FALA AKUSTYCZNA: podłużne fale mechaniczne, które mogą rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach, gazach. Polega na chwilowych zmianach gęstości ośrodka przez co powstają różnice ciśnień.
Podział fal akustycznych:
- Fale dźwiękowe - fale działające na ucho i mózg; wywołujące wrażenie słyszenia. Częstotliwość: 16Hz do 20kHz.
- Fale ultradźwiękowe - niesłyszalne dla człowieka. Częstot. większa od 20 kHz.
- Fale infradźwiękowe - niesłyszalne dla człowieka. Częstotliw. mniej niż 16 Hz.
Poziom natężenia fali akustycznej wyrażamy w belach [B] lub decybelach [dB]
Obiektywne wielkości charakteryzujące dźwięk:
- Prędkość rozchodzenia fali akustycznej zależna jest od właściwości sprężystych ośrodka.
- Długość fali dźwiękowej - długość jaką przebyła w ciągu jednego okresu
- Ciśnienie akustyczne - dodatkowe ciśnienie ponad ciśnienie równowagi ośrodka wywołane rozchodzeniem się fali dźwiękowej
- Częstotliwość - liczba okresów drgań przypadająca na 1 s - im wyższa jest częstotliwość tym dźwięk wyższy
- Natężenie - ilość energii przepływającej w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię ustawioną prostopadle do fali.
INFRADŹWIĘKI- fale dźwiękowe niesłyszalne dla człowieka, ponieważ ich częstotliwość jest za niska, aby odebrało je ludzkie ucho. Mogą przenosić się na znaczne długości; mogę ulegać łatwo wzmocnieniu wskutek zjawiska rezonansu pomieszczeń i elementów konstrukcyjnych; mogą być odbierane przez mięśnie, ścięgna i stawy oraz na skórze; mogą wywoływać drgania rezonansowe w poszczególnych tkankach i narządach organizmu, w szczególności w obrębie
jamy brzusznej, klatki piersiowej i gardła.
Źródła infradźwięków:
- naturalne: bolidy, duże wodospady, fale morskie, lawiny, silny wiatr, pioruny, tornada, trzęsienia ziemi, wulkany;
- sztuczne: ciężkie pojazdy samochodowe, drgania mostów, eksplozje, głośniki, odrzutowce i śmigłowce, przemysł, rurociągi, urządzenia chłodzące i ogrzewające powietrze.
ULTRADŹWIĘKI- fale mechaniczne o częstotliwość powyżej 20kHz (poza granicami słyszalności); występują w ośrodkach stałych, ciekłych i gazowych; zwierzęta mają zdolność wytwarzania i odbierania; częstotliwość ultradźwięków jest niezmienna; prędkość ultradźwięków jest taka sama jak fala dźwiękowa
Rozchodzenie się ultradźwięków w tkankach
Mogą ulec: odbiciu, załamaniu, dyfrakcji (ugięcia), rozproszeniu, absorpcji.
Odbicie następuje przez przechodzenie fali ultradźwiękowej przez granice dwóch ośrodków o różnej odporności skutecznej.
Załamanie - następuje gdy wiązka fal pada na granicę dwóch ośrodków pod innym kątem niż kąt prosty
Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu.
Tłumienie - Przyczyną tłumienia jest utrata części
energii fali na skutek absorpcji lub rozpraszania.
Absorpcja -proces absorbowania energii fali dźwiękowej przez ciała fizyczne. Na skutek pochłaniania energia fali przechodzącej przez ciało ulega zmniejszeniu, powodując wzrost energii wewnętrznej tego ciała.
Biologiczne działanie ultradźwięków:
- pierwotne - ma wpływ bezpośrednio na miejsce działania;
- wtórne - wynika z działania pierwotnego i może oddziaływać na cały organizm
Skutki działania ultradźwięków
- Mechaniczne - Spowodowane wahaniem ciśnień w przebiegu fali ultradźwiękowej. Zachodzą w bardzo krótkim czasie, zależnym od częstotliwości.
- Termiczne - rozgrzewanie tkanek podczas badania ultradźwiękami; związane jest z pochłonięciem części energii fali przez tkanki i zamianą jej na ciepło. Chemiczne - Zachodzące reakcje chemiczne polegają w większości na utlenianiu
Zastosowanie ultradźwięków:
- czynne - wywołuje zmiany fizyczne, chemiczne i biologiczne
- bierne - nie ingerują w daną strukturę.
Zastosowanie medyczne: leczenie chorób reumatycznych, narządów ruchu, tkanek niszczenie i zmian patologicznych, sterylizacja sprzętu lekarskiego, dezintegracja komórek, rozdrabnianie. usuwanie kamienia nazębnego, litotrypsja, peeling kawitacyjny, wytwarzanie aerozoli do inhalacji, sonofereza
Zastosowanie pozamedyczne: czyszczenie, wytrącanie składowych mieszaniny, krystalizacja, przyspieszenie dyfuzji, homogenizacja, filtracja
ULTRASONOGRAFIA, USG - nieinwazyjna, atraumatyczna metoda diagnostyczna, pozwalająca na uzyskanie obrazu przekroju badanego obiektu. Metoda ta wykorzystuje zjawisko rozchodzenia się, rozpraszania oraz odbicia fali ultradźwiękowej na granicy ośrodków, przy założeniu stałej prędkości fali w różnych tkankach. W ultrasonografii medycznej wykorzystywane są częstotliwości z zakresu ok. 2-50 MHz.
KAWITACJA jest zjawiskiem polegającym na gwałtownej przemianie fazowej z fazy ciekłej w fazę gazową pod wpływem zmiany ciśnienia. Jeżeli ciecz gwałtownie przyśpiesza zgodnie z zasadą zachowania energii, ciśnienie statyczne cieczy musi zmaleć. Dzieje się tak np. w wąskim otworze przelotowym zaworu albo na powierzchni śruby napędowej statku.
WIBRACJE - wstrząsy danego ciała o niskiej amplitudzie i częstotliwości kilkunastu-kilkudziesięciu Hz. Z biologicznego punktu widzenia wibracje określamy jako przekazywanie drgań mechanicznych z ciała stałego na poszczególne tkanki ciała człowieka lub na cały organizm. Wibracja i wstrząsy są bodźcami fizycznymi przekazywanymi bezpośrednio z materiału drgającego, z pominięciem środowiska powietrznego. Towarzyszący wibracji dźwięk powstaje na skutek przekazywania części energii drgających cząstek materiału poprzez powietrze do narządu słuchu człowieka.
Litotrypsja - zabieg urologiczny; polega na pozaustrojowym skruszeniu kamienia w p. moczowym, moczowodzie
lub nerce.
Skalling ultradźwiękowy - usuwanie kamienia nazębnego ultradźwiękiem
WPŁYW PRZYSPIESZENIA NA ORGANIZM LUDZKI
- Skutek zależy od wartości, czasu ich występowania i kierunku działania względem ciała.
- 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.
- Przyspieszenie w kierunku stóp powoduje gwałtowny ból głowy, zaburzenia czynności serca, krwotoki i utratę przytomności
- Przyśpieszenie podłużne
równoległe do osi długiej ciała powodują przemieszczanie krwi i narządów wewnętrznych.
NIEWAŻKOŚĆ
Stan, w którym działające na układ ciał siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych nacisków części układu na siebie, a wewnętrzne oddziaływania grawitacyjne są pomijalne.
Nieważkość występuje, gdy na ciało działa tylko siła grawitacji. Powoduje to, że człowiek będący w stanie nieważkości odnosi wrażenie, iż jego ciało traci ciężar, choć jego masa nie ulega żadnym zmianom.
WPŁYW ZMNIEJSZONEGO CIŚNIENIA NA CZŁOWIEKA
- Spadek ciśnienia - 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.
- Niedotlenienie. Długotrwałe przebywanie pod wpływem niskich ciśnień w wyniku niedotlenienia prowadzi do zmian adaptacyjnych zwiększenia liczby czerwonych ciałek i hemoglobiny oraz niekorzystnych zmian trawienia, koordynacji ruchów i zmian psychicznych. Silne niedotlenienie powoduje utratę przytomności, a nawet śmierć.
Wpływ temperatury otoczenia na organizm człowieka
Organizm człowieka może pobierać lub tracić energię cieplną na drodze:
Kondukcji (przewodzenie) - polegającej na przekazywaniu energii kinetycznej cząsteczkom o mniejszej energii cieplnej przez cząsteczki o energii większej
Konwekcji (przenoszenie) - polegającej na przenoszeniu ciepła przez cząsteczki cieczy lub gazów będących w ruchu
Promieniowania - w wyniku konwersji energii cieplnej na elektromagnetyczną (promieniowanie podczerwone, długofalowe, światła widzialnego)
Hipertermia
stan podwyższonej temperatury ciała spowodowany czynnikami zewnętrznymi (jak np słońce, gorąca kąpiel) lub wewnętrznymi (nadprodukcja i zaburzone oddawanie ciepła), który wymaga podjęcia kroków ochładzających organizm, w przeciwnym wypadku grozi uszkodzeniem mózgu lub nawet śmiercią. Hipertermia nie wynika z przestawienia centralnego ośrodka termoregulacji, dlatego należy ją różnicować z gorączką.
SZOK TERMICZNY
Jeśli temperatura ciała wzrośnie powyżej 41 stopni Celsjusza może nastąpić szok termiczny, którego objawami są: suchość skóry, zaburzenia centralnego układu nerwowego, utrata orientacji, utrata przytomności, w celu obniżenia temperatury stosuje się zimną kąpiel.
HIPOTERMIA
dolegliwość, w wyniku której temperatura ciała (u ludzi) spada poniżej bezwzględnego minimum normy fizjologicznej czyli 36 °C. Stan taki jest spowodowany zbyt szybkim ochładzaniem organizmu w stosunku do jego zdolności wytwarzania ciepła. Najczęściej jest to spowodowane działaniem zimnego powietrza a zwłaszcza zimnej wody i/lub zahamowaniem procesów przemiany materii. Przechłodzenia i odmrożenia zdarzają się również w temperaturze powyżej 0 °C.
Łagodna hipotermia (32-35) - uczucie zimna, dreszcze, zaburzenia mowy, bezwład mięśni spowolnienia reakcji senność
Umiarkowana hipotermia - 28-32 stopni Celsjusza utrata orientacji, zaburzenia świadomości, ból z zimna migotania przedsionków, wyłączenie termoregulacji
Ostra hipotermia poniżej 28 stopni Celsjusza - migotanie komór, ustanie pracy serca, utrata świadomości, oddech ledwo wyczuwalnych, śmierć
Ochłodzenie organizmu zachodzi szybciej w wodzie (woda 23 razy lepiej przewodzi ciepło) niż na powietrzu szczególnie narażone na wychłodzenie i śmierć są; osoby starsze, dzieci osoby niedożywione, w stanie upojenia alkoholowego.
Sposobem podniesienie temperatury ciała jest ciepła kąpie
ROZMIAR 4
FALA AKUSTYCZNA: podłużne fale mechaniczne, które mogą rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach, gazach. Polega na chwilowych zmianach gęstości ośrodka przez co powstają różnice ciśnień.
Podział fal akustycznych:
- Fale dźwiękowe - fale działające na ucho i mózg; wywołujące wrażenie słyszenia. Częstotliwość: 16Hz do 20kHz.
- Fale ultradźwiękowe - niesłyszalne dla człowieka. Częstot. większa od 20 kHz.
- Fale infradźwiękowe - niesłyszalne dla człowieka. Częstotliw. mniej niż 16 Hz.
Poziom natężenia fali akustycznej wyrażamy w belach [B] lub decybelach [dB]
Obiektywne wielkości charakteryzujące dźwięk:
- Prędkość rozchodzenia fali akustycznej zależna jest od właściwości sprężystych ośrodka.
- Długość fali dźwiękowej - długość jaką przebyła w ciągu jednego okresu
- Ciśnienie akustyczne - dodatkowe ciśnienie ponad ciśnienie równowagi ośrodka wywołane rozchodzeniem się fali dźwiękowej
- Częstotliwość - liczba okresów drgań przypadająca na 1 s - im wyższa jest częstotliwość tym dźwięk wyższy
- Natężenie - ilość energii przepływającej w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię ustawioną prostopadle do fali.
INFRADŹWIĘKI- fale dźwiękowe niesłyszalne dla człowieka, ponieważ ich częstotliwość jest za niska, aby odebrało je ludzkie ucho. Mogą przenosić się na znaczne długości; mogę ulegać łatwo wzmocnieniu wskutek zjawiska rezonansu pomieszczeń i elementów konstrukcyjnych; mogą być odbierane przez mięśnie, ścięgna i stawy oraz na skórze; mogą wywoływać drgania rezonansowe w poszczególnych tkankach i narządach organizmu, w szczególności w obrębie
jamy brzusznej, klatki piersiowej i gardła.
Źródła infradźwięków:
- naturalne: bolidy, duże wodospady, fale morskie, lawiny, silny wiatr, pioruny, tornada, trzęsienia ziemi, wulkany;
- sztuczne: ciężkie pojazdy samochodowe, drgania mostów, eksplozje, głośniki, odrzutowce i śmigłowce, przemysł, rurociągi, urządzenia chłodzące i ogrzewające powietrze.
ULTRADŹWIĘKI- fale mechaniczne o częstotliwość powyżej 20kHz (poza granicami słyszalności); występują w ośrodkach stałych, ciekłych i gazowych; zwierzęta mają zdolność wytwarzania i odbierania; częstotliwość ultradźwięków jest niezmienna; prędkość ultradźwięków jest taka sama jak fala dźwiękowa
Rozchodzenie się ultradźwięków w tkankach
Mogą ulec: odbiciu, załamaniu, dyfrakcji (ugięcia), rozproszeniu, absorpcji.
Odbicie następuje przez przechodzenie fali ultradźwiękowej przez granice dwóch ośrodków o różnej odporności skutecznej.
Załamanie - następuje gdy wiązka fal pada na granicę dwóch ośrodków pod innym kątem niż kąt prosty
Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu.
Tłumienie - Przyczyną tłumienia jest utrata części
energii fali na skutek absorpcji lub rozpraszania.
Absorpcja -proces absorbowania energii fali dźwiękowej przez ciała fizyczne. Na skutek pochłaniania energia fali przechodzącej przez ciało ulega zmniejszeniu, powodując wzrost energii wewnętrznej tego ciała.
Biologiczne działanie ultradźwięków:
- pierwotne - ma wpływ bezpośrednio na miejsce działania;
- wtórne - wynika z działania pierwotnego i może oddziaływać na cały organizm
Skutki działania ultradźwięków
- Mechaniczne - Spowodowane wahaniem ciśnień w przebiegu fali ultradźwiękowej. Zachodzą w bardzo krótkim czasie, zależnym od częstotliwości.
- Termiczne - rozgrzewanie tkanek podczas badania ultradźwiękami; związane jest z pochłonięciem części energii fali przez tkanki i zamianą jej na ciepło. Chemiczne - Zachodzące reakcje chemiczne polegają w większości na utlenianiu
Zastosowanie ultradźwięków:
- czynne - wywołuje zmiany fizyczne, chemiczne i biologiczne
- bierne - nie ingerują w daną strukturę.
Zastosowanie medyczne: leczenie chorób reumatycznych, narządów ruchu, tkanek niszczenie i zmian patologicznych, sterylizacja sprzętu lekarskiego, dezintegracja komórek, rozdrabnianie. usuwanie kamienia nazębnego, litotrypsja, peeling kawitacyjny, wytwarzanie aerozoli do inhalacji, sonofereza
Zastosowanie pozamedyczne: czyszczenie, wytrącanie składowych mieszaniny, krystalizacja, przyspieszenie dyfuzji, homogenizacja, filtracja
ULTRASONOGRAFIA, USG - nieinwazyjna, atraumatyczna metoda diagnostyczna, pozwalająca na uzyskanie obrazu przekroju badanego obiektu. Metoda ta wykorzystuje zjawisko rozchodzenia się, rozpraszania oraz odbicia fali ultradźwiękowej na granicy ośrodków, przy założeniu stałej prędkości fali w różnych tkankach. W ultrasonografii medycznej wykorzystywane są częstotliwości z zakresu ok. 2-50 MHz.
KAWITACJA jest zjawiskiem polegającym na gwałtownej przemianie fazowej z fazy ciekłej w fazę gazową pod wpływem zmiany ciśnienia. Jeżeli ciecz gwałtownie przyśpiesza zgodnie z zasadą zachowania energii, ciśnienie statyczne cieczy musi zmaleć. Dzieje się tak np. w wąskim otworze przelotowym zaworu albo na powierzchni śruby napędowej statku.
WIBRACJE - wstrząsy danego ciała o niskiej amplitudzie i częstotliwości kilkunastu-kilkudziesięciu Hz. Z biologicznego punktu widzenia wibracje określamy jako przekazywanie drgań mechanicznych z ciała stałego na poszczególne tkanki ciała człowieka lub na cały organizm. Wibracja i wstrząsy są bodźcami fizycznymi przekazywanymi bezpośrednio z materiału drgającego, z pominięciem środowiska powietrznego. Towarzyszący wibracji dźwięk powstaje na skutek przekazywania części energii drgających cząstek materiału poprzez powietrze do narządu słuchu człowieka.
Litotrypsja - zabieg urologiczny; polega na pozaustrojowym skruszeniu kamienia w p. moczowym, moczowodzie
lub nerce.
Skalling ultradźwiękowy - usuwanie kamienia nazębnego ultradźwiękiem
WPŁYW PRZYSPIESZENIA NA ORGANIZM LUDZKI
- Skutek zależy od wartości, czasu ich występowania i kierunku działania względem ciała.
- 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.
- Przyspieszenie w kierunku stóp powoduje gwałtowny ból głowy, zaburzenia czynności serca, krwotoki i utratę przytomności
- Przyśpieszenie podłużne
równoległe do osi długiej ciała powodują przemieszczanie krwi i narządów wewnętrznych.
NIEWAŻKOŚĆ
Stan, w którym działające na układ ciał siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych nacisków części układu na siebie, a wewnętrzne oddziaływania grawitacyjne są pomijalne.
Nieważkość występuje, gdy na ciało działa tylko siła grawitacji. Powoduje to, że człowiek będący w stanie nieważkości odnosi wrażenie, iż jego ciało traci ciężar, choć jego masa nie ulega żadnym zmianom.
WPŁYW ZMNIEJSZONEGO CIŚNIENIA NA CZŁOWIEKA
- Spadek ciśnienia - 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.
- Niedotlenienie. Długotrwałe przebywanie pod wpływem niskich ciśnień w wyniku niedotlenienia prowadzi do zmian adaptacyjnych zwiększenia liczby czerwonych ciałek i hemoglobiny oraz niekorzystnych zmian trawienia, koordynacji ruchów i zmian psychicznych. Silne niedotlenienie powoduje utratę przytomności, a nawet śmierć.
Wpływ temperatury otoczenia na organizm człowieka
Organizm człowieka może pobierać lub tracić energię cieplną na drodze:
Kondukcji (przewodzenie) - polegającej na przekazywaniu energii kinetycznej cząsteczkom o mniejszej energii cieplnej przez cząsteczki o energii większej
Konwekcji (przenoszenie) - polegającej na przenoszeniu ciepła przez cząsteczki cieczy lub gazów będących w ruchu
Promieniowania - w wyniku konwersji energii cieplnej na elektromagnetyczną (promieniowanie podczerwone, długofalowe, światła widzialnego)
Hipertermia
stan podwyższonej temperatury ciała spowodowany czynnikami zewnętrznymi (jak np słońce, gorąca kąpiel) lub wewnętrznymi (nadprodukcja i zaburzone oddawanie ciepła), który wymaga podjęcia kroków ochładzających organizm, w przeciwnym wypadku grozi uszkodzeniem mózgu lub nawet śmiercią. Hipertermia nie wynika z przestawienia centralnego ośrodka termoregulacji, dlatego należy ją różnicować z gorączką.
SZOK TERMICZNY
Jeśli temperatura ciała wzrośnie powyżej 41 stopni Celsjusza może nastąpić szok termiczny, którego objawami są: suchość skóry, zaburzenia centralnego układu nerwowego, utrata orientacji, utrata przytomności, w celu obniżenia temperatury stosuje się zimną kąpiel.
HIPOTERMIA
dolegliwość, w wyniku której temperatura ciała (u ludzi) spada poniżej bezwzględnego minimum normy fizjologicznej czyli 36 °C. Stan taki jest spowodowany zbyt szybkim ochładzaniem organizmu w stosunku do jego zdolności wytwarzania ciepła. Najczęściej jest to spowodowane działaniem zimnego powietrza a zwłaszcza zimnej wody i/lub zahamowaniem procesów przemiany materii. Przechłodzenia i odmrożenia zdarzają się również w temperaturze powyżej 0 °C.
Łagodna hipotermia (32-35) - uczucie zimna, dreszcze, zaburzenia mowy, bezwład mięśni spowolnienia reakcji senność
Umiarkowana hipotermia - 28-32 stopni Celsjusza utrata orientacji, zaburzenia świadomości, ból z zimna migotania przedsionków, wyłączenie termoregulacji
Ostra hipotermia poniżej 28 stopni Celsjusza - migotanie komór, ustanie pracy serca, utrata świadomości, oddech ledwo wyczuwalnych, śmierć
Ochłodzenie organizmu zachodzi szybciej w wodzie (woda 23 razy lepiej przewodzi ciepło) niż na powietrzu szczególnie narażone na wychłodzenie i śmierć są; osoby starsze, dzieci osoby niedożywione, w stanie upojenia alkoholowego.
Sposobem podniesienie temperatury ciała jest ciepła kąpie
ROZMIAR 5