Ответы по курсу физики (стр. 3 из 8)

№ 6. Сердце как механическая система

Сердце явл. осн. источником энергии обеспечив. движ-е крови в сосуд. системе. Оно переводит хим. энергию, заключённую в молекулах АТФ, ОБРЗУЮЩИХСЯ В СЕРДЕЧНой МЫШЦе, в мех.работу, т.е. представляет собой хемоэлектромехан. насос. 2 половинки связаны кровен. сосудами. Сокращение сердечной мышцы создаёт разность давления в артериальной и венозной системе, благодаря сему возникает дв-е крови. Фаза сокращения сердца наз-ся систолой, фаза ослабления – диастолой. Работа за одно сокращение – работа на преодоление вязкости в сосудистой системе. Е1-Е2 =А, где А - работа сердца, Е1 – энергия аорты, Е2 – энергия вены. Объём крови, выбрасываемый сердцем в минуту наз-ся минутным объёмом кровотока, котор. равен систолическому объёму, умноженному на число сердечных сокращений в минуту. А=V·(ρ1+(ρ·ύ²)/2),ρ – разность между систолическим и диастолическим давлениями, ύ – скорость изгнания крови из сердца, ρ – плотность крови. Скорость и давление в аорте больше чем в вене. В малом круге кровообращения кровь встречает значительно меньшее сопротивление, чем в большом круге, следовательно, скорость большая, а плотность маленькая. Давление в правом желудочке равно 1/5 давления в левом желудочке. А=Аб.кр.+Ам.кр., А=6/5·ρлев.жел.·V+ρ·ύ²·V, ρ=1,05·10³ кг\м³,V=580 мг, ύср=0,5 м\с. ρлев.жел=3990 Па, А=2,93Дж.

№ 7. Колебания. Условия возникновения колебаний. Гармонические колебания и их характеристики. Скорость и ускорение

Колебания – движения или процессы, которые повторяются во времени. Условия возникновения колебаний: 1) наличие устойчивого положения системы, т.е. возникновение возвратной силы при отклонении системы из состояния равновесия. 2) наличие энергии у системы. 3) силы трения должны быть достаточно малы. Гармонические колебания – колебания, при которых колеблющиеся величины (скорость, ускорение) изменяются со временем по закону синуса или косинуса. S=A·cos(ωt+φ). Характеристики: Период колебанийТ – минимальный промежуток времени, через который повторяется колебание. Амплитуда колебаний А – максимальное отклонение тела от положения равновесия. Частота колебанийύ – число колебаний за единицу времени: ύ=1/T (Гц). Циклическая частотаω – число колебаний за 2π в секунду: ω = 2πύ = 2π/T (Гц). Начальная фаза колебаний – φ.

№ 8. Затухающие, вынужденные колебания. Резонанс. Период математического и пружинного маятников

Затухающие колебания – колебания, которые затухают с течением времени при понижении амплитуды из-за потерь энергии колебательной системы. Благодаря силе трения мех энергия переходит в тепловую энергию. Затухающие и незатухающие колебания происходят под действием внутренних сил, без действия внешней периодической силы и называются свободными. Частота свободных колебаний наз. собственной частотой колебания системы. Вынужденные колебания – колебания тела, возникающие под действием периодически изменяющейся силы. Система совершает колебания с частотой вынужденных колебаний. Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты изменения внешней силы, действующей на систему, с частотой собственных колебаний. Он зависит от трения среды (чем трение меньше, тем больше резонанс). Математический маятник – идеализированная система, состоящая из материальной точки m, подвешенной на невесомой нерастяжимой нити, и колеблющаяся под действием силы тяжести. (шарик на нитке). T=2π·корень из l/g (c) – период, l – длина маятника. Пружинный маятник – груз массой m, подвешенный на абсолютно упругой пружине и совершающий гармонические колебания под действием упругой силы.T=2π·корень из m/k (с) – период, k – коэффициент упругости, m – масса груза.

№ 9. Волны в упругой среде. Длина волны. Интенсивность волны. Скорость волны

Волны - колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени. Волновой процесс- процесс распространения колебаний в сплошной среде. Упругие волны- механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде. При распространении волны частицы среды не перемещ-ся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с волной передаётся лишь состояние колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн независимо от природы явл-ся перенос энергии без переноса вещества. Различают механические волны, электромагнитные волны и волны на поверхности жидкости. В твёрдых телах, внутри жидкости и газа волны возникают благодаря силам упругости, а на поверхности жидкости – благодаря силе тяжести и силе поверхностного натяжения. Упругие волны бывают поперечные, если колебания совершаются в направлении, перпендикулярном распространению волны. Они возникают в твёрдых телах и на поверхности жидкости благодаря деформации сдвига и продольные если колебания совершаются в направлении распространения волны. Они возникают в твёрдых телах, внутри жидкости и газах благодаря деформации растяжения и сжатия. Длина волныλ (м) - расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одной фазе. За один период волна проходит расстояние, равное одной длине волны. За 1 период волна проходит расстояние, равное одной длине волны. Интенсивность волны - энергия, переносимая через единичную площадь за единицу времени: I=W/St (Дж/м²с). Скорость волны: ύ=λ/T=1/T=ρ/t (м/с).

№ 10. Звуковые волны. Звуковое давление. Отражение и поглощение звука

Звук – субъективное ощущение, которое возникает в результате воздействия на слуховой аппарат человека и животного звуковых волн - колебательных движений, распространяющихся в упругой среде. Звук хар-ся высотой, громкостью и тембром. Тон – звуковые колебания, происходящие с определённой частотой и не меняющиеся с течением времени. Обертон – колебания с n-кратной частотой основного тона. Высота звука определ-ся частотой основного тона (чем больше частота, тем выше звук). Громкость звука опр-ся амплитудой колебаний, т.е. интенсивностью звука (чем больше интенсивность, тем звук громче). Тембр – набор спектров частот; опр-ся обертонами; это качество звука, его окраска, которая независимо от основных частот и интенсивности (высоты и громкости) позволяет различать источники звука друг от друга. Звуковое давление – добавочное (избыточное) давление над средним давлением окружающей среды (н-р атмосферным), образующееся в акустической среде. P=Aωρc, где А- амплитудное колебание волны, ω - циклическая частота, ρ - плотность среды, с- скорость распространения звуковой волны в веществе. Отражение звука. При падении звуковой волны на границу раздела двух сред часть её отражается, а часть преломляется и переходит в другую среду. Коэффициент отраженияr – отношение интенсивного отражения волны к интенсивной падающей. r = Iотр. / Iпад. Формула Реллея: r = (ρ2c2-ρ1c1 / ρ2c2+ρ1c1)², где с1 и с2- скорости распространения звуковой волны 1-й и 2-й среды, ρ1 и ρ2- плотности 1-й и 2-й среды. Поглощение звука, где I0- интенсивность звука до поглощения, I- интенсивность звука после поглощения, х- толщина поглотителя, δ- коэффициент поглощения, который зависит от вещества поглотителя и частоты падающего звука, е= 2,7, знак «-» показывает на то, что интенсивность убывает.

№ 11. Уровень интенсивности звука. Громкость. Закон Вебера – Фехнера

Органы слуха у чел. и жив. воспринимают аккустич. колебания в опред. диапазоне частот и опред. диапазоне интенсивности. Ухо чел. может воспринимать при частоте 1кГц с интенсивностью не менее 10 в -12 степени Вт/м ^2/ . Эта чувствительность соответствует нижнему порогу слышимости. Максимальная интенсивность волны, воспринимаемая субъективно как звук = 10Вт/м^2 и наз. болевым порогом. Уровень интенсивности звукаL= (Б) 1дБ=10 Б. Уровень громкости определяет восприятие звука, ур-нь громкостиопределяется Законом Вебера – Фехнера:

К – коэффициент пропорциональности, зависит от частоты и нижнего порога слышимости. Физ. величина интенсивности звука созд у чел субъективное ощущение громкости, которое опред. чувствит. уха к воздействию звуковой волны. Чувствит уха зависит: от физической особенности чел; от частоты; от интенсивности.

№ 12. Шум. Инфразвук и их влияние на живые организмы

Шум- звук, спектральная хар-ка которого явл-ся сплошной (треск, шипение), беспорядочно изменяющийся во времени частоты и амплитуды. Шум вызывает раздражение нервной системы человека и животного, нарушает нормальные физиологические функции их организмов, неблагоприятно влияет на человека и животного. Для нормальной жизнедеятельности шум не должен превышать 30 дБ (децибел). Абсолютное отсутствие шума также приводит к нарушению нервной системы, нарушению слухового аппарата, циркуляции крови, нарушению работы органов внутренней секреции, сердечнососудистой системы. При 70-80 дБ у свиноматок прекращ-ся лактация, а у кур-несушек - снижение сноски яиц. Инфразвук - механические колебания и волны, частоты которых ниже 20- Гц. Он действует на вестибулярный аппарат человека и животного, вызывает колебания некоторых органов (печень, почки) и резонанс приводит к ощущению боли, затруднению дыхания и т.д. Колебания сердца могут привести к разрыву сердечных сосудов (инфаркт).