Ultradźwięki:
u Ultradźwiękami nazywamy fale mechaniczne rozchodzące się w ośrodkach gazowych, ciekłych i stałych mające charakter fal dźwiękowych, o częstotliwościach wyższych od górnej granicy słyszalności ucha ludzkiego
u f>16 kHz (20 kHz)
u Psy, myszy, szczury słyszą do 40 kHz
u Ultradźwięki wydają delfiny i nietoperze - echolokacja
Generowanie ultradźwięków:
u Generowanie ultradźwięków odbywa się zwykle za pomocą odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego – za pomocą zmiennego potencjału elektrycznego pobudza się płytkę kwarcu do drgań rezonansowych.
Parametry ultradźwięków:
u Częstotliwość fal (f) jest stała dla danego generatora i nie zmienia się przy przechodzeniu fal przez różne ośrodki.
u W diagnostyce stosuje się fale o częstotliwościach 1 do 15 MHz, a w terapii od 0.8 MHz do 1.2 MHz.
u Prędkość fal ultradźwiękowych jest różna w różnych ośrodkach: w powietrzu wynosi ~ 340 m/s, a w wodzie 1500 m/s, w kościach czaszki 3400 m/s, w tkance tłuszczowej 1440 m/s, w mięśniach 1580 m/s.
u Długość fali ultradźwiękowej zależy od częstotliwości i prędkości rozchodzenia się fali: λ = v/f.
u Natężenie fali (gęstość mocy): I = P/S, gdzie
P – moc [W], S powierzchnia [m2].
u Natężenie fali maleje wraz z odległością od źródła, i to tym szybciej im wyższa jest częstotliwość, a więc krótsza jest długość fali.
Efekty oddziaływania ultradźwięków:
Efekt mechaniczny. Na skutek drgań ośrodka (rozrzedzeń i zagęszczeń) może dojść do kawitacji (szczególnie przy częstotliwościach zbliżonych do 100 kHz), czyli powstawania miejscowej próżni. Możliwe jest również (zjawisko tyksotropowe) powodowanie przechodzenia żelu w zol i uzyskiwanie emulsji cieczy nie mieszających się
u Efekt termiczny. Energia fal przekształca się w ciepło, szczególnie na granicy ośrodków o różnej prędkości przewodzenia dźwięków. Efekt ten jest wykorzystywany w terapii.
u Efekt chemiczny. Ultradźwięki mogą powodować rozpad cząsteczek białka i jonizację roztworów wodnych. Zwiększają dyfuzję przez błony półprzepuszczalne.
u Działanie na organizm: Ultradźwięki o dużym natężeniu > 10kW/m2 mogą powodować uszkodzenia tkanek i narządów oraz poparzenia. W przypadku ultradźwięków o umiarkowanym natężeniu w komórkach maleje pH, zmienia się aktywność enzymów i przemiana materii, rośnie temperatura, poprawia się ukrwienie. Ultradźwięki o odpowiednim natężeniu mają działanie przeciwbólowe, przeciwskurczowe i przeciwzapalne.
Infradźwięki:
u Infradźwiękami nazywamy fale mechaniczne rozchodzące się w ośrodkach gazowych, ciekłych i stałych mające charakter fal dźwiękowych (wibracje powietrzne), lecz o częstotliwościach niższych od dolnej granicy słyszalności ucha ludzkiego, f < 16 Hz (20 Hz).
Powstawanie infradźwięków:
u Źródłami infradźwięków mogą być uderzenia piorunów, wiatry fenowe (mistral, halny, wstrząsy tektoniczne. W wyniku działalności człowieka infradźwięki powstają podczas pracy dużych wentylatorów, silników wysokoprężnych, są obecne w halach fabrycznych, na statkach. Infradźwięki, jak wszystkie fale o niskiej częstotliwości rozchodzą się na duże odległości.
Działanie infradźwięków na organizm:
u Infradźwięki, podobnie jak wibracje, mogą powodować rezonans narządów wewnętrznych. Wywołują bóle głowy, mdłości, bezsenność, obniżenie nastroju, trwogę i nerwice. Przy dużych natężeniach mogą powodować omdlenia, krwotoki, a nawet zatrzymanie akcji serca.
Wibracje:
u Wibracje przenoszone są na organizm przez bezpośredni kontakt z układami drgającymi. Ich oddziaływanie zależy od amplitudy i częstotliwości. Drgania o pewnych częstotliwościach mogą powodować rezonans narządów. Szczególnie niebezpieczne są wibracje o częstotliwościach 4 – 18 Hz. Mogą powodować bóle klatki piersiowej, zaburzenia oddechowe, zmiany ciśnienia krwi. Długotrwałe oddziaływanie wibracji prowadzi do choroby wibracyjnej objawiającej się zaburzeniem krążenia, wzmożonym drżeniem kończyn i bólami o różnej lokalizacji.
u Człowiek jak i zwierzęta źle znosi wibracje ziemi. W czasie zagrożenia trzęsieniem ziemi ludzie wpadają w panikę a zwierzęta wykazują nadmierną nerwowość.
u Wibracjom towarzyszą różne objawy chorobowe: neurowegetatywne, gastryczne, zmiany ciśnienia, zmiany w EKG.
u Trudno wskazać epidemiologiczne lub fizjologiczne przyczyny tych dolegliwości.
u Szkodliwe efekty wibracji zależą od ich częstotliwości i natężenia.
Wpływ wibracji:
u Długotrwałe wibracje powodują bóle stawów, grzbietu oraz części lędźwiowej kręgosłupa. Dolegliwości te pojawiają się u kierowców samochodów ciężarowych, rolników, operatorów maszyn drogowych po 30-40 latach.
u Wibracje < 2 Hz wywołują chorobę komunikacyjną (jednym z jej typów jest choroba morska) z nudnościami, wymiotami. Objawy nasilają się przy koncentrowaniu wzroku na przedmiotach, które znajdują się w pobliżu i również się poruszają.
u Wibracje 5 Hz powodują zmniejszenie ostrości widzenia poprzez rezonans oraz kłopoty z koordynacją przedniego odcinka oka, utrudniają akomodację.
u Wibracje 5 do 15 Hz mają wpływ na układ oddechowy. Mięśnie oddechowe dostosowują swoją pracę do wibracji i oddychanie jest utrudnione.
u Wibracje od 10 do 30 Hz powodują drgania pola widzenia (na przykład drgania 18 Hz w helikopterach utrudniają odczytanie podziałki na wskaźnikach pokładowych).
Dolegliwości wywołane wstrząsami Drgania < 40 Hz (młoty pneumatyczne):
u Bóle stawów przedramienia, ramienia, nadgarstka (dotyczy 50 % ludzi narażonych na takie wibracje)
u Choroba Kienbocha
u Choroba Kohlera
u Bóle reumatyczne typu zapalnego
u Urazy nadkłykci
u Zespół cieśni kanału nadgarstka
u Dolegliwości angioneurotyczne
Dolegliwości wywołane wstrząsami Drgania od 40 do 300 Hz (maszyny do wykopów i odwiertów):
u Problemy angioneurotyczne
u Zespół Raynaud
u Rogowacenie skóry
u Zniesienie czucia
Wibracje powyżej 300 Hz (urządzenia trzymane w rękach):
u Uczucie palenia w kończynie górnej obejmujące ręce do ramienia
u Nadciśnienie mięśniowe
u Zaczerwienienie lub zasinienie skóry rąk, obrzęki
Zastosowanie wibracji (whole body vibration) w sporcie i medycynie:
u W 1949 przedstawiono pracę, w której zauważono pozytywny wpływ zastosowania drgających łóżek na pacjentów z opatrunkiem gipsowym.
u W wielu pracach stwierdzono poprawę siły i gibkości.
u Podczas ćwiczeń na platformie wibracyjnej wzrasta ciśnienie krwi w mięśniach łydek i ud.
u Zmniejszenie bólu u chorych z chronicznym bólem krzyża.
u Stwierdzono poprawę wyskoków pionowych.
u Wpływają na aktywność bioelektryczną mięśni.
u Częstotliwość wibracji ma wpływ na aktywację mięśni.
Mechanizmy fizjologiczne zmian adaptacyjnych wywołanych wibracją:
u Drgania powodują wzrost obciążeń w wyniku dużych przyspieszeń przenoszonych na ciało. Sinusoidalny przebieg bodźca wibracyjnego determinuje szybkie i krótkotrwałe zmiany długości zespołu mięsień ścięgno. Zakłócenie to podrażnia receptory czuciowe, co moduluje aktywność mięśni w celu tłumienia fal sinusoidalnych. Wibracje działające na mięsień lub ścięgna powodują odruchowe napięcie mięśni, nazywane odruchem skurczowym na wibrację (tonic vibration reflex TVR).
u Odpowiedź na wibracje może być przypisywana nie tylko pobudzeniu wrzecion, ale i reakcji wszystkich innych receptorów czuciowych.
u Wibracje powodują specyficzne reakcje hormonalne, zwiększenie testosteronu i hormonu wzrostu (podobnie jak trening siłowy).
Zastosowanie wibracji:
u Odpowiednio zastosowane wibracje zwiększają efekt treningowy zawodników uprawiających dyscypliny siłowo-szybkościowe.
u Nie wolno stosować wibracji poniżej 20 Hz.
u Zbyt długa wibracja powoduje zmęczenie.
u Wiele efektów wibracji nie jest dokładnie zbadanych, a przede wszystkim jej wpływ na koordynację mięśniowo-nerwową.
Rodzaje skurczów mięśni szkieletowych:
u auksotoniczny
u izometryczny
u izotoniczny
u izokinetyczny
u ekscentryczny
Cechy skurczu izotonicznego:
TERMODYNAMIKA
przedmiot badań
Układ termodynamiczny:
dowolnie wyodrębniony z otoczenia
wycinek świata materialnego
- zbiornik z gazem, cieczą
- gaz elektronowy w metalu,
- istota żywa,
- gromada gwiazd, galaktyka,
- jądro atomowe
Opis układu termodynamicznego:
Makroskopowe parametry stanu układu:
- masa (m), gęstość (d), objętość (V),
ciśnienie (p), temperatura (T),
natężenie pola elektrycznego (E), ...
Podział parametrów stanu:
- zewnętrzne/wewnętrzne,
- intensywne/ekstensywne
Intensywne – niezależne od ilości materii
w układzie:
- gęstość, ciśnienie, temperatura
Ekstensywne (addytywne) – proporcjonalne
do ilości materii w układzie:
- objętość, masa
Opis układu termodynamicznego
Termodynamiczne funkcje stanu układu:
- energia wewnętrzna (U)
- entalpia (H),
- entropia (S),
- energia swobodna (F),
- entalpia swobodna (G)
Wielkości mikroskopowe związane
z elementami układu (cząsteczkami, atomami, itp..):
- średnia prędkość cząsteczek (<v>),
- średnia energia kinetyczna cząsteczek (<Ek>),
- masa cząsteczki (m’)
Realizacja procesu termodynamicznego
Określenie tzw. ściany układu:
- diatermiczna (umożliwia przepływ ciepła),
- adiabatyczna (izoluje cieplnie),
- sztywna (uniemożliwia zmianę objętości)
- nieprzepuszczalna (uniemożliwia wymianę
masy)
- selektywna (umożliwia wymianę określonych
składników)
- przepuszczalna (umożliwia wymianę masy)
Określenie układu:
- odosobniony (izolowany) – ściany
adiabatyczne, sztywne, nieprzepuszczalne
- otwarty – ściany diatermiczne, niesztywne,
przepuszczalne
Praca i ciepło są PROCESAMI, które zmieniają
STAN układu termodynamicznego.
Nie są one „FORMAMI ENERGII”!!!
Praca jest związana z siłami działającymi między
układem i jego otoczeniem oraz jego kształtem
i objętością.
Ciepło jest procesem związanym z różnicą tempe-
ratur układu i jego otoczenia.
Praca (W)
- jednostką pracy jest dżul (J)
praca jednostkowa to praca wykonana przez
siłę 1N na drodze...
KasiekJay