Ультразвук используется для получения озон/NO-содержащих лекарственных веществ, как в газообразном, так и жидком состоянии (озон, озонированные водные и масляные растворы).
В офтальмологии используется аппарат для ультразвуковой терапии УЗТ-1.04, предназначенный для лечения ультразвуком различных заболеваний глаз: воспалений роговицы, травматических катаракт, гемофтальма, частичной атрофии зрительного нерва, пигментной дегенерации сетчатки, рубцовых заболеваний век, мейбомиитов, холязионов, склеритов.
Также применяют DGH550 – ультразвуковой пахиметр, позволяющий проводить точные, надежные измерения толщины роговицы с максимальной простотой.
В хирургии используются ультразвуковые медицинские аппараты типа "Тонзиллор-ММ", "Гинетон-ММ", "Стоматон-ММ", "Кавитон", которые предназначены для профилактики и лечения ран и раневой инфекции различного происхождения, в частности УЗ резания и иссечения мягких и хрящевых тканей.
Фонофорез — сочетанный метод, при котором на ткани действуют ультразвуком и вводимыми с его помощью лечебными веществами (как медикаментами, так и природного происхождения). Проведение веществ под действием ультразвука обусловлено повышением проницаемости эпидермиса и кожных желез, клеточных мембран и стенок сосудов для веществ небольшой молекулярной массы.
В косметологии применяют приборы типа Sono Styler - аппарат для проведения процедур ультразвуковой терапии. Под воздействием ультразвука в коже происходит активизация обмена веществ, детоксикация на клеточном уровне.
Ультразвуковые аппараты используются для удаления зубного налета. Ультразвук используется в компрессорных аппаратах для ингаляций.
Поэтому изучение данной темы необходимо не только для общего развития, но и в дальнейшей практической деятельности.
2. Актуализация опорных знаний
Проводится опрос по предыдущей теме «Механическая волна. Резонанс», знания которой необходимы при изучении новой темы. Студентам предлагаются вопросы:
1. Что называется длиной волны?
2. Как связана скорость и длина волны?
3. Какие волны называются поперечными, а какие продольными?
4. Что называется резонансом?
5. Может ли в воде распространяться поперечная волна?
6. Что может являться источником волн?
7. Происходит ли в волне перенос энергии, вещества?
8. На какие виды делят механические волны в зависимости от того, в каком направлении частицы совершают колебания?
9. Могут ли поперечные волны распространяться в жидкости или газе?
10. Где могут возникать продольные волны?
А поперечные?
11. Какая из них при переходе механической волны из одной среды в другую не изменяется?
3. Объяснение нового материала с использованием мультимедийного сопровождения
3.1. Понятие о звуковой волне.
Сегодня на уроке мы рассмотрим физику звука.
Демонстрация опыта 1. Начнем с простого опыта. Возьмем металлическую линейку. Держа линейку за один конец, приведем ее в колебание. Отклонив второй конец от положения равновесия, обнаружим, что линейка звучит. Теперь возьмем линейку большую по длине и приведем её в колебание. Хотя колебания линейки происходит, но звука не слышно. Попробуем ответить на вопрос: «Почему?».
Объяснение: Пластина сжимает прилегающий к одной из ее сторон слой воздуха и одновременно создает разрежение с другой стороны. Эти сжатия и разрежения чередуются во времени и распространяются в обе стороны в виде упругой продольной волны. Последняя достигает нашего уха и вызывает вблизи него периодические колебания давления, которые воздействуют на слуховой аппарат. Это давление называют звуковым давлением.
Можно заметить, что частота колебаний второй линейки меньше. Сделаем вывод, что существует порог человеческого слуха. Продемонстрируем это.
Демонстрация опыта 2. Возьмем звуковой генератор или ноутбук с программой виртуальный звуковой генератор и присоединим его к колонке. Для проведения демонстрации нам необходим флакон с раствором для пускания мыльных пузырей. Включим звуковой генератор. При подведении мыльного пузыря к динамику увидим колебания пузыря вследствие воздействия переменного звукового давления. Так же можно взять свечу и наблюдать колебания пламени свечи. Затем на генераторе необходимо поставить частоту ниже порога слухового человеческого восприятия. Звук не слышен, но колебания среды происходит.
Сделаем вывод по проведенному опыту, что человеческий слух воспринимает колебание среды от 01.01.010 Гц. Этот диапазон примерный. Так при проведении опыта некоторые обучающиеся с хорошим (музыкальным) слухом могут слышать звук даже за пределами этого диапазона.
Любое тело (твердое, жидкое или газообразное), колеблющееся со звуковой частотой, создает в окружающей среде звуковую волну. Звуковая волна представляет собой последовательность сжатий и разрежений упругой среды (воздуха, воды, стали), распространяющихся с определенной скоростью. Причем эта волна является продольной.
Демонстрация опыта 3. Возьмем ноутбук с программой виртуальный осциллограф, микрофон и камертон. При звучании камертона его временная развертка колебаний представляет собой синусоиду.
Сделаем вывод, что колебания камертона гармонические. Звук, издаваемый гармонически колеблющимся телом, называется музыкальным тоном.
Любая волна характеризуется частотой периодом, амплитудой. Звук же мы отличаем по высоте, громкости. Громкость звука определяется амплитудой колебаний давления. Чем сильнее удар молоточка по камертону, тем громче звучит камертон. А более сильный удар вызывает колебания большей амплитуды. Можно не сомневаться, что и громкость любого звука определяется амплитудой колебаний в звуковой волне. На осциллограмме более громкий звук имеет большую амплитуду.
Нужно, однако, иметь в виду, что чувствительность нашего уха зависит от частоты звука. Звуковые колебания одинаковых амплитуд не кажутся нам одинаково громкими, если частоты их различны. Наше ухо наиболее чувствительно к колебаниям с частотой около 3500 Гц.
Для того чтобы определить, с чем связана определенная высота звука, нужно располагать несколькими камертонами различных размеров. Чем выше звук, издаваемый камертоном, тем меньше период синусоиды и, следовательно, тем больше частота колебаний камертона.
Высота звука (точнее, высота тона) определяется частотой колебаний. Это также хорошо видно на осциллограмме, полученной на ноутбуке.
3.2. Принцип работы слухового аппарата
Доклад студента на тему «Устройство уха» с использованием презентации. Приложение 1.
3.3.Резонанс
Так как мы рассматриваем колебательный процесс, то можно наблюдать акустический резонанс.
Резонанс – это явление резкого возрастания амплитуды колебаний при совпадении частоты вынуждающей силы с собственной частоты колебательной системы.
Демонстрация опыта 4. Проще всего наблюдать акустический резонанс с помощью двух одинаковых камертонов. Ударив молоточком по ветви одного камертона, мы обнаружим вскоре, что и второй камертон начинает звучать.
Объяснение: Звуковая волна от первого камертона создает периодическую силу, действующую на второй камертон. Частоты колебаний камертонов одинаковы, и амплитуда колебаний второго камертона вследствие резонанса оказывается достаточно большой. Если же взять камертоны с различными собственными частотами, то второй камертон при возбуждении первого практически звучать не будет.
Явление резонанса используется для усиления звучания камертона. Если вилку камертона снять с ящика и возбудить в ней колебания, то звук будет очень слабым. Разберемся в причине этого.
Воздух является упругим телом. Поэтому столб воздуха в трубе или ящике обладает определенным набором собственных частот подобно натянутой струне или резиновому шнуру. Иными словами, в столбе воздуха могут возникать стоячие волны.
Основной тон резонаторного ящика совпадает с собственной частотой колебаний камертона. Поэтому под влиянием периодической силы, с которой камертон действует на крышку ящика, в ящике возбуждается интенсивная стоячая волна. Звуковая волна создается в основном за счет колебаний воздуха в ящике, а не ветвей камертона.
В духовых музыкальных инструментах (орган, кларнет, саксофон и т. д.) под действием воздушной струи возбуждаются колебания с частотой, очень близкой к собственной частоте колебаний столба воздуха в трубе. В зависимости от длины трубы возбуждаются колебания той или иной частоты.
Пагубное явление резонанса продемонстрируем с помощью проектора и фрагмента видео «Демонстрация разрушения физических тел, используя их же собственную резонансную частоту» (слайд 16).
У бокала есть частота собственных колебаний. Если частота вынуждающей силы совпадает с собственной частотой бокала, то резко возрастет амплитуда колебаний стенок стакана. Если мощность вынуждающей силы достаточно большая, то бокал может разбиться.
Демонстрация опыта 5. Возьмем стакан и положим в него соломинку. Попросим студента с хорошим певческим голосом спеть, увеличивая частоту (т. е. высоту). Обнаружится, что при некоторой частоте соломинка начнет колебаться. Это и будет резонансная частота.
3.4. Человеческая речь
Человек использует явление звукового резонанса для общения, рассмотрим это. У человека органом, специально предназначенным создавать звуковые колебания, является гортань. Используя воздушный шарик, можно понять принцип работы связок. Сдавите шарик, но вместе с тем удерживайте пальцами края отверстия, чтобы воздух не выходил. Теперь слегка отпустите края отверстия, чтобы воздух немного вышел. Поэкспериментируйте с краями отверстия, чтобы убедиться, какие разные звуки оно издаёт в зависимости от количества выходящего воздуха.
Части, составляющие гортань, причудливы. Щитовидный хрящ напоминает раскрытую книгу, корешок которой стоит вертикально. На что похож перстневидный хрящ, ясно из его названия, а черпаловидные хрящи – трехгранные пирамидки. Как раз между этими пирамидками и щитовидным хрящом идут голосовые связки – эластичные складки слизистой оболочки (слайд 17). При выдувании воздуха из легких, поток воздуха заставляет колебаться голосовые связки гортани, и они издают слабый звук, а ротовая полость играет роль резонатора, усиливающего звук. Когда мы говорим, мы изменяем объем ротовой полости, в результате чего изменяется его резонансная частота. Таким образом, человек может издавать звуки разной частоты. Высота и громкость звука зависит также и от скорости выдувания потока воздуха и натянутости связок (слайд 18).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
