Fizyka (gr. physiké od phýsis `natura') fiz. jedna z najważniejszych nauk przyrodniczych zajmująca się badaniem ogólnych właściwości i budowy materii oraz zjawiskami, które w niej zachodzą; dzieli się na f. eksperymentalną (doświadczalną) zajmującą się wykrywaniem i badaniem zjawisk fiz. oraz f. teoretyczną, która opisuje i grupuje przy użyciu matematyki zjawiska fiz. na podstawie wyników ich badań i obserwacji; istnieją także podziały f. ze względu na opisywane zjawiska, np. mechanika, optyka oraz ze względu na przedmiot badań, np. f. atomu, ciała stałego, geofizyka.

Biofizyka (bio- + gr. physiké) biol., fiz. nauka wyjaśniająca budowę organizmów oraz ich przemiany za pomocą praw fizyki, np. przemiana energii świetlnej w inne formy energii, wpływ promieniowania rentgenowskiego na organizm, optyka oka, dyfuzja organiczna, współzależność budowy i funkcji.

Herman Helmholtz (1821-1854) ojciec biofizyki badał zmysły słuchu i wzroku w kategoriach fizyki, zajmował się badaniem struktur antropofizycznych w zakresie ich przejawów natury psychofizycznej, twórca optyki geometrycznej, zajmował się termodynamiką

Luigi Galvani (1737-1798) zaobserwował zjawisko kurczenia wypreparowanego mięśnia żaby przy dotknięciu metalowym narzędziem co dopiero 10 lat później wytłumaczył Volta

Alessandro Volta (1754-1827) pionier badań nad elektrycznością.Wykazał, że mięśnie żaby kurczą się, gdy mięsień wchodzi w równoczesny kontakt z dwoma metalami - mosiądzem i żelazem, powstaje w ten sposób ogniwo elektryczne.

Sir Archibald Vivian Hill (1886-1977) fizjolog brytyjski-Otrzymał Nagrodę Nobla z fizjologii lub medycyny za osiągnięcia w badaniach energii cieplnej i pracy mechanicznej mięśni.

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtzur. (1821-1894)-Ojciec biofizyki (wraz z A.V. Hillem) badał zmysły słuchu i wzroku w kategoriach fizyki, zajmował się badaniem struktur antropofizycznych.

Giovanni Alfonso Borelli (1608-1679) - Badał ruch zwierząt i chód człowieka, ojciec nowoczesnej biomechaniki.

Biofizyka zajmuje się układami biologicznymi i stawia sobie za cel poznanie fizycznej struktury tych układów, jak i fizycznej interpretacji ich funkcji. Ze względu na hierarchię struktur biologicznych dzieli się zazwyczaj biofizykę na: molekularną, komórkową, biofizykę układów biologicznych, do całych organizmów włącznie. Biofizyka zajmuje się także wpływem czynników fizycznych na struktury biologiczne oraz na ich funkcje. Biofizyka dzieli się na czystą i stosowaną.

Nauki pokrewne

Biologia (od gr. bios - życie) ogół nauk wszechstronnie badających przyrodę żywą (organiczną), jej powstanie i rozwój, procesy życiowe człowieka, zwierząt, roślin.

Fizjologia nauka o czynnościach żywych organizmów.

Cybernetyka powstała po II wojnie światowej Wiener określił ją jako naukę o sterowaniu i przesyłaniu informacji w maszynach i żywych organizmach a nawet społeczeństwach.

Biocybernetyka czyli biologia cybernetyczna - zastosowanie aparatu cybernetyki w badaniach biologicznych.

Inżynieria biomedyczna - technologia w medycynie.

Biochemia - biofizyka wyodrębniła się z biochemii w wyniku zastosowanioa w badaniach struktur i funkcji cząsteczek biologicznych wysoce skomplikowanych metod eksperymentalnych wymagających wiedzy fizycznej

Bionika ruchu zagadnienia dotyczące własności układów biologicznych i ich wykorzystaniem w budowie układów technicznych.

Biomechanika - nauka o ruchu żywych organizmów

Główne metody fizyki

Pomiar - porównanie danej wielkości fizycznej z przyjętą jednostką.

Modelowanie matematyczne - uogólnienie zdobytych informacji w postaci wzorów matematycznych opisujących badane zjawisko.

Pomiar to doświadczenie, którego celem jest wyznaczenie wartości liczbowej wielkości albo miary wielkości. Wielkość jest abstrakcyjną cechą obiektów określonej kategorii. Wartość liczbowa wielkości jest liczbą równą stosunkowi tej wielkości do wielkości przyjętej jako jednostka miary. Wielkość musi być zdefiniowana, a mierzyć ją można dopiero po przyjęciu jednostki miary.

Średnia pomiarów Każdy pomiar obarczony jest błędem! n - liczba pomiarów

Dokładność pomiaru:Niepewność przeciętna

Niepewność standardowa

Niepewność względna

Model-Wyidealizowany, uproszczony obraz rzeczywistego układu lub zjawiska zachowujący niektóre jego istotne cechy a pozbawiony innych, drugorzędnych.

Słowo model powstało z łacińskiego słowa „modus” co znaczy miara, obraz, sposób.

Przez model rozumie się taki dający się pomyśleć lub materialnie zrealizować układ, który odzwierciedlając przedmiot badania, zdolny jest zastępować go tak, że jego badanie (modelu) dostarcza nam nowej informacji o tym przedmiocie.

Rodzaje modeli: Abstrakcyjne: modele matematyczne, …. Materialne: wykonane w materiale, zwierzęta, zwłoki, …

Model matematyczny

Mechanika

1) Dział fizyki zajmujący się badaniem równowagi, ruchu i oddziaływania ciał. Siły są miarą oddziaływania ciał 1N jest to siła, która działając na ciało o masie 1kg nadaje mu przyspieszenie 1 m/s² 2) Nauka o budowie, działaniu i konstruowaniu maszyn oraz mechanizmów Mechanika (od greckiego mechané „maszyna” Mechanika zajmuje się badaniem zmian ruchu ciał, łącznie z odkształceniami, które można traktować jako ruch względny jednych części ciała względem drugich. *Mechanika ciał makroskopowych to mechanika klasyczna. *Mechanika statystyczna bada ruch metodami probabilistycznymi. *Mechanika kwantowa bada ruch mikroobiektów.

MECHANIKA

M. klasyczna - mechanika oparta na teorii Newtona, badająca ruch makroskopowych ciał materialnych

M. relatywistyczna - mechanika uwzględniająca w swoich badaniach elementy wynikające z teorii względności M. kwantowa, M. płynów, M. nieba - dział astronomii badający ruch ciał niebieskich

M. techniczna dział nauki zajmujący się konstruowaniem i budowaniem maszyn, mechanizmów, aparatów

Prekursorzy(Mechanika jako nauka ścisła powstała w Egipcie w IV w p.n.e.)

Arystoteles (384-322 p.n.e.), Archytas z Tarentu - maszyny proste-Traktaty: „Fizyka”, „O niebie”, „Meteorologika”, „O powstawaniu i ginięciu”, „Mechanika”, maszyny proste

Archimedes (287-212 p.n.e.) siły równoległe teoria dźwigni-Wprowadzenie pojęcia dźwigni, środka ciężkości brył geometrycznych, siły wyporu hydrostatycznego, zasady składania sił równoległych,

Mikołaj Kopernik (1473-1543) układy odniesienia-Zagadnienia układów odniesienia w "De Revolutionibus Orbitum Coelestium„ twórca zasady równoważności ruchów

względnych w układzie heliocentrycznym.

Galileo Galilei (1564-1642)-Wprowadził pojęcie przyspieszenia, opracował prawo bezwładności, prawa ruchu w polu ciężkości, zasady zachowania prac w maszynach prostych, rozwiązał problem wahadła etc.

Johannes Kepler (1571-1630) 1.Wszystkie planety poruszają się po elipsach, przy czym słońce znajduje się w jednym z ognisk każdej z tych elips.

2.Ruch po orbicie zachodzi w ten sposób, że prędkość polowa każdej z planet jest stała.

3.Kwadraty czasów obiegu słońca przez dwie planety maja się do siebie tak, jak sześciany dużych półosi torów tych planet.

Isaak Newton (1642-1727) „Philosophiae naturalis principia mathematica”. 1687, Londyn - podstawy mechaniki klasycznej opartej na faktach doświadczalnych, prawa powszechnego ciążenia i klasycznej dynamiki-Angielski fizyk, matematyk, astronom, filozof, historyk, badacz biblii, alchemik.

Wykazał, że te same prawa rządzą ruchem ciał na Ziemi jak i ruchem ciał niebieskich.

Udowodnił, że orbity są nie tylko eliptyczne, ale mogą być też hiperboliczne i paraboliczne.

Odkrył korpuskularną naturę światła. Odkrył widmo barw światła białego. Rozwinął prawo stygnięcia.

Sformułował twierdzenie o dwumianie. Opisał matematycznie zjawisko pływów morskich. Był twórcą rachunku wariacyjnego.

II prawo dynamiki Newtona

W układach inercjalnych siła jest przyczyną zmian pędu

II prawo dynamiki Newtona

a - przyspieszenie środka masy układu ciał materialnych,F - wypadkowa siła zewnętrzna działająca na układ,m = const. - masa układu Dla stałej masy układu ciał materialnych siła powoduje przyspieszenie środka masy układu odwrotnie proporcjonalne do masy.

Prawo ciążenia powszechnego Newtona

Prawo ciążenia powszechnego zostało sformułowane przez Newtona (1687) w wyniku przeprowadzonej przez niego szczegółowej analizy praw Keplera. Newton wykazał, że z praw Keplera wynika istnienie siły ciężkości oraz rozwiązał zadanie odwrotne.

Prawo ciążenia powszechnego Newtona

Stała grawitacji wyznaczył po raz pierwszy Cavendish w 1798, korzystając z wagi skrętnej. Stała grawitacji jest stałą uniwersalną, niezależną od rodzaju i wielkości oddziałujących ciał.

Jan Heweliusz (1611-1687)- astronom. Jako pierwszy użył wahadła do odmierzania czasu

Mechanika Techniczna[Mechanika ogólna (teoretyczna),Wytrzymałość]

Mechanika ogólna zajmuje się ustalaniem ogólnych praw ruchu i równowagi ciał materialnych oraz zastosowaniem tych praw do pewnych wyidealizowanych schematów ciał materialnych: punktu materialnego, ciała doskonale sztywnego.

Mechanika ogólna dzieli się na:

Kinematykę (badanie ruchu bez wnikania w jego przyczyny, bez uwzględniania działających sił)

Dynamikę (badanie działających sił), która dzieli się na:

Statykę: zajmuje się badaniem równowagi sił

Kinetykę: bada ruch ciał oraz siły wywołujące go

Kinematyka

a - stałe przyspieszenie

V(t) = v0 + at

(t) = x0 + v0t + ˝at2

Zmiana pędu

Π = Δp

Popęd siły = Przyrost pędu

Popęd siły to pole pod krzywą siły zmieniającej się w czasie (całka)

Pęd = mv

Zasady statyki (aksjomaty)

*Zasada równoległoboku: Działanie dwóch sił F1 i F2 można zastąpić działaniem jednej siły R *Jeżeli do ciała przyłożone są dwie siły to równoważą się one tylko wtedy, gdy mają tę samą linię działania, te same wartości i przeciwne zwroty *Skutek działania dowolnego układu sił przyłożonego do ciała nie zmieni się jeżeli dodamy lub odejmiemy dowolny układ sił równoważących się (układ zerowy) *Jeżeli ciało odkształcalne znajduje się w równowadze pod działaniem pewnego układu sił, to również pozostanie w równowadze ciało doskonale sztywne (nieodkształcalne) identyczne z poprzednim, pod działaniem tego samego układu sił. *Każdemu działaniu towarzyszy równe co do wartości o przeciwnym zwrocie i leżące na tej samej prostej przeciwdziałanie. *Każde ciało nieswobodne można myślowo oswobodzić z więzów, zastępując ich działanie reakcjami, a następnie rozpatrywać jako ciało swobodne, znajdujące się pod działaniem sił czynnych i biernych

(Ruch - wzajemne przemieszczanie się w przestrzeni, w miarę upływu czasu jednych ciał względem innych

Ruch jest względny,Układ współrzędnych związany z ciałem lub zbiorem ciał, względem których opisujemy ruch innego ciała nazywamy układem odniesienia)

Modele(Opisując zjawiska fizyczne posługujemy się modelami):

Punkt materialny - ciało którego wymiary można pominąć w opisie ruchu

Bryła sztywna - zbiór wielkiej liczby punktów materialnych znajdujących się w stałej niezmiennej odległości

Tor ruchu - linia krzywa lub prosta po której odbywa się ruch

Droga s - długość toru (skalar)

Δr - przemieszczenie (wektor)

W postaci wektorowej kinematyczne równanie ruchu jest zależnością określającą wektor położenia ciała jako funkcję czasu r = r(t); r = xi + yi + zj

Eliminując czas otrzymujemy równanie toru

Siła bezwładności

B = - am

Siły B są wywołane przyspieszeniem układu odniesienia a nie oddziaływaniem między ciałami

Siły B działają na ciała tylko w nieinercjalnych układach odniesienia

Siły B zależą od masy, zawsze przeciwne do przyspieszenia nieinercjalnego układu odniesienia

Dla dowolnego układu ciał w nieinercjalnym układzie odniesienia Siły B są siłami zewnętrznymi dlatego nie są zachowane w tych układach zasada zachowania energii i pędu

Moment siły

Momentem siły F względem punktu 0 nazywamy odłożony z punktu 0 wektor M0 równy iloczynowi

wektorowemu promienia wektora r i wektora siły F ; M0 = r ×F

Redukcja dowolnego przestrzennego układu sił Załóżmy, że na ciało sztywne działa dowolny przestrzenny układ n sił Fi przyłożonych w różnych punktach przestrzenia. Aby ten układ zredukować przyjmujemy dowolny punkt 0 zwany środkiem redukcji układu sił

Korzystając z równoległego przesunięcia otrzymujemy układ sił zbieżnych przyłożonych do punktu 0 oraz n par sił o momentach Mi0

Równowaga przestrzennego układu sił Przestrzenny układ n sił jest w równowadze, jeżeli jego suma geometryczna R jest równa zeru oraz moment M0 od tych sił względem dowolnego punktu 0 jest równy zero.Dowolny przestrzenny układ sił Fi jest w równowadze, jeżeli suma rzutów wszystkich sił na trzy osie układu równa jest zeru i suma momentów sił względem trzech osi układu jest równa zeru.

Równowaga płaskiego układu sił Płaski dowolny układ sił znajduje się w równowadze, jeżeli sumy rzutów wszystkich sił na osie układu są równe zeru i moment wszystkich sił względem dowolnego punktu płaszczyzny działania sił jest równy zeru

Dźwignia jest to sztywna belka, mogąca obracać się dookoła osi 0

Belka jest w równowadze jeżeli suma momentów sił względem punktu 0 jest równa 0:

Pa - Qb = 0; czyli Pa = Qb

Jeżeli P jest siłą z jaką działamy, a Q siła którą pokonujemy to zysk mechaniczny Z: z=Q/P

Oodkształcanie Ciała ulegają odkształceniom pod wpływem działających na nie sił zewnętrznych. Odkształcenia mogą mieć charakter: Sprężysty - po ustąpieniu siły odkształcenia ustępują, ciało przybiera pierwotną formę, Plastyczny - po ustąpieniu siły ciało nie powraca do pierwotnej formy, Niszczące - dochodzi do zniszczenia struktury, naruszona zostaje spoistość ciała.

Robert Hooke (1635-1703) - angielski przyrodnik, 1 z największych eksperymentatorów XVII wieku.

Jest odkrywcą podstawowego prawa sprężystości (prawo Hooke'a), wykonał wiele obserwacji mikroskopowych i teleskopowych (odkrył m.in. istnienie gwiazd podwójnych, Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu), wykonał też szkice powierzchni Marsa użyte 200 lat potem do oszacowania szybkości rotacji tej planety

Thomas Young ur. 1773 w Milverton, zm. 1829 w Londynie-Wyjaśnił mechanizm akomodacji oka ludzkiego, opisał astygmatyzm oraz podał teorię widzenia barw *Moduł Younga (E) - inaczej moduł odkształcalności liniowej albo moduł sprężystości podłużnej - wielkość uzależniająca odkształcenie liniowe ε materiału od naprężenia σ, jakie w nim występuje w zakresie odkształceń sprężystych.

Zginanie *W pręcie zginanym największe naprężenia występują w wyniku, z jednej strony rozciągania, a z drugiej ściskania jego zewnętrznych warstw leżących po przeciwnych stronach przekroju. *O maksymalnych naprężeniach, podobnie jak w przypadku skręcania decyduje kształt i rozmiar przekroju. *W przypadku belek obciążonych zawsze w tym samym kierunku optymalny (wytrzymały i zapewniający małą masę belki) jest przekrój dwuteowy. *W przypadku, gdy kierunek obciążenia może się zmieniać optymalny jest przekrój kołowy z wydrążonym środkiem.

Definicje sił normalnych, sił tnących i momentów gnących *Siłą normalną N w danym przekroju poprzecznym belki nazywamy rzut na kierunek normalnej wypadkowej wszystkich sił zewnętrznych działających na część belki odciętą tym przekrojem. *Siłą tnącą T w danym przekroju poprzecznym belki nazywamy rzut na płaszczyznę tego przekroju wypadkowej wszystkich sił zewnętrznych działających na część belki odciętą tym przekrojem. *Momentem gnącym Mg w danym przekroju belki nazywamy sumę momentów wszystkich sił zewnętrznych działających na część belki odciętą tym przekrojem.

Dostosowanie kości do obciążeń*Aparat ruchu człowieka jest obiektem zoptymalizowanym pod względem wielu kryteriów w tym wytrzymałościowych. *Przekrój poprzeczny kości długich często przypomina wydrążony przekrój kołowy. *Kończyny górne są przede wszystkim rozciągane, a dolne ściskane.*Brak gwałtownych zmian przekroju.

Bierne elementy układu ruchu zbudowane są z różnych rodzajów tkanki łącznej. Tkanka łączna zbita składa się z włókien biegnących w jednym kierunku, zwartych i przylegających do siebie. Duża wytrzymałość (ścięgna, więzadła, torebki stawowe) zbudowana z kolagenu i elastyny zapewniającej sprężystość. Tkanka chrzęstna pełni rolę tkanki podporowej (powierzchnie stawowe, zakończenia żeber, w nosie i małżowinie usznej. Tkanka kostna składa się z komórek kostnych (osteocyty, osteoblasty i osteoklasty) i twardej, zbitej substancji międzykomórkowej przesyconej nieorganicznymi solami wapnia. Na powierzchni kości substancja ta tworzy zwartą istotę zbitą.

Fenomen budowy kości*Hierarchiczność budowy. Istotną cechą kości jest wielopoziomowość jej wewnętrznej struktury. Najdrobniejsze elementy strukturalne składają się na elementy większe, z których z kolei, zbudowane są elementy jeszcze większe itd.*Spiralne ułożenie elementów przestrzennych. Na każdym poziomie strukturalnym można wyróżnić elementy, których wzajemne ułożenie przypomina przenikające się spirale. Choć dotyczy to szczególnie tkanek miękkich to skręcanie struktur obserwowane jest również w kościach. *Zdolność do adaptacji. Kość aktywnie reaguje na działające obciążenia i pojawiające się uszkodzenia struktury. Następuje wewnętrzna przebudowa (procesy remodellingu), której intensywność zależy od przykładanych obciążeń. Zdolność ta w największym stopniu odróżnia żywe tkanki od innych materiałów. *Odporność na różnorodne obciążenia. Kości, jako materiały kompozytowe, zawierają różnego rodzaju wtrącenia, które, z technicznego punktu widzenia, można sklasyfikować jako rozproszone wtrącenia, włókna, warstwy lub nawet trójwymiarowe kratownice. Zapewniają one wytrzymałość na działanie naprężeń stycznych i normalnych, a szczególny sposób zapobiega propagacji pęknięć.

*Optymalna kombinacja własności mechanicznych. Z technicznego punktu widzenia, własności tkanki kostnej są dalece zoptymalizowane pod względem kryterium odporności na działanie różnorodnych, zewnętrznych czynników mechanicznych. Spełnione zostają przy tym również warunki pozwalające na wypełnienie przez tkankę kostną innych funkcji biologicznych, nie związanych bezpośrednio z przenoszeniem obciążeń.

Ciecze i gazy to płyny

Zmieniają kształt pod wpływem znikomo małych sił

Nie posiadają sprężystości kształtu, posiadają sprężystość objętości

Stan stały - duże moduły sprężystości objętościowej i postaciowej

Stan ciekły - mniejszy moduł sprężystości objętościowej, bardzo mały postaciowej

Stan gazowy - mały moduł sprężystości objętościowej brak postaciowej

Płyny doskonałe charakteryzują się brakiem ściśliwości i brakiem lepkości Ruch płynów nazywamy przepływem* Przepływ jest stacjonarny, gdy w określonym punkcie przestrzeni prędkość przepływu jest stała niezależnie od czasu* Przepływ jest laminarny gdy wszystkie cząstki płynu poruszają się po torach równoległych do siebie

Hydromechanika (hydrostatyka, hydrodynamika) Gazy w odróżnieniu od cieczy muszą znajdować się w stanie sprężonym i odznaczają się dużą ściśliwością*Nie będziemy wnikać w budowę molekularną ale będziemy płyny traktować jako ośrodki ciągłe to znaczy, że gęstość jest ciągłą funkcją współrzędnych przestrzennych

Prawo Pascala: Ciśnienie rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo, także w cieczach nieściśliwych i nieważkich Ciśnienie hydrostatyczne: ph = ρchg Ciśnienie na pewnej głębokości h jest większe od ciśnienia zewnętrznego pz o ciśnienie słupa cieczy o wysokości h, Ciśnienie rośnie liniowo z głębokością i nie zależy od kształtu naczynia

Ciśnienie całkowite pc = pz + ρchg, pc - ciśnienie całkowite [Pa], pz - ciśnienie zewnętrzne [Pa], ρc - gęstość cieczy [kg/m3], h - wysokość słupa cieczy [m], g - przyspieszenie ziemskie [kgm/s2] Współczynnik lepkości Współczynnik proporcjonalności η nazywamy dynamicznym współczynnikiem lepkości cieczy lub współczynnikiem tarcia wewnętrznego.

Krew Krew stanowi zawiesinę erytrocytów (krwinki czerwone), leukocytów (krwinki białe) i trombocytów (płytki krwi) w plazmie i jest środowiskiem zapewniającym transport różnorodnych substancji w organizmie. Krew rozprowadza przede wszystkim gazy oddechowe tlen i dwutlenek węgla.*Krew jest płynem nie spełniającym warunków Newtona, jest to płyn plastyczno-lepki*Lepkość krwi zależy od: hematokrytu (stosunek objętości krwinek do objętości krwi) temperatury, przekroju naczynia, ηpowietrza = 17,8·10-6 ηwody = 10·10-4 , ηkrwi = 20·10-4 [kg/ms] Temperatura lepkości krwi Lepkość krwi podobnie jak innych płynów wykładniczo zależy od temperatury. W temperaturze 0o C krew jest 2,5 razy bardziej lepka niż w temperaturze 37oC Serce Rytmiczne skurcze i rozkurcze serca wymuszają ruch krwi w układzie krążenia. Serce stanowi rodzaj pompy, która nie zużywa energii do napełniania (przedsionki i komory napełniają się w sposób bierny), serce zużywa energię podczas opróżniania.Nie jest pompą ssąco-tłoczącą, nie wytwarza podciśnienia podczas napełniania. Ciśnienie w komorach jest zawsze dodatnie Fale tętna Rytmiczne skurcze serca wprowadzają do układu tętniczego zarówno dużego jak i płucnego, w odstępach około 0,8 s, takie same objętości krwi około 70 cm3 (pojemność wyrzutowa serca w spoczynku). Dzięki dużemu oporowi obwodowemu krew ta nie od razu zostaje włączona w obieg krążenia, lecz rozciąga podatne ściany tętnicy głównej, dzięki czemu tuż za sercem tworzy się wybrzuszenie, które rozchodzi się w kierunku obwodowym w postaci fali tętna. Liczba Reynoldsa Eksperymenty pokazują, że w pewnych warunkach przepływ laminarny przechodzi w turbulentny (burzliwy) Re = vdρ/η, v - prędkość cieczy, d - średnica rury, ρ - gęstość cieczy, η - współczynnik lepkości, Re < 2000 (2300) przepływ laminarny, Re > 3000 przepływ turbulentny, 2000 (2300) < Re < 3000 charakter nieustalony Siły aero- I hydrodynamiczne wynikają z lepkości płynu opływającego przeszkodę - opór tarcia oraz z różnicy ciśnień przed i za przeszkodą powstającej w wyniku opływu turbulentnego - opór ciśnienia O tym który rodzaj oporu przeważa, decyduje kształt i położenie ciała względem kierunku ruchu

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 f>16 kHz (20 kHz), *Psy, myszy, szczury słyszą do 40 kHz, *Ultradźwięki wydają delfiny i nietoperze - echolokacja *Generowanie ultradźwięków odbywa się zwykle za pomocą odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego - za pomocą zmiennego potencjału elektrycznego pobudza się płytkę kwarcu do drgań rezonansowych. Parametry ultradzwięków Częstotliwość fal (f) jest stała dla danego generatora i nie zmienia się przy przechodzeniu fal przez różne ośrodki.W diagnostyce stosuje się fale o częstotliwościach 1 do 15 MHz, a w terapii od 0.8 MHz do 1.2 MHz. 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.Długość fali ultradźwiękowej zależy od częstotliwości i prędkości rozchodzenia się fali: λ = v/f. Natężenie fali (gęstość mocy): I = P/S , gdzie P - moc [W], S powierzchnia [m2 ].Natężenie fali maleje wraz z odległością od źródła, i to tym szybciej im wyższa jest częstotliwość, a więc krótsza jest długość fali. Efekty oddziaływania ultradźwieków Efekt mechaniczny. Na skutek drgań ośrodka (rozrzedzeń i zagęszczeń) może dojść do kawitacji (szczególnie przy częstotliwościach zbliżonych do 100 Hz), czyli powstawania miejscowej próżni. Możliwe jest również (zjawisko tyksotropowe) powodowanie przechodzenia żelu w zol i uzyskiwanie emulsji cieczy nie mieszających się. Efekt termiczny. Energia fal przekształca się w ciepło, szczególnie na granicy ośrodków o różnej prędkości przewodzenia dźwięków. Efekt ten jest wykorzystywany w terapii. Efekt chemiczny. Ultradźwięki mogą powodować rozpad cząsteczek białka i jonizację roztworów wodnych. Zwiększają dyfuzję przez błony półprzepuszczalne. 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. 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). Działanie infradźwięków 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-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.Człowiek jak i zwierzęta źle znosi wibracje ziemi. W czasie zagrożenia trzęsieniem ziemi ludzie wpadają w panikę a zwierzęta wykazują nadmierną nerwowość.Wibracjom towarzyszą różne objawy chorobowe: neurowegetatywne, gastryczne, zmiany ciśnienia, zmiany w EKG.Trudno wskazać epidemiologiczne lub fizjologiczne przyczyny tych dolegliwości.Szkodliwe efekty wibracji zależą od ich częstotliwości i natężenia.Wpływ wibracji 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.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.Wibracje 5 Hz powodują zmniejszenie ostrości widzenia poprzez rezonans oraz kłopoty z koordynacją przedniego odcinka oka, utrudniają akomodację.Wibracje 5 do 15 Hz mają wpływ na układ oddechowy. Mięśnie oddechowe dostosowują swoją pracę do wibracji i oddychanie jest utrudnione.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) Bóle stawów przedramienia, ramienia, nadgarstka (dotyczy 50 % ludzi narażonych na takie wibracje), Choroba Kienbocha, Choroba Kohlera, Bóle reumatyczne typu zapalnego, Urazy nadkłykci, Zespół cieśni kanału nadgarstka, Dolegliwości angioneurotyczne

Dolegliwości wywołane wstrząsami Drgania od 40 do 300 Hz (maszyny do wykopów i odwiertów) Problemy angioneurotyczne, Zespół Raynaud, Rogowacenie skóry, Zniesienie czucia,

Wibracje powyżej 300 Hz (urządzenia trzymane w rękach) Uczucie palenia w kończynie górnej obejmujące ręce do ramienia, Nadciśnienie mięśniowe, Zaczerwienienie lub zasinienie skóry rąk, obrzęki

Przyspieszenie Oddziaływanie przyspieszeń związane jest z występowaniem sił bezwładności oddziałujących w całej objętości ciała na każdy jego punkt. Przyspieszenia [m/s2] często wyraża się w wielokrotnościach normalnego przyspieszenia ziemskiego g. Na przykład: 7g = 68,67 m/s2, Alarmowe zatrzymanie windy a = 2,5g; t = 1s, Lądowanie na spadochronie a = 3-4g; t = 0,1-0,2s, Katapultowanie z samolotu a = 10-15g; t = 0,25s, Zderzenie samolotu możliwe do przeżycia a = 20-100g; t = 0,1s.

Oddziaływanie przyspieszeń Przyspieszenia krótkotrwałe: oddziaływanie przyspieszeń (ułamki sekund) może nie wywołać ujemnych skutków, ale przyspieszenia rzędu dziesiątek i setek g mogą spowodować poważne uszkodzenia ciała, a nawet śmierć na skutek przemieszczania i rozerwania tkanek. *Bardzo duże przyspieszenia występują podczas wypadków komunikacyjnych. *Przyspieszenia o średnim i długim czasie trwania. Efekt ich działania zależy głównie od kierunku.

Przyspieszenia podłużne, równoległe do osi długiej ciała powodują przede wszystkim przemieszczanie krwi i narządów wewnętrznych. Lepiej tolerowane jest przyspieszenie w kierunku głowy to jest przeciążenie w kierunku stóp. Powoduje spadek ciśnienia krwi w górnej części ciała. Kilkusekundowe przeciążenie rzędu 6g prowadzi do zaburzeń widzenia i utraty przytomności - czarna zasłona, krew odpływa z głowy. Przyspieszenie w kierunku stóp powoduje gwałtowny ból głowy, zaburzenia czynności serca, krwotoki i utratę przytomności - czerwona zasłona. Człowiek wytrzymuje: 3g do 3600 s; 4g do 1200 s; 5g do 480 s; 8g do kilku s; -3g około 30 s; -4,5g około 5 s; -5g około 2 s; -10g mniej niż 1s. *Przyspieszenia poprzeczne: przód-tył lub na boki są lepiej znoszone od podłużnych, ale powyżej 12 g może dojść do zatrzymania oddechu.

Ciśnienie Spadek ciśnienia powoduje rozprężanie gazów w uchu, jelitach i ubytkach zębowych co wiąże się z wystąpieniem bólów, wzdęć i kolek jelitowych. Nagła dekompresja może prowadzić do poważnych uszkodzeń tkanek. Uwalnianie gazów (azotu) z krwi prowadzi do pojawienia się zatorów gazowych. Najniebezpieczniejsze dla żywego organizmu jest niedotlenienie. Długotrwałe przebywanie pod wpływem niskich ciśnień w wyniku niedotlenienia (hipoksji) prowadzi do zmian adaptacyjnych zwiększenia liczby czerwonych ciałek i hemoglobiny oraz niekorzystnych zmian trawienia, koordynacji ruchów i zmian psychicznych (halucynacje, agresja itp.). Silne niedotlenienie powoduje utratę przytomności, a nawet śmierć (deterioracja).

Podwyższone ciśnienie: Gwałtowne zwiększenie ciśnienia powoduje objawy bólowe związane z wyrównywaniem ciśnień wewnątrz ciała. Najgroźniejsze jest jednak ponowne zmniejszenie ciśnienia. W wyniku saturacji (nasycenie cieczy gazem) azotu we krwi pod wpływem zwiększonego ciśnienia, jego zmniejszenie powoduje pojawienie się pęcherzyków tego gazu we krwi - choroba kesonowa. Dochodzi do wystąpienia duszności, porażeń kończyn i utraty przytomności, a w skrajnym przypadku do śmierci. Oddychanie tlenem pod zwiększonym ciśnieniem może wywołać zatrucie tlenowe - toksyczne zmiany w organizmie, drgawki, utratę przytomności, uszkodzenie wzroku. Oddychanie powietrzem zawierającym azot może wywołać narkozę azotową - halucynacje, niezborność ruchową i utratę przytomności.

Elektrostatyka Rozróżniamy ładunki dodatnie i ujemne. W atomie: jądro +, elektron -, Ładunek elektronu e [C] to ładunek elementarny, każdy ładunek elektryczny jest wielokrotnością e. , q = ne, e = 1,6·10-19 C, me = 9,11·10-31 kg

Elektrony odłączają się od atomów i tworzą gaz elektronowy wypełniający przestrzeń między dodatnimi jonami.

Elektrony swobodne to elektrony przewodnictwa. Metale - typowe przewodniki. Szkło, bawełna, jedwab, sztuczne tworzywa - izolatory.

Charles Coulomb (1736-1806)-Badania dotyczące magnetyzmu, teorii maszyn prostych

i elektrostatyki. Prawo Coulomba: siła wzajemnego oddziaływania dwóch naelektryzowanych kulek jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości ich ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Zależy ona także od ośrodka.

Zasada zachowania ładunku, w układzie izolowanym elektrycznie, ładunek może być przemieszczany z jednego ciała na drugie, ale jego całkowita wartość (suma algebraiczna) nie może ulec zmianie.

Natężeniem pola elektrostatycznego E w danym punkcie nazywamy stosunek siły elektrycznej działającej na umieszczony w tym punkcie ładunek próbny do wartości tego ładunku.*Wypadkowe natężenie pola elektrostatycznego oblicza się stosując zasadę superpozycji - sumowania wektorów natężeń od poszczególnych ładunków punktowych. *Potencjałem pola elektrostatycznego V nazywamy iloraz energii potencjalnej punktowego ciała naelektryzowanego ładunkiem q i wartości tego ładunku

Prąd elektrycznyNapięciem między zaciskami danego odbiornika energii elektrycznej nazywamy iloraz mocy P wydzielanej w tym odbiorniku i natężenia prądu I płynącego przez ten odbiornik: U = P/I [V] ; P = UI

*Ruch elektronów to prąd elektryczny, I = Δq/Δt, [1A] = [1C/1s]

*Prawo Ohma, sformułowane w 1827 roku, w oparciu o doświadczenia, mówi o prostej proporcjonalności prądu I płynącego przez przewodnik do napięcia U przyłożonego na jego końcach: I = U/R = (V1 - V2)/R ; U = IR R-oznacza współczynnik proporcjonalności zwany oporem elektrycznym (rezystancją).*

1 Ω = 1V/1A. Opór przewodnika równa się 1 omowi, jeżeli niezmienne napięcie równe 1 woltowi istniejące na końcach przewodnika wywołuje w nim prąd o natężeniu 1 ampera. Opór przewodnika R o długości l , powierzchni przekroju S i oporze właściwym ρ jest równy: R = ρ l/S

*I Prawo Kirchhoffa: W dowolnym punkcie W obwodu ( węźle) suma algebraiczna natężeń prądów stałych dopływających i odpływających równa się zeru. ΣI = 0

*II Prawo Kirchhoffa: W dowolnie wydzielonej zamknietej części obwodu elektrycznego, w tzw. oczku, suma algebraiczna wszystkich napięć elektrycznych panujących na poszczególnych elementach oczka równa się zeru. ΣU = ΣE + ΣIR = 0 E - czynne siły elektromotoryczne, IR - spadki potencjałów

Prąd zmienny Zjawisko powstawania prądu indukcyjnego w zamkniętym obwodzie pod wpływem zmian strumienia indukcji magnetycznej nazywamy zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej. Powstające prądy nazywamy prądami indukcyjnymi. Ε = Emsinωt. Źródło napięcia, w którym siła elektromotoryczna zmienia się sinusoidalnie, nazywamy źródłem napięcia przemiennego. W Europie f = 50 Hz, Esk = 230 V

Porażenie prądem elektrycznym Napięcie dotykowe - jest to napięcie między dwoma punktami nie należącymi do obwodu elektrycznego, z którymi mogą zetknąć się jednocześnie ręce lub ręka i stopy, albo inne części ciała człowieka UD = (0,5RP + RC)JR

Napięcie rażeniowe - jest to spadek napięcia na drodze przepływu prądu przez ciało człowieka UR = RCJC *Najbardziej niebezpieczny jest dla człowieka prąd przemienny o częstotliwości 50 - 60 Hz *Stwierdzono, że ludzie są mniej wrażliwi na działanie prądu stałego niż przemiennego. Dotyczy to natężeń do 20 mA. *Przy prądzie przemiennym 50 - 60 Hz wyprostowanie palców i samodzielne oderwanie ich od przewodu możliwe jest przy natężeniu prądu: dla kobiet ≤ 10,5 mA , dla mężczyzn ≤ 16 mA. *Zatrzymanie krążenia krwi na czas dłuższy niż 3-5 minut prowadzi nieodwołalnie do śmierci. Spowodowane jest ono zawsze wstrzymaniem lub niedostateczną pracą serca, albo też migotaniem (fibrylacją) komór sercowych. Migotanie komór polega na niesynchronicznych skurczach poszczególnych części mięśnia sercowego dokonujących się z częstotliwością 300-500 skurczów na minutę. *Czynnikiem decydującym o wystąpieniu migotania jest obok wartości natężenia prądu czas przepływu. Przy czasach krótszych od 0.2s możliwość wystąpienia migotania jest niewielka

Objawy działania prądu przemiennego 50 - 60 Hz na człowieka przy przepływie na drodze ręka - ręka lub noga - ręka. Wartość skuteczna prądu [mA] 0 - 0,5 Prąd niewyczuwalny;0,6 - 1,6 Prąd wyraźnie wyczuwalny (swędzenie łaskotanie);

1,6 - 3,5 Cierpnięcie dłoni i przegubów, lekkie sztywnienie rąk;3,5 - 15 Silne sztywnienie rąk, ból przedramion, skurcze dłoni i drżenie rąk; przy wzroście wartości prądu coraz silniejsze skurcze mięśni palców i ramion, zaciskanie się rąk obejmujących przedmiot i niemożność samodzielnego oderwania się;15 - 25 Niekontrolowane skurcze, utrudniony oddech, wzrost ciśnienia krwi; prąd nie powoduje groźnych następstw przy czasie przepływu nie dłuższym niż kilkanaście sekund; 25 - 50 Bardzo silne skurcze mięśni rak i klatki piersiowej; nieregularność pracy serca, przy dłuższym działaniu prądu w górnym zakresie - migotanie komór sercowych; 50 - 70 Migotanie komór sercowych, porażenie mięśni oddechowych, przy dłuższym działaniu śmierć przez uduszenie; > 70 Przy dłuższym działaniu zwykle kończy się śmiercią;

Oddziaływanie pól elektromagnetycznych Istnienie pól magnetycznych jest traktowane jako objaw wtórny, jako skutek ruchu ładunków elektrycznych. Ziemia jest wielkim magnesem.

Indukcję magnetyczną B definiuje się wykorzystując siłę oddziaływania pola magnetycznego na poruszający się ładunek próbny q0 : F = q0 (v ¤ B) B = Fmax/q0v [T]

Oddziaływanie pól elektromagnetycznych*Pola elektromagnetyczne powstają: wokół stacji nadawczych radiowych i TV, radarów, urządzeń przemysłowych, zgrzewarek, pieców indukcyjnych, silników, telewizorów…*Długotrwałe przebywanie powoduje: bóle i zawroty głowy, zaburzenia snu, zaburzenia pamięci, dolegliwości sercowe, szybkie męczenie, choroby oczu (zaćma).

Efekty termiczne - część energii jest pochłonięta i zamieniona na ciepło. Progowa gęstość mocy wynosi około 10mW/cm2..*Ze wzrostem długości fali wartości te wyraźnie wzrastają co wiąże się z zależnością współczynnika pochłaniania energii elektromagnetycznej od częstotliwości. *Ciepło powstające w tkankach pod wpływem pola elektromagnetycznego wytwarzane jest w dwóch procesach: przepływu nośników ładunku przez ośrodek o pewnym oporze i obrotu dipoli cząsteczkowych w ośrodku lepkim *Efekty termiczne w tkankach wywołane przepływem prądów wysokiej częstotliwości są wykorzystywane w praktyce medycznej jako diatermia.*Obecnie prawie wyłącznie stosowane są aparaty krótkofalowe i mikrofalowe. Zastosowanie diatermii: przewlekłe stany zapalne mięśni, tkanki łącznej, stawów i nerwów.

*Zmiany morfologiczne Oparzenia, martwice tkanek, degeneracja komórek, Najwrażliwsze są tkanki obwodowego i ośrodkowego UN, Zmiany w układzie sercowo-naczyniowym, Działanie mutagenne, Zmniejszenie płodności

Metody ochrony Bierne: organizacja pracy, automatyzacja, skracanie czasu pracy, zakaz pracy poniżej 18 l., kobiet w ciąży, okresowe badania lekarskie. Czynne: Ekranowanie za pomocą blach, siatek, anteny, odzież ochronna konstrukcja urządzeń.

Widmo fal elektromagnetycznych dzieli się na cztery zakresy - w zależności od częstotliwości i dla każdego zakresu określa się dopuszczalny czas przebywania w zależności od występującego w danej strefie natężenia

Odziaływanie pól elektromagnetycznych(pola elektromagnetyczne generowane są przez): Radiotelefony (komórki) Odbiorniki radiowe i telewizyjne, Kuchenki mikrofalowe,Komputery

Ruch falowy jest bardzo rozpowszechniony w przyrodzie: fale mechaniczne, fale głosowe, fale elektromagnetyczne*Fale mechaniczne to inaczej fale sprężyste bo rozchodzą się one w ośrodkach sprężystych.

Ruch falowy jest związany z dwoma procesami: z transportem energii przez ośrodek od cząstki do cząstki i z ruchem drgającym poszczególnych cząstek dookoła ich położenia równowagi. Nie jest natomiast związany z ruchem materii jako całości.

Fale elektromagnetyczne Powstanie fali elektromagnetycznej wymaga istnienia zmiennego ruchu ładunków (zmiennego prądu), lecz fala, która już powstała, samej sobie zawdzięcza zdolność rozchodzenia się w przestrzeni - w przypadku braku absorpcji - na nieskończone odległości i w nieograniczonym czasie. *Na przykład fale świetlne docierają do nas od gwiazd odległych o miliony lat świetlnych po milionach lat świetlnych od chwili ich wysłania.*Fala elektromagnetyczna to rozchodzące się w przestrzeni zaburzenia w postaci zmiennych pól elektrycznego i magnetycznego.

Prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej c = 2,9979·108 m/s ≈ 3·108 m/s Prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w próżni jest stała, niezależna od częstotliwości i równa prędkości rozchodzenia się światła w próżni.Światło jest jednym z rodzajów promieniowania elektromagnetycznego.

Zakres promieniowania widzialnegoλ 380 - 780 nm,Zakres promieniowania widzialnego jest bardzo wąski, ale bardzo istotny dla człowieka

Promieniowanie jonizujące-to każde promieniowanie zdolne do jonizowania atomów i cząsteczek substancji na które oddziałuje.*Promieniowanie bezpośrednio jonizujące to strumienie naładowanych cząsteczek.*Promieniowanie pośrednio jonizujące to rtg i promienie γ.Skutki promieniowania jonizującego Oparzenia, wypadanie włosów, zaćma, uszkodzenie układów krwiotwórczego i limfatycznego, astma, skrócenie czasu życia, nowotwory, uszkodzenia genów.Skutki promieniowania zależą od: pochłoniętej dawki, obszaru napromieniowanego ciała, rozkładu dawki w czasie, rodzaju promieniowania, koncentracji tlenu, stanu biologicznego organizmu.

Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) fizyk niemiecki, laureat Nagrody Nobla-Studiował inżynierię w Holandii, 1888 - został profesorem w Instytucie Fizyki w Würzburgu, 1895 - odkrył nowy typ promieniowania, które nazwał promieniowaniem X (x - niewiadoma), 1901 został uhonorowany pierwszą nagrodą Nobla z dziedziny fizyki.

Absorpcja promieniowania Natężenie I promieniowania rentgenowskiego maleje wraz z głębokością wnikania w absorbent I=I₀e^_ud I0 - natężenie promieniowania padającego, d - grubość absorbentu, µ - współczynnik osłabienia Tomografia komputerowa Rentgenowska transmisyjna tomografia komputerowa jest metoda diagnostyczną, pozwalającą na obrazowanie przestrzennego rozkładu narządów. Polega to na wykonywaniu sekwencji zdjęć warstwowych w płaszczyźnie prostopadłej do osi ciała. Cienki poprzeczny przekrój ciała jest naświetlany pod wieloma kątami wąską wiązką promieniowania x. Przechodzące promieniowanie jest mierzone przez licznik scyntylacyjny i następnie komputer tworzy obraz prześwietlanej warstwy. Obliczenie aplikowanej energii promieniowania laserowego Biostymulacyjne działanie promieniowania zależy od ilości energii pochłoniętej przez tkanki. Bezpośredni pomiar energii pochłoniętej jest niemożliwy. Oblicza się wartość energii wyemitowanej. Na przykład: laser generuje impulsy prostokątne o amplitudzie Pszcz z częstotliwością f i czasem trwania impulsu timp , czas zabiegu wynosi tzab .

Oblicz wartość energii wyemitowanej E dla Pszcz=30 W, timp=200 ns, f = 1kHz

E = Pszcz· timp· f· tzab=30W·200·10-9s·103Hz·600s=3,6J

Ruch drgający y = Asin(ωt+φ), y - wychylenie, A - amplituda, ω- częstość kołowa

φ - stała fazowa

Fala głosowa

Fala głosowa jest falą podłużną: każdy punkt ośrodka wykonuje drgania harmoniczne proste równoległe do kierunku rozchodzenia się fal, im dalej od źródła tym bardziej opóźnione.

*x = tc

x - droga przebyta przez czoło fali,

t - czas,

c - prędkość rozchodzenia się fali,

λ =cT = c/γ,

λ - długość fali [m],

T - okres [s],

γ - częstotliwość [Hz].

Prędkość rozchodzenia się fal dźwiękowych

Powietrze 20o C - 340 m/s

Woda 25o C - 1500 m/s

Miedź 20o C - 3700 m/s

Krew 37o C - 1570 m/s

Tkanki ciała - 1579 m/s

Czułość ucha ludzkiego Większość ludzi słyszy:od fmin = 16 Hz do fmax = 20 kHz gdy natężenie wynosi I = 10-3 W/m2 ,dźwięki o częstotliwości od 103 do 5·103 Hz są słyszalne gdy ich natężenie nie przekracza I = 10-12 W/m2 I0 = 10-12 W/m2 - natężenie poziomu zerowego

Natężenia różnych dźwięków [dB]

Szept - 0

Zwykła rozmowa - 40 dB

Ulica wielkiego miasta - 80 do 90 dB

Fortissimo orkiestry - 90 do 100 dB

Płetwal błękitny - 188 dB( dźwięki rejestrowane do 850 km)

Audiometria progowa tonalna Audiometria progowa pozwala na ocenę stanu słuchu za pomocą dźwięków leżących na granicy słyszenia, najsłabszych jakie jeszcze percepuje ucho. *Audiometria pozwala na ilościowe określenie ubytków słuchu *Podstawą badania audiometrycznego jest częstotliwość i natężenie dźwięku

Zmysł wzroku Prawa optyki geometrycznej: W ośrodku jednorodnym światło rozchodzi się wzdłuż linii prostych.*Kąt odbicia równa się katowi padania.*Na granicy ośrodków światło ulega załamaniu Zdolność skupiająca soczewkiZdolność skupiająca soczewki to odwrotność ogniskowej wyrażonej w metrach [1 dioptria] = [m-1] 1 dioptria - to zdolność skupiająca soczewki o długość ogniskowej równej 1m. Oko dostarcza najwięcej informacji-Nośnikiem informacji jest fala elektromagnetyczna o długości fali, 380 - 700 nm Oko jest odbiornikiem receptorem złożonym z dwóch układów: optycznego i receptorowego. *Prawie połowa kory mózgowej przetwarza informacje wzrokowe.* Powstanie obrazu na siatkówce-Po załamaniu promienie świetlne wytwarzają na siatkówce obraz rzeczywisty, pomniejszony i odwrócony.* Krzywizny soczewki są zmieniane za pomocą mięśni.* Na siatkówce znajdują się zakończenia nerwu wzrokowego w postaci czopków i pręcików *Adaptacja - przystosowanie do silniejszych i słabszych wiązek światła. *Akomodacja - zdolność dostosowania się oka do odległości oglądanych przedmiotów zmiana promienia soczewki za pomocą mięśni.*Promień zmienia się od 5,7 do 10,7 mm.*Punkt najdalszy oglądany bez akomodacji - punkt daleki. Dla oka normalnego w nieskończoności. Przedmioty bliższe lekka akomodacja. *25 cm średnie dobre widzenie.;15 cm wymaga napięcia mięśni.*Dalekowzroczność - występuje, gdy obraz punktu leżącego w nieskończoności powstaje za siatkówką oka. Korekcja polega na dobraniu takiej soczewki skupiającej, aby układ soczewka - oko dawał na siatkówce ostry obraz punktu dalekiego.*Krótkowzroczność - występuje gdy obraz punktu leżącego w nieskończoności powstaje przed siatkówką. Korekcja polega na dobraniu soczewki rozpraszającej aby soczewka i oko dawały obraz na siatkówce.*Akomodacja a wiek- Zdolności akomodacyjne oka istotnie maleją wraz z wiekiem: od 14 dioptrii w wieku10 lat; do 1 dioptrii w wieku 70 lat

---