Задачи по медицинской и биологической физике для заочников
- Для комментирования войдите или зарегистрируйтесь
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. Х.М. БЕРБЕКОВА»
МЕХАНИКА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
ЗАДАЧИ ПО МЕДИЦИНСКОЙ
И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ
Специальности: 060101.65 Лечебное дело 060105.65 Стоматология 060109.65 Сестринское дело
Нальчик – 2012 г.
УДК 61:53(07)
ББК 5:22.3я73
К - 88
Рецензент:
доктор физико-математических наук, профессор,
заведующий отделом ГУ ВГИ
Б.А. Ашабоков
Составители: Кумыков В.К., Абазова З.Х., Петросян Э.О., Борукаева И.Х.
Механика. Молекулярная физика. Задачи по медицинской и биологической физике. Методические рекомендации по решению задач. – Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2012.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
- Для растяжки кости при переломе к металлической проволоке подвешивается груз массой 3 кг. На сколько при этом удлинится проволока, если ее жесткость составляет 100 кН/м?
- Какое напряжение возникает в металлической проволоке цилиндрической формы, используемой в травматологии для растяжки костей при переломах, при подвешивании к ней груза массой 5 кг? Диаметр проволоки – 1 мм, жесткость – 140 кН/м.
- Определите модуль Юнга позвонковой кости, если при воздействии на нее силы 4000 Н ее абсолютная деформация составляет 1,2 мм. Длина костной пластинки – 2,7 см, толщина – 4 см, ширина – 2,5 см.
- Во сколько раз изменится модуль упругости берцовой кости человека при увеличении нагрузочного напряжения на нее от 10 Па до 20 Па, если при этом относительная деформация кости возросла с 0,03 до 0,08?
- Определите сечение костной ткани, если механическое напряжение, возникающее в ней при ее растяжении силой 100 Н, составляет 104 Н/м2.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Определить угловую скорость вращения центрифуги, применяемой для фракционирования крови, если за время, равное 1 мин она совершила 9000 оборотов.
2. Две гематокритные центрифуги имеют радиусы 5 см и 7 см. Сравнить нормальные ускорения частиц, находящихся на расстояниях равных радиусам центрифуг, полагая, что их линейные скорости одинаковы.
3. При фракционировании фармацевтической суспензии на центрифуге на сферические частицы радиусом 2 мкм действует сила 3 мкН. Определить плотность частиц, считая, что радиус ротора центрифуги равен 8 см, а частота вращения – 6000 об/мин.
4. Скорость оседания сферических частиц радиусом 3 мкм при их центрифугировании составляет 1,2 м/с. Определить частоту вращения центрифуги, полагая, что радиус ее ротора равен 10см. Вязкость воды – 10-3 Па·с, плотность частиц – 2 г/см3.
5. Найдите время полного оседания в воде сферических частиц радиусом 3 мкм и плотностью 2 г/см3 при центрифугировании с частотой оборотов 100 Гц. Радиус ротора центрифуги – 10 см, длина пробирки – 6 см, вязкость воды – 10-3 Па·с, плотность воды – 103 кг/м3. Действием силы тяжести пренебречь.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
- Какова периодичность сердечных сокращений, если сердце за одну минуту совершает 80 ударов?
- Разность фаз в пульсовой волне между двумя точками артерии, расположенными на расстоянии 0,1 м друг от друга, составляет 900. Какова при этом скорость пульсовой волны, если частота сердечных сокращений составляет 2 Гц?
- Запишите уравнение колебаний, описывающее сердечные сокращения при частоте 2 Гц. Амплитуду сигнала электрокардиографа считать равной 1 см.
-
Сигнал, регистрируемый электрокардиографом, изменяется по закону
. Какова при этом частота сердечных сокращений у пациента?
- Какова длина математического маятника, колеблющегося с частотой равной частоте сердечных сокращений при 80 ударах в минуту?
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
- Какой длине волны соответствует звук, воспринимаемый человеком в воздухе при частоте 10000 Гц? Скорость звука в воздухе принять равной 330 м/с.
- Во сколько раз увеличится громкость звука при увеличении интенсивности звука от 20 дБ до 40 дБ? Уровень громкости, соответствующий интенсивности 20 дБ, принять равным 10 фон.
- Какова интенсивность звука, испускаемого камертоном при аудиометрическом обследовании пациента, если при частоте 800 Гц уровень громкости составляет 10 фон?
- Во сколько раз изменилась интенсивность сигнала, испускаемого аудиометром на частоте 2000 Гц, если пациент ощутил изменение громкости сигнала в 0,5 фон?
- Определите давление на барабанную перепонку, возникающее при воздействии на нее звука на пороге болевого ощущения на частоте 2000 Гц.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
- Ультразвуковая волна, имеющая частоту 0,5 МГц и амплитуду 0,01 мм, распространяется в упругой среде. Определите длину ультразвуковой волны, если скорость ее распространения равна 1500 м/с.
- Определите разность фаз колебаний ультразвукового датчика, находящегося в жидкой среде, и точки этой среды, отстоящей на расстоянии 0,3 м от источника. Частота колебаний равна 5 МГц; волны распространяются со скоростью 1500 м/с.
- Для определения скорости кровотока используется доплеровский флоумер. Оцените абсолютную погрешность измерения скорости кровотока, считая ее равной 0,5 см/с, если погрешность в определении доплеровского сдвига частот составляет 0,1%.
- В доплеровском флоумере используется частота генератора 80 кГц. Какие частоты зафиксирует прибор при отражении от движущихся со скоростью 0,6 м/с эритроцитов в двух случаях: при движении кровотока по направлению к датчику и по направлению от датчика. Скорость распространения ультразвука в крови принять равной 1500 м/с.
- Некоторый объект, движущийся со скоростью 20 м/с, издает звуковой сигнал в течение 2 с. Какова продолжительность звука, воспринятого неподвижным наблюдателем? Рассмотреть два случая: а) источник звука приближается к наблюдателю; б) источник звука удаляется от наблюдателя.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. В помещении операционной объемом 60 м3 установлен кондиционер. Какое количество избыточной влаги будет удалено из помещения кондиционером для доведения влажности воздуха до 50 %, если начальная влажность воздуха в помещении составляла 75 %? Температура воздуха в помещении постоянна и равна 20 0С. Плотность насыщенного пара при 20 0С принять равной 17,3 г/м3.
2. В больничной палате объемом 200 м3 при температуре 20 0С относительная влажность составляет 65 %. Найдите массу водяного пара в палате, полагая, что давление насыщенного водяного пара при 20 0С составляет 2,33 кПа.
3. В аппарате искусственной вентиляции воздуха используется баллон с воздухом объемом 10 л. Для осушки воздуха в баллон ввели хлорид кальция, который поглотил 1 г воды. Какова была относительная влажность воздуха в баллоне при температуре 20 0С? Давление насыщенного водяного пара при 20 0С принять равным 2,33 кПа.
4. Влажный термометр психрометра, установленного в помещении, показывает температуру 16 0С, а сухой – 22 0С. Какова относительная влажность воздуха в помещении?
5. Какова масса водяных паров, содержащихся в больничной палате площадью 20 м2 и высотой потолка 3,3 м при температуре 22 0С и относительной влажности 60 %?
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Каково поверхностное натяжение физраствора, если масса 50 капель, вытекших из капельницы диаметром 2 мм, составила 2 г?
2. Определите, во сколько раз изменится поверхностное натяжение физраствора при его нагревании, если при одной и той же дозировке до нагревания раствора образовалось 50 капель, а после нагревания – 60?
3. На какую высоту поднимется кровь плотностью 1060 кг/м3 в капиллярной трубке диаметром 0,5 мм? Поверхностное натяжение крови принять равным 58 мН/м.
4. Определите диаметр иглы капельницы, если при инфузии жидкого препарата плотностью 950 кг/м3 масса отрывающейся капли составляет 4 мг. Поверхностное натяжение раствора принять равным 40 мН/м.
5. Какова плотность жидкого раствора, поднимающегося в капиллярной трубке диаметром 1 мм на высоту 2 см? Поверхностное натяжение раствора принять равным 65 мН/м.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
- Определите гидравлическое сопротивление аорты диаметром 1,75 см на участке длиной 3 см.
- При ламинарном течении через сечение артерии равное 0,5 см2 за 2 с проходит 10 мл крови. Какова при этом вязкость крови?
- Определите скорость оседания эритроцитов диаметром 6 мкм в растворе плотностью 103 кг/м3 и вязкостью 4 мПа, полагая, что плотность крови составляет 1060 кг/м3.
- Рассчитайте число Рейнольдса для крови при линейной скорости кровотока 0,5 м/с, вязкости крови 5 мПа и диаметре сосуда 0,6 см. Плотность крови принять равной 1060 кг/м3.
- Во сколько раз изменилась вязкость крови при патологии по сравнению с нормой, если линейная скорость кровотока уменьшилась в 1,5 раза, а плотность крови возросла на 10%? Число Рейнольдса постоянно.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Определите разность давлений на концах горизонтальной трубы переменного сечения, если в широкой части трубы вода течет со скоростью 0,4 м/с, а в узкой – со скоростью 1,2 м/с.
2. С какой силой давит медсестра на поршень медицинского шприца диаметром 2 см, если скорость вытекания струи физраствора из шприца составляет 0,2 м/с? Плотность физраствора принять равной 103 кг/м3.
3. На какой глубине давление на барабанную перепонку ныряльщика будет вдвое больше атмосферного?
4. Идеальная жидкость течет по трубе диаметром 4 см со скоростью 2 м/с. Какую скорость она будет иметь на участке трубы, имеющем сужение диаметром 3 см?
5. Рассчитайте динамическое давление в струе воды, движущейся в трубе со скоростью 2 м/с.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Гидравлическое сопротивление кровеносного сосуда длиной 2 см составляет 1013 Па·с/м3. Определите радиус сосуда.
2. Определите скорость пульсовой волны в артериях, полагая, что модуль упругости этих сосудов равен 9·105 Па, отношение радиуса просвета к толщине стенки сосуда равно 6, а плотность стенок сосуда 1 г/см3.
3. Объемная скорость кровотока при склерозе сосудов уменьшилась в 2 раза. На сколько процентов уменьшился при этом внутренний диаметр сосуда?
4. Рассчитайте объемную скорость кровотока в сосуде длиной 6 см и диаметром 2 мм, если разность давлений на его концах составляет 16 Па. Вязкость крови принять равной 5000 мкПа∙с.
5. Под каким давлением выбрасывается в аорту кровь из левого желудочка, если при этом сердце совершает работу в 1 Дж? Ударный объем крови принять равным 50 мл, скорость кровотока в аорте – 0,5 м/с.