Ответы по курсу физики

№ 4. Сила Стокса. Методы измерения коэффициента вязкости методом Стокса и капиллярного вискозиметра

Метод Стокса: для более вязких жидкостей используют вискозиметры, основанные на измерении скорости падения в жидкости маленьких шариков. Закон Стокса: сила сопротивления Fс (сила Стокса), действующая на шарик при движении его с небольшой ско

рости в неограниченной вязкой жидкости (при большом удалении его от стенок сосудов), пропорциональна радиусу шарика, коэффициенту вязкости шарика R и скорости движения шарика Fc=6πήRύ. Пусть в жидкости падает шарик массой m. На него действуют сила тяжести mg=ρVg=(4/3)πR³ρg (ρ-плотность материала шарика), выталкивающая архимедова сила Fа=ρжVg=(4/3) πR³ρжg (ρж-плотность жидкости), сила Стокса, под действием которых шарик приобретает ускорение ma=mg-Fа-Fс. По мере падения шарика скорость его возрастает, что приводит к возрастанию силы Стокса. Через определённое время шарик достигает такой скорости, при которой его ускорение делается равным нулю и движение шарика становится равномерным. mg=Fa+Fc, или 4/3πR³g (ρ-ρж)= 6πήRύ. Отсюда коэффициент вязкости: ή=2/9·((ρ-ρж)/ύ)·gR². Метод капиллярного вискозиметра: в основе его закон Гагена-Паузейля. Вискозиметр представляет собой U-образную трубку, одно из колен которой имеет капилляр, чтобы поток жидкости в нём был ламинарным. Определённый объём исследуемой жидкости вливают в широкое колено прибора, а затем с помощью груши засасывают жидкость через колено с капилляром так, чтобы уровень жидкости поднялся выше отметки А. Затем, убрав грушу, наблюдают за движением жидкости в этом колене. Когда уровень её проходит через отметку А, включают секундомер, а когда жидкость проходит через отметку Б, секундомер выключают. Так узнают время t движения фиксированного объёма жидкости V через капилляр. Движение происходит под действием гидростатического давления p1-p2=ρgh, h-разность уровней жидкости в двух коленах прибора. Коэффициент вязкости исследуемой жидкости:

№ 5. Физические закономерности движения крови в сосудистой системе. Атеросклероз. Пульсовая волна

Гемодинамика – раздел биофизики, использующий законы гидродинамики для описания движения крови в сердечнососудистой системе. Сечение капилляров в 800 р больше, чем сечение аорты. Скорость в капиллярах в 1000р меньше, чем в аортах. Вся жизнедеятельность человека проходит через капилляры. Аорта и артерия имеют эластичные стенки из коллагенов. Выходя из аорты, кровь движется далее по разветвляющимся элементам кровеносной системы и, попадая в капилляры, выполняет свою основную ф-ю – снабжает кислородом кл тканей и забирают от них продукты метаболизма. Часть кинетической энергии жидкости переходит в потенциальную энергию упругих деформированных стенок, далее пульсация прекращается, клапан закрыт. Но внутренние стенки гонят кровь. Часть потенциальной энергии стенок тратятся на передвижение жидкости, т.е.переходит в кинетическую энергию, а часть переходит в потенциальную энергию соседних деформированных участков трубы. Деформация стенок распространяется вдоль сосуда и образует пульсовую волну. Скорость пульсовой волны - E – модуль Юнга для материала, из которого сделана труба; D и d –её внешний и внутренний диаметр; p – плотность жидкости в трубе. Скорость волны не связана со скорость крови. Скорость пульсовой волны = 10м/с больше скорости крови. Атеросклероз – утолщение или уплотнение стенок артерий, что ведёт к потере эластичности и сужению просвета, а это в свою очередь к нарушению равномерности потока крови, ухудшению снабжения питательных вещ-в кл. т.к.расход крови должен оставаться постоянным, то с уменьшением радиуса сосуда растёт давление, что приводит к гипертонии. В нормальных усл. течение крови ламинарное, оно может переходит в турбилярное при нарушении. Например: сужение сосудов, при не полном открытии или закрытии клапанов сердца, появление сердечных шумов, сильных ударов при прослушивании. При ламинарном течении шумов нат.

№ 6. Сердце как механическая система

Сердце явл. осн. источником энергии обеспечив. движ-е крови в сосуд. системе. Оно переводит хим. энергию, заключённую в молекулах АТФ, ОБРЗУЮЩИХСЯ В СЕРДЕЧНой МЫШЦе, в мех.работу, т.е. представляет собой хемоэлектромехан. насос. 2 половинки связаны кровен. сосудами. Сокращение сердечной мышцы создаёт разность давления в артериальной и венозной системе, благодаря сему возникает дв-е крови. Фаза сокращения сердца наз-ся систолой, фаза ослабления – диастолой. Работа за одно сокращение – работа на преодоление вязкости в сосудистой системе. Е1-Е2 =А, где А - работа сердца, Е1 – энергия аорты, Е2 – энергия вены. Объём крови, выбрасываемый сердцем в минуту наз-ся минутным объёмом кровотока, котор. равен систолическому объёму, умноженному на число сердечных сокращений в минуту. А=V·(ρ1+(ρ·ύ²)/2), ρ – разность между систолическим и диастолическим давлениями, ύ – скорость изгнания крови из сердца, ρ – плотность крови. Скорость и давление в аорте больше чем в вене. В малом круге кровообращения кровь встречает значительно меньшее сопротивление, чем в большом круге, следовательно, скорость большая, а плотность маленькая. Давление в правом желудочке равно 1/5 давления в левом желудочке. А=Аб.кр.+Ам.кр., А=6/5·ρлев.жел.·V+ρ·ύ²·V, ρ=1,05·10³ кг\м³,V=580 мг, ύср=0,5 м\с. ρлев.жел=3990 Па, А=2,93Дж.

№ 7. Колебания. Условия возникновения колебаний. Гармонические колебания и их характеристики. Скорость и ускорение

Колебания – движения или процессы, которые повторяются во времени. Условия возникновения колебаний: 1) наличие устойчивого положения системы, т.е. возникновение возвратной силы при отклонении системы из состояния равновесия. 2) наличие энергии у системы. 3) силы трения должны быть достаточно малы. Гармонические колебания – колебания, при которых колеблющиеся величины (скорость, ускорение) изменяются со временем по закону синуса или косинуса. S=A·cos(ωt+φ). Характеристики: Период колебаний Т – минимальный промежуток времени, через который повторяется колебание. Амплитуда колебаний А – максимальное отклонение тела от положения равновесия. Частота колебаний ύ – число колебаний за единицу времени: ύ=1/T (Гц). Циклическая частота ω – число колебаний за 2π в секунду: ω = 2πύ = 2π/T (Гц). Начальная фаза колебаний – φ.

№ 8. Затухающие, вынужденные колебания. Резонанс. Период математического и пружинного маятников

 Скачать реферат