Биофизика - контрольная работа

БИОФИЗИКА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Студентам 2*, 3 курсов направления подготовки бакалавров
020400 - “Биология”
Составители: профессор, к.т.н. Липа О.А. (раздел 3 и приложение), преподаватель Рамазанова Г.Г. (разделы 1 и 2)
3.1. Задания для контрольной работы
3.2.1. Варианты контрольной работы
Таблица 2

выполним на заказ биофизику РГАЗУ
Последняя цифра шифра студента Предпоследняя цифре шифра
четная нечетная
1 1, 11, 21, 31, 41, 51 10, 19, 28, 37, 46, 55
2 2, 12, 22, 32, 42, 52 9, 18, 27, 36, 45, 54
3 3, 13, 23, 33, 43, 53 8, 17, 26, 35, 44, 53
4 4, 14, 24, 34, 44, 54 7, 16, 25, 34, 43, 52
5 5, 15, 25, 35, 45, 55 6, 15, 24, 33, 42, 51
6 6, 16, 26, 36, 46, 56 5, 14, 23, 32, 41, 60
7 7, 17, 27, 37, 47, 57 4, 13, 22, 31, 50, 59
8 8, 18, 28, 38, 48, 58 3, 12, 21, 40, 49, 67
9 9, 19, 29, 39, 49, 59 2, 11, 30, 39, 48, 58
0 10, 20, 30, 40, 50, 60 1, 20, 29, 38, 47, 56

3.2.2. Задачи для контрольной работы
1. Для лечения синовита у крупного рогатого скота применяют ультра-
Л
звук с интенсивностью 0,65 Вт/см . Энергия ультразвука, которую надо сообщить за одну процедуру, должна быть равна 1,8 кДж. Сколько времени должна
Л
длиться одна процедура облучения, если площадь, головки излучателя 8 см ? Коэффициент проникновения ультразвука в ткань равен 0,85.
2. Какая доля интенсивности звука проходит из воздуха через барабанную перепонку в среднее ухо? Скорость звука в барабанной перепонке равна 1540 м/с. Поглощением звука в перепонке пренебречь.
3. Какое звуковое давление создает ультразвук с уровнем интенсивности 100 дБ, распространяющийся в печени со скоростью 1,5 км/с? Плотность печени 1100 кг/м3.
4. Разрыв барабанной перепонки наступает при уровне интенсивности звука в 150 дБ. Определить интенсивность звука и амплитуду смещения частиц в волне для звука с частотой 2 кГц, при которых наступает разрыв барабанной перепонки.
5. Показатели поглощения ультразвука с частотами 800 кГц и 2,4 МГц в мышцах соответственно равны 0,192 см-1 и 0,576 см-1. Вычислить для этих частот толщину мышечной ткани, в которой интенсивность ультразвука уменьшается в 2 раза. Во сколько раз уменьшится толщина для высокочастотного ультразвука? 
6. Определите среднюю силу, действующую на барабанную перепонку человека площадью 66 мм для двух случаев: а) порог слышимости; б) порог болевого ощущения. Частота звука равна 1 кГц.
7. На сколько увеличилась громкость звука, если интенсивность звука увеличилась от порога слышимости в 1000 раз? Частота звука равна 1 кГц.
8. Разрыв барабанной перепонки наступает при уровне интенсивности звука 150 дБ. Найти интенсивность, звуковое давление и амплитуду смещения частиц в волне для звука частотой 1 кГц, при которых может наступить разрыв барабанной перепонки.
9. Два звука частотой 1 кГц отличаются по громкости на 1 фон. Во сколько раз отличаются их интенсивности?
10. Интенсивность ультразвука, используемого для лечения заболеваний суставов у крупного рогатого скота, составляет 1,2 10 Вт/м . Какое количество энергии проходит в тело животного при длительности процедуры 10 мин, если площадь вибратора 12 см2?
11. За сутки в газообмене взрослого человека участвует 185 г кислорода, из которых 2% приходится на кожное дыхание. Вычислить градиент плотности
Л
кислорода в коже, если площадь поверхности тела равна 1,9 м , а коэффициент
л
диффузии кислорода 1,38 см /с.
12. За сколько времени с поверхности биологического образца «площа-
л
дью 600 см продиффундирует 10 г углекислого газа, если коэффициент диффузии углекислого газа равен 1,210-6 м2/с, а градиент его плотности в образце 1,65 ■ 10-5 г/см4?
13. Найти среднюю величину смещения молекулы формамида в воде и растворе сахарозы за 1 мин, если коэффициенты диффузии формамида в воде и сахарозе равны 1,6 10-5 и 0,3 ■ 10-6 см2/с соответственно.
14. Найти коэффициент проницаемости плазматической: мембраны Mycoplasma для формамида, если при разности концентраций этого вещества внутри и снаружи мембраны, равной 0,5 10-4 моль/л, плотность потока его через мембрану составляет 810-4 моль/лсм/с. Коэффициент распределения считать равным 10.
15. Чему равен поток формамида через плазматическую мембрану Chara ceratophylla толщиной 8 нм, если его коэффициент диффузии составляет
о л
1,4 10 см /с? Концентрация формамида в начальный момент времени снаружи была равна 2 10-4 моль/л, а внутри - в 10 раз меньше.
16. Бислойная липидная мембрана толщиной 10 нм разделяет камеру на две части. Плотность потока метиленового синего через эту мембрану постоянен и равен 3 10-4 мольсм/(сл), причем концентрация его с одной стороны 
Л  -5
мембраны равна 10 моль/л, а с другой 2 10 моль/л. Чему равен коэффициент диффузии этого вещества через мембрану?
17. В 0,5 л воды растворено 5 г поваренной соли. Найти осмотическое давление этого раствора при температуре 20°С, если степень диссоциации молекул соли составляет 75%.
18. Какое осмотическое давление имеет физиологический раствор (т.е. 0,86% раствор NaCI) при температуре 37°С? Степень диссоциации молекул соли составляет 100%.
19. Определить время, в течение которого устанавливается равновесная
-5
концентрация эритрола в клетке объемом 70 мкм , если коэффициент проницаемости 13 мкм/с, а площадь поверхности мембраны клетки 43 мкм2.
20. В клетках фагоцитов равновесная концентрация вещества устанавливается за 0,2 с. Чему равен коэффициент проницаемости этого вещества через мембрану фагоцитов, если считать клетку телом сферической формы диаметром 8 мкм?
21. Средняя теплопродукция у здорового человека приблизительно 4,2 кДж в 1 час на 1 кг массы тела. Потеря теплоты на испарение составляет 30% от всей теплопродукции организма. Определить количество влаги, выделяемой человеком массой 70 кг за сутки за счет испарения и потоотделения. Удельная теплота парообразования воды равна 2,42 МДж/кг.
22. Средний расход энергии на 1 кг массы человека в час во время сна равен 3,9 кДж, а во время бега по ровной дороге - 25,2 кДж. Вычислить изменение энтропии в этих случаях за 1 ч человеком, масса которого 70 кг. Температуру тела человека считать равной 36,6°С.
23. Потенциал действия в гигантском аксоне кальмара обусловлен переносом 0,1 нг натрия из внеклеточной среды в аксоплазму. Считая, что этот процесс происходит за счет простой диффузии, вычислить работу диффузионных сил. Концентрация ионов натрия во внеклеточной среде и в аксоплазме равна 440 ммоль/л и 50 ммоль/л соответственно. Температура тела кальмара 10°С.
24. Вычислить осмотическую работу при внутривенном вливании 200 мл физиологического раствора (0,86% раствора NaCI); если при этом осмотическое давление крови человека изменяется от 0,78 МПа до 0,76 МПа.
25. Спортсмен, пробегая дистанцию, выделяет за 1 мин 90 л воздуха, в котором содержится 12% кислорода и 8% углекислого газа. Каков расход энергии спортсмена за 5 мин дистанции?
26. При непрямой калориметрии энергетический расход человека за 10 мин составил 84 кДж. Какой объем кислорода он выдохнул, если известно, что в выдыхаемом воздухе содержалось 13% кислорода и 7% углекислого газа? 
27. Кролик массой 1,5 кг поглотил за 1 час 1,5 л кислорода. Определить, сколько энергии расходует кролик за сутки, если средний калорический эквивалент кислорода 20,52 кДж.
28. Определить увеличение энтропии, обусловленное выделением лошадью теплоты за 1 ч, если теплопродукция тела лошади равна 0,647 Дж/(кгс), масса лошади 450 кг, а температура ее тела 37°С.
29. Вычислить увеличение энтропии, обусловленное потоотделением человека, если за час человек выделяет в среднем 20 мл пота. Температура тела человека равна 36,6°С. Удельная теплота парообразования для пота равна 2,45 МДж/кг.
30. При какой температуре находилось 2 моль воды в сосуде, если при ее нагревании до 100°С произошло увеличение энтропии на 23,5 Дж/К?
31. Концентрация ионов натрия в межклеточной среде у каракатицы равна 3,83 мМ/л. Определять концентрацию ионов натрия внутри аксона, если величина мембранного потенциала аксона равна 61 мВ. Температура тела каракатицы 18°С.
32. Мембранный потенциал мышечного волокна лягушки в 1,15 раза больше, чем мембранный потенциал гигантского аксона каракатицы, для которого отношение концентрации ионов калия внутри клетки к концентрации ионов калия в межклеточной среде равно 340/10,4. Определить это отношение для мышечного волокна лягушки. Температуры тела лягушки и каракатицы считать одинаковыми.
33. Концентрация ионов хлора в нейроне собаки равна 12 мМ/л, а величина мембранного потенциала - 75 мВ. Определить концентрацию ионов хлора в межклеточной среде при температуре тела собаки, равной 37°С.
34. Измерения, проведенные методом радиоактивных индикаторов, показали, что в мышцах амфибии отношение концентрации ионов калия внутри клетки к концентрации этих ионов во внеклеточной среде равно 50. Определить температуру клетки, если измеренная величина мембранного потенциала равна 99 мВ.
35. Концентрация ионов калия и хлора в мышечных волокнах лягушки равны 140 мМ/л и 3 мМ/л соответственно. Концентрация ионов хлора во внеклеточной среде 168 мМ/л. Какова концентрация ионов калия во внеклеточной среде? Вычислить величину мембранного потенциала мышечных волокон, если температура тела лягушки 20°С.
36. Определить равновесный мембранный потенциал, создаваемый на бислойной липидной мембране ионами калия при температуре 20°С, если кон- 
-5  С
центрация с одной стороны мембраны равна 10 моль/л, а с другой - 10 моль/л.
37. Определить отношение концентраций натрия снаружи и внутри клетки, если равновесный мембранный потенциал на мембране равен 67 мВ при температуре 20°С.
38. На каком расстоянии от места возбуждения потенциал действия в не- милиенизированном волокне аксона кальмара уменьшается в 3 раза? Константу затухания считать равной 1,6 мм.
39. В немилиенизированном волокне аксона кальмара на расстоянии 9,25 мм от места возбуждения потенциал действия уменьшается от 135 мВ до 142 мкВ. Вычислить постоянную затухания и поверхностное сопротивление мембраны, если удельное сопротивление аксоплазмы равно 0,66 Ом м, а диаметр аксона равен 120 мкм.
40. .Диаметр волокна поперечнополосатой мышцы равен 130 мкм, удельное сопротивление цитоплазмы 0,72 Ом м и поверхностное сопротивление
л
мембраны 0,11 Ом на 1 м . В волокне возникает потенциал действия, равный 118 мВ. Какова будет величина этого потенциала на расстоянии 10 мм от места возбуждения?
41. При лечении желудка коровы методом диатермии необходимо при прогревании за одну процедуру сообщить ей 22 кДж теплоты. Сколько времени надо проводить прогревание, если площадь электродов 250 см , сила тока в цепи 1,15 А, удельное сопротивление ткани 18 Омм, а толщина прогреваемого участка 6 см?
42. При лечении плеврита методом УВЧ-терапии необходимо за одну 15
-5
минутную процедуру в объеме ткани 450 см выделить 8,15 кДж теплоты. Удельное сопротивление ткани 13 Омм. Вычислить эффективное значение напряженности электрического поля между электродами и амплитудное значение напряженности.
43. Методом индуктотермии сначала прогревают мышцы при частоте переменного тока 10 МГц, а затем прогревают печень при частоте 13,5 МГц. Во сколько раз интенсивность нагрева печени больше, чем интенсивность нагрева мышцы, если удельное сопротивление мышцы и печени равно 0,66 Омм и 3,2 Омм соответственно.
44. Объем жировой ткани, подвергающейся УВЧ-терапии, имеет площадь 8 см и толщину 3 см. Вычислить активное и емкостное сопротивление этого участка ткани, если это электроемкость 8,5 нФ и частота УВЧ-колебаний равна 4,68 МГц. Удельное сопротивление жировой ткани равно 35 Омм. 
45. Активное сопротивление участка здоровой ткани равно 25 Ом и его электроемкость 2,5 мкФ. Полное сопротивление этого же участка воспаленной ткани оказалось в 4 раза меньше, чем полное сопротивление здоровой ткани. Какова электроемкость воспаленной ткани, если измерения проводились при частоте переменного тока 1 кГц?
46. Интенсивность обмена веществ характеризуют коэффициентом поляризации ткани, который равен отношению полных сопротивлений при частотах
1. кГц и 1 МГц. Например, для печени млекопитающих в норме этот коэффициент равен 9. Во сколько раз изменяется электроемкость печени при указанном повышении частоты переменного тока? Активным сопротивлением ткани пренебречь.
47. Сопротивление образца мышечной ткани животного измеряется путем пропускания через него сначала постоянного, а затем переменного тока. При какой частоте переменного тока полное сопротивление ткани будет в 3 раза больше его активного сопротивления, равного 850 Ом? Емкость ткани равна 0,01 мкФ.
48. При лечении ревматизма сустава лошади методом индуктотермии ее ногу охватывают тремя витками изолированного провода, подсоединенного к генератору высокочастотных колебаний. Индуктивность витков провода составляет 0,8 мкГн, а частота генератора равна 11 МГц. Вычислить электроемкость контура, воспользовавшись формулой Томсона.
49. В нашей стране для микроволновой терапии выделены следующие длины волн: для дециметровой (ДМВ) терапии - 6,5 дм и для сантиметровой (СМВ) - 12,6 см. Вычислить: а) частоты электромагнитных колебаний, соответствующие этим длинам волн; б) емкостные сопротивления ткани при этих частотах, если электроемкость ткани равна 15 нФ.
50. Угол сдвига фаз между током и напряжением для нерва лягушки при частоте переменного тока 1 кГц равен 64°. Какова электроемкость нерва, если его активное сопротивление равно 1,2 кОм? При решении задачи считать, что активное сопротивление и емкость нерва соединены последовательно.
51. Ультрафиолетовая лампа ПРК-2 создает эритемный поток 4,75 эр и бактерицидный поток 10,5 бакт. Определить эритемную и бактерицидную облученности поверхности тела животного на расстоянии 2,5 м от лампы при нормальном падении света.
52. Оптимальная профилактическая ежедневная доза ультрафиолетового
Л
облучения свиней должна составлять 180 мэр ч/м . Облучатель ПРК-2 подвешивают на высоте 1,5 м над животным. Определить длительность ежесуточного обручения, если эритемный поток от лампы равен 4,75 эр. 
53. Ультрафиолетовый облучатель, состоящий из 5 ламп ЭУВ-15, подвешен на высоте 6 м над клетками с цыплятами. Одна из ламп вышла из строя. На сколько надо опустить облучатель, чтобы облученность клеток не изменилась?
54. Обеззараживание хирургического инструментария от стрептококков проводят путем обработки его бактерицидным ультрафиолетовым облучением. На поверхности инструментария необходимо создать облученность 500 мбакт/м2. Инструментарий находится на краю круглого стола диаметром 2 м, а источник излучения подвешен над центром стела »а высоте 1,5 м. Какой бактерицидный поток должен создавать источник?
55. Максимальная эритемная чувствительность кожи человека к ультрафиолетовому облучению соответствует длине волны 296,7 нм. Определить частоту и энергию фотонов этого излучения.
56. Показатель поглощения плазмы крови равен 0,836 см-1. Какая толщина слоя плазмы крови уменьшает интенсивность падающего света в 2 раза?
57. При прохождении света через раствор крови в кювете высотой 6 см интенсивность света уменьшилась на 12%. Определить концентрацию раствора, если удельный показатель поглощения для этого раствора равен 0,325 л/(сммоль).
58. Какова концентрация раствора, если одинаковая освещенность фотометрических полей была получена у эталонного 3%-го раствора толщиной 8 мм и у исследуемого раствора толщиной 24 мм?
59. Определить квантовый выход люминесценции вещества, если его оптическая плотность равна 0,06. Интенсивность люминесценции в 5 раз меньше интенсивности возбуждающего света.
60. Как изменится интенсивность люминесценции при увеличении оптической плотности образца от 1 до 100 при длине волны возбуждающего света?