Главная страница

Методическое пособие лаб. раб. Учебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители


Скачать 1.98 Mb.
НазваниеУчебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители
АнкорМетодическое пособие лаб. раб.pdf
Дата08.10.2018
Размер1.98 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаMetodicheskoe_posobie_lab_rab.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипУчебное пособие
#46743
страница4 из 12
Каталогpsmu2016

С этим файлом связано 4 файл(ов). Среди них: ПРЕПАРАТЫ.pptx.pptx, ped_tselevoe.pdf, inostrantsy_kontrakt.pdf, Metodicheskoe_posobie_lab_rab.pdf, БИОЛОГИЯ.doc.
Показать все связанные файлы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Определение коэффициента вязкости методом Стокса
Приборы и принадлежности: стеклянный цилиндр с кольцевыми метками, исследуемая жидкость, дробинки, микрометр, секундомер, линейка, термометр.
Английским физиком и математиком Стоксом было установлено, что сила вязкого трения F
с
, действующая в жидкости на движущееся тело, при небольших скоростях
V
прямо пропорциональна скорости, т.е.

45
V
r
F





c
, (21) где r - коэффициент сопротивления, зависящий от размеров и формы тела, а также от вязкости среды, в которой оно движется.
Для твёрдого тела шарообразной формы радиуса R, движущегося в жидкости с коэффициентом вязкости

, коэффициент сопротивления
r = 6
R


Тогда по закону Стокса для модуля силы сопротивления, действующей на шарообразное тело, можно записать выражение
F
c
=6
RV

. (22)
Метод Стокса позволяет определить вязкость жидкости.
На шар B массой m, объёмом V, падающий в жидкости с коэффициентом вязкости

, действуют три силы: сила тяжести
,
T
F

выталкивающая сила
A
F

(сила Архимеда) и сила сопротивления c
F

(рис.13).
Сила тяжести рассчитывается по формуле
F
т
= mg=
g
R
g






3 3
4
, где


плотность шара, g – ускорение свободного падения.
Силу Архимеда можно рассчитать как
,
3 4
ж
3
ж
A
g
R
g
V
g
m
F
ж







здесь m
ж
– масса жидкости, вытесненной шаром,


ж плотность этой жидкости. Сила сопротивления F
c вычисляется по формуле (22). Так как сила
T
F

и
A
F

постоянны, а сила
C
F

возрастает с увеличением скорости движения шара, то с некоторого момента времени эти три силы могут уравновесить друг друга. Движение шара станет равномерным. В векторной форме закон движения шара запишется в виде
0
C
A
T



F
F
F



, или через модули сил этот закон можно записать таким образом:
Рис.13

46
F
T
= F
A
+ F
C
.
Подставим в последнее уравнение выражения для сил и получим
,
6 3
4 3
4
ж
3 3
V
R
g
R
g
R










откуда после соответствующих преобразований получим выражение


,
9 2
ж
2
V
g
R





или, учитывая, что
,
2
D
R

где D- диаметр шара, последнюю формулу запишем в виде


V
g
D
18
ж
2





. (23)
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Измерить расстояние l между кольцевыми метками на цилиндре с исследуемой жидкостью (верхняя метка соответствует положению шара, при котором скорость его становится постоянной).
2. Микрометром измерить диаметры D пяти шаров (дробинок ), данные занести в таблицу.
3.
Для каждого шара определить время падения t
i
и скорость падения V
i
=
i
t
l
между метками. Результаты занести в таблицу.
4. Рассчитать коэффициент вязкости жидкости по движению каждого из шаров.
Для этого формулу (23) перепишем в виде i
2
V
D
k
i
i



, где
k
=


18
ж




g
- постоянная в условиях опыта величина.
№п/п
D
i
t
i
i
V
i









i


2 2






i
i
1 2
3 4
5

47
Значение
i

занести в таблицу, вычислить среднее арифметическое значение коэффициента вязкости

:
n
n







2 1
5. Вычислить






i
i
. Результаты занести в таблицу.
ПРИМЕЧАНИЕ. При использовании формулы (23) коэффициент вязкости определяется для каждого из 5 шаров независимо, поэтому результаты измерений обрабатываются, как при прямых измерениях.
6. Вычислить доверительный интервал среднего арифметического (абсолютную ошибку):


1 1
2
,
α








n
n
t
n
i
i
n
где
8
,
2
,
α

n
t
- коэффициент Стьюдента для n =5 при доверительной вероятности
95
,
0


7. Записать окончательный результат в виде






( Па·с).
Измерение коэффициента вязкости жидкости вискозиметром Гесса
Приборы и принадлежности: вискозиметр Гесса, эталонная жидкость – дистиллированная вода, исследуемая жидкость, вата, спирт.
Вискозиметр Гесса позволяет измерить величину
0


- относительную вязкость исследуемой жидкости по отношению к эталонной. Работа вискозиметра основана на формуле Пуазейля.
Пусть две различные жидкости с коэффициентом вязкости
0

и

протекают через один и тот же капилляр радиусом R, длиной l.
Запишем формулу Пуазейля для каждой жидкости:
;
8 0
0 4
0
l
P
R
Q




l
P
R
Q




8 4

48
Если в процессе эксперимента обеспечить условие
,
0
P
P



то, взяв отношение
,
0
Q
Q
получим
,
0 0
Q
Q



т.е. для определения относительной вязкости жидкости достаточно измерить объёмы
0
Q
и Q, ежесекундно протекающие через поперечное сечение капилляра.
Зная
0

, легко рассчитать вязкость исследуемой жидкости:
Q
Q
0 0



Вискозиметр Гесса используется в клинике для определения вязкости крови.
Схема прибора дана на рис. 14.
На панели П два одинаковых капилляра, a и б,соединены с проградуированными трубками А и Б, концы которых соединены тройником В, от которого идёт резиновая трубка Д cо стеклянным наконечником Е. Трубка Б имеет кран Г.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.
Протереть спиртом наконечник Е. Открыть кран Г и, втягивая ртом воздух через наконечник Е, наполнить трубку Б водой до метки 0.
2.
Закрыть кран Г. Наполнить трубку А до метки 0 исследуемой жидкостью.
3.
Открыть кран, всосать обе жидкости так, чтобы исследуемая дошла до метки.
При этом вода, как менее вязкая (по сравнению с исследуемой жидкостью), дойдет до более высокой метки, указывающей отношение
0 0



Q
Q
Рис. 14

49 4.
Рассчитать вязкость исследуемой жидкости по формуле
,
0 0
Q
Q



результат записать в протокол.
Приложение:
Таблица вязкости воды
0

при разных температурах
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.
Уравнение неразрывности струи для стационарного течения идеальной жидкости.
2.
Уравнение Бернулли. Следствия из этого уравнения.
3.
Вязкость (внутреннее трение) жидкости. Закон Ньютона для вязкого трения.
4.
Коэффициент вязкости. Единицы измерения вязкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
5.
Формула Пуазейля.
6.
Гидравлическое сопротивление.
7.
Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса.
8.
Метод Стокса для определения коэффициента вязкости.
t˚С
0 10 20 25 30 40 50 60


с мПа
0


1,792 1,308 1,005 0,894 0,801 0,656 0,549 0,469

50
Лабораторная работа №5
ИЗУЧЕНИЕ АППАРАТА ДЛЯ ГАЛЬВАНИЗАЦИИ
Цель работы: изучить действие постоянного тока на ткани и органы, лечебные методики - гальванизация, лечебный электрофорез, устройство и принцип действия аппарата для гальванизации.
Приборы и принадлежности : аппарат для гальванизации, вольтметр, магазин сопротивлений.
ТЕОРИЯ
Ткани организма по электропроводным свойствам подразделяются на диэлектрики и электролиты. К диэлектрикам относятся твердые ткани: связки, сухожилия, роговой слой кожи, кость без надкостницы, клеточные мембраны. К электролитам - биологические жидкости: кровь, лимфа, спинномозговая жидкость и др. Электролиты содержат большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах. По тем участкам, где имеется жидкость (кровеносные и лимфатические сосуды, мышечные и нервные ткани), может протекать электрический ток.
При пропускании постоянного электрического тока и, соответственно, наложении электрического поля ионы упорядоченно перемещаются: положительные - в направлении поля, отрицательные - против. Вследствие этого происходит поляризация тканей, меняется концентрация ионов в клетках и межклеточных жидкостях ( прежде всего ионов Na,
K, Cl ), кислотно-щелочное равновесие, водный баланс, усиливается крово- и лимфообращение и т.д. Количество перемещенных ионов определяется величиной пропускаемого тока и создаваемого электрического поля. Дозируя величину тока ( поля) и время воздействия, можно добиться желаемого лечебного эффекта.
На этом основаны две лечебные методики:

гальванизация,

лекарственный ( лечебный) электрофорез.
Гальванизация - метод физиотерапии, при котором используется действие на ткани организма постоянного электрического тока силой несколько миллиампер и, соответственно, электрического поля напряженностью Е=4-10 В/м.

51
Ток подводят с помощью проводов и пластинчатых электродов, изготовленных из металла, малая химическая активность которых не вызывает появления на электродах
ЭДС поляризации. Чаще всего используется свинец. При прохождении постоянного тока через организм возможно возникновение химического и термического ожогов.
Химический ожог вызывают продукты электролиза раствора NaCl, содержащегося в тканях (то есть щелочи и кислоты)
NaCl + H
2
O

NaOH + HCl.
Для устранения химического ожога между электродами и кожей помещают гидрофильные прокладки, смоченные физиологическим раствором или теплой водой. В этом случае кислоты и щелочи накапливаются в прокладках.
Термический ожог вызывает ток, если он достигает значительной величины. Это возможно вследствие того, что электропроводность тканей, и прежде всего кожи, зависит от содержания пота и влаги, поэтому даже при небольшом напряжении на электродах ток, пропускаемый через организм, может быть значительным.
Во избежание термического ожога нельзя превышать допустимое значение плотности тока.
Плотность тока определяется величиной силы тока и площадью электродов ( или прокладки ):
j = I / S.
В зависимости от площади электродов величина допустимой плотности тока может колебаться в пределах от 0,01 до 0,2 mA/ см
2
. Чтобы при контакте плотность тока была одинакова по всей площади прокладок, электроды и прокладки должны быть плотно прижаты к участку тела. Для этого на электроды кладут подушки с песком. По допустимому значению плотности тока определяют максимальный ток, который можно пропустить через пациента:
I
доп
= j
доп
· S.
Лекарственный электрофорез - это введение при помощи постоянного электрического тока и поля лекарственных веществ через кожу и слизистые оболочки.
Растворами этих веществ смачивают прокладки под электродами. Вещество, образующее в растворе положительные ионы, вводится с положительного электрода, образующее отрицательные ионы - с отрицательного электрода. Частицы лекарственного вещества под

52 действием тока и поля проникают в толщу кожи и образуют в ней так называемое ионное депо , из которого вымываются лимфой и кровью. При этом методе на организм действуют одновременно постоянный ток ( активный биологический фактор) и лекарственное вещество ( фармакотерапевтический фактор). Продолжительность лечебных процедур от 20 до 40 минут.
При данных методиках необходимо учитывать явление поляризации, возникающее при прохождении постоянного тока через ткани организма. Возникающее электрическое поле поляризации направлено против внешнего поля и противодействует ему. Вследствие этого в тканях ток достигает постоянного значения не сразу, а спустя некоторое время.
Поэтому в начале процедуры необходимо следить за показаниями миллиамперметра.
Данные лечебные методики обеспечивают локальность действия на органы и ткани. Оба метода можно осуществить с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые помещаются конечности пациента.
CХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ АППАРАТА
ДЛЯ ГАЛЬВАНИЗАЦИИ
Аппарат для гальванизации состоит из полупроводникового выпрямителя, сглаживающего фильтра, потенциометра, миллиамперметра с шунтом ( рис.1). При включении аппарата в сеть переменное напряжение, подаваемое на его вход, в трансформаторе преобразуется до напряжения, необходимого для работы выпрямителя.
При помощи диодов переменный ток выпрямляется, затем сглаживается фильтром и поступает на потенциометр R. C потенциометра напряжение подается на клеммы пациента. Меняя величину подаваемого напряжения, регулируют силу тока в цепи пациента.

53
Ток измеряется миллиамперметром, параллельно которому подключается шунт (R
ш
), что обеспечивает достаточную чувствительность прибора при измерении токов значительной величины.
Рассмотрим работу отдельных узлов аппарата.
Выпрямитель - это устройство, преобразующее переменный ток в ток одного направления. Для этой цели используются полупроводниковые диоды. В схеме, изображенной на рис. 1 , двухполупериодный выпрямитель состоит их трансформатора и
4 полупроводниковых диодов, включенных по мостовой схеме. Каждый диод является
«стороной» четырехугольника. В одну диагональ этого четырехугольника ( СД ) подается напряжение со вторичной обмотки трансформатора, с другой диагонали (АВ ) выпрямленный ток подается на сглаживающий фильтр, а затем на потенциометр R.
Трансформатор - это устройство для повышения или понижения переменного напряжения. Он состоит из двух обмоток, одна из которых называется первичной, а другая
- вторичной. Обмотки трансформатора могут быть намотаны параллельно или расположены на общем сердечнике из магнитомягкого железа; обычно он изготавливается наборным для уменьшения потерь на вихревые токи. В любом случае
принцип действия трансформатора основан на том, что магнитный поток,
создаваемый током в первичной обмотке, должен проходить через вторичную
обмотку.
При конструировании трансформатора стараются добиться того, чтобы весь (или почти весь) магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, проходил через вторичную. В дальнейшем мы будем полагать, что это действительно так. Будем также считать омические потери и потери на гистерезис в сердечнике пренебрежимо малыми.
Эти предположения вполне оправданны, так как в современных трансформаторах потери обычно не превышают 1%.
Когда на первичную обмотку подается переменное напряжение, возникающий в
результате этого переменный магнитный поток возбуждает во вторичной обмотке
переменное напряжение той же частоты.
Однако напряжение на обмотках будет различным в зависимости от числа витков в каждой из них.
Согласно закону Фарадея, возникает ЭДС, равная :

54 в первичной обмотке
ε
1
=-N
1
dt
d

, во вторичной -
ε
2
=-N
2
dt
d

Напряжение, приложенное к первичной обмотке, равно ( без учета омических потерь) U
1
= -ε
1
=N
1
dt
d

, а для вторичной обмотки можно записать: U
2
=
ε
2
. С учетом этого можно теперь получить так называемое уравнение трансформатора, показывающее, как напряжение на вторичной обмотке связано с напряжением на первичной:
2 1
2 1
N
N
U
U

Если N
2

N
1
, то трансформатор называется повышающим, если же N
2

N
1
, то трансформатор называется понижающим. В аппарате для гальванизации выполняется последнее условие.
В аппарате для гальванизации трансформатор кроме того, что преобразует напряжение переменного тока, обеспечивает электробезопасность больного. Индуктивная связь между обмотками исключает возможность непосредственного соединения больного с сетью переменного напряжения в 220 В. В противном случае ( например, заземлении больного ) может произойти электротравма.
Полупроводниковый диод - прибор , основным элементом которого является контакт двух полупроводников с различными типами проводимости: n и p. В полупроводниках n - типа основные носители заряда - электроны, в p -типа - дырки.
Контакт двух полупроводников с различными типами носителей заряда называют
n-p - переходом ( или электронно-дырочным ). Контактный слой обладает хорошей электропроводимостью только в одном направлении и почти не пропускает ток в другом направлении.
На этом свойстве контактного слоя основана работа диода в качестве
выпрямителя.
Потенциалы на концах вторичной обмотки изменяются каждую половину периода. Допустим, в точке С ( верхний конец обмотки ) потенциал положительный, а в точке Д - потенциал отрицательный. В эту половину периода открыты диоды D
1 и D
3
, через них течет токI
1
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

перейти в каталог файлов
связь с админом