1 / 25

AKUSTIKA

AKUSTIKA. (TEZE PŘEDNÁŠKY). ZVUK. mechanické vlnění šíření v tekutinách podélně v pevných látkách podélně i příčně ve vakuu se nešíří rychlost šíření ve vzduchu 330 m s -1 ve vodě 1 440 m s -1. Vnímání zvuku.

zlata
Download Presentation

AKUSTIKA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. AKUSTIKA (TEZE PŘEDNÁŠKY)

  2. ZVUK • mechanické vlnění • šíření v tekutinách podélně v pevných látkách podélně i příčně ve vakuu se nešíří • rychlost šíření ve vzduchu 330 m s-1 ve vodě 1 440 m s-1

  3. Vnímání zvuku • závislost na frekvenci (sluchové pole) • člověk 16 – 18 000 Hz • infrazvuk (chobotnatci) • ultrazvuk nad 20 kHz pes 18 – 38 000 Hz kočka až 50 kHz netopýr až 200 kHz dle druhu kytovci 300 Hz až 20 kHz dorozumívání 10 kHz až 280 kHz echolokace – sonar (spermacet vorvaně – ultrasonický reflektor), ultrazvukové dělo výkon 700 W, akustický tlak až 70 000 kPa

  4. Intenzita zvuku • energie působící na jednotkovou plochu orientovanou kolmo na směr šíření vlny za jednotku času [ W m-2] Lidské ucho při frekvenci 1 kHz vnímá prahovou intenzitu I0 = 10-12 W m-2

  5. Hladina intenzity zvuku I L = log -------- [ B ] I0 I L = 10 log -------- [ dB ] I0 Práh bolesti 130 dB nezávisí na frekvenci

  6. Jednotky hlasitosti • Změna počitku je přímo úměrná změně podnětu • frekvenční závislost ! • referenční tón 1 kHz • fon [Ph] číselně se kryje s dB • son číselně se kryje s 40 dB

  7. Ultrazvuk • nad 20 kHz • generátory • magnetostrikční • piezoelektrický

  8. Fyzikální vlastnosti • absorpce je přímo úměrně závislá na frekvenci ultrazvuku a na druhu materiálu nejvíce absorbují plyny • energie vln roste se čtvercem frekvence • rychlost c je nezávislá na frekvenci, pro tekuté prostředí (měkké tkáně) platí K c = ------- ρ K – modul objemové pružnosti ρ – měrná hmotnost

  9. Fyzikální vlastnosti • pružná prostředí vedou k útlumu • útlum je závislý na frekvenci přímo úměrně I = Io . e-2αx α lineární koeficient útlumu [dB] • Ultrazvukový vlnový odpor – akustická impedance z z = ρ . c [Pa s-1] c …rychlost vlny krev 1,62 . 106 Pa s-1 tuk 1,35 . 106 Pa s-1 kost 3,75 . 106 Pa s-1

  10. Ultrazvuk - účinky • mechanické • fyzikálně – chemické disperzní x koagulační • tepelné – asi 30 % energie • kavitace - zdroj volných radikálů • pseudokavitace – uvolňování bublinek plynů

  11. Biologické účinky ultrazvuku • strukturní změny • změny permeability membrán • změny vodivosti nervových vláken • změny pH • analgetické a spasmolytické • změkčení vazivových tkání • zvýšení metabolizmu • narušení centra pro bolest v thalamu

  12. Využití ultrazvuku • myčky skla • příprava suspenzí • defektoskopie • terapeutické • litotripsie • sonografie

  13. Sonografie, echografie • odraz ultrazvukové vlny na rozhraní tkání • odrazy nesou informace o prostředí kterým prošly • vnitřní struktura tkání ovlivňuje rychlost šíření a útlum ultrazvuku • tvar orgánu ovlivňuje odraz a lom vlny • Sonda pracuje současně jako generátor i detektor. • speciální gely

  14. Dopplerův efekt • změna frekvence při vzájemném pohybu vysílače a přijímače akustického signálu • přibližováním frekvence roste • vzdalováním frekvence klesá

  15. Mechanika • síla F = m . a [N][kg m s-2] • práce W = F . s . cosα[J][kg m2 s-2] W • výkon P = ---- [W][J s-1][kg m2 s-3] t

  16. Statické vlastnosti tkání a potravin • pevnost – soudržnost proti vnější síle • pružnost (elasticita) schopnost vrátit se po deformaci do původního stavu • roztažlivost (distenzibilita) poddajnost vůči vnější síle • tvárnost (plasticita) schopnost vlivem deformující síly měnit trvale tvar

  17. ELASTICKÉ LÁTKY • HOOKŮV zákon 1 ε = --- . σ E ε deformace E Youngův modul pružnosti σ působící napětí

  18. Prodloužení tyče o délce l a průřezu S v podélné ose silou F 1 l • Δl = --- . --- . F E S Ohyb trubice délky l o vnějším poloměru r1 a vnitřním poloměru r2 (fixované na obou koncích) silou F působící kolmo na střed l3 1 s = ------- . ----------- . F 12π E r14 – r24

  19. PLASTICKÉ LÁTKY • Deformují se až po dosažení určité hodnoty deformující síly nebo napětí (síla/délka). • Deformace je trvalá.

  20. VISKÓZNÍ LÁTKY • tekutiny u nichž rychlost deformace ε je funkcí síly f Δε f = -------- Δt • lineární funkce – NEWTONSKÉ kapaliny (pravé roztoky, čistá rozpouštědla) • nelineární funkce – NENEWTONSKÉ kapaliny (koloidy)

  21. Látky viskózně elastické • deformace je funkcí působící síly i času současně • skokový nástup konstantní síly vede k exponenciálnímu nárůstu i poklesu po ukončení působení síly • k návratu do původního stavu je však potřeba zrušení deformace působením síly opačného směru • tento děj se nazývá RELAXACE • relaxační doba je poměr modulu pružnosti a dynamické viskozity • Maxwellovy tekutiny (krev)

  22. Maxwellův a Voigtův prvek • elastické vlastnosti modelujeme jako pružinu • viskózní vlastnosti modelujeme jako píst ve válci s obsahem tekutiny • sériové zapojení – Maxwellův prvek rychlé působení síly vede možnosti reversibilního návratu, delší působení síly vede k deformaci • paralelní zapojení – Voigtův prvek neumožňuje náhlé protažení • v organizmu kombinace obou prvků (sval a jeho úpony)

  23. Biomechanika kostí a kloubů • diafýza – dutá, ohyb • epifýza – trámčina Wolfův zákon o transformaci • synoviální tekutina – snížení tření, úspora energie • pohyb v kloubech – klouzavý, valivý, úplný rotační není možný → cirkumdukce

  24. Svaly • myofibrily – filamenta • silnější myosin • slabší aktin • Teorie Huxleho-Hansena zasouvání silnějších do slabších • energie ATP

  25. Kontrakce • izotonická – sval se zkrátí – koná se mechanická práce a uvolňuje se teplo • izometrická – sval má stejnou délku, kompenzuje vnější silové působení (gravitace)

More Related