1.Незатух. гармонические колебания

Гармонические колебания совершаются под действием упругих или квазиупругих (подобные упругим) сил, описываемых законом Гука:

, где F – сила упругости; х – смещение; k – коэффициент упругости или жесткости.

а = ,

, Его решение имеет вид: или .

Характеристики: х – смещение; А – амплитуда; Т – период; – частота;  – циклическая частота, – скорость;– ускорение,– фаза;₀ – начальн. фаза, Е – полн. энергия.

Формулы:

–число колебаний, – время, за которое совершаетсяN колебаний;

, ; или ;

или ;

–фаза незатух. гармонических колебаний;

–полн. энерг. гармонич. колеб.

2. Затухающие гармонич. Колебания

В реальных системах, участвующих в колебательном движении, всегда присутствуют силы трения (сопротивления):

, – коэф. сопротивления;– скорость.

.

Тогда ІІ закон Ньютона запишем:

(2)

Введем обозначения ,, где– коэффициент затухания.

(3)

Его решение , где

–амплитуда колебаний в начальный момент времени;

–циклическая частота затух. колебаний.

Характеристики:

1)  – период затухающих колебаний;

2)  – частота затухающих колебаний; – собственная частота колебательной системы;

3) логарифмический декремент затухания (характеризует скорость убывания амплитуды).

3.Вынужденные колебания

Для получения незатухающих колебаний необходимо воздействие внешней силы, работа которой восполняла бы вызванное силами сопротивлений уменьшение энергии колеблющейся системы. Такие колебания называются вынужденными.

Закон изменения внешней силы: , где– амплитуда внешней силы.

ІІ закон Ньютона запишем в виде

Введем обозначения .

Уравнение вынужденных колебаний имеет вид:

.

,

где ,– частота вынужденных колебаний.

Из формулы (4), когда , амплитуда достигает максим. значения. Это явление называетсярезонансом.

5. Волна – это процесс распространения колебаний в упругой среде.

Уравнение волны выражает зависимость смещения колеблющ. точки, участвующей в волновом процессе, от координаты ее равновесного положения и времени: S = f (x ;t).

"0"

Если S и X направл. вдоль одной прямой, то волна продольная, если они взаимно перпендик., то волна поперечная.

Уравнение волны имеет вид .

Характеристики волны: S – смещение, А – амплитуда, – частота,Т – период, – циклич. частота,– скорость.

–фаза волны, – длина волны.

Длиной волны называется расстояние между двумя точками, фазы которых в один и тот же момент времени отлич. на .

Фронт волны – совокупность точек имеющих одновременно одинаковую фазу.

Поток энергии равен отношению энергии, переносимой волнами через некоторую поверхность, к времени, в течении которого эта энергия перенесена:

, .

Интенсивность: ,– площадь,

Вектор интенсивности, показывающий направление распространения волн и равный потоку энергии волн через единичную площадь, перпендикулярную этому направлению, называется вектором Умова.

–плотность вещества.

6.

7. Звук– это механическая волна, частота которой лежит в пределах ,– инфразвук,– ультразвук.

Шум – это механическая волна с непрерывным спектром и хаотически изменяющимися амплитудами и частотами.

Характеристики звука

Энергетич. характеристик. звука является интенсивность.

Звуковое давление () – это избыток давления в звуковой волне над атмосферным.

, , где– скорость звука,– интенсивность звуковой волны.

Характеристики слухового ощущения

Высота тона – зависит от частоты, чем выше частота, тем выше звук.

Тембр – "окраска" звука, зависит от состава акустического спектра (совокупность простых волн, образующих сложные).

Громкость – субъективная характеристика звука, которая характеризует уровень слухового ощущения.

, где – коэф. пропорцион., зависящий от частоты и интенсивности;– интенсивность звука;

–порог слышимости; – порог болевых ощущений.

Единицей измерения громкости, является Белл – это громкость звука, которая при имеет, при этом.

Зависимость громкости от частоты учитывают с помощью кривых равных громкостей, получаемых экспериментально, и используется для оценки дефектов слуха. Метод измерения остроты слуха называется аудиометрия. Прибор для измерения громкости называется шумомер. Норма громкости звука должна составлять 40 – 60 дБ.

8, 9. Ультразвук – это механическая волна с частотой . Верхним пределом ультразвуковой частоты можно считать10 ⁹ – 10 ¹⁰ Гц.

Обратный пьезоэлектрический эффект: к электродам прикладывается переменное электрическое поле и пластинка кварца (сегнетовой соли, титаната бария) начинает вибрировать, излучая механич. волну определенной частоты.

Прямой пьезоэффект: возникновение разности потенциалов на гранях пьезокристалла при его деформации.

Свойства ультразвука используемые в медицине

Первичным механизмом ультразвуковой терапии является механическое и тепловое действие на ткань.

1. Высокая частота - большой интенсивности ультразвука:

, гдепропорционально();

Применяется в урологии для разрушения камней и др.

2. Соотношение длины волны и линейных размеров препятствия  определяет поведение ультразвука.

если то.

а) Если соизмерим с- наблюдается явление дифракции.

Дифракция – это огибание волной препятствия.

б) Если , то наблюдаетсяультразвуковая тень.

в) Поглощение. При переходе из одной среды в другую интенсивность ультразвука изменяется по формуле: , гдеволновое сопротивление.

Эти свойства используются в ультразвуковой диагностике, применяя диапазон частот от 1 до 20 МГц и

3. Явление кавитации – это сжатие и разряжение частиц среды, приводящие к образованию разрывов сплошной среды.

Обычно для терапевтических целей применяют ультразвук

, .

Проходя через биоткань интенсивность ультразвука уменьшается по закону:

, где d –толщина биоткани; – монохроматический коэф. поглощения.

Эффект воздействия ультразвука на клетку:

-микромассаж на клеточном и субклеточном уровне;

изменение проницаемости мембран клетки.

-улучшение обменных процессов.

-разрушение клеток и микроорганизмов;

-тепловое действие.

Эффект воздействия ультразвука на вещество:

-перемешивание слоев жидкости и газообразной среды, обусловл. явлением кавитации, приводит к выделению тепла;

-прохождение ультразвука через вещество может сопровождаться люминесценцией (свечение вещества);

-фонофорез – введение лекарственных веществ под воздействием ультразвука вследствие изменения проницаемости мембран.

10.