Создание математических моделей демонстраций экспериментов в медбиофизике.

1. Водоструйный насос (пульверизатор).

2. Электрическая модель сердечно-сосудистой системы.

3. Потенциал покоя, потенциал действия.

4. Построение спектра рентгеновского излучения в зависимости от тока накала, напряжения на катоде, материала антикатода.

5. Автоволны в активной среде.

1. Водоструйный насос (пульверизатор).

Рисуем трубу переменного сечения из трех сегментов. Задаем площадь поперечного сечения в каждой секции. Наблюдаем течение жидкости. С помощью манометрических трубок отслеживаем давление внутри каждой секции.

Если сделать площадь поперечного сечения средней части (смотри рисунок выше) настолько маленьким, что скорость течения в этой части будет очень высокой, то давление станет отрицательным и воздух будет засасываться в этой части, т.е. получаем насос, который называют водоструйным.

Теория:

Уравнение Бернулли. Все члены уравнения, имеют размерность давления и называются статическим, гидростатическим и дина­мическим соответственно. Тогда уравнение Бернулли можно сформулировать так:

при стационарном течении идеальной жидкости полное давление, равное сумме статического, гидростатического и динамического давлений, остается величиной постоянной в любом поперечном сечении потока.

Для горизонтальной трубки тока гидростатическое давление ос­тается постоянным и может быть отнесено в правую часть уравнения, которое при этом принимает вид

статическое, давление обусловливает потенциальную энергию жидкос­ти (энергию давления), динамическое давление — кинетическую.

Из этого уравнения следует вывод, называемый правилом Бернулли:

статическое давление невязкой жидкости при течении по горизон­тальной трубе возрастает там, где скорость ее уменьшается, и на­оборот.

Это можно продемонстрировать, например, пропуская подкрашен­ную воду по достаточно широкой трубе переменного сечения и сравни­вая уровни жидкости в ма­нометрических трубках на различных участках трубы (рис. 22).

М ожно подобрать усло­вия, при которых давление жидкости (или газа) в су­женном участке трубы станет меньше атмосферного, и тогда струя в этом месте может оказывать всасывающее действие. Всасываю­щее действие струи воды, воздуха или пара, выходящей из суженного отверстия в свободное пространство, используется в устройстве раз­личных распылителей (пульверизатор, карбюратор и т. п.), а также водоструйного насоса, или эжектора.

Водоструйный насос (рис. 23, б) представляет стеклянный сосуд А, в который впаяно три трубки. Трубка имеет на конце коническое су­жение и присоединяется к водопроводу (рис. 23, а). Вода, поступающая под достаточно высоким давлением, выходит из суженного конца труб­ки/о большой скоростью. Давление воды у отверстия трубки 1 резко снижается, и воздух из откачиваемой полости через трубку 2 отсасы­вается в сосуд А, а затем удаляется через трубку 3.

Водоструйный насос бесшумен и гигиеничен. Поэтому он часто при­меняется в медицинской практике, например при отсасывании жидкос­ти из полости плевры (рис. 23, а).

2. Электрическая модель сердечно-сосудистой системы.

Показана прямоугольниками (но в программе показать как на принципиальной электрической схеме). Задаем закон изменения напряжения источника тока (импульсный, скважность 2,5-3.5, форма импульса параболическая). Задаем значения емкости конденсатора и сопротивления резистора. И рисуем форму тока через резистор. Предусмотреть такие параметры, чтобы ток через резистор был практически постоянным (прямая линия).