18 Ламинарное и турбулентное давление жидкости. Число Рейнольдса.

Ламинарное течение иначе называется слоистым. Увеличение скорости течения вязкой жидкости из-за неоднородности давлений по поперечному сечению трубы создаёт завихрения и движение становится вихревым или турбулентным. При таком течении скорость частиц в каждом месте беспрерывно и хаотически изменяется, движение является нестационарным. Характер течения жидкости по трубам зависит от свойств жидкости, скорости её течения, размера трубы и определяется

Rc=РОж*V*D(x)/этта

РОж - плотность жидкости;

V - скорость

D – диаметр трубы

Этта – вязкость (динамическая)

Если Rс>Rc критического, то движение жидкости турбулентное. Например, для гладких цилиндрических труб Rс кр=2300

Ню = этта/РОж – кинематическая вязкость. Rc = V*D/Ню.

Размерность[Ню]=м^2/c; в системе СГС [Ню]-Ст (стокс); 1Ст=10^-4 м^2/c

Кинематическая вязкость полнее, чем динамическая учитывает влияние внутреннего трения на характер течения жидкости или газа. Течение крови в артериях в норме является ламинарным, не большая турбулентность возникает вблизи клапанов, при патологиях, когда вязкость крови уменьшается движение становится турбулентным. Шум, возникающий при турбулентном течении, служит диагностирования заболевания (его прослушивают на плечевой артерии при измерении давления крови. Течение воздуха в носовой полости в норме минимальное. При воспалениях и других отклонениях от нормы оно становится турбулентным, что приводит к дополнительной работе дыхательных мышц.

При моделировании жизненных систем дня их изучения число Рейнольдса является коэффициентом подобия.

19 Методы определения вязкости жидкости.

1) Капиллярный метод в основе которого лежит формула Пуазейля. Он заключается в измерении времени протекания через капилляр жидкости под действием силы тяжести при определённом переходе давлении. Этим методом определяется вязкость крови и других жидкостей и газов.

(10^-5Па*с=<"этта">=10^4Па*с)

Vв*Vк = ЭТТАк*ЭТТАв;

Vв – объём воды;

Vк – крови;

ЭТТАв – вязкость воды;

ЭТТАк – крови;

2) Метод падающего шарика основан на законе Стокса: 250Па*с=<"этта">=6*10^4Па*с

На шарик, падающий в жидкости действуют:

mg(->) - сила тяжести

Fа(->) - сила Архимеда

Fc(->) – сила вязкого трения (Стокса)

mg = Fc + Fа;

4/3п*R^3*РО*g - 4/3п*R^3*РОж*g = 6п*этта*R*скорость;

4/3п*R^3 = V – объём шарика

РО – его плотность

РОж - плотность жидкости

Этта = 2*(РО - РОж)*R^2*g/9*скорость. Скорость – скорость шарика.

Измеряя скорость, рассчитывают этта, зная РО, РОж, R

3) ротационный метод: Жидкость находится в зазоре между двумя соседними телами цилиндрами. Один цилиндр (ротор) вращается, другой не подвижен. Вязкость измеряется по угловой скорости ротора, создающей момент силы на неподвижном цилиндре, или по моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр при заданной угловой скорости вращения ротора.

1Па*с=<"этта">=10^5Па*с

Определяют предел измерения данным методом смазочных масел, расплавляемых силикатов и металлов, высоковязных лаков, клеев.

21 Механическая работа и мощность сердца.

Физические основы клинического метода определения давления крови.

Работа совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления и сообщению крови кинетической энергии. Ал=А1+А2=РО*Vу+ РО*Vу*скор^2/2 – работа левого желудочка.

Vу – ударный объем крови;

РО - плотность крови;

Скор - скорость крови в аорте.

Т.к. работа правого желудочка Ап=0,2Ал, то работа всего сердца: А=Ал+0,2Ал=1,2 Ал – формула справедливая и для покоя и для активного состояния организма (состояния отличающегося скоростью кровотока) А1=1 Дж – работа разового сокращения.

Ас=86400 Дж – работа суточного сокращения.

При активной мышечной деятельности Ас возрастает в несколько раз. Средняя мощность сердца 3,3 Вт.

При операциях на сердце, которые требуют его временного выключения из системы кровообращения, пользуются специальным аппаратом искусственного кровообращения.

Физический параметр - давление крови, играет большую роль в диагностике многих заболеваний. Систолическое и диастоличеcкое давления в какой-либо артерии могут быть измерены непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Но в медицине используют бескровный метод, предложенный Н.С. Коротковым. Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжетку, в неё накачивают воздух и она сжимает руку. Затем через этот же шланг воздух выпускают и с помощью манометра измеряют давление воздуха в манжетке.

Сначала давление воздуха в манжетке избыточно над атмосферным=0, (манжетка не сжимает руку и артерию). По мере накачивания воздуха в манжетку она сдавливает артерию и прекращает ток крови. Давление воздуха внутри манжетки при расслабленной мускулатуре = давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжеткой. Выпуская воздух, уменьшают давление в манжетке и мягких тканях, соприкасающихся с ней.

Когда давление = систолическому, кровь способна пробиться через сдавленную артерию - возникает турбулентное течение, характерный шум прослушивает врач на артерии локтевого сгиба (внутри). Продолжая уменьшать давление, восстанавливают ламинарное течение, шум прекращается - это диастолическое.

Приборы для измерения давления – тонометры.

38 Надежность электромедицинской аппаратуры.

Одним из важных вопросов, связанных с использованием электронной медицинской аппаратуры, является ее электробезопасность как для пациента, так и для мед. персонала.

Больной человек вследствие различных причин (ослабленность организма, действие наркоза, отсутствие сознания, наличие электродов на теле и др.) оказывается в особо электроопасных условиях, по сравнению со здоровым человеком. Мед. персонал, работающий с мед. электронной аппаратурой, тоже находятся в условиях риска поражения электрическим током.

Основное и главное требование - сделать недоступным касание частей аппаратуры, находящихся под напряжением.

1) Медицинская аппаратура должна нормально функционировать. Для этого мед. персонал должен знать о ремонтопригодности аппаратуры и долговечности её частей.

Способность аппарата не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации, сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени - это и есть надёжность.

Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин:

а) вероятность безотказной работы p(t)=N(t)/N₀

N(t) – число неиспортившихся за время t аппаратов;

N₀ - общее число испытывавшихся аппаратов;

б) интенсивность отказа

dN - число отказов;

dt - время;

N - число работающих элементов;

«-» означает, что dN < 0, т.к. число работающих аппаратов убывает со

временем.

В процессе эксплуатации медицинские изделия, в зависимости от возможных последствий отказа подразделяются на 3 класса:

а) изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента и персонала. p(t) для них должна быть не менее 99% (аппарат искусственного дыхания, кровообращения и др.)

б) изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма, не приводящий к опасности для жизни. p(t) = 80%

в) отказ которых снижает эффективность или задерживает лечебно-диагностический процесс, либо приводит к материальному ущербу или повышает нагрузку на медперсонал (диагностическая и физиотерапевтическая аппаратура).

51. Недостатки оптической системы глаза.

В нормальном глазу задний фокус совпадает с сетчаткой (при отсутствии аккомодаций). Если этого не происходит и фокус оказывается ближе сетчатки, то этот недостаток носит название близорукость. Если фокус находится за сетчаткой - дальнозоркость.

Для коррекции близорукого глаза применяют рассеивающие линзы;

для коррекции дальнозоркости -собирательные.

Линзы фокусируют совместно с хрусталиком изображение рассматриваемого предмета на сетчатку глаза.

42 Общий случай интерференции света

Интерференция - сложение когерентных волн (волн равной частоты и постоянной разности фаз), в результате которого образуются устойчивые картины их усиления и ослабления. При этом интенсивность результирующей волны принимает в разных точках пространства от минимального до некоторого максимального. Для получения когерентных источников используют экран с двумя щелями (каждая щель становится источником вторичных сферических волн - принцип Гюйгенса) или один пучок разделяют на два c помощью тонких пленок (один пучок отражается от верхней грани пленки, другой - от нижней) и др. способы, например, зеркала, бипризмы и т.п.

При встрече двух волн в фазе (гребень с гребнем, впадина с впадиной) происходит усиление, при этом разность хода двух волн Δd равна четному числу длин полуволн (целому числу длин волн): дельта d=k*лямда.

Если же встречается гребень с впадиной, то волны ослабляют (а при одинаковой амплитуде – гасят друг друга, при этом разность хода 2-х волн равна нечетному числу (2k+1) полуволн дельта d=(2k+1)*лямда/2.