Темы курсовых работ для студентов 1 курса (группа 161), 2005-2006 учебный год.
5 тем по механизмам функционирования
человеческого организма и методам его исследования.
Тема 1-2. Кровяное давление: от чего оно зависит (1) и как измеряется (2).
Вопросы, с которыми надо разобраться по учебникам и дополнительной литературе:
· Физическая величина - давление?
· Чем определяется давление в газах и жидкостях?
· Давление в потоке жидкости?
· Кровеносная система человека?
· История методик и устройств по измерению кровяного давления.
Что можно сделать самому:
· Изготовить установку, моделирующую протекание жидкости по упругой трубке и исследовать зависимость давления от геометрических размеров, скорости протекания в режимах статического (спокойного) протекания и при имитации деятельности сердца. Попробовать измерить это давление, не влезая в «сосуд».
Литература:
1. . Физик в гостях у биолога. (Библиотечка «Квант», вып.49, М., №Наука», 1986, стр.67-90.
2. Регуляция кровообращения. СОЖ, 1999, 7. с. 79-84
3. Гидродинамические основы кровообращения. , СОЖ, 1996, 2, с.44-50
-----------------------------------------------------------------------------------------
Тема 3. Похоже ли сердце на часы?
Вопросы, с которыми надо разобраться по учебникам и дополнительной литературе:
· Колебания, периодические колебания, гармонические колебания, хаотические колебания, автоколебания.
· Сердце как насос, для перекачки крови.
· Сердце как автоколебательная колебательная система
· Что известно про ритмы сердца.
· Модели в виде отображений, диаграммы Ламерея.
Что можно сделать самому:
1) Устройство для определения длительности интервалов времени между сердцебиениями (RR-интервалов) и их записи в компьютер.
2) Построить зависимость длительности последующего интервала от предыдущего (график отображения) и найти формулу для соответствующего отображения.
Литература:
1. Биологические часы. , СОЖ, 1996, 37. с.26-32.
2. Работа сердца. , СОЖ, 1999, 4. с 28-34.
3. Динамика логистической функции // СОЖ 2000, №8, с. 122.
4. Уравнения в конечных разностях // СОЖ 2000, №10, с. 126.
5. Л. Гласс, М. Мэки. От часов к хаосу. Ритмы жизни. М., «Мир», 1991.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Тема 4. Живое электричество.
Вопросы, с которыми надо разобраться по учебникам и дополнительной литературе:
· Электрический заряд, электрическое поле, силовые линии, потенциал, напряжение.
· Электрический ток, ток в твердых телах и жидкостях.
· Электрические явления на мембране биологической клетки.
· Нервный импульс и его распространение.
· Электричество в животных и растениях.
· Как измеряют электрические сигналы в биологических объектах.
Что можно сделать самому:
1) стеклянную модель нерва, описанную в [4]. Из двух сосудов с солевым раствором, разделенных пористой перегородкой,
2) разобраться и попробовать с помощью преподавателя измерить потенциал на мембране нервной или растительной клетки.
Литература:
1. . Физик в гостях у биолога. (Библиотечка «Квант», вып.49, М.: «Наука», 1986, стр.67-90.
2. Биофизика мембран. СОЖ, 1996,6, с.4-12.
3. Электрические сигналы у высших растений. , СОЖ, 1996,10, с.22-27.
4. Опритов в жизни животных и растений. СОЖ, 1996, №9, стр.40-46.
Тема 5. Голосовой аппарат человека и свисток.
Вопросы, с которыми надо разобраться по учебникам и дополнительной литературе:
· Колебания, периодические колебания, гармонические колебания, хаотические колебания, автоколебания, звук, параметры звука.
· Скорость звука в различных средах.
· Резонанс, резонаторы.
· Частота, разложение на гармонические колебания разных частот (спектр).
· Давление в потоке газа, эффект Бернулли.
· Свистки.
· Чем отличаются сигналы, соответствующие различным звукам, музыкальному голосу и хрипу бродяги.
· Модели голосовых связок.
Что можно сделать самому:
· Изготовить двухмассовую модель голосовых связок человека (в виде специального свистка на брусочках и резинках (пружинках)). Продемонстрировать работу модели при продувании через нее воздуха.
· С помощью микрофона и звуковой карты компьютера записать сигналы, соответствующие различным звукам. Распознать людей по записи, произнесенных ими слов – «пропуск» по голосу.
Литература:
1. Кроме учебников по физике, надо поискать в Интернет.
2. Некоторые материалы может предложить , обращаться по электронной почте *****@***ru.
Темы по принципам действия диагностических приборов.
Предлагается разобраться с величинами, контролируемыми выбранным типом диагностического прибора, как эти величины связаны с функционированием человеческого организма, с конструкцией и принципом работы прибора и особенностями его эксплуатации, с проблемами, которые остаются нерешенными при данном виде диагностики. Требуется найти и поработать с литературой, составить реферат.
Тема 6. Кардиограф.
Тема 7. Рентгеновский аппарат.
Тема 8. Электроэнцефалограф.
Тема 9. Реограф.
Литературу по данным темам следует поискать в Интернет; достаточно большой объем информации можно скачать на сайте кафедры: http://www. sgu. ru/faculties/fnbmt/departments/kmbmi/meddevice. htm
Темы по нелинейной динамике и динамическому моделированию.
Тема 10. Динамический хаос.
· Что называют динамическим хаосом?
· В каких системах он наблюдается.
· Пути перехода от периодического движения к хаотическому при изменению парарметров.
· Квадратичное отображение и закономерности перехода к хаосу через последовательность бифуркаций удвоения периода.
Что можно сделать самому:
· Составить программу для численного исследования квадратичного отображения и провести это исследование.
Литература:
1) Турбулентность и детерминированный хаос // СОЖ 1998, № 1, с. 77-83.
2) Детерминированный хаос // СОЖ 1997, № 6, с. 70-76.
3) Динамические системы // СОЖ 1997, № 11, с. 77-84.
4) Устойчивость, бифуркации, катастрофы // СОЖ 2000, № 6, с. 105-109.
Тема 11. Сложная динамика простого маятника, возбуждаемого периодической силой.
· Линейные и нелинейные колебания.
· Дискретная модель маятника «с мягкой пружиной» при импульсном возбуждении.
· Нелинейный резонанс.
· Динамический хаос.
· Мультистабильность
Что можно сделать самому:
· Составить программу и провести численные исследования колебательных режимов одномерного отображения, моделирующего маятник с нелинейность типа «мягкая пружина».
Литература:
1) Нелинейные маятники и их модели // СОЖ 2000, № 9, с. 95-102.
2) , Смирнов моделирование и хаотические временные ряды. Изд. «Колледж», 1995 г., гл.2 (Доступен электронный вариант на сайте: www. nonlinmod. sgu. ru)
Электронные копии статей из журнала СОЖ (Соросовский образовательный журнал) можете скачать из Интерент или скопировать в ком. 41 8-го корпуса.
