты вследствие движения источника сигнала или приемника.

Изменение частоты сигнала называется доплеровским сдвигом частоты ‑ .определяется по формуле:.Здесь ‑ скорость движущегося тела, от которого отражаетсясигнал; ‑ скорость распространения сигнала;‑ частота сигнала.

Э

Рис. 16.

ффект Доплера используется для определения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография) и других органов. Эффект Доплера используется в ультразвуковой диагностике. Использование эффекта Доплера показано на рис. 16. Ультразвуковые волны в крови отражаются от эритроцитов (1 и 2 – пьезодатчики).

ЛЕКЦИЯ 4