- •Содержание
- •Предисловие
- •2. Производная сложной функции.
- •3. Производная второго порядка. Механический смысл второй производной.
- •4. Дифференциал функции.
- •5. Функции многих переменных. Частные производные и дифференциалы.
- •2. Простейшие способы интегрирования.
- •3. Определенный интеграл и его свойства.
- •5. Дифференциальное уравнение.
- •4. Связь между определенным и неопределенным интегралами.
- •Линейные однородные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.
- •Лекция №3 элементы теории вероятности и математической статистики.
- •1.Случайное событие. Вероятность случайного события.
- •2. Случайные величины. Закон распределения и числовые характеристики дискретных случайных величин.
- •3. Непрерывные случайные величины. Нормальный закон распределения (закон Гаусса).
- •4. Статистическое распределение выборки. Гистограмма.
- •5. Обработка результатов прямых и косвенных измерений.
- •6. Понятие о корреляционном анализе.
- •2. Основные законы динамики вращательного движения.
- •3. Механические свойства тканей.
- •4. Биомеханические процессы в опорно-двигательном аппарате человека.
- •Незатухающие гармонические колебания.
- •Затухающие гармонические колебания.
- •Энергия колебательного движения.
- •5. Вынужденные колебания.
- •6. Сложение гармонических колебаний одинакового направления.
- •7. Сложное колебание и его гармонический спектр.
- •Лекция №6 механические волны. Акустика.
- •1. Механические волны. Уравнение волны. Волновое уравнение.
- •2. Энергия волны. Вектор Умова.
- •3. Эффект Доплера.
- •4. Природа звука. Физические характеристики звуковых волн.
- •5. Распространение звуковых волн в среде. Волновое сопротивление.
- •Лекция №7
- •Звуковые методы исследования в клинике.
- •3. Ультразвук (уз), источники уз. Особенности распространения ультразвуковых волн.
- •Медико-биологическое применение ультразвука.
- •Инфразвук (из), особенности его распространения. Действие инфразвуков на биологические объекты.
- •Лекция №8 гидродинамика вязкой жидкости.
- •1.Стационарное течение жидкости. Условие неразрывности струи.
- •2. Уравнение Бернулли и его следствия.
- •3. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона.
- •4. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.
- •5. Течение вязкой жидкости по трубам. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.
- •Лекция №9 физические основы гемодинамики.
- •1. Движение жидкости и крови по трубам с эластичными стенками. Кровеносная система как разветвление труб.
- •2. Распространение пульсовых волн.
- •3. Нарушения гемодинамических показателей сосудистой системы.
- •4. Модельные представления процесса кровообращения.
- •5. Работа и мощность сердца.
- •6. Физические основы клинического метода измерения давления крови.
- •2. Первое начало термодинамики.
- •3. Второе начало термодинамики.
- •4. Связь между свободной, связанной энергией и энтропией.
- •5. Основы теории открытых систем. Отличия стационарного состояния от термодинамического равновесия.
- •6. Термометрия и калориметрия.
- •7. Гипертермия и гипотермия.
- •Лекция №11 электрический диполь. Физические основы электрокардиографии.
- •1. Основные характеристики электрического поля.
- •2. Электрический диполь. Диполь в электрическом поле.
- •3. Электрическое поле диполя.
- •4. Понятие о дипольном электрическом генераторе (токовом диполе).
- •5. Физические основы электрокардиографии.
- •6. Теория отведений Эйнтховена. Вектроэлектрокардиография.
- •Лекция №12 постоянный ток. Действие постоянного тока на организм.
- •1. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей для постоянного тока. Явление поляризации.
- •2. Механизмы действия постоянного тока на организм.
- •3. Гальванизация. Аппарат гальванизации.
- •4. Лекарственный электрофорез.
- •Лекция №13 переменный ток. Природа емкостных свойств тканей организма.
- •1. Получение переменного тока. Основные его характеристики.
- •2. Различные виды электрических сопротивлений в цепи переменного тока.
- •3. Полное сопротивление (импеданс) в цепи переменного тока. Р езонанс напряжения.
- •4. Полное сопротивление (импеданс) тканей организма. Использование метода электропроводности в медицине.
- •Лекция №14 магнитное поле. Действие магнитных полей на организм человека.
- •1. Основные характеристики магнитного поля.
- •2. Магнитные свойства вещества.
- •3. Действие магнитных полей на живые организмы.
- •4. Использование магнитных полей в медицине.
- •2. Надёжность медицинской аппаратуры.
- •3. Электробезопасность медицинской аппаратуры.
- •4. Общая схема получения, передачи и регистрации медико-биологической информации.
- •5. Электроды для съёма биоэлектрического сигнала.
- •6. Датчики медико-биологической информации.
- •Лекция №16 высокочастотная электротерапия и электрохирургия.
- •1. Воздействие радиоволн на биологические структуры.
- •2. Нагревание проводников высокочастотным током. Диатермия. Электрохирургия. Дарсонвализация.
- •3. Нагревание проводника в переменном магнитном поле. Индуктотермия.
- •4. Нагревание проводников и диэлектриков в ультравысокочастотном электрическом поле. Увч-терапия.
- •5. Микроволновая терапия.
- •2. Липидные модельные мембраны.
- •3. Некоторые физические свойства мембран и методы их исследования.
- •4. Общее уравнение переноса. Диффузия. Уравнение Фика.
- •Лекция № 18 транспорт веществ через биологические мембраны.
- •1. Пассивный перенос молекул (атомов) через биологические мембраны. Разновидности пассивного переноса.
- •2.Перенос ионов через мембрану. Уравнение Нернста-Планка.
- •3. Активный транспорт веществ. Молекулярная организация систем активного транспорта.
- •Лекция №19 биоэлектрические потенциалы.
- •1. Мембранные потенциалы и их ионная природа.
- •2. Потенциал покоя.
- •3. Потенциал действия.
- •4. Распространение потенциала действия по нервному волокну.
- •Лекция №20 интерференция и дифракция света. Принцип рентгеноструктурного анализа.
- •1. Интерференция световых волн. Когерентность.
- •2. Дифракция света. Дифракция света на щели в параллельных лучах.
- •3. Дифракционная решётка. Дифракционный спектр.
- •4. Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах. Основы рентгеноструктурного анализа.
- •2. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков.
- •3. Поляризация при двойном лучепреломлении.
- •4. Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия.
- •5 . Поляризационный микроскоп.
- •6. Дисперсия света.
- •7. Спектральные приборы.
- •8. Спектральный анализ.
- •2. Разрешающая способность глаза. Недостатки оптической системы глаза.
- •3. Основы фотометрии.
- •4. Чувствительность глаза к свету и цвету. Адаптация.
- •5. Биофизические основы зрительной рецепции.
- •2. Разрешающая способность и полезное увеличение микроскопа.
- •3. Некоторые специальные приёмы оптической микроскопии.
- •4. Волновые свойства частиц. Электронная микроскопия.
- •5. Волоконная оптика и её применение в эндоскопии.
- •Лекция №24 тепловое излучение. Фотоэффект.
- •1. Характеристики теплового излучения. Абсолютно чёрное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа.
- •2. Квантовый характер излучения. Формула Планка. Законы излучения абсолютно чёрного тела.
- •3. Излучение тела человека. Основы термографии.
- •4. Фотоэлектрический эффект.
- •5. Практическое применение фотоэффекта.
- •2. Фотолюминесцентный качественный и количественный анализ биологических систем.
- •3. Индуцированное излучение атомов.
- •4. Оптические квантовые генераторы (лазеры).
- •5. Основные свойства лазерного излучения, биофизический механизм его действия, применение в биологии и медицине.
- •2. Устройство рентгеновских трубок и простейшего рентгеновского аппарата.
- •3. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом (когерентное рассеяние, некогерентное рассеяние, фотоэффект).
- •4. Использование рентгеновского излучения в медицине (рентгеноскопия, рентгенография, рентгеновская томография, флюорография, рентгенотерапия).
- •2. Основные виды радиоактивного распада.
- •3. Методы получения радионуклидов.
- •4. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.
- •5. Использование радионуклидов в медицине.
- •Лекция №28 дозиметрия ионизирующего излучения.
- •1. Поглощённая и экспозиционная дозы. Мощность дозы.
- •2. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза. Эквивалентная эффективная доза. Коллективная доза.
- •3. Дозы естественного облучения.
- •4. Дозиметрические приборы.
- •ТестЫ для проверки знаний студентов по медицинской и биологической физике
- •1. Основные понятия высшей математики.
- •2. Механика. Акустика.
- •3. Гидродинамика и гемодинамика.
- •4. Электродинамика.
- •5. Физические процессы в биологических мембранах.
- •6. Оптика.
- •7. Тепловое излучение. Квантовая природа света.
- •8. Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии.
- •Задачи и вопросы по медицинской и биологической физике
- •1. Механика.
- •2. Звук и его восприятие.
- •3. Течение жидкости. Особенности кровотока.
- •4. Теплопередача. Терморегуляция.
- •5. Электричество.
- •6. Оптика. А) Глаз и оптические приборы.
- •Б) Волновые свойства света. Фотометрия.
- •7. Элементы атомной и ядерной физики.
- •Ответы и решения
- •I. Механика.
- •II. Звук и его восприятие.
- •III. Течение жидкости. Особенности кровотока.
- •IV. Теплопередача. Терморегуляция.
- •V. Электричество.
- •VI. Оптика. А) Глаз и оптические приборы.
- •Б) Волновые свойства света. Фотометрия.
- •VII. Элементы атомной и ядерной физики.
- •Справочные таблицы
- •Основные физические постоянные
- •Плотность твердых тел
- •Плотность жидкостей
- •Плотность биологических субстанций
- •Плотность газов и насыщенных паров
- •6. Модуль упругости материалов
- •7. Поверхностное натяжение на границе
- •8. Скорость звука в разных веществах
- •9. Динамическая вязкость некоторых веществ
- •10. Удельные теплоемкости веществ в интервале
- •11. Удельное сопротивление при 20○с
- •12. Относительные диэлектрические проницаемости веществ
- •13. Энергия ионизации
- •14. Подвижность ионов в газах
- •15. Показатель преломления
- •16. Предельные углы внутреннего отражения
- •17. Массы некоторых изотопов
- •18. Массы и энергии покоя некоторых частиц
- •19. Периоды полураспада
- •20. Таблица значений синусов и тангенсов
- •Литература
- •Медицинская и биологическая физика Учебное пособие
- •210602, Витебск, Фрунзе, 27
- •210602, Витебск, Фрунзе, 27
6. Понятие о корреляционном анализе.
Функциональная зависимость величин достаточно хорошо знакома, и часто эту зависимость можно выразить аналитически:
S =πr2
; S =f (r); a=
;
a = f
(F,m).
Однако существует зависимость между величинами, связанными не только функционально, но и статистически. При научных исследованиях изучаются зависимости, которые не слишком очевидны и не выражаются простыми однозначными формулами. Так, например, зависимость между дозой лекарственного препарата (х) и содержанием его в крови (у), которое определяется не только количеством препарата, но и массой больного, скорость выведения препарата из организма, наличием в крови других веществ и т.д.
Прослеживается связь между ростом людей и массой их тела, между погодными условиями и количеством простудных заболеваний населения. Такая, более сложная, чем функциональная, вероятностная зависимость является корреляционной зависимостью (или просто корреляция).
Корреляционная зависимость – это частный случай статистической зависимости между величинами, когда изменение одной из величин, например, Х влечет к изменению среднего значения (или математического ожидания) другой –У.
При изучении связи между Х и У каждому
значению Х=х будет соответствовать
несколько значений У: у1, у2,
у3 и т.д. Условным средним
назовем среднее арифметическое
значение у (или математическое ожидание
у), соответствующее значению Х=х.
Тогда корреляционную зависимость или
корреляцию У от Х можно записать:
=
f(x) (1) или
М(У)х = f (x),
где f (x)
- некоторая функция, она называется
функцией регрессии у на х.
Уравнение (1) называется уравнением
регрессии у на х, а график функции
– линией регрессии у на х. Аналогично
можно сформулировать корреляционную
зависимость Х от У:
(2) или М(X)y.=φ(y).
Если обе функции (1) и (2) являются линейными,
то корреляция называется линейной, в
противном случае нелинейной.
Достоверность корреляционной зависимости может быть оценена коэффициентами линейной корреляции. Более подробно этот материал рассматривается в курсе социальной гигиены и организации здравоохранения.
ЛЕКЦИЯ №4
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ КИНЕТИКИ И ДИНАМИКИ
ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ. МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА БИОТКАНЕЙ. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ В ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ
ЧЕЛОВЕКА.
1. Основные законы кинематики вращательного движения.
В
ращательные
движения тела вокруг неподвижной оси
является наиболее простым видом движения.
Оно характеризуется тем, что любые точки
тела описывают окружности, центры
которых расположены на одной прямой
0ﺍ
0ﺍﺍ,
которая называется осью вращения
(рис.1).
При этом положение тела в любой момент времени определяется углом поворота φ радиуса вектора R любой точки А относительно своего начального положения. Зависимость его от времени:
(1)
является уравнением вращательного движения. Быстрота вращения тела характеризуется угловой скоростью ω. Угловая скорость всех точек вращательного тела одинакова. Она является векторной величиной. Этот вектор направлен по оси вращения и связан с направлением вращения правилом правого винта:
.
(2)
При равномерном движении точки по окружности
,
(3)
где Δφ=2π – угол, соответствующий одному полному обороту тела, Δt=T – время одного полного оборота, или период вращения. Единица измерения угловой скорости [ω]=c-1.
При равномерном движении ускорение тела характеризуется угловым ускорением ε (вектор его расположен аналогично вектору угловой скорости и направлен согласно с ним при ускоренном и в обратном направлении – при замедленном движении):
.
(4)
Единица измерения углового ускорения [ε]=c-2.
Вращательное движение можно характеризовать также линейной скоростью и ускорением его отдельных точек. Длина дуги dS, описываемой любой точкой А (рис.1) при повороте на угол dφ определяется по формуле: dS=Rdφ. (5)
Тогда линейная
скорость точки
:
.
(6)
Линейное ускорение а:
.
(7)
