4. Инфразвук (из), особенности его распространения. Действие инфразвуков на биологические объекты.

Инфразвуком (ИЗ) называют звуковые колебания, верхний диапазон которых не превышает 16 – 20 Гц. Нижний диапазон 10^-3 Гц. Большой интерес представляют ИЗ частотой 0,1 и даже 0,01 Гц. ИЗ входят в состав шумов. Источниками ИЗ являются движение (штормовое) морской или речной воды, шум леса, ветра, грозовые разряды, землетрясение и обвалы, колебания фундаментов зданий, станков, дорог от движущегося транспорта. ИЗ возникает во время вибраций механизмов, при обдувании ветром зданий, деревьев, столбов, при движении человека и животных.

Характерным свойством ИЗ является его малая поглощаемость средами. Поэтому он распространяется на большие расстояния. ИЗ хорошо распространяется в ткани организма человека, особенно в костной ткани. Скорость ИЗ-волн в воздухе 1200 км/ч, в воде 6000 км/ч.

Малая поглощаемость ИЗ позволяет по распространению его в земной коре обнаружить взрывы и землетрясения на большом расстоянии от источника. По измеренным ИЗ колебаниям прогнозируют цунами. В настоящее время разработаны чувствительные приемники ИЗ, с помощью которых, например, удается предсказать шторм за много часов до его наступления.

ИЗ колебания обладают биологической активностью, которая объясняется совпадением их частоты с альфа ритмом головного мозга.

ИЗ частотой 1-7 Гц с интенсивностью в 70 Дб в течение 8-10 мин. облучения вызывают: головокружение, тошноту, затруднение дыхания, чувство угнетения, головную боль, удушье. Все эти факторы усиливаются при повторном воздействии ИЗ. ИЗ определенной частоты может привести к смертельному исходу.

Вибрации механизмов являются источником ИЗ. В связи с неблагоприятным действием вибрации и ИЗ на организм человека, возникает вибрационная болезнь (ВБ). ВБ возникает при длительном воздействии указанных факторов на определенный участок ткани или органа человека и приводит к утомляемости не только отдельных органов, но и всего организма человека. Она приводит вначале к атрофированию мышц рук и других органов, к понижению чувствительности к механическим вибрациям, к появлению судорог пальцев рук, ног и других органов.

Предполагают, что первичный механизм действия ИЗ на организм имеет резонансную природу. Внутренние органы человека имеют собственную частоту колебаний. При воздействии ИЗ с частотой, равной собственной, возникает резонанс, который и вызывает указанные неприятные ощущения, а в некоторых случаях может привести к тяжелым последствиям: остановке сердца или разрыву кровеносных сосудов.

Частота собственных колебаний тела человека в положении лежа – (3 – 4 Гц), стоя – (5 – 12 Гц), грудной клетки – (5 –8 Гц), брюшной полости – (3 – 4 Гц) и других органов соответствуют частоте ИЗ.

Лекция №8 гидродинамика вязкой жидкости.

1.Стационарное течение жидкости. Условие неразрывности струи.

Гидродинамика - раздел физики, в котором изучают вопросы движения жидкостей (несжимаемых) и взаимодействие их при этом с окружающими твердыми телами.

К жидкостям относятся вещества, которые по своим свойствам занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами. Жидкие среды составляют наибольшую часть организма, их перемещение обеспечивает обмен веществ и снабжение клеток кислородом, поэтому механические свойства и течение жидкостей представляют собой интерес для медиков и биологов.

Рассмотрим установившееся или стационарное течение жидкости, т.е. такое течение, при котором скорости частиц жидкости в каждой точке потока со временем не изменяются.

С тационарное течение характеризуют линиями тока - воображаемыми линиями, совпадающими с траекториями частиц. Касательные к линиям тока показывают направление вектора скорости частиц жидкости, густота этих графически изображенных линий пропорциональна скорости. Часть потока жидкости, ограниченная со всех сторон линиями тока, образует трубку тока или струю (рис. 1).

Выделим трубку тока настолько узкую, что скорости частиц  в любом ее сечении S, перпендикулярном оси трубки, можно считать одинаковыми по всему сечению. Так как скорость частиц направлена вдоль линии тока, то частицы жидкости не могут выходить за пределы этой трубки. Тогда объем  V несжимаемой жидкости, протекающий через любое сечение трубки в единицу времени, остается постоянным:

V =  = const . (1)

Соотношение (1) выражает условие неразрывности струи, т.к. только при сплошном течении через любое сечение за одно и то же время проходят одинаковые объемы несжимаемой жидкости.

Тогда: ₁S₁ = ₂S₂ (рис.1), откуда , т.е. средние скорости течения в различных сечениях трубы обратно пропорциональны площадям этих сечений.

Из условия неразрывности струи следует, что и для реальной жидкости при установившемся течении по трубе переменного сечения количество жидкости, протекающее за одно и то же время через любое сечение трубы, остается постоянным: Q = const. В частности, это с достаточно большой точностью выполняется и для кровотока в крупных кровеносных сосудах человека за время, равное нескольким, скажем трем, сердечным циклам, непосредственно следующих друг за другом.