Презентація "Біофізика звуку" до проекту "Фізика і медицина"

Біофізика звуку. Підготувала Товстуха Катерина учениця 6(10)-А класу КУ Сумська гімназія №1 вчитель фізики Казбан Т. Л.

Звук— коливальний рух частинок пружного середовища, що поширюється у вигляді хвиль у газі, рідині чи твердому тілі. 

Більшість явищ у природі супроводжуються характерними звуками, які сприймаються та розпізнаються вухом людини і тварин, і служать для орієнтування та спілкування. Специфіка сприйняття коливальних рухів частинок повітря слуховим апаратом людини зумовлює поділ звуків на приємні, гармонійні (звуки мови, музичні звуки, спів пташок) та звуки зі специфічним спектральним наповненням, часто небажані та дратуючі, які визначаються як шум.

Зміщення в просторі частинок середовища в звукових збуреннях характеризується такою величною як амплітуда коливань. Для опису змін стану частинок середовища в часі використовується така характеристика як частота. Збурення, що сприймаються органами слуху людини та різних тварин це лише невелика частка збурень, що можуть існувати в навколишньому світі.

Людське вухо може сприймати лише звуки в певних обмежених інтервалах частот та амплітуд. Для багатьох випадків практичного використання звуків велике значення мають звуки, в яких основна частина енергії зосереджена в області частот, що не сприймаються людським вухом. В зв'язку з цим окремо виділяють такі особливі типи збурень, як ультразвук та інфразвук.

Ультразву́к — акустичні коливання, частота яких більша ніж високочастотна межа чутного звуку (понад 20 000 Гц)

Інфразвук — пружні хвилі, що поширюються в рідинах, газах та твердих деформівних тілах, енергія яких зосереджена в спектральних складових з частотами нижче 20 Гц. 

Частота — це кількість коливань певної точки середовища, в якому поширюються гармонічні звукової хвилі, в секунду.  Людське вухо сприймає та розрізняє частоту звукових коливань як висоту звуку або тон.

Швидкість звуку — швидкість поширення звукових хвиль у середовищі. Як правило, в газах швидкість звуку менша, ніж в рідинах, а в рідинах швидкість звуку менша, ніж у твердих тілах, що пов'язано в основному зі зменшенням стисливості речовин у цих фазових станах відповідно. Швидкість звуку в повітрі за нормальних умов становить 340 м/с.

Будова вуха

Механізм сприйняття звуку Відчуття звуку виникає у людини при стимуляції слухової кори скроневої частки головного мозку. Проте до того як це станеться звукові хвилі повинні пройти шлях через зовнішній слуховий прохід, барабанну перетинку, кісточки середнього вуха, перетинку овального вікна, перелімфу завитки, передатись на базилярну мембрану, сприйнятись волосковими клітинами Кортієвого органа, які передають збудження на чутливі нервові закінчення присінково-завиткового нерва, по якому імпульси і надходять до головного мозку.

Вади слуху Вади слуху — повна або часткова нездатність чути. Полягає у неправильній передачі або сприйнятті органом слуху звуків. Часткова глухота полягає у втраті здатності чути деякі частоти або розрізняти звуки з низькою амплітудою. Повна глухота — цілковита втрата слуху або таке його пониження, при якому неможливе розбірливе сприйняття мови.

Причини розвитку вад слуху. Порушення слуху викликаються широким спектром біологічних та екологічних чинників. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, основні поширені причини розвитку порушень слуху в країнах з низьким і середнім доходом, які можна відвернути, — інфекції середнього вуха, надмірний шум, неналежне використання деяких медикаментів. Повна ж глухота може бути вродженою або набутою. Вроджена глухота у людини часто спричиняє невміння розмовляти (глухонімота). Набута глухота виникає переважно як наслідок захворювання внутрішнього вуха і слухового нерва, запалення середнього вуха.

Звук може вживатися як джерело інформації про стан внутрішніх органів людини. Слухові методи дослідження - одні з найдавніших в історії медицини, проте, вони до сих пір зберігають своє значення в клінічній практиці.

Аускультація (з лат. - «вислуховування») - один з методів акустичної діагностики. Аускультація проводиться за допомогою приладу - стетоскопа, або фонендоскопа.

При прикладанні стетоскопа до грудній клітці між вухом і грудною кліткою пацієнта створюється замкнута акустичне середовище. При цьому шкіра пацієнта відіграє роль чутливої ​​діафрагми, а замкнутий простір стетоскопа (або фонендоскопа) є звукопровідним каналом. Стетоскоп послаблює звукові процеси, що мають частоту нижче 150-200 Гц, і тим самим дозволяє краще чути більш високочастотні шуми серця, зменшуючи ефект маскування.

Принцип роботи фонендоскопа полягає в тому, що до тіла хворого прикладається порожниста капсула з передавальної звук мембраною. У порожнистої капсулі виникає резонанс стовпа повітря, в результаті звучання посилюється і передається по гумовим трубкам до вух лікаря.

Аускультація легень дозволяє діагностувати ряд захворювань за характерними дихальних шумах, дозволяє оцінювати діяльність органів травлення (перистальтику шлунка і кишечника), прослуховувати серцебиття плода. За допомогою аускультації можна судити про стан серцевої діяльності (прослуховування тонів і шумів серця).

Перкусія -метод вислуховування звучання окремих частин тіла ,яке виникає при їх простукуванні. Тіло людини можна уявити як сукупність газонаповнених, рідких і твердих органів і тканин. При ударі по поверхні тіла виникають коливання в широкому діапазоні частот. Деякі з них швидко згасають; якщо ж частоти коливань збігаються з частотами власних коливань порожнин організму, настає резонанс, коливання посилюються і стають добре чутні. По тону перкуторних звуків досвідчений лікар може судити про стан і топографії внутрішніх органів.

Фонокардіографія - метод графічної реєстрації тонів і шумів серця. Отримана при цьому періодична крива називається фонокардіограму, а застосовуваний прилад - фонокардіографію. Фонокардіографія складається з мікрофона, підсилювача, системи частотних фільтрів і реєструючого пристрою.

Глоттографія -метод вивчення голосового апарату шляхом реєстрації кривою, що відбиває коливання голосових зв'язок в процесі фонації. Вальвулографія - безкровний метод дослідження рухів клапанів і серцевого м'яза за допомогою безперервної ультразвукової локації.

Дякую за увагу!