Презентация на тему "Механические колебания и волны. Акустика"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Лекция 1 Механические колебания и волны Акустика Презентации по физике http://prezentacija.biz/prezentacii-po-fizike/prezentacii-po-akustike/

• 
  Слайд 2
  

  Периодические механические процессы в живом организме Колебания – это процессы повторяющиеся во времени. При этом система многократно отклоняется от своего состояния равновесия и каждый раз вновь к нему возвращается. « Каждый человек – это сложная колебательная система.» Н. Винер

• 
  Слайд 3
  

  Примеры : Дыхательные движения грудной клетки; Содержание двуокиси углерода в крови; Ритмические сокращения сердца; Кровенаполнение артерий (пульс); Звук – колебания голосовых связок; Перистальтика кишечника; Психика людей подвержена колебаниям и т.д.

• 
  Слайд 4
  

  Механическая волна. Уравнение волны Механическая волна-это распространение механических колебаний в упругой среде Х Х S λ 0 Волновое уравнение Уравнение волны описывает Зависимость смещения частиц среды от координат и времени Его решение. Уравнение плоской волны Математическое представление волны:

• 
  Слайд 5
  

  Бегущая волна переносит энергию. Условие существования волны: Упругая среда Инерция Пример:Волна давления в артериях. Упругость стенок Кровь

• 
  Слайд 6
  

  Поток энергии и интенсивность волны Энергетические характеристики волны: или [Вт Энергия W , Дж Поток энергии (Мощность) , Вт -это физическая величина, равная отношению энергии, переносимой волной, ко времени. 3. Плотность потока энергии = = интенсивность волны

• 
  Слайд 7
  

  -это физическая величина, равная потоку энергии волны через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны. 4. Объемная плотность энергии волны -это средняя энергия колебательного движения, приходящегося на единицу объема среды Или: это энергия в единице объема

• 
  Слайд 8
  

  Вектор Умова Вектор Умова – это вектор плотности потока энергии волны, направленный в сторону переноса энергии волной Он равен: Умов Н. А. (1846-1915)

• 
  Слайд 9
  

  Акустика это раздел физики, изучающий механические колебания и волны от самых низких до высоких частот. В узком смысле акустика – наука о звуке.

• 
  Слайд 10
  

  Область звукового восприятия, звуки сердца и механические колебания инфразвуковой частоты, сопровождающие циклическую работу сердца.

• 
  Слайд 11
  

  Звук это механические колебания, распространяющиеся в форме продольной волны и имеющие частоту, воспринимаемую ухом человека (16 Гц – 20000 Гц).

• 
  Слайд 12
  

  Виды звуковых колебаний Тон– звук, являющийся периодическим процессом (если процесс гармонический – тон чистый, ангармонический – тон сложный). Шум– звук, характеризующийся сложной, неповторяющейся временной зависимостью. Звуковой удар– кратковременное звуковое воздействие.

• 
  Слайд 13
  

  Акустический спектр Чистый тон Сложный тон А ν А ν Шум Спектр сплошной Линейчатый Спектр обертон ν- min A - max

• 
  Слайд 14
  

  1. Частота ν = 16 – 20000 Гц Пример: тоны сердца до 800 Гц 2. Скорость звука: Воздух 331.5 м/с (0ºС) 340 м/с (20ºС) Вода 1500 м/с Кость ≈ 4000 м/с Физические характеристики звука (объективные)

• 
  Слайд 15
  

  3. Звуковое давление 4. Интенсивность звука 5. Уровень интенсивности Z – акустический импеданс (характеризует свойство среды проводить акустическую энергию)

• 
  Слайд 16
  

  Скорость звука в различных средах и акустические сопротивления сред

• 
  Слайд 17
  

  Слышимость на разных частотах

• 
  Слайд 18
  
• 
  Слайд 19
  
• 
  Слайд 20
  

  Характеристики слухового ощущения (субъективные) Высота Тембр Громкость

• 
  Слайд 21
  

  Частота Акустический спектр Уровень интенсивности Высота Тембр Громкость

• 
  Слайд 22
  

  Рояль Кларнет Одна и та же нота:

• 
  Слайд 23
  

  Психофизический закон Вебера - Фехнера Если раздражение (I) увеличивать в геометрической прогрессии (то есть в одинаковое число раз), то ощущение(E) этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (то есть на одинаковую величину). aI0, a2I0, a3I0 E0, 2E0, 3E0

• 
  Слайд 24
  

  на ν = 1 кГцk = 10 1 фон = 1дБ

• 
  Слайд 25
  

  Кривые равной громкости

• 
  Слайд 26
  

  Аудиометрия - метод измерения остроты слуха на пороге слышимости

• 
  Слайд 27
  

  Аудиограммы: a – воздушное проведение норма; в – воздушное проведение при заболевании

• 
  Слайд 28
  

  Физические основы звуковых методов исследования в клинике Перкуссия Аускультация Фонокардиография

• 
  Слайд 29
  

  Фонендоскоп Функциональные систолические шумы при аускультации. А. При нормальных условиях кровь течет через аорту и легочную артерию с достаточной скоростью, чтобы создать турбулентность во время фазы быстрого изгнания систолы желудочков. Ранние систолические шумы могут быть услышаны у многих здоровых детей в покое и почти у любого здорового человека после физической нагрузки. 2. Аускультация

• 
  Слайд 30
  

  Фонокардиограмма (a) и электрокардиограмма (б) (отметка времени – 0,02 секунды) 3. Фонокардиография (ФКГ) Микрофон УС Фильтры Регистр

• 
  Слайд 31
  

  Ультразвук Ультразвук (УЗ) механические колебания и волны с частотой более 20 кГц. Верхний предел УЗ - частот Гц.

• 
  Слайд 32
  

  Особенности распространения УЗ в среде 1. УЗ - волна является продольной. 2. Лучевой характер распространения. 3. Проникновение в оптически непрозрачные среды. 4. Возможность фокусировки энергии луча в малом объеме. 5. Отсутствие дифракции на стенках внутренних органов человека. 6. Отражение от границы раздела сред, отличающихся волновым сопротивлением. 7. Способность поглощаться биологическими тканями.

• 
  Слайд 33
  

  Источники и приёмники УЗ УЗ излучатели: Электромеханический Обратный пьезоэлектрический эффект – механическая деформация под действием переменного электрического поля.

• 
  Слайд 34
  

  2) Магнитострикционный Магнитострикция – деформация ферромагнитного сердечника под действием переменного магнитного поля.

• 
  Слайд 35
  

  Приёмники УЗ Приёмники УЗ Прямой пьезоэлектрический эффект – возникновение переменного электрического поля под действием механической деформации.

• 
  Слайд 36
  

  Методы получения эхокардиограмм

• 
  Слайд 37
  
• 
  Слайд 38
  

  Эхограмма левого желудочка здорового человека

• 
  Слайд 39
  

  Эффект Доплера и его использование в медико-биологических исследованиях Доплер Христиан (1803-1853) - австрийский физик, математик, астроном. Жил в Зальцбурге. Директор первого в мире физического института. Эффект Доплера заключается в изменении частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем, вследствие движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга.

• 
  Слайд 40
  

  Присближенииисточника и наблюдателя – верхние знаки, при удалении – нижние знаки Классический пример этого феномена: Звук свистка от движущегося поезда.

• 
  Слайд 41
  

  Источник звука неподвижен Источник звука приближается к уху Источник звука удаляется от уха

• 
  Слайд 42
  

  Когда звук отражается от движущегося объекта, частота отраженного сигнала изменяется. Происходит сдвиг частоты. При наложении первичных и отраженных сигналов возникают биения, которые прослушиваются с помощью наушников или громкоговорителя. Доплеровский сдвиг∆ν- это разность между отраженной и переданной частотами.

• 
  Слайд 43
  

  Эффект Доплера используется для определения: • скорости движения тела в среде, •скорости кровотока, •скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография)

• 
  Слайд 44
  

  Благодаря аппарату Доплера гинеколог, ведущий беременность, делает вывод о том, есть ли угроза для развития ребенка, насколько хорошо его состояние, сильное сердце, нормальный ли кровоток к сердцу и каково состояние кровообращения в организме малыша, все ли хорошо с пуповиной у мамы в системе мать-плод-плацента, нет ли у младенца пороков сердца, анемии или гипоксии. Допплерометрия

• 
  Слайд 45
  

  Спектральный допплер позволяет выявить 2 типа течения крови: ламинарное и турбулентное. Когда кровь течет через область со значительным изменением диаметра сосуда, создается поток, в котором множество элементов движется с различными по величине и направлению скоростями. Такой нарушенный поток создает доплеровский сигнал с множеством частот и заметным спектральным расширением. В ламинарном потоке все скорости эритроцитов примерно одинаковы по направлению, а в центральной части и по величине. Доплеровский сигнал формирует относительно тонкую кривую с минимальным спектральным расширением.

• 
  Слайд 46
  

  Двухмерное цветовое доплеровское картирование при нарушении оттока из левого желудочка. Относительно низкая скорость выходного потока левого желудочка кодируется синим цветом. В области сужения скорость возрастает, возникает наложение спектров (aliasing), и кодировка сигнала потока меняется на красную. На участке обструкции регистрируется относительно узкий турбулентный поток. LV – левый желудочек AO – аорта