X
Код презентации скопируйте его
Механические колебания и волны. Акустика
Скачать эту презентацию
Презентация на тему Механические колебания и волны. Акустика
Скачать эту презентациюCлайд 1
Лекция 1 Механические колебания и волны Акустика Презентации по физике http://prezentacija.biz/prezentacii-po-fizike/prezentacii-po-akustike/
Cлайд 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
Cлайд 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.
Cлайд 4
Механическая волна. Уравнение волны Механическая волна-это распространение механических колебаний в упругой среде Волновое уравнение Уравнение волны описывает Зависимость смещения частиц среды от координат и времени Его решение. Уравнение плоской волны Математическое представление волны: Х Х S λ 0
Cлайд 5
Бегущая волна переносит энергию. Условие существования волны: Упругая среда Инерция Пример: Волна давления в артериях. Упругость стенок Кровь
Cлайд 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
Cлайд 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
Cлайд 8
Вектор Умова Вектор Умова – это вектор плотности потока энергии волны, направленный в сторону переноса энергии волной Он равен: Умов Н. А. (1846-1915)
Cлайд 9
Акустика это раздел физики, изучающий механические колебания и волны от самых низких до высоких частот. В узком смысле акустика – наука о звуке.
Cлайд 10
Область звукового восприятия, звуки сердца и механические колебания инфразвуковой частоты, сопровождающие циклическую работу сердца.
Cлайд 11
Звук это механические колебания, распространяющиеся в форме продольной волны и имеющие частоту, воспринимаемую ухом человека (16 Гц – 20000 Гц).
Cлайд 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.
Cлайд 13
Акустический спектр Чистый тон Сложный тон А ν Шум Спектр сплошной Линейчатый Спектр обертон ν - min A - max А ν
Cлайд 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)
Cлайд 15
3. Звуковое давление 4. Интенсивность звука 5. Уровень интенсивности Z – акустический импеданс (характеризует свойство среды проводить акустическую энергию)
Cлайд 16
Скорость звука в различных средах и акустические сопротивления сред Среда Скорость звука, м/с Плотность относительно воды,ρс/ρв Акустическое сопротивление относительно воды,ZC/ZB Воздух (при нормальных условиях) Дистиллированная вода (при +20ºC) Легкие Жировая ткань Мозг Кровь Печень Мышечная ткань Почка Мягкие ткани (среднее значение) Костная ткань Камни печени 343 1482 400-1200 1350-1470 1520-1570 1540-1600 1550-1610 1560-1620 1560 1540 2500-4300 1400-2200 1,2•10-3 1,0 - 0,95 1,03 1,06 1,06 1,07 1,07 1,06 1,2-1,8 - 0,3•10-3 1,0 - 0,86-0,96 1,06-1,09 1,04-1,08 1,11-1,14 1,13-1,18 1,13 1,11 2,2-5,0 0,8-1,6
Cлайд 17
Слышимость на разных частотах
Cлайд 18
Cлайд 19
Cлайд 20
Характеристики слухового ощущения (субъективные) Высота Тембр Громкость
Cлайд 21
Частота Акустический спектр Уровень интенсивности Высота Тембр Громкость
Cлайд 22
Рояль Кларнет Одна и та же нота:
Cлайд 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
Cлайд 24
на ν = 1 кГц k = 10 1 фон = 1дБ
Cлайд 25
Кривые равной громкости
Cлайд 26
Аудиометрия - метод измерения остроты слуха на пороге слышимости
Cлайд 27
Аудиограммы: a – воздушное проведение норма; в – воздушное проведение при заболевании
Cлайд 28
Физические основы звуковых методов исследования в клинике Перкуссия Аускультация Фонокардиография
Cлайд 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
Cлайд 30
Фонокардиограмма (a) и электрокардиограмма (б) (отметка времени – 0,02 секунды) 3. Фонокардиография (ФКГ) Микрофон УС Фильтры Регистр
Cлайд 31
Ультразвук Ультразвук (УЗ) механические колебания и волны с частотой более 20 кГц. Верхний предел УЗ - частот Гц.
Cлайд 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.
Cлайд 33
Источники и приёмники УЗ УЗ излучатели: Электромеханический Обратный пьезоэлектрический эффект – механическая деформация под действием переменного электрического поля.
Cлайд 34
2) Магнитострикционный Магнитострикция – деформация ферромагнитного сердечника под действием переменного магнитного поля.
Cлайд 35
Приёмники УЗ Приёмники УЗ Прямой пьезоэлектрический эффект – возникновение переменного электрического поля под действием механической деформации.
Cлайд 36
Методы получения эхокардиограмм
Cлайд 37
Cлайд 38
Эхограмма левого желудочка здорового человека
Cлайд 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.
Cлайд 40
При сближении источника и наблюдателя – верхние знаки, при удалении – нижние знаки Классический пример этого феномена: Звук свистка от движущегося поезда.
Cлайд 41
Источник звука неподвижен Источник звука приближается к уху Источник звука удаляется от уха
Cлайд 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.
Cлайд 43
Эффект Доплера используется для определения: • скорости движения тела в среде, • скорости кровотока, • скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография)
Cлайд 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
Cлайд 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.
Cлайд 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
