- •Кафедра медицинской и биологической физики
- •Рекомендации к работе с пособием.
- •Приведём пример оформления решения задачи.
- •3. Колебания и волны, биоакустика
- •3.17. Гармонические колебания материальной точки массой 2 г происходят по закону:
- •3.52. Перечислите и опишите факторы, от которых зависит допплеровский сдвиг при ультразвуковых диагностических исследованиях.
- •4.28. Электронная поляризация в диэлектриках ..... От температуры.
- •4.45. Приведите примеры магнетиков, входящих в состав биологических систем.
- •4.46. Укажите тип магнетиков, к которому относятся свободные радикалы в биологических системах.
- •3.24. Уравнение затухающих колебаний в каноническом виде:
- •Для, учитывая, что при колебаниях, получаем, что соответствует максимуму знаменателя формулы:Значит, приговорить о резонансе не приходится.
- •3.27. В задаче 3.26 была найдена резонансная частота:
- •3.31. Ответ: 1) - в сторону уменьшения координаты х.
- •3.35. Решение:
- •3.39. Поглощённая за секунду энергия есть величина численно равная поглощённой барабанной перепонкой мощности звуковой волны., здесь: - поглощённая мощность,
- •3.42. Запишем выражение для нормы:
- •3.44. Интенсивность – это средняя по времени энергия, которую переносит волна через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно направлению распространения волны.
- •3.45. Интенсивность – это средняя по времени энергия, которую переносит волна через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно направлению распространения волны.
- •3.46. Тепловая энергия, которая должна быть поглощена водой для того, чтобы вода нагрелась от начальной температуры до температуры кипения при нормальных условиях:
- •4.41.Решение. 1) Действующий фактор – электрический ток частотой 5 мГц, который является квазистационарным для электрических цепей длиной до
- •4.42. Решение. Выделим в объёме проводника малую область в виде цилиндра с площадью δs и высотой V:
- •4.51. Решение. Элемент работы при повороте объекта с магнитным моментом получим, если учтём, что и момент сил поля противоположны по знаку.
- •4.54. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.
- •4.56. Решение. Для ответа на поставленный вопрос необходимо располагать данными о дисперсии импеданса живых и отмирающих биологических тканей. Эти данные представлены на рисунке.
- •4.65. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.
- •Справочные материалы Фундаментальные постоянные
- •Наименования и обозначения приставок си для образования десятичных кратных и дольных единиц и их множители
- •Правила приближённых вычислений.
4.65. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.
Рассматривая векторную диаграмму токов, получаем:
, ,
, , ,
.
.
4.66. Решение. При параллельно соединённых элементах напряжение на каждом из элементов схемы одинаковое.
Рассматривая векторную диаграмму токов, получаем:
, ,
.
,
Ответ:
4.67. Решение. Под действием постоянного электрического поля в проводнике возникнет ток проводимости. Плотность тока проводимости легко найти по закону Ома в дифференциальной форме E, где плотность тока проводимости, - удельная электропроводность, E – напряжённость электрического поля в проводнике. Очевидно, что при постоянной E плотность тока также будет постоянна.
Ответ. Плотность тока будет постоянна и равна: E.
4.68. Решение. Под действием переменного электрического поля в проводнике возникнет переменный ток проводимости. Мгновенное значение плотности тока проводимости легко найти по закону Ома в дифференциальной форме E (, где мгновенная плотность тока проводимости, - удельная электропроводность, E – мгновенная напряжённость электрического поля в проводнике. Всё это справедливо в случае квазистационарных токов. В нашем случае частота переменного поля При такой частоте в большинстве рассматриваемых случаев ток окажется квазистационарным. Максимальная плотность тока будет равна:
Ответ. .
4.69. Решение. Под действием постоянного электрического поля в проводнике не может возникнуть ток смещения. По определению плотность тока смещения: . Производная от постоянной Е равна нулю.
Ответ. = 0 ,так как постоянная и .
4.70. Решение. По определению плотность тока смещения:
. В нашем случае . Следовательно: .
Ответ.
.
4.71. Решение. По определению, глубина проникновения электромагнитной волны в вещество - это расстояние от поверхности вещества, на которую попадает волна до точки внутри вещества, где амплитуда напряжённости электрического поля волны уменьшится в «e» раз. Поэтому: .
Ответ. .
4.72. Решение. Глубиной проникновения электромагнитной волны в вещество называется расстояние от поверхности вещества, на которую попадает электромагнитная волна, до точки в веществе, в которой амплитуда напряжённости электромагнитной волны уменьшится в « e » раз.
Амплитуда напряжённости электрического поля электромагнитной волны на глубине проникновения: .
Интенсивность волны связана с амплитудой напряжённости электрического поля в волне:. Тогда расчётная формула: .
Подставив числовые данные, получим окончательный ответ:
4.73. Решение. Из условия задачи ясно, что предстоит выбирать между проводниками и диэлектриками. Если ток проводимости в веществе будет преобладать над током смещения, то вещество – проводник. Максимальное (амплитудное) значение плотности тока проводимости –
Максимальное (амплитудное) значение плотности тока смещения - . Отношение этих величин: Если это отношение будет равно ста или больше, то это значит, что вещество – проводник. На языке математики это выглядит так: , то В нашем случае: =
= Вещество – проводник. Это, кстати, означает, что основной вклад в магнитное поле в данном случае делает ток проводимости.
Ответ. : =
Вещество – проводник.
4.74. Решение. Длина электромагнитной волны в вакууме:, где с – скорость света в вакууме. При переходе волны из вакуума в вещество частота колебаний в волне не изменяется, уменьшается скорость распространения и длина волны ), где - показатель преломления. Итак, в нашем случае:
.
Ответ. .
4.75. Решение. Из-за особенностей, которые возникают при излучении электромагнитных волн всё пространство удобно разделить на две области. Первая область начинается сразу у излучателя электромагнитных волн и называется «ближней зоной». На расстоянии двух длин волн в вакууме от источника заканчивается «ближняя зона» и начинается «дальняя зона». Длина электромагнитной волны в вакууме:, где с – скорость света в вакууме. Граница « ближней зоны .
Ответ. Граница «ближней зоны» проходит на расстоянии от излучателя .
4.76. Решение. Глубиной проникновения электромагнитной волны в вещество называется расстояние от поверхности вещества, на которую попадает электромагнитная волна, до точки в веществе, в которой амплитуда напряжённости электромагнитной волны уменьшится в « e » раз. В простейшем случае:
.
Найдём отношение глубин проникновения для двух случаев:
. Откуда:
Ответ. .
4.77. Решение. Из условия задачи ясно, что предстоит выбирать между проводниками и диэлектриками. Если ток проводимости в веществе будет преобладать над током смещения, то вещество – проводник. Максимальное (амплитудное) значение плотности тока проводимости –
Максимальное (амплитудное) значение плотности тока смещения - . Отношение этих величин: Если это отношение будет равно ста или больше, то это значит, что вещество – проводник. На языке математики это выглядит так: , то В нашем случае: =
= Это означает, что амплитуда тока смещения почти в 695 раз превышает амплитуду тока проводимости. В этом случае вещество надо отнести к диэлектрикам. Это, кстати, означает, что основной вклад в магнитное поле в данном случае делает ток смещения.
Ответ. : .
Вещество – диэлектрик.