Механикалық толқындар. Дыбыс.
2. Мақсаты: Механикалық толқындармен дыбыстың физикалық мағынасын түсіндіру.
Дәріс жоспары:
1. Механикалық толқындар.
2. Механикалық толқынның теңдеуі:
3. Дыбыс.
4. Акустика және оның түрлері.
5. Адамның дыбыс шығару және қабылдау аппараттары.
6. Ультрадыбыс, оның фармация мен медицинада қолданылуы.
3. Дәріс тезистері:
Механикалық толқындар:Қандай қозғалыс толқынды қозғалыс деп аталады? Толқынды қозғалыс деп тербелістің кеңістікте таралуын айтады.Механикалық толқын деп кеңістікте таралатын және өзімен бірге энергия қорын алып жүретін механикалық тербелістерді айтады. Серпімді толқындар орта бөлшектерінің арасындағы байланыстың арқасында пайда болады. Яғни тепетеңдік қалпынан бір бөлшектің ығысуы көршілес бөлшектің ығысуын тудырады. Бұл үдеріс кеңістікте белгілі жылдамдықпен таралады.Егер дене тербелісінің бағыты мен оның таралу бағыты сәйкес келсе, оны қума, ал тербелістің бағыты таралу бағытына перпендекуляр болса көлденең толқын деп атайды. (толық тәжәрибелік сабақта қарастырылады). 2. Механикалық толқынның теңдеуі: Толқынның теңдеуі толқындық үдеріске қатысытын тербеліске түсетін нүктелік дененің «s»- ығысуы, тепе-теңдік қалпын сипаттайтын «х» кординатасы және «t» -уақытының арасындағы тәуелділікті көрсетеді. Бұл тәуелділік «ОХ» бағытымен таралатын толқын үшін жалпы s = f(x,t) түрінде жазылады.«ОХ» бағытымен таралатын толқын өшпейтін болса, онда барлық нүктелеріндегі тербелістің амплитудасы бірдей «А» -ға тең болады. Координатсы х = 0 нүктенің тербелісі: s0 = A cos ωt теңдеумен сипатталады. Алғашқы координатадан бастап, координатасы «х» нүктеге толқу «τ» уақыттан кейін жетеді, сондықтан, нүктенің тербелісі сол уақытқа кешігіп жетеді: . s = A cos [ω(t — τ)]. Толқынның таралу уақыты мен жылдамдығы бір-біріне τ = x/v тәуелді болғандықтан: теңдеуі алынады, мұндағы ω(t-x/v) = φ – толқынның фазасы.Бұл жазық толқынның теңдеуі. Бұл теңдеу кез келген уақытта толқындық үдеріске қатысатын кез келген нүтедегі ығысуды анықтауға мүмкіндік береді.3.Дыбыс: Дыбыс деп жиілігі 16 Гц ден 20000 Гц аралығында жататын, адам құлағында есту әсерін тудыратын механикалық тербелістерді айтады.Толқындардың ең көп тараған түрі дыбыс толқыны. Дене тербелген кезде қоршаған ортада серпімді қума толқын тудырады. Бұл толқын құлаққа жеткенде адамда дыбысты сезіну түйсігі пайда болады. (толық зертханалық сабақта қарастырылады). 4. Акустика және оның түрлері.Акустика қандай мәселені зерттейді? Акустика деп дыбыс толқындарының табиғатын таралуын заңдылықтарын зерттейтін физиканың бөлімін айтады.Акустиканың түрлері: 1. Жалпы 2.Архитиктуралық 3.Музыкалық 4.Физиалогиялық Физиологиялық акустика деп – адамның дыбыс шығару және есту мүшелеріндегі өзгеріс-терді, заңдылықтарды оның табиғатын зерттейтін акустиканың бөлімін айтады. 5. Адамның дыбыс шығару және қабылдау аппараттары:5.1 Адамның дыбыс шығару аппараты:Адамның дыбыс шығаруына: өкпе, кеңірдек, көмекей, ауыз-мұрын қуысы қатысады. Адамның дыбыс шығару аппараты — бір ұшы көмекейдің қабырғасына бекітілген 2-ші ұшы бос дыбыс желбезегінде орналасқан Адам жай тыныс алғанда дыбыс желбезегі солғын болғандықтан, олардың бос ұштарының арасында өкпеден шығарылған дем еркін өтетіндей кең саңлау пайда болады. Ал сөйлеген кезде орталық жүйке жүйесінен келген тітіркеніс дыбыс желбезегін керіп, оның бос ұштары бір–біріне жақындайды, яғни арасында тар саңлау пайда болады. Оны дыбыс саңлауы деп атайды. Егер керіліп тұрған тар саңлаудан ауа өтсе оның ағысы құйынды ағысқа айналады. Бұл керіліп тұрған дыбыс желбезектерінің бос ұштарын тербеліске түсіреді. Нәтижесінде өткен ауаның бір бөлігі сығылады, ал екінші бөлігі жазылады яғни қума толқын пайда болады. Бұл толқын құрамы жағынан өте күрделі, яғни көптеген қарапайым дыбыс толқындарының жиынынан тұрады. Ал ауыз-мұрын қуысы резонатордың қызметін атқарады. Ерін, тіс, тілдің ұшы және жұмсақ таңлайдың көмегімен қалаған үнді резонансқа келтіру арқылы бөліп алуға болады. 5.2 Адамның есту аппараты: Адамның есту аппараты дыбысты өткізгіш және қабылдағыш бөліктен тұрады. Дыбысты өткізгіш бөлігіне сыртқы және ортаңғы құлақ жатады. Ал дыбысты қабылдағыш бөлігі ішкі құлақта орналасқан. Ішкі құлақ — пішіні күрделі, арнайы сұйықпен толтырылған, иірмелі кіру бөлігі бар ұлу тәрізді, сүйектік құрылым. Оның иірмелі кіру бөлігі ұзына бойына пердемен бөлінген. Оны негізгі мембрана деп атайды. Ол екі жағынан жүйке талшық-тарының ұштары аяқталатын жаппалы қабатпен шектеледі. Ортаңғы құлақтан келіп түскен дыбыс толқыны негізгі мембраманы тербеліске түсіреді. Сол кезде оның жаппалы қабатпен жанасу дәрежесі өзгереді. Нәтижесінде жаппалы қабатта жүйке жасушалары қозып импульс пайда болады. Бұл импульстер жүйке жолдары арқылы мидың арнайы бөлігіне беріледі, сол жерде дыбыс ажыратылады, яғни оның үніне биіктігіне қатаңдығына т.б. физикалық қасиеттеріне қарай жіктеледі. 6. Ультрадыбыс, оның фармация мен медицинада қолданылуы:Жиілігі 20000 Гц-тен жоғары кез келген серпімді ортада қума толқын түрінде тарайтын тербелістерді ультрадыбыс деп атайды. Ультрадыбыс дыбыс толқынымен салыстырғанда мынадай ерекшеліктері бар:Бірдей жылдамдықтағы ультрадыбыстың дыбыс толқынына қарағанда толқын ұзындығы қысқа, жиілігі жоғары, ал интенсивтілігі әлдеқайда көп болады. Медицина мен фармация саласында қолданылатын ультрадыбыстың жасанды жолмен алынуы: 1.Қызметі магниттікстрикция құбылысына негізделген қондырғы арқылы төменгі жиілікті ультрадыбыс алынады. 2.Қызметі кері пьэзоэлектрлік әсерге негізделген қондырғы арқылы жоғары жиілікті ультрадыбыс алынады. Ультрадыбыстың фармация саласында қолдануы: 1. УД-ның әсері арқылы дәрілік заттарды ұнтақтауға және орталарды жіктеуге болады. Бұл әдіс арқылы коллоидтық ерітінділер, эмульсиялар, суспензиялар және аэрозольдер дайындалады. 2. Ортаның қасиетіне және әсерету шартына қарай УД-ның кері әсері – суспензияларды, газдарды түрлі қоспалардан тазарту үшін қолданылады. 3. УД-ның әсері арқылы кейбір химиялық, әсерісе тотығу реакцияларының жүруін тездетуге болады. 4. УД арқылы туғызылған сығу және жазылу-сұйық ортаның тұтастығын бұзуға алып келеді. Мұны кавитация деп атайды. Бұл кезде УД әсер еткен жердегі аз аймақ беті қызып, сол жерде көп мөлшерде энергия бөлініп шығады. Сондықтан кавитация заттың микроқұрылымының бұзулуына алып келеді. УД-ның әсерімен өсемдік және жануар жасушаларын бұзған кезде, одан биологиялық белсенді заттар (фермент, токсин, витамин және т.б.) бөлінеді. Ультрадыбыстың медицина саласында қолдануы:
1. Эхоэнцофолография – ми қабатындағы қабыну, ісік, бөгде өзгерістердің өлшемін анықтайтын әдіс.2. Ультрадыбыстық кардиография – жүректің жұмыс істеп тұрған кездегі өлшемін анықтайтын әдіс.3. Ультрадыбыстық локация – көз алмасының өлшемдерін анықтайтын әдіс.
4. Ультрадыбыстың ортадан өту жылдамдығын тіркеу арқылы ортаның тұтастығын бағалауға және анықтауға болады.
5. УД-тық Доплер әсері: жүрек клапандарының қызметін бағалауда және тамыр жүйесіндегі қанның ағу жылдамдығын анықтауда қолданады.
6. Ультрадыбыстық голография ағзаның ішкі көрінбейтін бөлігін анықтауда қолданады (УЗИ).
7. Физиотерапияда УД-ның механикалық және жылулық әсері, терең қабаттағы ұлпаларды қыздыру үшін қолданады.
8. Хирургияда УД-ның әсерін түрлі өт, бүйрек, несеп және т.б. жолдардағы тастарды ұнтақтауда, залалды ісіктерді ыдыратуда, жұмсақ ұлпаларды кесуде және кейбір орталарды бір-біріне пісіріп, дәнекерлеуде қолданады.
9. УД-тың әсерін кейбір (құрт, демекпе, жедел тыныс жолдарындағы және т.б.) ауруларды емдеуде қолданады.
10. УД-нің биологиялық әсерін орталарды залалсыздандыру үшін қолданады. Қуаты аз УД — жасуша мембранасы арқылы өтетін зат алмасуды жақсартады.
4. Иллюстрациялы материалдар:
Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Дыбыс деп нені айтады?2. Ультрадыбыс фармация мен медицинада қандай мақсаттарда қолданылады?