Білімнің бастапқы және қортынды деңгейлерін бақылау

Ақпаратты – дидактикалық блок

Акустика - адам құлағымен қабылдайтын, газдарда, сұйықтарда және қатты денелерде болатын серпімді тербелістер мен толқындар туралы,яғни дыбыстар туралы ғылым. Акустика- ең төменгі жиіліктен (16Гц), ең жоғарғы жиіліктерге дейінгі (1012-1013Гц) серпімді тербелістер мен толқындарды зерттейтін физиканың саласы.Қазіргі акустика ауқымды сұрақтарды қамтитын, бірнеше бөлімдерден тұратын ғылым: физикалық акустика, әртүрлі ортадағы серпімді толқындардың таралу ерекшелігін зерттейді, физиологиялық акустика, адамдар мен жануарлардағы дыбыс шығарушы және дыбыс қабылдаушы мүшелердің құрылысы мен жұмысын зерттейді.Адам ағзасында көптеген периодты тербелмелі үрдістер болып жатады. Ішкі ағзалардан шығатын дыбыстар олардың физиологиялық күйін сипаттайды. Дыбыс – серпімді ортада таралатын жиілігі 16 Гц-тен 20000 Гц-ке дейінгі тербеліс. Дыбыстың энергетикалық сипаттамасы ретінде оның интенсивтілігі алынады.Дыбыстық тон жиілік (немесе период), амплитуда және тербеліс түрімен немесе оның гармониялық спектрмен, сол сияқты дыбыстық толқынға қатысты: дыбыстық интенсивтілігі мен күші және дыбыстық қысыммен сипатталады.Дыбыстың интенсивтілігі немесе күші деп дыбыс толқынының энергия ағынының тығыздығын атайды. Оның өлшем бірлігі – 1 эрг.(с* см2); 1 Вт/ м2, сол сияқты 1 мкВт/см2.

Дыбыстық немесе акустикалық қысым р- ден дыбыстық толқынның бөлшектер шоғырланған аймағында пайда болатын қосымша қысымның әсерлік мәнін (қоршаған ортадағы орташа қысымнан артық) атайды.Ол Н/м² –пен өрнектеледі.Есту мүшесінде дыбыстың жоғарлығы, қаттылығы және ырғағы субъективті түрде ерекшеленеді.Есту сезімінің бұл сипаттамалары дыбыс толқынының тербеліс жиілігі, толқын интенсивтілігі және гармониялық спектрі сияқты объективті сипаттамаларымен байланысты.

Ортада еркін таралатын дыбыс қума толқын болып табылады.Ортаның белгілі бір аймағында тұрғын толқындар пайда болады. Дыбыс толқыны тербеліс жиілігінің ортаның меншікті жиілігімен дәл келуі әсерінен тербеліс амплитудасы кенеттен артып кетеді, бұл құбылыс дыбыстық резонанс деп аталады және дыбысты күшейту үшін қолданылады. Дыбыстың қаттылығы есту мүшесінің шектік деңгейін көрсетеді. Қаттылық дыбыстың интенсивтілігіне тәуелді. Бұл тәуелділік дыбыс толқыны әсерінің құлақ сезімталдығына негізделген күрделі сипат алады. Сезімталдық - құлақтың физиологиялық қасиеті, дыбыс толқынының физикалық сипаттамасына тәуелді. Олар тербеліс жиілігі және толқынның интенсивтілігі (дыбыс күші).Клиникада дыбыстық зерттеу әдістері диагностика үшін кеңінен қолданылады. Сондықтан дыбыстың таралу ерекшелігін оқып үйрену медицинада маңызды роль атқарады. Ағзадағы көптеген үрдістер, мысалға дем алу, жүректің жұмысы т.б. дыбыстық құбылыстар арқылы өтіледі. Ішкі ағзаларда туындайтын дыбыстарды тікелей тыңдау емханалық зерттеу тәсілдерінің маңыздыларының бірі болып табылады және аускультация деп аталады. Бұл мақсаттағы ең қарапайым құрал – фонендоскоп деп аталады.

Біріншісі дыбыс қабылдаушы аппарат құлақтың табиғатына, екіншісі барлық сезім ағзаларының жалпы қасиетіне байланысты және тітіркендіруші күшке бейімделу (адаптация) деп аталады. Бейімделу әсерінен құлақтың сезімталдығы төмендейді немесе артады. Сондықтан құлақ өте кең аралықтағы интенсивті дыбыстарды қабылдай алады, алайда бірдей тербеліс жиілігіндегі дыбыс қаттылығы мен интенсивтілігінің арасында да тура пропорционалдық жоқ. Тәжірибе көрсеткендей, тітіркену деңгейінің аздаған тітіркену өзгерісі - ді тудыратын бейімделумен байланысты тітіркену күшінің өсуі бастапқы тітіркену күші І-ге тітіркенудің барлық аймағында / қатынасы тұрақты болатындай тәуелділікте болады (Вебер заңы).

Бұл шартты берілген жағдайға қолдана отырып және оны дифференциал түрде өрнектеп алатынымыз: , мұндағы - қаттылық деңгейінің өзгерісі, - бастапқы интенсивтілік, - оның қаттылық деңгейін шамасына өзгертетін өсімшесі, к – пропорционалдық коэффициент.Берілген дыбыс интенсивтілігіндегі қаттылық деңгейі dL интенсивтіліктің нольдік деңгейі І₀- мен берілген деңгей І- ге дейінгі аралықта интегралдау жолымен алуға болады. .

Берілген дыбыстың қаттылық деңгейі (тербелістің бірдей жиіліктерінде), оның интенсивтілігі І-дің естілу шегі І₀- ге қатынасының логарифміне тура пропорционал (Вебер-Фехнер заңы). Перкуссия денені тікелей қағу, шерту арқылы және осы кездегі шығарылған дыбыстар іске асырылады. Бұл дыбыстардың сипаты қаққан (шерткен) жердің астындағы ағза мүшелерінің механикалық қасиетіне (серпімділік, тығыздық т.б.) байланысты. Адам денесін қағу басында резеңкесі бар арнайы балғамен және қағу кезінде адам денесінің бетіне қойылатын, серпімді материалдан жасалынған плессиметр деп аталынатын құралдар арқылы атқарылады. Сол сияқты бұл үрдіс бір қолдың бүгілген саусағымен денесіне қойылған екінші қолдың сыртқы жағынан ұру арқылы да жүзеге асырылады. Есту шапшаңдығын өлшеу әдісі аудиометрия деп аталады. Әдетте есту шегінің нүктелер қисығын әртүрлі жиіліктерде анықтайды. Естудің төмендеуі алынған мәлімет пен қалыпты жағдай арасындағы айырмашылықпен анықталады. Тербеліс жиілігіне тәуелді бұл айырмашылықты децибел арқылы көрсететін сызбаны аудиограмма деп атайды. Аудиометрия аудиметр деп аталатын аппараттың көмегімен жүзеге асырылады. Оның негізгі тетігі дыбыстық жиіліктің барлық аймағындағы дыбыс интенсивтілігінің деңгейі мен жиілігі аса дәлдікпен және тәуелсіз реттеп отыратын дыбыстық генератор.

1-сызба: Құлақтың сезімталдығына негізделген, дыбыс интенсивтілігі мен қаттылығының арасындағы байланыс.

Инфрадыбыс пен ультрадыбыс

Ортада қума толқын түрінде таралатын, жиілігі 16Гц- тен төменгі (нақтысында 20-25 Гц аралығында) серпімді тербелістер инфрадыбыс деп аталады. Инфрадыбыс табиғатта кездесетін әртүрлі өндірістік және табиғи шуылдардың құрамына енеді. Инфрадыбыс ауада жылдам өтеді, алайда серпімді орталарда, дербес жағдайда суда, жақсы беріледі. Инфрадыбыстың ағзаның беткі қабатына әсері бұлшық еттер мен сүйектердегі нерв талшықтарында діріл сезімін тудыру рақылы байқалады. Жиілігі 20 кГц-тен жоғарғы (жоғарғы шегі белгісіз, әзірге жиілігі 200 МГц – ке тең тербелістер алынған) серпімді тербелістер мен толқындар ультрадыбыс (УД) деп аталады. Төменгі жиіліктегі ультрадыбыс (60-80 кГц- ке дейінгі) кейбір жануарлардың ағзаларынан шығарылады (дельфиндер,жарғанаттар), әрі табиғи және өндірістік шулардың құрамына енеді. Жоғары жиіліктегі ультрадыбыстар жасанды көздерден алынады. Әдетте олар негізі сәйкес жиіліктегі электр тербелістерінің генераторы болып келетін аппараттар. Бұл тербелістерді ультрадыбысқа айналдыру магнитострикция құбылысы көмегімен (төменгі жиілікте) немесе кері құбылыс пьезоэлектрлік эффект (жоғарғы жиілікте) арқылы жүзеге асырылады. Ультрадыбыс затқа күрделі әсер тигізеді, яғни механикалық, физикалық, химиялық және жылулық. Ультрадыбыстың механикалық, химиялық және жылулық факторы негізінде, оның биологиялық әсері байқалады. Олар вирустардың, бактериялардың және саңырауқұлақтардың т.б., ал біршама жоғарғы қуатта майда жәндіктердің де жойылуына соқтырады. Аздаған қуаттағы УД жасуша мембранасының өткізгіштігін арттырады, тері қабаттарының қалыңдау үрдістерін белсендіредіт.б..

УД ішкі ағзалардағы қиындық туғызатын бөліктерді зерттеуде, сол сияқты дененің ішкі жағындағы патологиялық өзгерістерді табу мақсатында қолданылады (дербес жағдайда, бастағы және қабығының ісігін).Бұл жерде екі әдіс қолданылады. УД - жарықтандыру және УД – локация. Біріншісі әртүрлі акустикалық қасиетті (тығыздығы, сенімділігі) бар терілердің әртүрлі мөлшердегі ультрадыбысты жұтылуына негізделген. Зерттеу кезінде объектінің әртүрлі нүктелері арқылы белгілі бір интенсивтіліктегі УД жіберіледі. Олар объектінің келесі бетінде орналасқан көрсеткіш арқылы қабылданады. Сәуле интенсивтілігінің өзгерісі арқылы объектінің ішкі құрылысының суреті жасалынады. УД – локация кезінде сәуле объект арқылы әртүрлі акустикалық қасиеті бар ортаның шекарасынан өткенде байқалатын импульстер тіркеледі. Импульстерді ара қашықтығы ізделінді өзгерістің қандай тереңдікте екендігін, ал көрсеткіштің орнын ауыстыру- оның түрі мен орналасуын анықтауға мүмкіндік береді. Бастағы мидың ісігін анықтауға арналған аппарат эхоэнцефалограф деп аталады.

Хирургияда жіңішке УД сәулелерді жоғарғы интенцивтілікте ағзаның аздаған бөлігіне фокустеу арқылы сүйектерді кесуге немесе одан тесік жасауға қолданылады. Бұл әдіс металл құрал- жабдықтарды пайдаланғандағы зиянды құбылыстарды болдырмайды (көршілес ағзалардың бүлінуі, діріл, қызып кету т.б.).

Әлсіз интенсивтіліктегі жиілігі 800 кГц ультрадыбыстардың әсерін емдік мақсатта физиотерапияда қолданылады. Бұл әдіс мынаған негізделген: ультрадыбыстың кешенді механикалық және физика-химиялық әсері өзінің қойылған жеріндегі ағзада физиологиялық реакция туғызып, ауруға қарсы эффект жасайды.

Фармацияның дәрілерді жасау өндірісінде ультрадыбыстың сұйықтыққа енгізілген денелерді ұсақтау және эмульсия дайындау мүмкіндігі пайдаланылады. Туберкулез, бронхиальды астма және т.б. ауруларды емдеуде және ультрадыбыс көмегімен алынған әртүрлі дәрілік заттардың аэрозолдары қолданылады.

Сабақтың мазмұны:

Құралдар мен жабдықтар:

Дыбыстық генератор, телефон, тік орнатылған шыны цилиндр, резеңке түтікшеарқылы шыны цилиндрмен жалғастырылған суы бар ыдыс, бор.

Жұмыстың орындалу тәртібі:

1. Дыбыстық генераторды ток көзіне қосыңыз.

2. Оқытушының көрсеткен тербеліс жиілігін қойыңыз. (суы бар ыдыс стол үстінде тұруы қажет)

3. Суы бар ыдысты жоғары көтеріңіз, ондағы су резеңке түтік арқылы цилиндрге құйылып ең жоғарғы деңгейге дейін көтерілетін болсын. Бұл кезде дыбыс қаттылығы бойынша біресе күшейіп, біресе әлсірейді.

4. Дыбыстың қатты күшейген деңгейлерін цилиндр орнатылған тақтада бормен белгілеңіз.

5. Суы бар ыдысты столға қойыңыз. Бұл кезде де дыбыстық жарқынның күшейген сәтін белгілеп қою керек.

6. Жоғарғы дыбыстық деңгейлердің ара қашықтығын анықтаңыз және орташа ара қашықтықтың мәнін есептеп табыңыз.

7. Өлшемнің алынған нәтижелерін 1- кестеге түсіріңіз.

8. Жасалынған тәжірибені мұғалімнің көрсетуі бойынша басқа жиілікте, осы ретпен, кем дегенде үш рет қайталаңыз.

9. Дыбыстың ауадағы таралу жылдамдығын формуласы бойынша табыңыз.

1 – кесте

N 0	,(Гц)	L,(м)	,(м)	,(м/с)
1. 2. 3.

10. Тәжірибенің нәтижелеріне талдау жүргізіңіз.

а) Жылдамдықтың орташа арифметикалық мәнін есептеңіз.

б) Жеке өлшеулердің абсолютті қателігін анықтаңыз:

в) Абсолютті қателіктің орташа арифметикалық мәнін есептеңіз:

г) Тәжірибенің салыстырмалы қателігін анықтаңыз:

д) Орташа квадраттық қателікті анықтаңыз:

е) Сенімділік аралығын анықтаңыз:

мұндағы - Стьюдент коэффициенті, - сенімділік ықтималдығы, - өлшеулер саны.

ж) Соңғы нәтижені төмендегідей түрде жазыңыз:

м/с.

Білімнің бастапқы және қортынды деңгейлерін бақылау

1) Студенттердің зертханалық жұмыстарының нәтижелеріне талдау

2) Тақырып бойынша тестік тапсырма

Әдебиеттер:

1. А.Н. Ремизов Медицинская и биологическая физика. М. Дрофа, 2004г.

2. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики. М. "Высшая школа". 2002 г.

3. М.Е.Блохина, И.А.Эссаулова, Г.В.Мансурова. Руководство для лабораторных работ по медицинской и биологической физике. М. Дрофа.2002.

Бақылау (сұрақтар, тесттер)

Сұрақтары:

1. Акустика.
2. Дыбыстық өлшеулер.
3. Дыбыстың физикалық және физиологиялық сипаттамалары, олардың өзара байланыстары

4. Клиникада зерттеудің дыбыстық әдістері