Ultradźwięki.doc

(148 KB) Pobierz
Ultradźwięki:

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:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin