医用物理学大一期中复习提纲

第一章流体力学流体具有流动性的物体气体和液体流体力学研究流体运动及与其中的物体之间相互作用规律掌握液体连续性原理，柏努利方程泊肃叶公式熟悉粘滞系数、牛顿粘滞系数第一节理想液体的流动流体的性质流体是一种可以流动的物质，流体包括空气的液体能承受很大的压力能适应任何形状的容器无法承受拉力理想液体绝对不可压缩、无粘滞性的液体。稳定流动每一定点的液体的速度不随时间而变的流动。实际和理想液体均可有稳定流动流线的切线方向，该点液体流动方向流管由一系列流线组成的周围封闭，二端开口的管状物液流连续原理Q流量，同一流管的流量为恒量横截面大的，流速小）适用范围不可压缩液体的稳定流动同一流管中任意二个垂直于流管的截面实际和理想液体均可适用理想液体在同一垂直于流管截面处各点流速相同。而实际液体是不QVS21同的，由该截面的平均流速来代替液流连续原理的流速。思考水笼头流出的水为什么会变得越来越细伯努利方程适用范围；同一流管/理想液体讨论由于理想液体在运动时，没有与运动方向平行的切向力作用，所以任一点的压强只与位置有关，与方位无关。同一高度处，流速越大，压强就越小。例求PA、PC及等粗细管中的流速。答案例如图所示，大容器底部接一根粗细不均的竖直细管BC，B处横截面积为C处的两倍，B，C间高度差为50CM。容器内水面理想液体至出口C处的高度为18M。求图中竖直管中水面上升的高度。BBAAPGHVPGHV221140GHPA430HGPC答案伯努利方程的应用1空吸作用，应用喷雾器，口腔科的吸唾器。2汾丘里管，应用测量流体流速第二节实际液体的流动一、牛顿粘滞定律粘滞系数层流实际液体具有粘滞性，如果液体流动层次分明为层流湍流当流体流速超过某一数值时，流体不再保持分层流动，而可能向各个方向运动，有垂直于管轴方向的分速度，各流层将混淆起来，并有可能出现涡旋，这种流动状态叫湍流。流体作湍流时所消耗的能量比层流多，湍流区别于层流的特点之一是它能发出声音。过渡流动介于层流与湍流间的流动状态很不稳定1粘性力（内摩擦力）相邻两流层之间因流速不同而作相对运动时，在切线方向上存在着的相互作用力。2牛顿粘性定律若X方向上相距DX的两液层的速度差为DV，则DV/DX表示在垂直于流速方向单位距离的液层间的速度差叫做速度梯度，一般不同X处，速度梯度不同，距管轴越远，速度梯度越大，MHD850其单位为1/S。实验证明FS，DV/DX二、牛顿液体与非牛顿液体遵循牛顿粘性定律的流体叫牛顿流体，匀质液体的粘滞度不随切率的变化而改变，如水、血浆不遵循牛顿粘性定律的流体叫非牛顿流体，非匀质液体的粘滞度随着切率的减小而增大，如血液三、层流与湍流雷诺数四、泊肃叶公式适用条件实际液体，层流等粗水平管中流动情况泊肃叶公式流速V与面积S成正比连续性原理流速V与面积S成反比区别泊肃叶公式指不同的水平管之间比较连续性原理指同一流管的不同粗细位置间比较流阻流阻单位PAS/M3或NS/M5例图中所示的大容器中盛有粘滞性液体。在容器侧壁同一深度处接有两根水平管A、B，已知A、B两管的半径为05CM和1CM，管VDRE2018RLPVRPPLRQ2121408408RLR长分别为10CM和20CM，求两管中流量之比QA/QB答案；斯托克斯定律固体在粘性流体中运动时将受到粘性阻力作用，若物体的运动速度很小，它所受的粘性阻力可以写为比例系数K由物体形状决定。对于球体，若半径为R，则K6，收尾速度（沉降速度）应用在已知R、的情况下，只要测得收尾速度便可以求出液体的粘滞系数。在已知、的情况下，只要测得收尾速度便可以求出球体半径R。第二章振动和波掌握谐振动方程、波动方程VLKFVF692GVT818404ABBABALRLPRQ熟悉同方向、同频率振动合成机械波产生的两个条件波源，媒质一、谐振动谐振动方程式XA2COSTAXA振幅角频率T周期F频率T相位二、谐振动的合成（1）速度在相位的比位移超前/2，加速度超前速度,相位差/2。同向相位相同反向相位相差同频、同方向振动的叠加COSSINI221121211ATGA当1212K同相AA1A2振幅加强2212K1反相A|A1A2|振幅减弱3其他情况|A1A2|AA1A2（2）拍1合振动不是简谐运动2|F2F1|V液V气。纵波介质发生周期性疏密变化，为胀缩波。存在于理想流体（气体和液体中。横波只能使介质形变，不能体变，为畸变波。存在于高粘滞液体或固体。声压一平面简谐声波在各向同性的均匀媒介中无衰减地沿X正方向传播，其波动方程声阻反映了介质中的密度与弹性。声波在不同声阻介面反射系数垂直入射）声强声强级SIL听阈与痛阈是以1000HZ的纯音为标准I01012W/M2SIL0DB痛阈I1W/M2SIL120DB若空气中的声波，其声压的幅值02N/M2。问声波的声强是多少2COSCXTAPMMVCOSCXTAYSKGM10126CZ212ZIR221CAI21MCVLOG001DBISIL3/291MKG一SMC/340一2522/1043091WCPIMDBSIL71054LOG02510若人讲话的声强级50DB，问多少人同时讲话能达到120DB。答案1000,0000若一台机器噪声50DB,二台机器噪声100DB有若干个相同的喇叭，每只声强为1011W/M2，求三只喇叭与一只喇叭的声强级差，多少只喇叭是三只喇叭的声强级的三倍声压级SPL同一媒介P0空气中1000HZ纯音听阈的声压有效值某声压为104PA的声波在空气中传播，若使其声压级增大40DB,则增大后的声波的声压P为多少。声强是原来的多少倍，声强级增加多少LOG1001DBISIL一2L01一DB53DBLOG102LOG100110IDBIISIL734LOG10LOG103LOG10100101设N只喇叭是三只喇叭的声强级的三倍10103LOG3LOGNII270N只20PILOG2001DBPSLA1415105200CIZILOG2001DBPSLPAP50102DB145LOG20102LOG20105410SPL令P2为增大后的声波的声压,比原来的声压级增大450LOG205LOG204LOG2011001PA105022PP421120PIDB40LOG10LOG10LOG10120010212IIISILISIL0方曲线为听阈曲线，120方曲线为痛阈曲线。响度级人耳对声音强弱的主观感觉。声音的响度不仅与声强有关，而且与声音的频率有关。响度级单位方PHON。响度级大小是以频率为1000HZ的声音，响度感觉相同为基准。听力曲线0分贝并不是都以I0作为标准，而是以正常人的不同频率的听阈值作为标准。多普勒效应冲击波当VSU时，波源就会冲出自身发出的波阵面,它所发出的波的一系列波面的包络是一个圆锥体，称为马赫锥，在这个圆锥上，波的能量高度集中，形成冲击波或激波，如核爆炸、超音速飞行等。A火车以V120M/S速度行驶，汽笛频率为F120HZ，B火车以V225M/S速度行驶空气中声速C340M/S。求A，B两车相向和背向行驶时，B车司机听到的频率。有A、B两个汽笛，其频率为200HZ，B静止，而A以10M/S的速度向左运动，两汽笛间的观察者P以5M/S的速度向右运动，若OV观察者观察者向向波源运动波源运动，远离，远离观察者观察者向向波源运动波源运动，远离，远离波源波源向向观察者运动观察者运动，远离，远离S波源波源向向观察者运动观察者运动，远离，远离FUFSOUTSV马赫锥马赫锥HZFVC向相向ZFCF1052034512背向背向声速为340M/S,则观察者听到来自A的声波频率和来自B的声波频率以及拍频是多少A、B为两个汽笛，其频率皆为500HZ，A静止，B以60M/S的速率向右运动在两个汽笛之间有一观察者O，以30M/S的速度也向右运动已知空气中的声速为330M/S，求1）观察者听到来自A的频率2）观察者听到来自B的频率3）观察者听到的拍频利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为F100KHZ的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为F110KHZ已知空气中的声速为U330M/S，求车速。ASM/10PSM/5HZ2BHZ20ZFVCFAPPA2192013405HZFCFAPPB9203405ZFFFPAPB71FUFSOV1）HZ54Z503F解M/S6,M/,30SBSAV解OBVSV461HZ50630“F3）观察者听到的拍频Z7“FF）观察者听到的拍频2）例一船垂直地向光滑平整峭壁驶区，汽笛频率为60HZ，船速67M/S，声速3353M/S。求峭壁上静止人听到的汽笛频率；船上人听到的汽笛频率；船上人听到峭壁反射的汽笛频率。一音叉以25M/S速率接近墙壁,观察者在音叉后听到的拍频为F3HZ，求音叉振动频率。C340M/S500HZ，声强为10X105W/M2的超声波在水中传播到达某点处的声压幅值峭壁上静止人听到的汽笛频率HZFVCFS26107635船上人听到的汽笛频率Z60船上人听到峭壁反射的汽笛频率HZFCVF46213576“0一一一一一一一一一一一一一船上人很难听到船上和峭壁反射的汽笛频率,只能听到产生的拍ZFF426042“一一一一ZFVCFS261035OSSM/52FFF一一一一FFVCFS52340FF“一一一一“FFFF一一一一一一一一2一一一一一1FFVCFS52340一一3HZFFFF35234052340“HZF28140V解1）车为接收器FUF0V2）车为波源“SFFV）车为波源FUS0V车速1S0HKM856“UFV车速第四章液体表面现象前言在两种不相溶液体或液体与气体之间会形成分界面，界面上存在着一种额外的应力表面张力。一，液体的性质与其微观结构有关1液体具有一定的体积，不易压缩。液体分子间距较气体小了一个数量级，为1010M，分子排列较紧密，分子间作用力较大，其热运动与固体相似，主要在平衡位置附近作微小振动。2液体没有一定形状，并具有流动性。这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，当液体与气体、固体接触时，交界处由于分子力作用而产生一系列特殊现象，即液体表面现象。二，本单元学习要求掌握表面张力系数，球形液面内外压强差熟悉表面活性物质、毛细现象第一节表面张力33/10MKG一SMC/10483一5ATPA104525CIPMM227CFPAM一262M/S10AAM一一1定义是指一种使表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面积的力。2从能量观点来分析，任何系统的势能越小越稳定；所以表面层内的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋势；这种趋势在宏观上就表现为液体的表面张力。3表面张力促使液面产生收缩趋势；表面张力方向是与液面相切，指向液内；表面张力作用于二界面间，且与分界线垂直。4表面张力系数定义FL表面张力定义AS作功与表面积关系ES内能与表面积关系表面张力系数单位N/M,J/M25表面张力系数标志着通过单位面积长度分界线两边液面间的相互作用力。也可看作单位面积液面上的表面能。6表面活性物质表面张力系数与下列因素有关液体性质密度小，易蒸发，小温度越高，越小与相邻物质的性质有关与液体内的杂质有关7例题将表面张力系数为4X103N/M的皂液。吹成一个直径为10CM的皂泡，问需要作多少功解SA24RJ5108将一个半径为R的球形液滴，分散为N个半径为R的小液滴，要作多少功设表面张力系数为解液滴只有一个表面20KM2的湖面上，下了一场大雨，水面上涨50MM，雨滴平均半径R10MM，过程是等温的，求释放出的表面能（已知水73102N/M）答案219107J第二节弯曲液面内外的压差球形、弯曲液面内外的压强差，书上有2个公式例，肥皂表面张力系数，有半径为R的肥皂泡，泡外压强为P0，则泡内压强为多少注意，肥皂泡有2个表面第三节毛细现象和气体栓塞一、固体与液体接触处的表面现象接触角90纯角液体不润湿固体180液体完全不润湿固体二、毛细现象润湿管壁的液体在细管里升高，不润湿管壁的液体在细管里下降的214S224RNS412NRSA21R现象。对任意角度，GRHCOS2三，毛细管的气体栓塞现象毛细管中有一段液体，液体左右两端压强相等，形成对称的弯液面，欲使液柱向右移动，则在左侧加一压强P，这时两侧液面形状改变，右侧曲率半径增大,左侧曲率半径减小，产生向左的附加压强差来抵抗P,当P达到一定程度时，液柱才能移动。当毛细管中有很多气泡，则外加几个大气压都不能使液柱移动，形成栓塞,称气体栓塞现象。