МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ
ВИННИЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени Н.И. ПИРОГОВА
Утверждено на методическом совещании
кафедры медицинской и биологической физики
Заведующий кафедры
проф. Хаимзон И.И.
_____ _____________ 20____г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ПРАКТИЧЕСКОМУ (СЕМИНАРСКОМУ)
ЗАНЯТИЮ
медицинская и биологическая физика
Учебная дисциплина
Модуль № 2
Содержательный Модуль №2
Тема занятия № 2.1
Курс
Факультет
Специальность
Основы биореологии
Основы биомеханики, биоакустики,
биореологии и гемодинамики
Звук. Физические и слуховые характеристики.
Звуковые измерения. Физические основы
звуковых методов исследования в клинике.
1
Медицинский №1 и №2, стоматологический
7.12010001 — лечебное дело
7.12010002 - педиатрия
7.12010005 - стоматология
7.10210004 - медицинская психология
Винница, ВНМУ – 2011
1. Тема № 2.1.
Звук. Физические и слуховые характеристики. Звуковые измерения.
Физические основы звуковых методов исследования в клинике.
Актуальность темы.
Звук для живых существ является источником информации. Слуховой аппарат
человека постоянно воспринимает, анализирует и интерпретирует звуковую
информацию о себе и об окружающей среде. Звуки отличаются друг от друга многими
параметрами, распространяются в разных средах. При этом звуковые волны
испытывают изменения, которые происходят по законам акустики. Применяя эти
знания, человек сможет правильно анализировать звуки и адекватно на них
реагировать.
Некоторые процессы, которые протекают в организме человека (нормальные или
патологические), сопровождаются разными звуками (шумы дыхания, сердечная
деятельность и т.п.). Также с помощью постукивания можно заставить «звучать»
определенные внутренние органы тела человека. По характеру этих звуков или их
графически зарегистрированной картине возможно в некоторых случаях установить
наличие патологии (клинические методы исследования – аускультация, перкуссия,
фонокардиография).
По разным причинам у слухового аппарата человека будет ухудшаться способность
воспринимать звуки. Для измерения этой способности (остроты слуха) используют
клинический метод исследования – аудиометрию. Знание причин ухудшения остроты
слуха позволяет устранить его снижение, предупредить или замедлить.
2. Учебные цели.
Знать:




виды механических волн;
особенности распространения звука в разных средах;
физические и слуховые характеристики звука;
основные понятия: порог слышимости, порог болевого ощущения, область
слышимости, область речи;
 закон Вебера-Фехнера;
 смысл и возможности звуковых методов исследования в клинике.
Уметь:
 строить и анализировать графики разных видов механических колебаний;
 вычислять характеристики механических колебаний;
 определять уровень громкость звука определенной интенсивности при
некоторой частоте.
2
3. Междисциплинарная интеграция
(базовые или исходные знания, умения, навыки, необходимые для изучения темы).
Названия предыдущих
дисциплин, изучение
которых способствовало
Полученные базовые знания, умения, навыки
приобретению базовых
знаний, умений, навыков
Физика
Тема „Механические колебания и волны”:
 различать продольные и поперечные волны;
 уметь распознавать проявления колебательных и
волновых явлений в природе;
 описывать применение механических волн в
технике;
 применять формулы для определения физических
величин и их единиц;
 решать расчетные задачи.
4. Обеспечение исходного уровня.
№
П/П
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Вопросы
Что называется
механическим
колебанием?
Что называется
механической
волной?
Что такое
амплитуда?
Что называется
периодом
колебания?
Что такое частота?
Что такое длина
волны?
Что такое звук?
Какие волны
называют
продольными?
Ответы
Механическим колебанием материальной точки или тела
называют такое движение, которое повторяется со
временем относительно положения равновесия.
Механической волной называется процесс распространения
механических колебаний в упругой среде.
Амплитуда (А) – это модуль наибольшего смещения тела
относительно положения равновесия.
Период (Т) – это время, за которое происходит одно полное
колебание.
Частота ( ) – это число полных колебаний за единицу
времени.
Длина волны ( ) – это расстояние, на которое
распространяется волна со скоростью  за один период Т.
Звук – это механические волны с частотой от 16 до 20000 Гц.
Продольными называют механические волны, у которых
направление движения колебательных частиц совпадает с
направлением распространения механической волны
(например, звуковая волна – распространение зон сжатия и
разжижения).
3
9.
Какие волны
называют
поперечными?
Поперечными называют механические волны, у которых
направление движения колебательных частиц происходит
перпендикулярно
к
направлению
распространения
механической волны (например, волны на поверхности
моря).
5. Самостоятельная работа студентов.
5.1. Перечень основных терминов, параметров, характеристик (по
теме), которые должен усвоить студент при подготовке к занятию:
 Механическое колебание – это такое движение или состояние тела,







которое повторяется со временем относительно точки равновесия.
Механическая волна – это процесс распространения механических
колебаний в упругой среде.
Простой тон – это распространение колебаний с одной (определенной)
амплитудой и частотой.
Сложный тон – это распространение колебаний, которое получают в
результате сложения (суммы) нескольких простых гармонических
(периодических) колебаний.
Шум — это совокупность нескольких простых, ангармонических
(непериодических) колебаний.
Период (Т) – это время, за которое происходит одно полное колебание.
Частота ( ) – это число полных колебаний за единицу времени.
Интенсивность механической волны I – это количество энергии Е,
которую механическая волна переносит через площадь S (эта площадь
размещена перпендикулярно к направлению распространения волны) за
время t:
I
E
S t
.
 Основной тон – это тон самой низкой частоты, которая входит в





сложный звук.
Высота – это слуховая характеристика звука, субъективное восприятие
частоты основного тона сложного звука.
Тембр – это слуховая характеристика звука, субъективное восприятие
набора частот и интенсивностей дополнительных тонов сложного звука.
Громкость - это величина слухового ощущения звука, субъективное
восприятие звука определенной интенсивности и частоты.
Порог слышимости – это минимальная интенсивность звука, при
которой ухо начинает слышать звук.
Порог болевого ощущения - это минимальная интенсивность звука, при
которой ухо начинает чувствовать боль.
4
 Аускультация – метод клинического исследования, который заключается
в выслушивании звуков деятельности органов человека.
 Перкуссия - метод клинического исследования, который заключается в
выслушивании звуков, которые возникают при постукивании по
поверхности тела человека.
 Фонокардиография - метод клинического исследования, который
заключается в графической регистрации тонов и шумов сердца и их
диагностической интерпретации.
 Аудиометрия - метод клинического исследования остроты слуха. С
помощью аудиометра определяют порог слышимости уха пациента на
разных частотах и сравнивают с нормой.
5.2. Теоретические вопросы к занятию:
1. Понятие механического колебания и волны. Продольные и поперечные волны.
Инфразвук, звук, ультразвук. Виды звуков: тон (простой, сложный) и шум.
2. Физические (объективные) характеристики звука: амплитуда, период, частота,
скорость распространения, длина волны, поток энергии, интенсивность,
акустический спектр (определение, формула, единицы измерения).
3. Особенности распространения звука в газообразной, жидкой и твердой средах
(скорость распространения и коэффициент поглощения).
4. Слуховые (субъективные) характеристики звука: высота, тембр, громкость. Их
связь с физическими характеристиками звука.
5. Порог слышимости, порог болевого ощущения, область слышимости, область
речи.
6. Уровень интенсивности. Закон Вебера-Фехнера. Соотношение между уровнями
интенсивности и громкости. Кривые равной громкости.
7. Физические основы звуковых методов исследований в клинике: аускультация,
перкуссия, фонокардиография, аудиометрия.
5.3. Практическая работа, которая выполняется перед занятием (дома):
а) Выучить и кратко законспектировать ответы на вопросы № 1 - 7.
б) Решить задачи №1 - 4.
Задача № 1.
Вычислить частоту колебаний частиц среды и определить, услышит ли
человек звук, если 1 полное колебание частицы среды делают за:
а) 0,16 с; б) 0,0004 с; в) 0,00002 с?
Задача № 2.
Частота звуковой волны, которая распространяется в воздухе со скоростью
330 м/с, составляет 150 Гц. Определить период и длину звуковой волны.
5
Задача № 3.
Звук интенсивностью 10 Вт за 2 с через площадь 16 мм2 передал телу
некоторую энергию. Определить, какую именно энергию перенесла эта волна?
Задача № 4.
Как изменится интенсивность механической волны, если:
а) амплитуду колебаний уменьшить в 3 раза;
б) частоту колебаний увеличить в 4 раза;
в) скорость механической волны увеличили в 5 раз;
г) период колебаний уменьшить в 2 раза?
5.4. Задание для самоконтроля
Выберите верный ответ (верные ответы):
№
п/п
1.
Задание для самоконтроля
Варианты ответов
1. до 16 Гц;
2. от 16 до 20 000 Гц;
3. от 20 000 Гц до 109 Гц;
4. больше 109 Гц.
1. I 22A22
Инфразвук – это механические
волны с частотой
2. I 2 A
2
2.
2
По какой формуле определяется
1 2 2
интенсивность механических волн? 3. I A

2
2A22
4. I2
3.
Какие основные
звука?
характеристики
4.
Частота механической волны,
которая двигается в воде,
составляет 2 000 000 Гц, а длина
волны 0,00075 м. Найти ее
скорость.
5.
При
составлении
простых
(гармонических)
звуков
с
частотами
1>2>3 образуется
сложный звук. Какой будет высота
этого звука?
6
1. A, T
 0 ,2
2. ,T,, A,
3. Высота, тембр, громкость.
1. 330 м/с;
2. 500 м/с;
3. 1000 м/с;
4. 1500 м/с;
5. 3000 м/с.
1. 1
2. 2
3. 3
4. 1+2+3
5. (1+2+3)/3
6.
7.
8.
1. минимальная интенсивность звука,
при которой ухо начинает болеть;
Порог болевого ощущения - это
2. максимальная интенсивность звука;
3. минимальная интенсивность звука,
при которой ухо начинает слышать звук.
Величину слухового ощущения 1. громкость;
звука, субъективное восприятие 2. тембр;
звука определенной интенсивности 3. высота.
и частоты называют
1. аудиометрия;
Метод
выслушивания
звуков,
2. перкуссия;
которые образуются органом при
3. фонокардиография;
постукивании по нему, называют
4. аускультация.
Верные ответы: 1 - 1; 2 - 3 и 4; 3 - 2; 4 - 4; 5 - 3; 6 - 1; 7 - 1; 8-2.
6. Литература
Основная:
1. Лекции по медицинской и биологической физике.
2. Дяков В.А. и соавторы. Пособие по биологической и медицинской физике.
Винница: типография ВНМУ, Лабораторная работа №3, стр.44-49.
3. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая
физика. М.: Дрофа, 2005, стр. 71-77, 83-84, 87-90, 93-101.
Дополнительная:
1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1987
стр. 130-131, 134, 138-142, 144-147, 150-158, 168.
2. Ремизов А.Н. Курс физики электроники, кибернетики для медицинских
институтов. М.: Высшая школа, 1982, стр. 55-91.
3. Ливенцев Н.М. Курс физики в 2-х томах. М.: Высшая школа, 1978, т.1, стр. 67114.
4. Ливенцев Н.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 1974, стр. 73-121.
7. Аудиторная работа.
• Вступление.
• Проверка наличия конспектов и решенных задач.
• Рассмотрение вопросов в процессе опроса.
• Решение задач.
• Тестовый контроль знаний студентов.
• Подведение итогов, объяснение домашнего задания.
Автор:
Тарчинец А.И.
7