Тема 1. БИОАКУСТИКА (основные законы и формулы)

Формула	Наименование физической величины или физический закон
	- длина волны - скорость звука - частота звука
;	- интенсивность звука, -акустическое давление - плотность вещества - амплитуда колебания - циклическая частота - удельное акустическое сопротивление
	- удельное акустическое сопротивление
	Закон Вебера – Фехнера - уровень интенсивности звука (в дБ) -интенсивность звука - интенсивность на пороге слышимости
	Формула Рэлея - коэффициент отражения звука на границе двух сред
	Д- частота Доплера при отражении звука от движущегося объекта со скоростью - частота звука от источника - угол падения звуковой волны на движущуюся плоскость

Тема 1: Биоакустика

Примеры решения задач

Задача 1. Благодаря звукоизоляции уровень интенсивности звука изменился от 70 дБ до 50 дБ. Во сколько раз изменилась интенсивность звука?

Дано                                          Решение              

L₁= 70 дБ    По закону Вебера – Фехнера изменение уровня интенсивности

L₂=50 дБ     в децибелах  

 - ?         , где

                Отсюда ;

                 ;

Ответ: Интенсивность звука уменьшилась в 100 раз.

Задача 2. Для лечения мастита вымени применяют ультразвук (УЗ) с интенсивностью 0,6 . Какая энергия ультразвука пройдет внутрь ткани вымени,  если  время  процедуры  10 мин,  а  площадь  головки  излучателя

4,5 см². Коэффициент проникновения ультразвука внутрь ткани вымени 0,9.

Дано               СИ               Решение

I₀=0,6                                          Обозначим излучаемую энергию ультразвука

t=10 мин          t= 600 с           Е₀. Проникающая внутрь ткани энергия

S=4,5 см²         S=4,5·10^{-4 м2}

x=0,9                                           Энергия излучателя

E - ?                                           

                                                    Значит, проникающая энергия ультразвука

                                                    Размерность [E]= ·м²·с = Вт·с = Дж

Ответ: Внутрь ткани вымени пройдет энергия ультразвука Е=0,15 Дж.

Биоакустика

Задачи.

1.1. Определить удельное акустическое сопротивление кости черепа, если скорость ультразвука , а плотность кости ³ .

1.2. Интенсивность звука, создаваемого мычанием быка . Найти величину акустического давления , создаваемого этим звуком в воздухе, если удельное акустическое сопротивление .

1.3. Определить интенсивность звука от свистка локомотива, если скорость звука в воздухе , а плотность воздуха , величина акустического давления .

1.4. Звук распространяется в воздухе со скоростью  плотность воздуха . Найти акустическое давление на пороге слышимости, когда интенсивности звука .

1.5. Найти величину акустического давления для болевого порога ( ), если звук распространяется в воздухе со скоростью , а плотность воздуха .

1.6. Акустическое давление в плоской волне Па. Найти амплитуду колебаний части среды А, если частота звука , скорость звука , плотность среды .

1.7. Найти уровень интенсивности звука L при болевом пороге, когда , если предел слышимости I₀= 10^{-12 .}

1.8. Уровень интенсивности звука L= 40 дб. Найти интенсивность этого звука I, если порог слышимости .  

1.9. В лаборатории, находящейся в здании птичника, уровень интенсивности шума достигал L₁=80 дб. Для уменьшения шума стены лаборатории обили звукопоглощающим материалом, уменьшающим интенсивность в 1000 раз. Какой уровень интенсивности шума L₂ стал после этого в лаборатории?

1.10. Найти коэффициент отражения ультразвука на границе между костной и мышечной тканью, если удельное акустическое сопротивление кости , а мышцы R_м = 1,54 .

1.11. Вычислить коэффициент отражения ультразвука на границе между костью черепа и мозгом. Плотность мозга , плотность кости . Скорость ультразвука в ткани мозга , скорость ультразвука в кости .

1.12. При УЗИ между звуковым излучателем и поверхностью тела помещают контактное вещество (глицерин). Найти удельное акустическое сопротивление этого вещества, если коэффициент отражения между ним и кварцевым излучателем , плотность кварца , скорость ультразвука в кварце .

1.13. Найти скорость эритроцитов , движущихся с потоком крови в сонной артерии, если частота Доплера при отражении УЗ от эритроцитов оказалась . Частота УЗ, падающего под углом  к оси артерии равна , а скорость УЗ в крови .

Ответы 1. Биоакустика

1.1. 6,22^.10^{6 .} 1.2.  0,29 Па. 1.3.9,5 .1.4. 29,2^.10^-6 Па.1.5.93 Па.    1.6.1нМ. 1.7. 130 дБ. 1.8. 10^-8   . 1.9. 50дБ.1.10.  0,36.1.11.  0,35.        1.12. 10^{7 .} 1.13. 0,85 .