Оглавление

1. Механические волны 2

2. Физические характеристики звуковых волн. Эффект Доплера и его применение 2

3. Восприятие звука. Закон Вебера – Фехнера 3

4. Инфразвук и ультразвук. Использование ультразвука в медицине, ветеринарии и биотехнологии. 3

5. Упругие свойства твердых тел. Биореология 4

6. Поверхностное натяжение жидкостей и его значение для живых организмов 6

7. Гидростатическое давление жидкости. Закон Архимеда 7

8. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение неразрывности потока. Уравнение Бернулли 7

9. Вязкость жидкости. Формула Стокса 7

10. Течение вязкой жидкости в горизонтальной трубе. Формула Пуазейля 8

11. Основы гемодинамики 8

12. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Адиабатический процесс 10

13. Второе начало термодинамики. Энтропия 11

14. Энергетический баланс живого организма. Энтропия и живой организм 11

15. Явления переноса: теплопроводность и конвекция, диффузия 12

16. Осмос. Примеры осмотического эффекта в живых организмах 13

17. Фазовые превращения. Фазовые превращения в живых организмах и биотехнологии 13

18. Постоянное электрическое поле и его действие на организм. Биопотенциалы 14

19. Закон Ома. Закон Джоуля – Ленца. Электродвижущая сила 15

20. Электрический ток в электролитах 16

21. Действие постоянного электрического тока на живой организм 16

22. Постоянное магнитное поле и его действие на организм 17

23. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца 17

24. Переменный ток. Закон Ома для цепи переменного тока 18

25. Действие переменного тока на живой организм 18

26. Природа света. Распространение световых волн. Законы геометрической оптики 20

27. Тонкие линзы и их характеристики. Микроскоп 20

28. Основные фотометрические характеристики 21

29. Физические явления, связанные с волновыми свойствами света. Разрешающая способность микроскопа 22

30. Тепловое излучение и его действие на организм 23

31. Ультрафиолетовое излучение и его действие на организм 23

32. Глаз и зрение 23

33. Кванты света. Фотобиологические процессы 25

34. Лазеры и их применение в медицине и ветеринарии 25

35. Рентгеновское излучение и его применение в диагностической практике 26

36. Квантовая модель атома 27

37. Свободнорадикальные процессы в организме. Биоантиокислители (антиоксиданты) 27

38. Строение атомного ядра. Ядерные реакции. Радиоактивность. 28

1. Механические волны

К механическим колебаниям относятся совместные колебания частиц, из которых состоит та или иная среда, которые называются механическими волнами. Чем больше частота волны, тем меньше ее длина. Бывают бегущие волны-волны, чьи частицы не только совершают колебания в одной плоскости, но движутся со скорость по определенной оси. Фронтом волны называется поверхность, до которой к данному моменту дошло колебание. Волна плоская, когда ее фронт представляет плоскость. Бывают волны со сферическим и цилиндрическим фронтом. Если частицы совершают колебания в направлении распространения волны, волна называется продольной. Например, звуковые волны. Если колебания совершаются в плоскости, перпендикулярной распространению волны, волна называется поперечной. Например, волны на поверхности воды. Продольные волны существуют в средах, в которых возникают упругие силы при деформациях растяжения-сжатия. Поэтому продольные волны могут распространяться в любых веществах: твердых, жидких и газообразных.

Любую волну можно характеризовать и с энергетической точки зрения. Есть «сильные» волны, есть «слабые». Это характеризует интенсивность волны – это энергия, переносимая волной в единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны (так как плотность воды больше плотности воздуха рыбатские шашки наносят больший вред в воде нежели в воздухе)

2. Физические характеристики звуковых волн. Эффект Доплера и его применение

Частотный диапазон звуковых волн следующий: ниже 20 Гц – инфразвук, 20-20000 Гц – звук, воспринимаемый слуховым аппаратом человека и многих животных, выше 20 кГц – ультразвук.

Скорость распространения звуковой волны (скорость звука u) в разных средах разная. Например, в воздухе u ≈ 330 м/с, в воде u ≈ 1450 м/с, в твердых телах (кость) u ≈ 4000 м/с. Скорость звука зависит от плотности среды и от ее упругих свойств. Для газов скорость звука зависит от температуры: с ростом температуры скорость звука увеличивается. Отметим, что в вакууме звук не распространяется, – там нет среды и нечему колебаться.

При удалении от источника звука интенсивность звуковых волн уменьшается.

Коэффициент поглощения возрастает пропорционально квадрату частоты звука, поэтому низкие звуки (с маленькой частотой) распространяются дальше высоких (с большой частотой). Так, ядерные взрывы на низких частотах 0,01-1 Гц можно зафиксировать практически на любом расстоянии (десятки тысяч километров) в любой точке Земли. А высокочастотный звук 10- 20 кГц уже не пройдет через стену в несколько сантиметров.

Если волна (необязательно звуковая) проходит через границу раздела разных сред, например, воздух-вода, то она частично отражается от границы и частично проходит в другую среду. Любая среда характеризуется коэффициентом отражения: если он маленький (много меньше единицы), почти вся волна проходит в среду, а если большой (около единицы), почти вся волна отражается.

Громкость (слышимость) – характеристика, определяемая величиной избыточного акустического давления ±Ра.

Высота – характеристика, определяемая частотой (длиной волны) основного тона.

Тембр – характеристика оттенков звука, определяемая наличием других частот (длин волн).

Шум – звук с наличием многих хаотичных частот.

Частота колебаний её регистрирует приемник, зависит от скорости взаимного движения источника и самого приемника. Например, если источник звука удаляется от наблюдателя, то частота звуковой волны, воспринимаемая наблюдателем, будет меньше собственной частоты источника (длина волны, соответственно, больше). И наоборот, когда источник приближается, наблюдатель воспринимает увеличенную частоту (длина волны уменьшается). Это свойство называется эффектом Доплера. В общем случае, когда может двигаться и источник, и приемник, эффект Доплера описывается следующим образом. Частота звуковой волны ν от источника, движущегося со скоростью υ₂, воспринимаемая наблюдателем, движущимся со скоростью υ₁. С помощью эффекта Доплера по изменению частоты ультразвуковой волны можно определять скорость движения эритроцитов в различных участках кровеносной системы.