Тема: “Механічні коливання та хвилі” - 4 год

Одеський національний медичний університет

Кафедра Біофізики, інформатики та медапаратури

Методична розробка

студентам 1 курсу щодо вивчення тем:

Механічні коливання та хвилі

Затверджено

на методичній нараді кафедри

Протокол № від “ ” 2010 р.

Зав кафедрою

Одеса - 2010 р.

Тема: “Механічні коливання та хвилі” - 4 год..

2. Актуальність теми, професійна спрямованість:

Актуальність вивчення теми пов’язана с тим, що найважливіші процеси, що протікають в організмі людини, таки як робота легенів, серця, системи кровообігу, є коливальними процесами; робота органів річі та слуху людини побудована на можливості генерації та прийому механічних хвиль. Також, у аспекті медичної науки та практичної медицини ряд діагностичних методів та біофізичних науково-дослідних методик побудовано на фізичній основі, що є змістом наданої теми.

3. Навчальні ціли заняття:

В результаті цього заняття студенти повинні:

знати:

- роль механічних коливань та хвиль у процесах життєдіяльності організму людини, функціонуванні окремих систем організму;

- диференційне рівняння гармонічних коливань та вид його рішення, фізичний зміст величин, що входять у ці вирази;

- вирази для розрахунку кінетичної, потенційної та повної енергії тіла при гармонічних коливаннях;

- фізичний зміст коефіцієнта загасання та логарифмічного декременту загасання;

- поняття про автоколивання та їх роль у процесах життєдіяльності організму;

- роль резонансу у процесах життєдіяльності організму;

- як складаються гармонічні коливання (випадки різних напрямків коливань, що складаються);

- поняття про спектр складного коливання та гармонічний аналіз;

- рівняння плоскої хвилі;

- вирази для потоку енергії хвиль, інтенсивності та вектора Умова;

- фізичний зміст та рівняння для розрахунку хвильового опіру;

- фізичний зміст та медичне застосування ефекту Допплера, рівняння для розрахунку сприйманої частоти для ефекту Допплера;

- рівняння для розрахунку допплерівського зсуву частоти.

вміти:

- використати метод векторних діаграм для зображення гармонічних коливань;

- розрахувати амплітуду загасаючих коливань (біосистеми) в залежності від параметрів процесу (логарифмічний декремент загасання, тощо);

- визначати швидкість руху біооб’єкту на підставі рівнянь, що описують ефект Допплера;

- визначати резонансну частоту біооб’єкту (на підставі відомих характеристик біооб’єкту та оточуючого середовища);

- застосовувати формулу для знаходження хвильового опіру біотканин;

- використати формулу для інтенсивності хвилі для пояснення зв’язку між швидкістю розповсюдження хвилі, тиском та щільністю середовища;

- використати формули для інтенсивності хвилі та енергії коливань для розрахунку цих величин у діагностичних процедурах.

4. Шляхи реалізації цілей заняття:

Для реалізації цілей заняття для студента є необхідними базисні знання:

1. Поняття про основні моделі коливальних систем, - математичний та фізичний маятники.

2. Уявлення про основні характеристики коливального процесу - амплітуду, частоту, фазу, зв’язок між ними та одиниці вимірювання в СІ.

3. Вирази для координати, швидкості та прискорення при гармонічних коливаннях.

4. Уявлення про вплив сил опіру на коливальні процеси, поняття про загасаючі та вимушені коливання.

5. Фізичний зміст явища резонансу.

6. Поняття про механічні хвилі та їх головні характеристики – амплітуду, довжину, частоту, фазу, та зв’язок між ними.

7. Визначення механічних хвиль за їх типами – пружні поверхневі хвилі, поздовжні та поперечні хвилі; ударні хвилі.

5. Завдання з еталонами відповідей (для самоперевірки студентами початкового рівня знань).

1. Як називається величина, яка характеризує відхилення тіла від стану рівноваги?

2. Як називається величина, яка характеризує максимальне відхилення тіла від стану рівноваги?

3. Як називається величина, яка характеризує час одного повного коливання?

4. Як називається величина, яка характеризує число коливань за 2p секунди?

5. Як називається величина, яка характеризує число коливань за одиницю часу?

А. зміщення; В. частота; С. циклічна частота; Д. амплітуда; Е. період.