Biofizyka

1. Dwa procesy związane z ruchem falowym.

Ruch falowy związany jest z dwoma procesami:

1. proces transportu energii od cząseczki przez dany ośrodek i do cząsteczki,

2. proces harmonicznych ruchów drgań cząseczek dookoła ich położenia równowagi.

Ruch falowy nie jest związany z ruchem materii jako czałości.

1. Podział fal mechanicznych podłużnych, zwanych także falami ciśnień.

1. INFRADZWIĘKI – częstotliwość drgań cząsteczek ośrodka jest mniejsza od 16Hz;

2. DZWIĘKI (TO FALE DZWIĘKOWE, FALE AKUSTYCZNE ) – częstotliwość drgań ośrodka mieści się w przedziale 16 – 20 000Hz ~ SĄ ZDOLNE DO WYWOŁANIA WRAŻEŃ SŁUCHOWYCH;

3. ULTRADZWIĘKI – częstotliwość drgań cząsteczek ośrodka, większa od 20 000Hz.

1. Podział dzwięków i ich reprezentacja (postać) a)czasowa i b)widmowa.

Dzwięki dzielimy na:

1. PROSTE – TONY

2. ZŁOŻONE

3. SZMERY

4. HUKI

KAŻDY DZWIĘK MA SWOJĄ POSTAĆ (REPREZENTACJĘ)

* CZASOWĄ

* WIDMOWĄ

DZWIĘKI PROSTE – TONY są okresowymi falami harmonicznymi (sinusoidalnymi), monochromatycznymi (mają ściśle określone częstotliwości (kamerton – widełki stroikowe). Dzwięki te dają widmo akustyczne liniowe – mające jedną linię widmową.

DZWIĘKI ZŁOŻONE to okresowe fale nieharmoniczne, powstające, gdy zródło oprócz fali podstawowej (tonu podstawowego) o najmniejszej częstotliwości wysyła fale dodatkowe (wyższe tony harmoniczne), będące całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości fali podstawowej. Dzwięki te dają widmo akustyczne liniowe, które składa się z kilku lub kilkunastu linii widmowych.

SZMERY to fale nieokresowe, które można rozłożyć na nieskończoną ilość fal sinusoidalnych o różnej częstotliwości. Dają widmo akustyczne ciągłe.

HUKI to,tak jak szmery, fale nieokresowe, które dają krótkotrwałe i silne wrażenia akustyczne. Składają się z fal sinusoidalnych o różnorodnej częstotliwości. Posiadają

widmo akustyczne ciągłe.

1. Cechy (obiektywne) dzwięków i subiektywne (psychologiczne) cechy wrażeń słuchowych.

Do cech obiektywnych zalicza się:

a) NATĘŻENIE DZWIĘKU – to ilość energii przenoszonej przez falę w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni ustawioną prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali.

Natężenie dzwięku wyraża się w W/m2

b) CZĘSTOTLIWOŚĆ jest ilością drgań w jednostce czasu. Okres jest czasem potrzebnym na wykonanie jednego drgania. Częstotliwość jest odwrotnością okresu.

1. STRUKTURA WIDMA AKUSTYCZNEGO

Dzwięki złożone stanowią falę okresową nieharmoniczną, która stanowi sumę składowych fal sinusoidalnych (harmonicznych)- według twierdzenia Fouriera.

Ton podstawowy (pierwsza harmoniczna) będący pierwszą sinusoidą ma najmniejszą częstotliwość (najdłuższą falę i największą amlitudę). Pozostałe składowe sinusoidy nazywane są tonami dodatkowymi – wyższymi harmonicznymi. Częstotliwości wyższych harmonicznych są całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości tonu podstawowego – , , itd.

Od tych cech obiektywnych (fizycznych) zależą subiektywne (psychologiczne) cechy wrażeń słuchowych dzwięków:

1. wysokość – jest wprost proporcjonalna do częstotliwości , wysoki dzwięk ma dużą częstotliwość a niski dzwięk ma małą częstotliwość;

2. głośność – zależy od natężenia dzwięku i czułości ucha, która uzalezniona jest od częstotliwości dzwięku. Głośność umożliwia ocenę intensywności subiektywnego wrażenia słuchowego oraz porządkowania odbieranych dzwięków od cichych do głośnych lub odwrotnie.

3. barwa

5 .Próg słyszalności, próg bólu oraz obszar słyszalności

Próg słyszalności występuje, gdy przy najmniejszym natężeniu dźwięku Io i najmniejszym ciśnieniu akustycznym po ucho zaczyna słyszeć.

Próg słyszalności jest różny dla różnych częstotliwości

6.Skala beli i fonów.

Skala fonów jest skalą porównawczą do skali decybeli.

B - bel to jednostka poziomu natężenia dźwięku,

dB (decybel) = 0,1 bela

Poziom głośności mierzymy w skali fonów.

Poziom głośności tonu o częstotliwości f = 1000Hz wyrażony w fonach jest równy poziomowi natężenia dźwięku ( lub poziomowi ciśnienia akustycznego) wyrażonemu w decybelach.

Liczba fonów tonu badanego jest równa liczbie decybeli tonu o częstotliwości 1000Hz, słyszanego tak samo głośno.

7.Krzywe jednakowego poziomu głośności, czyli IZOFONYoraz proste jednakowego poziomu natężenia dźwięków.

Porównując głośność tonów o częstotliwościach z całego zakresu słyszalności z głośnością dźwięku wzorcowego f=1000Hz, można otrzymać krzywe jednakowego poziomu głośności, czyli IZOFONY.

Tony o natężeniu progowym mają głośność = 0 fonów, a wszystkie tony o natężeniu progu bólu mają 120 fonów.

Dla częstotliwości 1000Hz krzywe jednakowego poziomu głośności, czyli IZOFONY oraz proste jednakowego poziomu natężenia dźwięku przecinają się, czyli skala decybeli i skala fonów pokrywają się dla tonu o częstotliwości f = 1000Hz.

Dzwięk badany o dowolnej częstotliwości ma tyle fonów ile dźwięk o częstotliwości 1000Hz (wzorcowy) ma decybeli, o ile oba dzwięki są tak samo słyszalne.

W obszarze słyszalności, zakres skali beli wynosi 0-12 beli, skali decybeli 0-120 decybeli i zakres skali fonów, wynosi 0-120 fonów.

8) Budowa i funkcja ucha środkowego.

Budowa: ucho środkowe jest mała jamą wypełnioną powietrzem szerokości 0,5 i długości 1.0cm w której znajduje się błona bębenkowa, trąbka Eustachiusza i trzy kosteczki: Młoteczek, kowadełko, strzemiączko.

Funkcja: mechaniczne wzmocnienie i doprowadzenie fal dźwiękowych do ucha wewnętrznego

9) Budowa i funkcja ucha wewnętrznego

Budowa: ma pstac szeregu połaczonych ze soba jam i kanałów; zbudowane jest z :ślimaka, trzech kanałów półkolistych, nerwu słuchowego
Funkcja: odpowiada za zmysł równowagi

10) Aby dźwięk mogł być dalej przewodzony w nerwie słuchowym w postaci impulsu, jakie muszą zostać zakodowane jego parametry.

1. częstotliwość, 2.nateżenie dźwięku, 3.kierunek dźwięku, 4.odległośc źródła dźwięku

11) Co to jest audiometria. Podział audiometrii na subiektywną i obiektywną.

Audiometria- jest to metoda badania sprawności czynnościowej narządu słuchu, oparta na pomiarach i rejestrowaniu progów słyszalności w postaci wykresów (audiogramow) oraz wnioskowaniu z ich przebiegu o uszkodzeniach lub schorzeniach narządu słuchu.

Audiometria subiektywna-gdy osoba badana potwierdza fakt słyszenia poszczególnych dźwięków podawanych przez badającego

Podział ze względu na rodzaj udziału w pomiarze osoby badanej:

Audiometria obiektywna- a) gdy osoba badana jest wyłączona z czynnego udziału, a badanie polega na rejestracji potencjałów elektrycznych w ułladzie nerowym
b)badanie polega na obserwacji potencjałow elektrycznych na powierzchni czaszki w okolicy ośrodka słuchu
c)gdy wyznacza się impedancję akustyczna ucha wykorzystując do tego calu fale akustyczna odbita od błony bębenkowej

12) Podział audiometrii subiektywnej.

a) tonową- gdy dźwiękiem testowym jest ton o określonej częstotliwości i poziomie ciśnienia akustycznego (poziomie natężenia dźwięku)

b)słowną- gdy z taśmy lub płyty są odtwarzane o określonym poziomie ciśnienia akustycznego (poziomie natężenia dźwięku) specjalne zestawy wyrazów lub logatomów, a ubytek słuchu określa się oceniając ich zrozumiałość lub wyrazistość(logatom-sztuczny wyraz nie mający znaczenia myślowego wypowiadany przy próbach wyrazistości)

13) Na jakie długości fal elektromagnetycznych jest wrażliwe oko człowieka.

Na fale elektromagnetyczne długości: 380-780nm

14) Parametry charakteryzujące falę elektromagnetyczną oraz związek między tymi parametrami.
1.długości-λ
2.częstotliwośc-v
3.prędkość-c
4.okres- T związek miedzy tymi parametrami: λ=cT=c/v

15. WIDMO (RODZINA) FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH.

Fale elektromagnetyczne wypełnia w sposób ciągły bardzo szeroki zakres częstotliwości (a więc i długości fal). Ze względu na różne rodzaje stosowanych generatorów i detektorów w różnych przedziałach częstotliwości wprowadza się pojęcie widma fal i ich podział na różne rodzaje.

Źródło – atom –

1. promieniowanie γ

2. promieniowanie rentgenowskie (x) 1pm – 10nm

3. promieniowanie nadfioletowe

4. promieniowanie świetlne 380 – 780nm

5. promieniowanie podczerwone

Źródło – obwód drgający –

6. fale radarowe 0,1mm – 1m

7. fale telewizyjne i UKF 1 – 10m

8. fale radiowe:

a) krótkie,

b) średnie,

c) długie.

Wymienione rodzaje promieniowania elektromagnetycznego mają tę samą naturę, rozchodzą się w próżni z tą samą prędkością c, różnią się natomiast częstotliwością i długością fali.

16. PRAWO ODBICIA I ZAŁAMANIA.

Promień świetlny padający na wypolerowaną granicę dwóch ośrodków zmienia kierunek .

Jeśli rozchodzi się dalej w tym samym ośrodku, mówimy, że światło uległo odbiciu , a jeśli

przechodzi do drugiego ośrodka - uległo załamaniu

Prawo odbicia - Kąt odbicia α’ jest równy kątowi padania α, a promień padający, promień odbity i normalna leżą w jednej płaszczyźnie.

α = α’

Prawo załamania

Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla dwóch danych ośrodków wielkością stałą, równą stosunkowi prędkości światła w tych dwóch ośrodkach i nazywa się współczynnikiem załamania ośrodka drugiego względem pierwszego.

17. BEZWZGLĘDNY I WZGLĘDNY WSPOŁCZYNNIK ZAŁAMANIA.

Jeżeli światło przechodzi z jednego ośrodka materialnego (c1) do drugiego ośrodka materialnego (c2) to mówimy o względnym współczynniku załamania. Jeśli światło przechodzi z próżni, w przybliżeniu z powietrza (c) do ośrodka, w którym rozchodzi się z prędkością c1, to współczynnik załamania n, zwany bezwzględnym współczynnikiem załamania światła w tym ośrodku wyraża się wzorem n=c/c1 gdzie c jest prędkością światła w próżni (w powietrzu).

18. KĄT GRANICZNY I CAŁKOWITE WEWNĘTRZNE ODBICIE.

Jeśli światło przechodzi z ośrodka, w którym rozchodzi się z dużą prędkością do ośrodka, w którym jego prędkość jest mniejsza, to kąt załamania jest mniejszy od kąta padania. Przy każdym kącie padania nastąpi więc załamanie. Jeśli przejście zachodzi z ośrodka (I), w którym prędkość rozchodzenia się światła jest mniejsza do ośrodka, w którym ta prędkość jest większa (II), to kąt załamania w ośrodku II jest większy od kąta padania w ośrodku I. Dla większych kątów padania następuje już tylko odbicie na granicy obu ośrodków - światło nie przedostaje się do drugiego ośrodka. Zjawisko to nazywamy całkowitym wewnętrznym odbiciem. Kąt padania αgr w ośrodku I, któremu w ośrodku II odpowiada kąt załamania równy 900, nazywamy kątem granicznym.

19. ŚWIATŁOWODY I ENDOSKOPY

Światłowody to włókna szklane lub z tworzyw sztucznych, w których następuje wielokrotne całkowite wewnętrzne odbicie światła. Światłowody wykorzystywane są w telekomunikacji do przesyłania dźwięku i obrazu. Stosuje się je także w medycynie. Endoskopy to cienkie i giętkie rurki (światłowody) umożliwiające lekarzom oglądanie wnętrza rożnych narządów naszego organizmu. Jeden koniec światłowodu, z niewielkim źródłem światła, jest wprowadzany np. do żołądka lub komory serca. Drugi koniec może być połączony z monitorem. Na jego ekranie można wówczas zobaczyć wnętrze badanego narządu.

20. DLACZEGO ŚWIATŁO BIAŁE PRZECHODZĄC PRZEZ PRYZMAT ULEGA ROZSZCZEPIENIU NA SIEDEM

PODSTAWOWYCH BARW.

Jeśli na pryzmat padnie wiązka światła słonecznego lub pochodzącego ze zwykłej żarówki (czyli światła białego) na ekranie umieszczonym po drugiej stronie pryzmatu uzyskamy ciąg barw zwany widmem ciągłym. Dostrzegamy w nim kolejno następujące po sobie barwy: czerwoną, pomarańczową, żółtą, błękitną, niebieską i fioletową (siedem barw podstawowych). Uzyskany efekt świadczy o tym, że światło białe jest mieszaniną światła o rożnych barwach, współczynnik załamania światła zależy od jego barwy.

Skoro światło czerwone załamuje się najsłabiej, jego prędkość w ośrodku, z którego wykonano pryzmat jest największa. Współczynnik załamania światła fioletowego jest największy, więc rozchodzi się ono w pryzmacie z najmniejszą prędkością.

21. JAKIE CECHY FAL ULEGAJĄ ZMIANIE, A JAKIE NIE ULEGAJĄ ZMIANIE PRZY PRZEJŚCIU Z JEDNEGO DO

DRUGIEGO OŚRODKA.

Częstotliwość fali nie ulega zmianie przy przejściu fali do innego ośrodka. Przy przejściu światła danej barwy np. do ośrodka, w którym prędkość rozchodzenia się światła jest mniejsza, długość fali maleje wprost proporcjonalnie do v.

22) Od czego zależy barwa ciała.

Barwa ciała jest jego cechą zmienną.

Zależy ona od:

• Rodzaju światła oświetlającego,

• Czy światło odbija się od ciała,

• Czy światło przechodzi przez ciało.

Ciało nieprzezroczyste ma taką barwę w świetle odbitym jaka powstaje poprzez zmieszanie barw odbitych od tego ciała. (rys. slajd 36)

23) Rodzaje soczewek.

Soczewka to bryła przeźroczysta ograniczona dwoma powierzchniami sferycznymi.

W przypadku soczewek płasko-wypukłych lub płasko-wklęsłych jedna z powierzchni może być płaszczyzną.

Rodzaje soczewek ze względu na dobór powierzchni ograniczających: (rys. slajd 39-41)

• Wypukłe (skupiające): dwuwypukłe, płasko-wypukłe, wklęsło-wypukłe (przypominają dwa pryzmaty złączone podstawami)

• Wklęsłe (rozpraszające): dwuwklęsłe, płasko-wklęsłe, wypukło-wklęsłe (przypominają dwa pryzmaty złączone wierzchołkami)

soczewka skupiająca soczewka rozpraszająca

Z

b) czy światło odbija się od ciała,

Soczewka

Soczewka skupiająca zbiera wszystkie promienie biegnące równolegle do głównej osi optycznej w jednym punkcie zwanym OGNISKIEM.

Obraz w soczewce skupiającej x> -obraz rzeczywisty, pomniejszony, odwrócony (rys. wyżej)

Obraz w soczewce skupiającej x<f - obraz pozorny, powiększony, prosty (rys. wyżej)

Soczewka rozpraszająca skupia w OGNISKU przedłużenia promieni załamanych.

24) Wzory opisujące soczewki

Odległość ogniska od środka soczewki nazywamy ogniskową i oznaczamy przez f.

Mówiąc o soczewkach, bierzemy pod uwagę tzw. soczewki cienkie, dla których grubość soczewki d spełnia warunek

d<<f .

Wartość ogniskowej f zależy zarówno od kształtu soczewki jak i współczynnika załamania substancji, z której soczewkę wykonano.

Ciało nieprzezroczyste ma taką barwę w świetle

f- ogniskowa,

n- współczynnik załamania,

r1 i r2- promienie krzywizn sfer ograniczających soczewkęjaka powstaje przez zmieszanie barw

Równanie soczewki

Pomiędzy ogniskową f, odległością przedmiotu od soczewki x, a odległością obrazu od soczewki y, istnieje zależność:

Korzystając z tego wzoru możemy bez trudu wyznaczyć ogniskowe soczewki

25) Zdolność skupiająca soczewki D jest równa odwrotności ogniskowej wyrażonej w metrach Wyrażamy ją w dioptriach:

Przykładowa jeśli ogniskowa wynosi f=0,5 to zdolność skupiająca D=2.

Łącząc ze sobą dwie cienkie soczewki o zdolnościach skupiających D1 i D2, otrzymujemy układ, którego zdolność skupiająca wynosi:

Dukł= D1+D2

Zależność ta pozwala wyznaczyć ogniskowe układu soczewek.

26) Wady soczewek:

• Aberracja chromatyczna (najczęściej spotykana wada soczewek)- światło białe rejestrowane przez ludzkie oko przechodząc przez soczewkę ulega rozszczepieniu.

Dla różnych barw otrzymujemy ogniska w różnych miejscach na głównej osi optycznej. Najdalej od środka soczewki znajduje się ognisko barwy czerwonej, najbliżej barwy fioletowej. Wada ta musi być usunięta z obiektywu aparatu.

• Aberracja sferyczna- promienie biegnące blisko osi optycznej soczewki (promienie przyosiowe) załamują się najsłabiej, a tym samym tworzą ognisko najdalej od środka soczewki. Promienie biegnące najdalej od osi optycznej soczewki (promienie skrajne) załamują się najsilniej, tworząc ognisko najbliżej środka soczewki.

Odległość między ogniskiem F1 i F2 jest miarą aberracji sferycznej.

Wada ta musi zostać usunięta z obiektywu aparatu.

• Astygmatyzm soczewki- soczewka, która w różnych przekrojach posiada różne grubości (rożne promienie krzywizny) jest soczewką astygmatyczną i promienie świetlne są przez nią różnie załamywane. W najgrubszym miejscu soczewki- promienie są najsilniej załamywane, zaś w najcieńszym miejscu soczewki- promienie są najsłabiej załamywane. Soczewka astygmatyczna daje obraz nieostry i zniekształcony.

27) Budowa oka

Gałka oczna zbudowana jest z 3 warstw:

1. warstwa zewnętrzna- w części przedniej przezroczysta- rogówka, w pozostałej części nieprzezroczysta- twardówka

2. warstwa środkowa- naczyniówka, a w części przedniej ciałko rzęskowe i tęczówka

3. warstwa wewnętrzna- siatkówka

Układ optyczny oka:

1. rogówka

2. ciecz wodnista (wypełnia komorę przednią i tylną)

3. soczewka

4. ciałko szkliste

Odległość dobrego widzenia d0=0,25m

Oś optyczna oka nie pokrywa się z osią widzenia.

Prawidłowy obraz powstały na siatkówce jest rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony.

28) Wady refrakcji oka i sposoby ich korekcji:

• dalekowzroczność- obraz powstaje za siatkówką- stosuje się soczewkę skupiającą

• krótkowzroczność- obraz powstaje przed siatkówką- stosuje się soczewkę rozpraszającą

• astygmatyzm (niezborność)- zniekształcenie widzenia na skutek niesymetryczności rogówki oka- soczewki cylindryczne

Jeżeli promień krzywizny rogówki oka w płaszczyźnie pionowej jest inny niż w płaszczyźnie poziomej, to promienie świetlne padające na różne części rogówki załamywane są w różnym stopniu- astygmatyzm regularny

Urazy oka stają się przyczyną nierównej powierzchni rogówki, co powoduje astygmatyzm nieregularny- większa ilość ogniskowych.

Obraz dowolnego przedmiotu w układzie optycznym z wadą astygmatyczną powstaje w dwóch punktach oddalonych od siebie.

Wada astygmatyzmu powstaje najczęściej w wyniku nieregularnego kształtu rogówki, znacznie rzadziej w wyniku nieregularnego kształtu soczewki.

Często występuje razem z krótkowzrocznością lub dalekowzrocznością. Może być wadą wrodzoną, która nie nasila się z wiekiem.

Wada astygmatyzmu może być wyrównana soczewką okularową złożoną z powierzchni sferycznej i powierzchni walca (soczewka toryczna lub cylindryczna)

30) Wskazaniami do badania pola widzenia są:

1)jaskra

2)odwarstwienie siatkówki

3)inne choroby siatkówki i naczyniówki

4)choroby nerwu wzrokowego

5)zmiany patologiczne umiejscowione w mózgu

31)Objawy uszkodzenia drogi wzrokowej:

1)całkowita ślepota jednego oka

2)niedowidzenie połowicze dwuskroniowe

3)niedowidzenie połowicze dwunożowe

4)niedowidzenie połowicze nosowe jednooczne(jednostronne)

5)niedowidzenie połowicze jednoimienne – prawostronne lub lewostronne

6)niedowidzenie połowicze jednoimienne ćwiartkowe

29)Budowa i czynności siatkówki. Obraz otrzymywany na siatkówce:

Budowa – w siatkówce komórki nerwowe skupione są w trzech warstwach

a)warstwa zewnętrzna – zbudowana jest z komórek wzrokowych o wypustkach w postaci pręcików i czopków, tzw. komórki wzrokowe pręcikonośne i czopkonośne,

b)warstwa środkowa –komórki nerwowe dwubiegunowe,

c)warstwa wewnętrzna – komórki zwojowe

Receptory wrażliwe na światło to pręciki i czopki (fotoreceptory).

Czynność – odbierają bodźce (czopki i pręciki), odpowiadają za odbiór światła o różnych barwach a także za ostrość widzenia( najbardziej obrębie plamki żółtej), pręciki za natężenie światła.

Pozostałe warstwy neuronów - przewodzenie bodźców nerwowych

Obraz w siatkówce pomniejszony, odwrócony.

32)Budowa serca:

1)prawy przedsionek

2)lewy przedsionek

3)żyła główna górna

4)łuk aorty

5)zastawka aorty

6)zastawka dwudzielna

7)tętnica płucna

8)komora lewa

9)komora prawa

10)żyła główna dolna

11)żyły płucne

12)zastawka trójdzielna

13)koniuszek serca

33)Krwioobieg duży i mały:

Krwioobieg duży – zaczyna się w lewej komorze serca, a kończy się w jego prawym przedsionku. Z lewej komory wychodzi tętnica główna, czyli aorta, która szeregiem rozgałęzień kończących się naczyniami włosowatymi, dostarcza krew tętniczą do narządów i tkanek. Z naczyń włosowatych krew odpływa za pośrednictwem drobnych żył, które przechodzą w coraz większe i ostatecznie do prawego przedsionka uchodzą dwie żyły główne –górna i dolna.

Krwioobieg mały(płucny) zaczyna się w prawej komorze serca i kończy w lewym przedsionku. Z prawej komory wychodzi pień płucny, który dzieli się na dwie tętnice płucne, które wchodzą do płuc i tu rozgałęziają się aż do utworzenia włośniczek otaczających pęcherzyki płucne. Między pęcherzykami i naczyniami włosowatymi zachodzi wymiana gazowa. Krew oddaje dwutlenek węgla, a pobiera tlen. Krew po utlenowaniu odpływa coraz większymi żyłami, aby ostatecznie żyłami płucnymi dopłynąć do lewego przedsionka.

34)Ile wynosi ciśnienie napędowe krwi w ciśnieniu dużym i małym?

a)w krążeniu dużym –różnica ciśnień między początkiem krążenia dużego tj. aortą a jego zakończeniem w prawym przedsionku wynosi ok. 12,63kPa(95mmHg)

b)w krążeniu małym(płucnym) wynosi ok.1.6 – 1,33kPa(8 -10mmHg)

35)Czynność mechaniczna serca:

Fazy cyklu pracy serca:

1)napełnianie komór –podczas rozkurczu serca, krew napływa z dużych naczyń żylnych do przedsionków i następnie przez otwartą zastawkę trójdzielną i dwudzielną napełnia komory serca,

2)skurcz przedsionków – pod koniec rozkurczu komór rozpoczyna się skurcz przedsionków serca, powodując napływ dodatkowej ilości krwi do komór, aż do całkowitego ich napełnienia,

3)skurcz komór – gdy w komorach wzrasta ciśnienie krwi następuje zamknięcie zastawki trójdzielnej i dwudzielnej, dalszy wzrost ciśnienia krwi w komorach powoduje otwarcie zastawki pnia płucnego i aorty, umożliwiając wyrzut krwi komór serca do pnia płucnego i aorty,

4)ponowne napełnienie komór – gdy zanika fala skurczu komory się rozluźniają i umożliwia to ponowny napływ krwi z przedsionków do komór przez otwarta zastawkę trójdzielną i dwudzielną.

Cykl pracy serca obejmujący skurcz i rozkurcz mięśnia przedsionków i komór wynosi w spoczynku ok. 800ms i powtarza się z częstotliwością 1,2Hz(72 razy na minutę.)Cykliczne skurcze mięśnia sercowego powodują szereg zjawisk mechanicznych:

a)zmiany ciśnienia krwi w jamach serca

b)zmiany kształtu i pojemności przedsionków i komór

c)zmiany w stanie zastawek sercowych

d)zmiany w tętnicach i żyłach

36)Objętość wyrzutowa serca(SV) i pojemność minutowa(CO) oraz związek między nimi.

a)objętość(pojemność) wyrzutowa serca(SV) jest to ilość krwi, którą jedna komora serca wtłacza do odpowiedniego zbiornika tętniczego podczas jednego skurczu. , u dorosłego człowieka o wadze 70kg w spoczynku objętość wyrzutowa wynosi70 – 80ml krwi. Po każdym skurczu komór znaczna ilość krwi (ok.50ml)pozostaje w nich jako tzw. krew rezydualna albo objętość krwi zalegającej.

b)pojemność (objętość) minutowa serca lub rzut(wyrzut) minutowy serca jest to ilośc krwi tłoczonej przez jedną komór serca w czasie jednej minuty do odpowiedniego zbiornika tetniczego i wynosi w spoczynku około 90ml/s lub5,4l/min

Wielkość pojemności minutowej serca CO jest określona przez dwa czynniki:

a)objętość wyrzutową serca(SV)

b)częstość skurczów serca, czyli częstość tętna(HR)

CO=SV*HR

Zwiększenie objętości minutowej serca np. podczas wysiłku fizycznego, może nastąpić w wyniku zwiększenia SV lub HR, lub obu czynników jednocześnie.

37. Prawidłowe cisnienie tetnicze krwi u młodego i zdrowego czlowieka:

Ciśnienie napędowe krwi w krążeniu dużym jest to różnica ciśnień między początkiem krążenia dużego, tj. aortą, a jego zakończeniem w prawym przedsionku. Wynosi ono około 12,63 kPa (95mmHg), ponieważ średnie ciśnienie w aorcie u młodego człowieka w pozycji leżącej wynosi około 13,3 kPa (100mmHg) a w prawym przedsionku tylko 0,39 - 0,66 kPa (3,5mmHg). Ciśnienie napędowe w krążeniu małym (płucnym) wynosi tylko około 1,06 - 1,33 kPa (8-10mmHg), ponieważ średnie ciśnienie w tętnicy płucnej wynosi około 2,0 kPa (15mmHg), a w lewym przedsionku około 0,93 kPa (5-7mmHg).

38. Prawo ciągłości strumienia zastosowane do opisu własności obwodu krążenia:

Prawo ciągłości strumienia można wyrazić w postaci: iloczyn pola przekroju przewodu i prędkości cieczy jest stały, czyli S1 V1=S2 V2=const. Stosując to prawo do obwodu krążenia należy zwrócić uwagę, że naczynia krwionośne się rozgałęziają. Za powierzchnie przekroju strumienia należy przyjąć sumę pól przekrojów wszystkich naczyń w danym odcinku krążenia: S=ESn. Zgodnie z gradientem ciśnienia, krew przepływa w zbiorniku dużym od serca do naczyń włosowatych. Prędkość przepływu, zwłaszcza w tętnicach dużych, zmienia się w rytmie pracy serca, czyli przepływ krwi ma charakter pulsacyjny. W aorcie podczas skurczu prędkość krwi wynosi około 1,2 m/s, po czym się zmniejsza, przyjmując podczas rozkurczu przejściowo wartość ujemną (ruch wsteczny)

39. Mechanizm powstania fali tętna. Długość fali tętna:

Siły sprężyste ścian naczynia, przywracają w danym miejscu stan początkowy, przepychając porcję krwi, powodując rozdęcie tętnicy głównej w sąsiedztwie. W międzyczasie ponowny skurcz serca ponawia odkształcenie. W ten sposób odkształcenia sprężyste, wywołane rytmicznymi skurczami serca, przenoszą się ruchem falowym wzdłuż tętnic, aż zostaną stłumione w łożysku małych naczyń. Fala odkształceń sprężystych w ten sposób wywołana nosi nazwę fali tętna lub krótko- tętna.

Długość fali tętna można wyliczyć, znając jej prędkość rozchodzenia się i częstość tętna, np. przy spoczynkowym rytmie serca 72 l/min, tj. 1,2 Hz, i średniej prędkości rozchodzenia się fali tętna 7m/s. Oznacza to że długość fali tętna jest znacznie dłuższa niż cały układ tętniczy, tzn. kiedy czoło fali dobiega do tętniczek, koniec fali jeszcze nie pojawił się w aorcie. Juz po około 0,2 s czoło fali tętna znajduję się np. w naczyniach stóp.

40. Ile wynosi częstość tętna u zdrowych, dorosłych osób w spoczynku. Miejsca pomiaru tętna u człowieka:

Dokonuje się go na tętnicach powierzchniowych, najczęściej tętnicy promieniowej, choć także na innych tętnicach dostępnych badaniu palpacyjnemu – tętnicy szyjnej zewnętrznej, ramiennej, udowej, podkolanowej, skroniowej i grzbietowej stopy. Technika badania sprowadza się do uciśnięcia tętnicy w miejscu, w którym leży bezpośrednio pod skórą czubkami dwóch palców. Do badania tętna nie stosuje się kciuka, ponieważ w ten sposób można pomylić tętno badanego z własnym.

Częstotliwość (liczba wyczuwanych uderzeń w ciągu minuty), której wartości prawidłowe zależą głównie od wieku. W czasie badania na uwadze należy mieć, że nie należy badać tętna po wysiłku fizycznym (po dużym wysiłku fizycznym częstotliwość może nawet przekraczać 200 uderzeń/min.) lub w stanie przeżyć emocjonalnych. Tętno może być częste (pulsus frequens) lub rzadkie (pulsus rarus). Przeciętna częstotliwość wynosi około 70/min

41. Definicje pracy: wyrzutowej, minutowej, objętościowej i kinetycznej (dynamicznej) serca w spoczynku.

Krew może spełniać swoje liczne funkcje transportowe tylko wtedy, gdy jest w ciągłym ruchu. Rytmiczne skurcze i rozkurcze serca wymuszają ruch krwi w układzie krążenia. Zazwyczaj przyjmuje się jako pracę serca, pracę zewnetrzną związaną bezpośrednio z uruchomieniem przepływu krwi wykonywaną w ciągu jednego skurczu (praca wyrzutowa) lub wykonywana w ciągu jednej minuty (praca minutowa). Na tak rozumianą pracę serca składa się praca wykonywana przeciw ciśnieniu panującemu w tętnicy głownej i pniu płucnym (praca objętościowa) oraz praca związana z nadaniem krwi energii kinetycznej (praca kinetyczna lub dynamiczna).

42.Sprawność serca i jej wartość w spoczynku:

Sprawność serca oblicza się z ilorazu całkowitej pracy użytecznej, zużytej na przepompowanie krwi w czasie jednej sekundy (czyli całkowitej mocy użytecznej) do całkowitej pobranej energii w czasie jednej sekundy (czyli mocy całkowitej): n= P/Pc * 100%

Całkowita energia pobrana przez serce potrzebna jest na wykonanie wielorakich czynności: na przemiany metaboliczne, skurcze i rozkurcze mięśnia sercowego, uruchomienie zastawek, przepompowanie krwi, odrzuty serca i tkanek sąsiadujących zgodnie z zasadą zaachowania pędu itd. Sprawność serca dla osoby będącej w spoczynku w pozycji siedzącej wynosi n= P/Pc* 100%= 1,361/9,1 * 100%=14,96%

43. Zmiany zachodzące w układzie krążenia podczas wysiłku fizycznego:

W czasei wysiłku fizycznego wzrasta objętość minutowa serca i prędkość przepływu krwi w aorcie i pniu płucnym. W związku z tym rosną: wyrzutowa praca objętościowa, minutowa praca objętościowa, lecz w większym stopniu rosną: wyrzutowa praca kinetyczna (dynamiczna), minutowa praca kinetyczna (dynamiczna) oraz moc kinetyczna (dynamiczna). Spośród funkcji pełnionych przez układ krążenia podczas wysiłków fizycznych szczególną rolę odgrywają: transport tlenu z płuc do tkanek, głownie mięśni, transport ciepła z narządów o wysokiej przemianie materii (narządów wewnętrznych) do skóry (częściowo płuc) przez którą usuwane jest ono z ustroju (częściowo przez płuca).

44.Szczegolna rola ukladu krazenia podczas wysilku fizycznego

-transport tlenu z płuc do tkanek obwodowych (podczas wysiłków głównie do mięśni) oraz dwutlenku węgla w

przeciwnym kierunku

-transport ciepła z narządów o dużej przemianie materii (mięśnie, wątroba i in.) do skóry, przez którą

jest usuwany jego nadmiar z organizmu,

-transport substratów energetycznych z ich źródeł pozamięśniowych (tkanka tłuszczowa, wątroba) do mózgu i mięśni,

-transport metabolitów z mięśni i innych tkanek do narządów, w których ulegają dalszej przemianie

(wątroba, mięśnie nieczynne i in.) lub usuwaniu (nerki)

-transport hormonów i innych substancji biologicznie czynnych między tkankami, w których powstają, a tkankami,

na które działają, oraz do narządów, w których ulegają eliminacji.

45.Budowa ukladu oddechowego :

-drogi oddechowe: (jama nosowa, gardło, krtań, tchawica, oskrzela)

-właściwy narząd oddechowy (skrzela lub płuca)

-oraz - pośrednio - układ krwionośny transportujący krew do tkanek.

Ważne jest także to ze układ oddechowy wyścielony jest przez nabłonek migawkowy.

46.Oddychanie zewnetrzne i jego podzial na szereg procesow.

Zespół procesów fizjologicznych umożliwiających tkankową penetrację tlenu i usuwanie dwutlenku węgla.

U ssaków polega na pobieraniu powietrza do płuc, wymianie gazowej zachodzącej w pęcherzykach płucnych,

transporcie tlenu i CO2 przez krew i dyfuzji pomiędzy krwią a komórkami organizmu

Procesy :

-wymiana gazowa zewnętrzna -na poziomie całego organizmu, polegająca na pobieraniu tlenu (w przypadku aerobów )

zawartego w powietrzu lub wodzie i wydalaniu dwutlenku węgla poprzez drogi oddechowe , transport do narządu

oddechowego (narządu wymiany gazowej) wprowadzającego tlen do krwi.oraz odbierającego z krwi dwutlenek węgla.

-transport gazów-przez krew na drodze pomiędzy płucami a tkankami .

-wymiana gazowa wewnętrzna- pomiędzy płynami ustrojowymi a komórkami (przekazanie tlenu z krwi do komórek

organizmu, odebranie dwutlenku węgla).

-oddychanie komórkowe (wewnątrzkomórkowe) – nazywane również utlenianiem biologicznym lub metabolizmem

oddechowym – polegające na wykorzystaniu tlenu lub innych utleniaczy przez komórki.

47.podzial pojemnosci calkowitej płuc(TLC) na pojemnosci i objetosci:

Pojemność płuc (właściwie pojemność całkowita płuc, TLC) - czyli objętość

powietrza zawartego w płucach. U dorosłego człowieka TLC

wynosi ok. 5-6l powietrza.

W skład pojemności całkowitej płuc wchodzą różne składowe, nazywane potocznie pojemnością płuc

Wśród nich należy rozróżnić:

-TLC - pojemność całkowita płuc. Na nią składają się:

-VC - pojemność życiowa. W badaniu spirometrycznym możemy ją podzielić na:

-TV - pojemność oddechowa - około 0,5l wydychane podczas normalnego wdechu

-IRV - pojemność dopełniająca (uzupełniająca) - około 2,5l powietrza,

które dodatkowo można wciągnąć do płuc (pogłębiony wdech)

-ERV -pojemność zapasowa - około 1,5l powietrza, które dodatkowo można usunąć z płuc

(pogłębiony wydech)

-RV - pojemność zalegająca - jest to pojemność około 1,2l powietrza, które pozostaje w płucach nawet

przy najgłębszym wydechu i nie jest wymieniana podczas standardowego oddechu.

48.Oddychanie wewnetrzne (wewnatrzkomorkowe) .Faza beztlenowa i tlenowa

Oddychanie komórkowe, jako proces biochemiczny, może występować w postaci oddychania komórkowego tlenowego

i beztlenowego.

W pierwszym wyróżnia się trzy zasadnicze etapy: glikolizę, zachodzącą w cytoplazmie komórkowej,

oraz cykl Krebsa (spalanie metabolitów powstałych z przemiany węglowodanów, tłuszczów i aminokwasów

oraz tworzenie energii i dwutlenku węgla wydalanego przez organizm) i łańcuch oddechowy

(tworzenie cząsteczek wody z tlenu pobranego z krwi przez redukcję wodorem), zachodzące w mitochondriach.

Oddychanie komórkowe beztlenowe (fermentacja) to beztlenowy rozkład węglowodanów. Proces fermentacji

zaczyna się od glikolizy, która przebiega podobnie jak w oddychaniu komórkowym tlenowym do momentu

wytworzenia kwasu pirogronowego, następnie zachodzi redukcja produktu glikolizy.

49.Czynniki wplywajace na przemiane materii :

-Wiek

-Płeć

-Masa ciała

-stan fizjologiczny

-Klimat

-Stan zdrowia

50.Co sklada sie na calkowita prace wykonywana przez uklad oddechowy

Podstawowym zadaniem układu oddechowego jest wymiana gazowa (dostarczenie tlenu, wydalenie dwutlenku węgla

oraz pary wodnej), ale również ochrona dróg oddechowych oraz płuc przed chorobotwórczymi drobnoustrojami

czy zanieczyszczeniami pochodzącymi z wdychanego powietrza, a także udział w wytwarzaniu dźwięków mowy.

Tymczasem do zadań dróg oddechowych należy oczyszczenie, ogrzanie oraz odpowiednie nawilżenie dostarczanego

do płuc powietrza (umożliwia to specjalny nabłonek migawkowy wyścielający drogi oddechowe).

51. Ile wynosi praca i moc zużyta na uruchomienie samych płuc i powietrza w spoczynku na jeden cykl oddechowy trwający 4,3 s

T=4,3s.

W= 0,5 (0,3+0,2=0,5J)

P=W/T=0,5/4,3=0,12 W

52. Co umożliwia nasilenie czynności oddechowej podczas wysiłkow fizycznych

Nasilenie czynności oddechowej podczas wysiłku umożliwia zwiększenie wymiany gazowej w płucach, w stopniu odpowiadającym zapotrzbowaniu mięśni na tlen i zwiększonemu wytwarzaniu w nich wodorowęglanów osocza, dwutlenku węgla

53. Zależność między wentylacją minutową płuc (MV lub VE), a objętością oddechową VT i częstoscią oddechów na minute Rf.

Wentylacja minutowa = objętośc oddechowa • częstośc oddechów

54.Zachowanie się wentylacji minutowej z chwilą rozpoczęcia wysiłku fizycznego.

Wentylacja płuc gwałtownie wzrasta i jest zależna od intensywności wysiłku

55. Maksymalne zużycie tlenu (Vo2max) czyli pułap tlenowy

ml•minˉ¹ lub ml• minˉ¹ • kgˉ¹

56. Wentylacyjny równoważnik tlenu.

Stosunek minutowej wentylacji płuc do ilosci tlenu

57. maksymalna wentylacja płuc

Wielkośc uzyskana podczas jednominutowej wentylacji wysiłkowej

58. Objętośc oddechowa (VT) oraz częstośc oddechowa (RF) podczas wysiłku fizycznego.

Następuje podwyższenie objętości oddechowej i przyśpiszenie częstości oddechów.

67) Jakie czynniki determinują temperaturę ciała człowieka.

-1) wymiana ciepła między ustrojem a otoczeniem,

-2) wytwarzanie i wymiana ciepła wewnątrz ustroju,

-3) czynność układu regulacji temperatury.

68) Rodzaje obciążenia termicznego człowieka.

-1) hipertermia

-2) dyskomfort cieplny homojotermia (homeotermia)

-3) komfort cieplny homojotermia (homeotermia)

-4) dyskomfort zimny homojotermia (homeotermia)

-5) hipotermia

69) Formy wymiany ciepła między organizmem człowieka a otoczeniem.

-1) przewodnictwo,

-2) konwekcja,

-3) promieniowanie,

-4) parowanie.

We wszystkich przypadkach z wyjątkiem ostatniego, ustrój może zarówno tracić, jak i zyskiwać ciepło z otoczenia. Parowanie natomiast zawsze powoduje utratę ciepła przez organizm. Utrata ciepła odbywa się głownie z powierzchni skory, w mniejszy stopniu przez drogi oddechowe i płuca.

70) Bilans cieplny organizmu człowieka w okresie równowagi cieplnej.

Bilans cieplny w okresie równowagi cieplej wyrażany jest równaniem:

H – Ed – ESW – Ere – L = K = R + C ,gdzie:

H – całkowity wydatek cieplny (strumień cieplny organizmu człowieka),

Ed – straty wydatku cieplnego (strumienia cieplnego) na skutek dyfuzji pary wodnej przez skorę,

ESW – straty wydatku cieplnego na skutek odparowania potu z powierzchni skory,

Ere – straty wydatku cieplnego utajonego podczas oddychania,

L – straty wydatku cieplnego jawnego podczas oddychania,

K – wydatek cieplny przenikający od skory do zewnętrznej powierzchni odzieŜy okrywającej ciało,

R – straty wydatku cieplnego przez promieniowanie z zewnętrznej powierzchni odzieŜy okrywającej ciało,

C – straty wydatku cieplnego przez konwekcję z zewnętrznej powierzchni odzieŜy okrywającej ciało.

71) Czynność układu regulacji temperatury.

-czujniki temperatury → ośrodek regulacji temperatury → reakcje termoregulacyjne

– czujniki temperatury (wejścia układu regulacji temperatury)

Jeżeli ustrój stałocieplny reguluje własną temperaturę, musi otrzymywać informacje odnośnie tej temperatury w swoim organizmie, za pomocą czujników temperatury. Czujniki temperatury obejmują:

1) termoreceptory (gdy struktury histologiczne są opisane),

2) termodetektory (gdy brakuje opisow histologicznych).

Czujniki temperatury występują: a) w skorze, b) w mozgu, c) w rdzeniu kręgowym, d) w jamie brzusznej, e) w mięśniach. Z czujników temperatury sygnały wejściowe dochodzą do

ośrodkow termoregulacji, stąd następnie wysyłane są sygnały wyjściowe do efektorów.

72) Reakcje termoregulacyjne.

1.wegetatywne (termoregulacja wegetatywna)

a) proces wydalania ciepła z organizmu (termoregulacja fizyczna)

1)zmiany skórnego przepływu krwi,

2)zmiany wydzielania potu

3)zmiany wentylacji płuc

b) procesy wytwarzania ciepła w organizmie (termoregulacja chemiczna)

* termogeneza drżeniowa (wzrost spoczynkowego napięcia mięśni oraz drżenia)

* termogenza bezdrżeniowa (wzrost natężenia przemiany materii wytwarzania ciepła na drodze hormonalnej -adrenalina, noradrenalina, tyroksyna)

2.behawioralne (termoregulacja behawioralna)

73) Zachowanie temperatury wewnętrznej podczas wysiłków fizycznych.

Podczas wysiłków fizycznych temperatura wewnętrzna organizmu człowieka wzrasta i stabilizuje się na podwyższonym poziomie proporcjonalnym do gęstości wydatku energetycznego, czyli intensywności wysiłku i niezależnym od temperatury otoczenia w szerokim zakresie jej wahań od 5 do 30 stopni C.

74) Warunek homeostazy termicznej organizmu człowieka.

Istotną rolę w zachowaniu homeostazy termicznej organizmu człowieka odgrywają temperatury:

TW1 – średnia temperatura panująca na granicy powłoki skórnej części wewnętrznej, która jest regulowana bezpośrednio,

TW – temperatura wewnętrzna, ktora jest regulowana pośrednio,

Tsk – średnia temperatura skory, ktora jest regulowana w sposób behawioralny.

Regulacja tych temperatur zapewnia utrzymanie stałości przepływu strumieni cieplnych:

1) dopływającego do granicy części wewnętrznej i powłoki skornej (Ф1),

2) przepływającego od granicy części wewnętrznej i powłoki skornej do powierzchni naskórka (Ф2),

3) rozpraszanego na powierzchni skory do otoczenia (Ф3).