Қазақша рефераттар

Ток күші

Алғы сөз

Физика атауы гректің «физис» — «табиғат» деген сөзінен шыққан. Физикалық құбылыстар ғарышта да, микроәлемде де, бейорганикалық және органикалық заттарда да, өлі және тірі табиғатта да үздіксіз жүріп жатады.

Қазіргі түсінік бойынша физика — материяның құрылысы мен қасиеттерін, сондай-ақ материяның қарапайым және күрделі қозғалыс түрлерін зерттейтін ғылым. Сондықтан физика заңдары табиғатты танудың іргелі негізін құрайды.

Өсімдіктер мен жануарлар — өзін-өзі реттейтін биологиялық жүйелер. Оларда механикалық, жылулық, электрлік, оптикалық процестермен қатар күрделі биохимиялық реакциялар да іске асады. Осылайша биология, физика және химияның тоғысуынан биофизика атты жаңа ғылыми бағыт қалыптасты.

Биофизика биологиялық жүйелерде әртүрлі деңгейде жүретін физикалық және физика-химиялық процестерді, сондай-ақ физикалық факторлардың тірі организмге әсерін зерттейді. Ол көптеген биологиялық құбылыстарды түсіндіруде маңызды рөл атқарады және бүгінгі күні электрофизиология, офтальмология, фармакология, зоогигиена сияқты салалармен тығыз байланысты.

Физиктердің, биофизиктердің, биохимиктердің және физиологтардың бірлескен еңбегі биологиялық молекулалардың құрылысы мен қасиеттері, жасушаның құрылысы және жасуша мембранасының әсер ету механизмдері туралы көптеген мәліметтер алуға мүмкіндік берді.

Қазіргі физикалық әдістерді ветеринария мен зоотехникада қолдану диагностиканы, аурудың алдын алуды және емдеуді жаңа деңгейге көтерді. Мал дәрігері мен зооинженер мал ағзасында жүретін биофизикалық процестерді, сондай-ақ физикалық және электрондық құрылғылардың жұмыс істеу мүмкіндіктерін жақсы білуі қажет.

Осы оқу-әдістемелік нұсқаудың мақсаты — қашықтан білім алатын студенттерге физика мен биофизиканың негіздерін меңгеруге көмектесу. Құралда пән бөлімдері бойынша қысқаша мәліметтер, есеп шығару тәсілдері, өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар және бақылау тапсырмалары берілген. Соңында қажетті шамалардың кестелері ұсынылған.

Жалпы әдістемелік нұсқау

Есеп шығаруға арналған нұсқаулар

  1. Есептің берілгенін жазыңдар.
  2. Барлық шамаларды SI (халықаралық бірліктер жүйесіне) келтіріңдер.
  3. Қажетті заңдар мен теңдеулерді еске түсіріп, жазып қойыңдар.
  4. Қажет болса сурет, график немесе сұлба салыңдар.
  5. Шешу жолына қысқаша түсініктеме беріңдер.
  6. Теңдеулерді белгілі бір ретпен қорытып жазыңдар (кейін тексеруге ыңғайлы болсын).
  7. Сан мәндерін қойып, ізделінетін шаманы табыңдар.
  8. Есеп шығаруда кестелерді қолданыңдар.
  9. Әр бөлімнің алдында берілген заңдар мен теңдеулер кестесімен алдын ала танысыңдар.

Бақылау жұмысын орындау тәртібі

Бақылау жұмысының нұсқасы кафедра ұсынған варианттар кестесі бойынша таңдалады. Вариантқа сәйкес келмейтін жұмыс қабылданбайды. Жұмысты пән оқытушысы тексереді. Бақылау жұмысын тапсырмаған студент емтиханға жіберілмейді.

Қойылатын талаптар

  1. Жұмыс жеке дәптерге жазылып орындалады.
  2. Оқытушы ескертпелеріне арналған орын қалдырылады.
  3. Есептің берілгені толық әрі анық жазылады.
  4. Шешу барысы түсіндірмелермен беріледі; сөздерді қысқартпай, толық жазылады.

I. Биомеханика

Негізгі заңдары мен теңдеулері

Бұл бөлімде айналмалы қозғалысқа қатысты негізгі шамалар мен байланыстар қарастырылады: бұрыштық жылдамдық пен бұрыштық үдеу, бұрыштық және сызықтық шамалардың байланысы, айналмалы қозғалыс динамикасының теңдеуі, инерция моменті, импульс моменті мен оның сақталу заңы, айналатын дененің кинетикалық энергиясы, сондай-ақ кейбір денелердің инерция моменттерінің үлгілік формулалары.

Ескерту: бастапқы материалда формулалар мен таңбалар кесте түрінде берілген. Бұл блог-нұсқада негізгі мазмұн сақталып, мәтін ықшамдалды; формулаларды оқу бағдарламасы немесе дәріс конспектісімен қатар қолданған жөн.

Өзін-өзі бақылау сұрақтары

  1. Бұрыштық жылдамдықтың анықтамасын беріңдер. Бұрыштық үдеу дегеніміз не? Сәйкес теңдеулерді жазыңдар. Бұл шамалар қандай бірліктермен өлшенеді?
  2. Бірқалыпты айналмалы қозғалыстағы бұрыштық жылдамдықтың теңдеуін қорытыңдар.
  3. Бірқалыпты айналмалы қозғалыстағы бұрылу бұрышының теңдеуін қорытыңдар.
  4. Күш моменті дегеніміз не? Оның өлшем бірлігі қандай?
  5. Айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуін қорытып шығарыңдар.
  6. Инерция моментінің анықтамасы, өлшем бірлігі және физикалық мағынасы қандай?
  7. Айналмалы қозғалыстың кинетикалық энергиясын анықтайтын теңдеуді қорытыңдар.

Есеп шығару мысалдары

№1 есеп: Ультрацентрифуга барабаны

Цилиндр барабан белгілі бір жиілікпен айналады. Барабан толық тоқтауы үшін оған қандай үйкеліс күші түсіру керек және осы үйкеліс күшінің жұмысы неге тең?

Шешу идеясы: барабанды тұтас цилиндр деп алып, инерция моментін қолданамыз; айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуін және бірқалыпты кемімелі айналыс кинематикасын пайдаланып, бұрыштық үдеуді табамыз. Тоқтауға кететін жұмыс барабанның бастапқы кинетикалық энергиясына тең.

№2 есеп: Платформа шетіндегі адам

Адам платформаның шетінен дәл ортасына ауысқанда платформаның айналу жиілігі қалай өзгереді? Платформаны біртекті тұтас цилиндр, ал адамды материялық нүкте деп қарастырыңдар.

Негізгі қағида: сыртқы моменттер еленбесе, импульс моменті сақталады. Адамның осьтен қашықтығы азайған сайын жүйенің толық инерция моменті кемиді, сондықтан бұрыштық жылдамдық артады.

№3 есеп: Косилка барабаны

Барабанның бұрылу бұрышы уақытқа тәуелді заңмен берілген. Берілген уақыттан кейін барабанның бұрыштық жылдамдығын және барабан бетіндегі нүктелердің сызықтық жылдамдығын табыңдар.

Шешу идеясы: бұрыштық жылдамдық — бұрылу бұрышының уақыт бойынша туындысы; сызықтық жылдамдық v = ωr қатынасымен табылады.

Бақылау тапсырмалары

  1. Жем ұнтақтайтын құрылғы барабаны үшін бұрыштық жылдамдық пен сызықтық жылдамдықты берілген уақыт мезетінде табыңдар.
  2. Желдеткіштің бірқалыпты үдемелі айналысында белгілі уақыт ішінде неше рет айналатынын және жұмыс жиілігін анықтаңдар.
  3. Ұнтақтағыш барабанының моменті мен айналу саны берілгенде айналу уақытын табыңдар.
  4. Желдеткіш дөңгелегінің жиілік–уақыт тәуелділігі берілгенде 2 минут ішіндегі айналыс санын есептеңдер.
  5. Адам қолын біртекті стержень деп алып, иыққа қатысты инерция моментін және ауырлық әсерінен орын ауыстыру үдеуін анықтаңдар.
  6. Адамның вертикаль оське қатысты толық инерция моментін есептеңдер (дене және екі қолдың үлесін ескеріп).
  7. Жуковский орындығында қолды жинағанда айналу жиілігінің өзгерісін импульс моментінің сақталу заңымен табыңдар.
  8. Платформа үстіндегі адамның қалпы өзгергенде платформаның айналу жиілігін анықтаңдар (платформа инерциясын да қосып).
  9. Бұрыштық үдеумен айналатын дөңгелектің белгілі уақыттан кейінгі кинетикалық энергиясын анықтаңдар.
  10. Трактор валының бірқалыпты үдемелі айналысында екпін алу уақытының ұзақтығын табыңдар.

II. Акустика

Негізгі заңдары мен теңдеулері

Бұл бөлімде дыбыс толқындарының негізгі сипаттамалары (толқын ұзындығы, жиілік, таралу жылдамдығы), дыбыс қарқындылығы мен акустикалық қысым, меншікті акустикалық кедергі, децибел арқылы бағалау, екі орта шекарасындағы шағылу/өту коэффициенттері (Рэлей теңдеуі), сондай-ақ Доплер эффектісі қарастырылады.

Өзін-өзі бақылау сұрақтары

  1. Дыбыс тербелістерінің қандай көздері бар? Мысал келтіріңдер.
  2. Әртүрлі орталардағы дыбыстың жылдамдығы неге байланысты?
  3. Дыбыс қарқындылығы, акустикалық қысым және меншікті акустикалық кедергінің анықтамаларын беріңдер. Олардың өлшем бірліктері қандай?
  4. Екі орта шекарасындағы дыбыстың шағылу коэффициенті неге байланысты? Дыбыстың максимал өтуі үшін қандай шарт қажет?
  5. Доплер эффектісі дегеніміз не? Доплерлік жиілік қалай анықталады?
  6. Дыбыс қарқындылығы 100 және 1000 есе артса, қарқындылық деңгейі қанша децибелге өседі?
  7. Вебер–Фехнер заңының мағынасы қандай?
  8. Акустикалық шу дегеніміз не?
  9. Ультрадыбысты алу тәсілдері қандай?
  10. Ультрадыбыстың затпен әсерлесу механизмі қалай түсіндіріледі?

Есеп шығару мысалдары

№1 есеп: Зертханадағы шуды азайту

Зертханадағы шудың қарқындылық деңгейі берілген. Қабырғаларды дыбыс жұтатын материалмен қаптағанда шу қарқындылығы бірнеше есе азаяды. Жаңартылған қарқындылық деңгейін табыңдар.

Шешу идеясы: децибелдік деңгей логарифмдік шкала бойынша анықталады, сондықтан қарқындылықтың еселік өзгерісі деңгейдің қосылмалы өзгерісіне айналады.

№2 есеп: Ауа–су шекарасындағы өту

Жазық дыбыс толқыны ауа–су шекарасына түседі. Суға өткен дыбыстың қарқындылығын анықтаңдар.

Негізгі қағида: өту коэффициенті шағылу коэффициенті арқылы табылады; шағылу коэффициенті орта тығыздықтары мен дыбыс жылдамдықтарына тәуелді (акустикалық кедергі ұғымы).

Бақылау тапсырмалары

  1. Сиыр мөңірегендегі дыбыс қарқындылығы берілгенде ауадағы акустикалық қысымды анықтаңдар.
  2. Ультрадыбыстың шағылуын азайтатын аралық материал үшін акустикалық кедергіні есептеңдер (шағылу коэффициенті берілген).
  3. Ультрадыбыспен емдеу кезінде ұлпа ішіндегі энергияны (уақыт, аудан, ену коэффициенті арқылы) табыңдар.
  4. Эритроциттерден шашыраған ультрадыбыс бойынша Доплерлік жиілік арқылы қан ағыны жылдамдығын анықтаңдар.
  5. Бірдей шу шығаратын 20 көз (тауық) үшін жалпы шудың деңгейін децибелмен есептеңдер.
  6. Сауғыш маңындағы және қораның алыс қатарындағы шу деңгейлері бойынша қарқындылықтың еселік өзгерісін табыңдар.
  7. Құлақ жарғағы арқылы өтетін энергияны (деңгей, уақыт, аудан бойынша) есептеңдер.
  8. Шуды төмендететін құрал қолданылғанда бөлмедегі бастапқы шу қарқындылығын табыңдар (берілген энергия, уақыт, аудан бойынша).
  9. Тері мен ет қабаттарынан өткенде ультрадыбыстың қанша есе әлсірейтінін жұтылу коэффициенттері арқылы есептеңдер.
  10. Бас сүйек–ми шекарасындағы ультрадыбыстың шағылу коэффициентін табыңдар (тығыздықтар мен жылдамдықтар берілген).

III. Гидродинамика

Негізгі заңдары мен теңдеулері

Бұл бөлімде сұйықтың көлемдік шығыны, ағынның үзіліссіздік заңы, Бернулли теңдеуі, Ньютонның тұтқырлық заңы, Стокс заңы, қысым айырмасы әсерінен орын ауыстыру жұмысы, ламинарлық ағысқа арналған Гаген–Пуазейль заңы және Рейнольдс саны қарастырылады.

Өзін-өзі бақылау сұрақтары

  1. Идеал сұйық деп қандай сұйықты айтамыз? Мысал келтіріңдер. Қанды идеал сұйық деп қарастыруға бола ма?
  2. Сұйықтың көлемдік шығыны дегеніміз не? Қандай бірлікпен өлшенеді?
  3. Ағынның үзіліссіздік теңдеуін қорытыңдар.
  4. Бернулли теңдеуін жазыңдар. Оның физикалық мағынасы қандай?
  5. Бернулли заңына негізделген ветеринарияда қолданылатын құралдарды атаңдар және жұмыс принципін түсіндіріңдер.
  6. Тұтқыр сұйықтарға арналған Ньютон заңы қандай? Динамикалық тұтқырлық коэффициенті нені білдіреді?
  7. Стокс заңы қандай? Стокс әдісімен тұтқырлықты қалай анықтаймыз?
  8. Эритроциттердің шөгу жылдамдығы неге байланысты және оны қалай өлшейді?
  9. Неліктен капиллярдағы сұйықтың жылдамдығы артериядағыдан аз?

Есеп шығару мысалдары

№1 есеп: Түтіктің кең және тар бөліктері

Су алдымен бір диаметрлі, кейін екінші (кіші) диаметрлі түтікпен ағады. Кең және тар бөліктердегі статикалық қысымдар берілген. Түтіктің тар бөлігіндегі жылдамдықты табыңдар.

Шешу идеясы: горизонталь ағыс үшін Бернулли теңдеуі және үзіліссіздік заңы бірге қолданылады.

№2 есеп: Шариктің тұтқыр сұйықтағы қозғалысы

Болат шарик тұтқыр сұйыққа батырылып, белгілі қашықтықты белгілі уақытта жүретіні өлшенеді. Қозғалыс бірқалыпты деп алынып, тұтқырлық коэффициенті анықталады.

Негізгі идея: бірқалыпты қозғалыста ауырлық, Архимед күші және Стокс үйкелісі теңеседі; осыдан тұтқырлық табылады.

№3 есеп: Вискозиметр арқылы қанның ағу уақыты

Капилляр арқылы судың ағу уақыты белгілі болғанда, сол капиллярдан қанның ағу уақытын анықтау керек.

Шешу идеясы: ламинарлық ағыс үшін Гаген–Пуазейль заңын қолданамыз; екі сұйық үшін қатынас құрып, уақыттарды тұтқырлықтарға байланыстырамыз.

Бақылау тапсырмалары

  1. Шприц поршені мен ине өлшемдері берілгенде, дәріні белгілі уақыт ішінде енгізу үшін қажетті қысымды есептеңдер.
  2. Сүт айдау жүйесінде қысым айырмасы белгілі болса, насос атқаратын жұмысты табыңдар.
  3. Горизонталь түтіктің кең және жіңішке бөліктеріндегі қысым байланысын Бернулли теңдеуімен анықтаңдар.
  4. Түтік арқылы өтетін сүттің кинетикалық энергиясын және 1 минутта өтетін массасын есептеңдер.
  5. Сүттегі май шариктерінің бетке көтерілу жылдамдығын Стокс заңы арқылы табыңдар.
  6. Эритроциттердің шөгу жылдамдығы бойынша олардың диаметрін (Стокс заңы, сфера моделі) бағалаңдар.
  7. Эритроциттер бірігіп іріленгенде және плазма тұтқырлығы өзгергенде шөгу жылдамдығының өзгерісін есептеңдер.
  8. Артерия бөлігіндегі қысымдар айырмасын берілген көлемдік ағыс бойынша анықтаңдар (Пуазейль заңы).
  9. Аортадағы ағыстың ламинарлық не турбуленттік екенін Рейнольдс саны арқылы анықтаңдар.
  10. Ламинарлық режим сақталуы үшін артериядағы максимал көлемдік ағыс пен максимал жылдамдықты табыңдар.