- •Медицинская
- •Содержание
- •Механические свойства тканей
- •§ 1. Способы деформирования
- •§ 2. Виды деформаций
- •§ 3. Механические свойства биологических тканей
- •§ 4. Уравнение Ламе
- •Механические колебания и волны
- •§ 5. Механические колебания
- •§ 6. Механические колебания сердца
- •§ 7. Вибрации
- •§ 8. Механотерапия
- •§ 9. Механические волны
- •§ 10. Эффект Доплера
- •Акустика. Физика слуха
- •§ 11. Акустика, звук
- •§ 12. Закон Вебера-Фехнера
- •§ 13. Звуковые методы исследования
- •§ 14. Физика слуха
- •§ 15. Бинауральный эффект
- •§ 16. Тимпанометрия
- •§ 17. Ультразвук
- •Гемодинамика
- •§ 18. Вязкость жидкости
- •§ 19. Ньютоновские и неньютоновские жидкости
- •§ 20. Формула Пуазейля
- •§ 21. Физические основы гемодинамики
- •§ 22. Измерение давления крови
- •§ 23. Сердце как насос
- •Электрография
- •§ 24. Физические основы электрографии
- •§ 25. Теория отведений Эйнтховена.
- •§ 26. Факторы, влияющие на экг
- •§ 27. Допущения теории Эйнтховена
- •Электромагнитные колебания и волны
- •§ 28. Электромагнитные колебания
- •§ 29. Импульсная электротерапия
- •§ 30. Электромагнитные волны
- •§ 31. Физические процессы в тканях при воздействии током и электромагнитными полями
- •§ 32. Воздействие импульсными токами
- •§ 33. Воздействие токами высокой частоты
- •§ 34. Действие переменного электрического поля
- •§ 35. Действие свч волн
- •Магнитное и электрическое поля
- •§ 36. Действие магнитного поля
- •§ 37. Действие постоянного электрического поля
- •§ 38. Импеданс тканей организма
- •Физика зрения
- •§ 39. Физические основы зрения
- •§ 40. Недостатки оптической системы глаза
- •Действие различного рода излучений
- •§ 41. Тепловое излучение
- •§ 42. Рентгеновское излучение
- •§ 43. Использование рентгеновского излучения в медицине
- •§ 44. Рентгеновская компьютерная томография
- •§ 45. Радиоактивность
- •§ 46. Биофизическое действие ионизирующего излучения
- •§ 47. Дозиметрия
- •Физические поля человека
- •§ 48. Собственные физические поля организма человека
- •§ 49. Акустические поля человека
- •Процессы в мембранах
- •§ 50. Физические процессы в мембранах
- •§ 51. Уравнение Нернста-Планка
- •§ 52. Виды транспорта через мембрану
- •§ 53. Биоэлектрические потенциалы
- •§ 54. Потенциал действия
- •Литература
Акустика. Физика слуха
§ 11. Акустика, звук
а) Акустика – область физики, изучающая упругие колебания и волны, методы получения и регистрации колебаний и волн, их взаимодействие с веществом. Звуковые явления, изучаемые в акустике, чрезвычайно важны для медицины, особенно для оценки слуховых ощущений.
В норме ухо человека слышит звук в диапазоне частот от 16 до 20103 Гц. С возрастом верхняя граница этого диапазона уменьшается (табл. 4).
Таблица 4
Возраст |
Верхняя граница |
Маленькие дети |
22000 Гц |
До 20 лет |
20000 Гц |
35 лет |
~ 15000 Гц |
50 лет |
~ 12000 Гц |
Звук с частотами меньше 16 Гц – это инфразвук. Если частота звука выше 20 кГц – это ультразвук. Частоты волн в диапазоне 109–1012 Гц – это гиперзвук.
б) Характеристики звука.
Интенсивность звука (I) (см. формулу 5.1). Для человека важны два значения интенсивности, которые определяют на частоте 1 кГц.
Порог слышимости I0 = 10‑12 Вт/м2 – это минимальная интенсивность воспринимаемого звука – порог восприятия звука в норме. У некоторых людей может быть 10‑13 Вт/м2 или 10‑9 Вт/м2.
Порог болевого ощущения Imax = 10 Bт/м2. Звук такой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает его как ощущение давления или боли. Чувствительность уха колоссальна от I0 до Imax отличается в 1013 раз.
Звуковое давление. Распространение звуковой волны сопровождается изменением давления.
Звуковое давление – (Р) давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковой волны в среде. Оно является избыточным, и воздействует на барабанную перепонку.
Давление на пороге слышимости Р0 =210‑5 Па.
Давление при болевом ощущении Рmax = 60 Па.
Между интенсивностью звука Iи звуковым давлением есть связь:,
здесь – плотность среды;– скорость звуковой волны.
Волновое сопротивление среды (). Это произведение плотности среды на скорость звука в среде:[кг/м2с] (табл. 5).
Таблица 5
Скорость звука и волновое сопротивление для различных сред
Вещество |
, м/с |
|
Воздух |
331 |
0,00043 |
Сталь |
5100 |
40 |
Мозг |
1520 |
1,6 |
Кость черепа |
3660 |
6,22 |
Жировая ткань |
1460 |
1,32 |
Коэффициент отражения (r) – величина, равная отношению интенсивностей отраженной и падающей волны:
При нормальном падении на поверхность звуковой волны (рис. 17) коэффициент отражения рассчитывается по формуле:
|
|
|
Рис. 17. |
Коэффициент пропускания () – величина, равная отношению интенсивностей прошедшей (преломленной) и падающей волн
При нормальном падении волны на поверхность (рис. 17) рассчитывается по формуле:
Сумма .и– волновые сопротивления первой и второй сред соответственно.
Уровень интенсивности. При сравнении интенсивностей звука удобно пользоваться логарифмической шкалой, т.е. сравнивать не сами величины интенсивности, а их логарифмы. Для этого используется величина L – уровень интенсивности.
Единицей уровня интенсивности является Бел [Б]. Если интенсивность возрастает в 10 раз, то уровень интенсивности возрастает на 1 Б.
На практике используют более мелкую единицу уровня интенсивности [дБ] – децибел. 1 дБ = 0,1 Б. Тогда LдБ =10 илиLдБ = 20
Интенсивность звука от нескольких источников
,
а уровень интенсивности результирующего сигнала
В последнем случае уровни интенсивности берутся в Белах.