Слайд 1Ультразвук
Борисов Д и Миронов М
9 в класс
МОУ СОШ № 7 Г.
Шуя
Руководитель О.В. Лобарева
Слайд 2Цели и Задачи
Цели:
Узнать что такое ультразвук
Узнать, где он применяется
Узнать воздействие ультразвука
на человека
Задачи:
Изучить литературу
Изучить некоторые термины
Обобщить информацию
Слайд 3Ультразвук - механические колебания, находящиеся выше области частот, слышимых человеческим ухом
(обычно 20 кГц). Ультразвуковые колебания перемещаются в форме волны, подобно распространению света. Однако в отличие от световых волн, которые могут распространяться в вакууме, ультразвук требует упругую среду такую как газ, жидкость или твердое тело.
Что такое ультразвук?
Слайд 4Подробнее об ультразвуке
Субъективными свойствами нашего слуха определяется нижняя граница ультразвуковых частот,
которая отделяет ее от частоты слышимого звука. Эта граница, таким образом, является условной, и каждый из нас по-разному определяет, что такое ультразвук. Верхняя граница обозначена упругими волнами, их физической природой. Они распространяются только в материальной среде, то есть длина волны должна быть существенно больше, чем длина свободного пробега имеющихся в газе молекул или же межатомных расстояний в твердых телах и жидкостях. При нормальном давлении в газах верхняя граница частот УЗ - 109 Гц, а твердых телах и жидкостях - 1012-1013Гц.
Слайд 5Источники ультразвука
Частота ультразвуковых колебаний, применяемых в промышленности и биологии, лежит в
диапазоне от нескольких десятков кГц до единиц МГц. Высокочастотные колебания обычно создают с помощью пьезокерамических преобразователей, например, из титанита бария. В тех случаях, когда основное значение имеет мощность ультразвуковых колебаний, обычно используются механические источники ультразвука. Первоначально все ультразвуковые волны получали механическим путём (камертоны, свистки, сирены).
Слайд 6Излучатели ультразвука можно подразделить на две большие группы.
излучатели-генераторы
электроакустические преобразователи
струи газа или
жидкости
колебания в них возбуждаются из-за наличия препятствий на пути постоянного потока
преобразуют уже заданные колебания электрического напряжения или тока в механическое колебание твёрдого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.
Слайд 7В природе УЗ встречается как в качестве компонентов многих естественных шумов
(в шуме ветра, водопада, дождя, в шуме гальки, перекатываемой морским прибоем, в звуках, сопровождающих грозовые разряды, и т. д.), так и среди звуков животного мира.
Слайд 8Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают при этом ртом
сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. На расстоянии 1 — 5 см от головы животного давление ультразвука достигает 60 мбар, то есть соответствует в слышимой нами частотной области давлению звука, создаваемого отбойным молотком. Эхо своих сигналов летучие мыши способны воспринимать при давлении всего 0,001 мбар, то есть в 10000 раз меньше, чем у испускаемых сигналов.
Слайд 9У ночных бабочек из семейства медведиц развился генератор ультразвуковых помех, «сбивающий
со следа» летучих мышей, преследующих этих насекомых.
Слайд 10Эхолокацию используют для навигации и птицы — жирные козодои, или гуахаро.
Слайд 11Ультразвуковой эхолокацией в воде пользуются китообразные.
Слайд 12Ультразвуковые свистки
Свисток Гальтона
Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин Фрэнсис
Гальтон.
Ультразвук здесь создаётся подобно звуку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль такого острия в свистке Гальтона играет «губа» в маленькой цилиндрической резонансной полости. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту «губу»; возникают колебания, частота которых (около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика. В основном его применяют для подачи команд при дрессировке собак и кошек.
Слайд 13Большинство ультразвуковых свистков можно приспособить для работы в жидкой среде. По
сравнению с электрическими источниками ультразвука жидкостные ультразвуковые свистки маломощны, но иногда, например, для ультразвуковой гомогенизации, они обладают существенным преимуществом. Так как ультразвуковые волны возникают непосредственно в жидкой среде, то не происходит потери энергии ультразвуковых волн при переходе из одной среды в другую.
Жидкостный ультразвуковой свисток
Слайд 14Применение ультразвука
Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ)
Благодаря хорошему распространению ультразвука в
мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией, ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.
Слайд 15Приготовление смесей с помощью ультразвука
Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей
(гомогенизации). Получаемые эмульсии играют большую роль в современной промышленности, это: лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика.
Слайд 16Применение ультразвука для очистки
Оно основано на возникновении под его воздействием в
жидкости различных нелинейных эффектов. К ним относится кавитация, акустические течения, звуковое давление. Основную роль играет кавитация. Её пузырьки, возникая и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия. Используемый для этих целей ультразвук имеет низкую частоту и повышенную мощность.
В лабораторных и производственных условиях для мытья мелких деталей и посуды применяются ультразвуковые ванны заполоненные растворителем (вода, спирт и т. п.). Иногда с их помощью от частиц земли моют даже корнеплоды (картофель, морковь, свекла и др.).
В быту, для стирки текстильных изделий, используют специальные, излучающие ультразвук устройства, помещаемые в отдельную ёмкость.
Слайд 17Ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Такой
вид сварки применяется для соединения деталей, нагрев которых затруднён, при соединении разнородных металлов, металлов с прочными оксидными плёнками (алюминий, нержавеющие стали, магнитопроводы из пермаллоя и т. п.), при производстве интегральных микросхем.
Слайд 18Влияние на организм человека ультразвука
Так как газообразная и жидкая среды способны
отлично поглощать ультразвук, в то время как твердые вещества его проводят, скелетная система тела человека также представляет собой хороший проводник. Ультразвуковое воздействие в организме человека в первую очередь провоцирует появление термического эффекта, являющегося следствием энергетической трансформации волны ультразвука в тепло.
Слайд 19Помимо этого, он становится причиной микроскопических растяжений и сжатий ткани (это
называется микромассажем), а также стимулирует кровообращение. В связи с этим происходит улучшение функционирования разных тканей организма человека и кровотока. Кроме того, ультразвук может оказывать стимулирующее влияние на протекание процессов обмена и рефлекторно-нервное действие. Он способствует изменениям не только в органах, на которые воздействует, но также на другие органы и ткани. -
Слайд 20При этом интенсивное и продолжительное влияние разрушает клетки и приводит к
их гибели. Связано это с тем, что в жидкостях организма под воздействием ультразвука формируются полости (такое явление называется кавитацией), из-за чего происходит отмирание тканей. Волна ультразвука способна также разрушить многие микроорганизмы, а это способствует инактивации таких вирусов, как энцефалит либо полиомиелит.
Слайд 21Влияние ультразвука на белок вызывает нарушение структуры составляющих его частиц и
дальнейший их распад. Кроме того, он разрушает в крови эритроциты и лейкоциты, ее свертываемость и вязкость значительно повышаются. Волна ультразвука угнетающе воздействует на клеточное дыхание, снижает количество кислорода, потребляемого ею, становится причиной инактивации ряда гормонов и ферментов. Так что влияние на организм человека ультразвука все же не очень хорошее.
Слайд 22Благодаря этим свойствам, ультразвук при ряде условий способен оказывать бактерицидное, спазмолитическое,
противовоспалительное и болеутоляющее действие. Использование ультразвука может сочетаться с другими терапевтическими приемами. Из-за повышенной биологической активности необходимо соблюдать осторожность при лечении ультразвуком.
Слайд 23Вывод
На текущий момент ультразвук широко применяется в различных областях, но в
будущем он найдет еще большее применение