Календарно–тематический план занятий по дисциплине/курсу _Физика, математика (стр. 4 )

Содержание занятий и домашние задания по физике

I семестр 2015/2016 уч. год

Занятие №9[1]. Семинар по физике «Механические колебания»

Контрольные вопросы

1.  Какие процессы называются колебательными? В чём состоят различия колебаний свободных и вынужденных? Приведите примеры.

2.  Составьте дифференциальное уравнение гармонических колебаний пружинного маятника и приведите его решение.

3.  Уравнение гармонического колебания, его график. Сопоставьте все величины, входящие в уравнение, с графиком гармонического колебания.

4.  Составьте дифференциальное уравнение затухающих колебаний пружинного маятника, приведите его решение.

5.  Уравнение свободных затухающих колебаний. График затухающего колебания.

6.  Характеристики затухания: коэффициент трения, коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания.

7.  Вынужденные колебания. Явление резонанса. Резонансная кривая.

Литература для подготовки:

1.  , , Коржуев и биофизика. ГЭОТАР-Медиа.2010.

2.  , , Коржуев и биофизика. Практикум. ГЭОТАР-Медиа.2008.

3.  Конспект лекций.

Задачи для решения на занятии №9

«Механические колебания»

1.Охарактеризуйте процессы, графики которых представлены на рисунках 1-3 (по оси OУ – изменение координаты тела X, по оси ОХ – время t). Для каждого из процессов определите амплитуду, период, линейную и циклическую частоты, запишите закон изменения смещения от времени.

Рис.1-3.

1.  Уравнение движения точки имеет вид м. Найти амплитуду, период и частоту колебаний. Записать законы изменения скорости и ускорения колеблющегося тела.

2.  Используя данные графика (рис. 4) затухающих механических колебаний груза на пружине, найдите значения физических величин, характеризующих данный тип колебаний (по оси OУ – смещение колеблющегося тела s в м, по оси ОХ – время t в секундах):

Рис. 4.

Т, с	ν, Гц	ω, с-1	δ	λ	β , с-1

3.  Амплитуда затухающих колебаний уменьшилась за 2 минуты в 4 раза, во сколько раз она уменьшится за 8 минут?

Домашняя работа №9 «Механические колебания»

I.Решите задачи:

1.  Тело массой m движется так, что зависимость пройденного пути от времени описывается уравнением S=Acosωt, где A и ω – постоянные. Запишите закон изменения силы от времени.

2.  Груз подвешен на пружине, совершает свободные гармонические колебания. На графике схематически изобразите процесс изменения смещения груза от времени (относительно положения равновесия):

а) движение началось из положения равновесия

б) груз отвели от положения равновесия вертикально вниз.

3.  С помощью программы Excel на одной координатной плоскости постройте два графика затухающих механических колебаний, осуществляющихся по закону в течение 30 секунд. При этом для обоих колебаний А0=0,5м, w= 1 c-1, b1=0,1 с-1, а b2=0, 01с-1.Объясните, как отличаются и от чего зависят скорости затухания амплитуд колебаний, подсчитайте логарифмические декременты исследуемых колебаний.

II. Самоподготовка: Ответить письменно на контрольные вопросы к следующему занятию.

Занятие №10. Механические волны. Звук.

Практическая работа «Физические основы аудиометрии»

Контрольные вопросы:

1.  Что такое механические волны? Продольные и поперечные волны, их основные характеристики: длина волны, скорость распространения, интенсивность.

2.  Уравнение и график плоской гармонической волны.

3.  Какова природа звука? Связь физиологических характеристик опущения звука с физическими характеристиками волны.

4.  Интенсивность и уровень интенсивности звуковой волны, единицы измерения.

5.  Звуковое давление, единицы измерения.

6.  Закон Вебера-Фехнера. Что называют громкостью звука? Уровень громкости: единицы измерения.

7.  Кривая порога слышимости. Постройте в одних осях кривые порога слышимости для двух человек с разным слухом. Кривые равной громкости.

8.  Аудиограмма. Метод ее построения.

9.  Энергия механической волны, поток и плотность потока энергии, интенсивность, единицы измерения. Вектор Умова.

10.  Эффект Доплера.

Литература:

1.  и др. Физика и биофизика. Практикум, М., ГЭОТАР-Медиа, 2008, стр. 124-131.

2.  Под редакцией проф. . Физика и биофизика,

М. ,ГЭОТАР-Медиа, 2008, стр. 37-46.

3.  Конспект лекций.

Задачи для решения на практическом занятии №10 «Физические основы аудиометрии»

1.  На рисунке представлен график волны в определенный момент времени. Чему равны длина волны, амплитуда колебаний частиц волны?

2.  Источник звука совершает колебания по закону s(t)=sin2000πt. Скорость распространения звука 340 м/с. Запишите уравнение колебаний для точки, находящейся на расстоянии 102 м от источника. Потерями энергии пренебречь, волну считать плоской.

3.  Два звука одинаковой частоты 1000 Гц отличаются по громкости на 20фон. Во сколько раз отличаются их интенсивности?

4.  С помощью кривых равной громкости определите:

1)  Уровни громкости следующих звуковых сигналов: 500Гц, 1000 Гц и 5000 Гц, если они имеют одинаковый уровень интенсивности 20 дБ.

2)  Уровни интенсивности звуковых сигналов на частотах 2000 Гц, 1000 Гц и 200 Гц, если их уровень громкости составляет 60 фон.

5.  Каким частотам соответствую звуковые сигналы с уровнем громкость 50 фон и уровнем интенсивности 50дБ?

Домашнее задание № 10«Физические основы аудиометрии»

I.  Решить задачи:

1.  Определите скорость распространения волны, если ее длина 2 м, а период колебаний 10с.

2.  Уровень громкости звука равен 140 фон, а тихого разговора на том же расстоянии – 40 фон. Определить отношение интенсивностей. Считать к=10.

3.  Найти длины звуковых волн в воздухе и в воде, если частоты звуковых колебаний составляют соответственно 20 и 20000Гц. Скорости звука в воздухе и воде соответственно равны 340м/с и 1500м/с.

3.  Два чистых тона с частотами 1000 Гц и 200 Гц имеют одинаковый уровень интенсивности 40 дБ. Сравните уровни громкости этих звуков.

4.  На частоте 100 Гц интенсивность звукового сигнала увеличилась от порога слышимости в 1000 раз. Насколько при этом увеличился уровень громкости?

II. Самоподготовка: Ответить письменно на контрольные вопросы к следующему занятию.

Занятие №11. Практическая работа «Ультразвук. Ультразвуковой

энцефалограф»

Контрольные вопросы:

1.  Какова физическая природа ультразвука (УЗ). Его основные физические характеристики: частота, длина волны, скорость распространения.

2.  Прямой и обратный пьезоэффект. Источники и приемники УЗ.

3.  Механическое и тепловое действие УЗ на вещество.

4.  Закон ослабления интенсивности ультразвуковой волны при прохождении через вещество. График.

5.  Отражение УЗ от границы раздела двух сред с разными плотностями. Физический смысл коэффициента отражения. Формула для расчета коэффициента отражения через параметры сред.

6.  В чём состоит идея УЗ эхолокации? Каким образом в эхолокации используются свойства отражения и ослабления УЗ волны? Как эхолокация используется в медицине?

7.  Что называют пределом разрешения УЗ эхолокатора?

8.  В чём состоит суть эффекта Доплера? Что такое сдвиг частоты, от чего зависит его величина и в каких случаях он меняет знак? Как используется эффект Доплера в медицине?

Литература:

1.  и др. Физика и биофизика. Практикум, М., ГЭОТАР-Медиа, 2008, стр. 131-139.

2.  Под редакцией проф. . Физика и биофизика,

М. ,ГЭОТАР-Медиа, 2008, стр. 46-63.

3.  Конспект лекций.

Задачи для решения на практическом занятии №11

«Ультразвук. Ультразвуковой энцефалограф»

1.  Плотность здоровой мышечной ткани составляет 1050кг/м3. Акустическое сопротивление ткани равно 1,63⋅106кг/м2с. При исследовании ультразвуком отраженный сигнал был принят через 2⋅10-5с после излучения. На какой глубине в мышечной ткани была обнаружена неоднородность?

2. Одинаковой ли высоты будет звук в случаях:

1) источник звука движется навстречу неподвижному наблюдателю со скоростью 40м/с; 2) наблюдатель движется навстречу источнику с той же скоростью? Частота звука равна 1000Гц.

3. При переходе из одной среды в другую длина звуковой волны увеличилась в 2 раза. Как при этом изменилась частота звуковых колебаний?

Домашнее задание №11 «Ультразвук. Ультразвуковой энцефалограф»

I. Решить задачи:

1.  Определите глубину расположения трещины в кости, если при использовании ультразвукового эхолокатора ультразвуковой сигнал возвратился в датчик через 5⋅10-5 с. Скорость распространения ультразвука в костной ткани 3,5·103 м/с.

2.  Определите коэффициент отражения ультразвуковой волны на границе раздела костной ткани и крови, если плотность костной ткани- 1750 кг/м3, крови – 1050 кг/м3. Скорости распространения УЗ в костной ткани – 3500м/с, в крови – 1500м/с. Каков физический смысл коэффициента отражения?