Вопросы и задачи к экзамену по биофизике для студентов

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ЭКЗАМЕНУ ПО БИОФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

1 КУРСА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

ТЕМА: Механика (Вопросы из теории).

1. Поступательные, вращательные и колебательные движения. Незатухающие колебания. Уравнение незатухающих колебаний.

Дайте определение: а) механики; б) кинематики; в) основной задачи кинематики; г) основных понятий кинематики — механического движения, принципов классификации движений (по виду, форме траектории, характеру изменения кинематических характеристик), основных характеристик движений (путь — S, перемещение — S, скорость — V, ускорение — a), относительности механического движения, системы отсчёта (тело отсчёта, система координат, отсчёт времени), материальной точки, траектории; д) поступательного, вращательного, колебательного движений; ж) незатухающих колебаний и их характеристик (амплитуды, периода, частоты, циклической частоты) и уравнения.

2. Затухающие колебания. Уравнение затухающих колебаний.

1.  Дайте определение: а) затухающих колебаний, б) дифференциального уравнения затухающих колебаний, в) решение уравнения затухающих колебаний,

2.  Коэффициент затухания. Декремент и логарифмический декремент затухания.

3.  Вынужденные колебания? Резонанс? Автоколебания?

4.  Механические волны. Уравнение волны.

5.  Поток энергии. Вектор Умова.

6.  Момент инерции вращательного движения твердых тел.

7.  Кинетическая энергия вращающегося тела.

8.  Основное уравнение динамики вращатель­ного движения.

9.  Момент импульса вращающегося твердого тела.

10. Теорема Штейнера-Гюйгенса.

11. Работа при вращательном движении твердого тела.

12. Дайте определение периода колебаний.

13. Дайте определение частоты колебаний.

14. Дайте определение амплитуды колебаний.

15. Дайте определение фазы колебаний.

16. Дайте определение циклической частоты колебаний.

17. Дайте определение гармонических колебаний.

18. Момент инерции шара?

19. Момент инерции сплошного цилиндра?

20. Момент инерции материальной точки?

21. Какая связь между коэффициентом затухания и логарифмическими декрементом затухания?

22. Уравнение плоской упругой волны?

ТЕМА: Механика (Задачи).

1. Ротор электродвигателя, имеющий частоту вращения 955 об/мин, после выключения остановился через 10 с. Считая вращение равнозамедленным, определить угловое ускорение ротора после выключения электродвигателя. Сколько оборотов сделал ротор до остановки? (80 об/мин).

2. Определить момент инерции сплошного шара массой m =10 кг и радиусом R = 0,1 м относительно оси, проходящей через центр тяжести (J = 0,04 кг×м2).

3. Определить момент инерции вала массой m =5 кг и радиусом R= 0,02 м относительно оси, параллельной его оси симметрии и удаленной от нее на а =10 см (J = 0,051 кг×м2).

4. Найдите смещение, скорость, ускорение колеблющегося тела через 2с после начала колебаний, амплитуда которого 10 см, период колебаний 12 с. Начальная фаза равна нулю (0,05м; -0,045м/с; — 0,014 м/с2).

5. Груз массой 400 г совершает колебания на пружине с жёсткостью 250 Н/м. Амплитуда колебаний 15 см. Найдите полную механическую энергию колебаний и наибольшую скорость движения груза (2,8 Дж; 3,75 м/с).

6. Уравнение гармонического колебания имеет вид: x = 0,06 cos(100pt) (м). Каковы амплитуда, частота и период колебаний? (0,06 м; 50 Гц; 0,02 с).

7. В какой фазе находится точка, которая совершает косинусоидальные колебания, через 0,1 с после начала колебаний, если: 1)период колебаний 0,2 с; 2) частота колебаний 15 Гц. Начальная фаза равна 0. (p; 3 p)

8. При фазе p/3 рад смещение было равно 1 см. Найдите амплитуду колебаний, а также смещение при фазе 3 p/4 рад. (0,02 м; -1,4 см)

9. Мимо неподвижного наблюдателя, стоящего на берегу озера, за 6 с прошло 4 гребней волн. Расстояние между первым и третьим гребнем 12 м. Определите период колебаний частиц воды, скорость распространения и длину волны. (2 с; 3 м/с; 6 м)

10. Два поезда идут навстречу друг другу со скоростями 36 км/ч и 54 км/ч. Пассажир в первом поезде замечает, что второй поезд проходит мимо него в течение 6 с. Какова длина второго поезда?(150м).

11. Линейная скорость точек обода вращающегося диска 3 м/с, а точек, находящихся на расстоянии 10 см ближе к оси вращения, 2 м/с. Найдите число оборотов диска в минуту. (96 об/мин)

12. Логарифмический декремент затухания равен 0,02. Во сколько раз уменьшится амплитуда после 50 полных колебаний? ( В е раз).

ТЕМА: Акустика (Вопросы из теории).

1. Дайте определение акустики.

2. Дайте определение звука.

3. Дайте определение ультразвука.

4. Дайте определение инфразвука.

5.Физические характеристики звука.

6. Субъективные характеристики звука.

7. Шкала интенсивности.

8. Единицы измерения на шкале интенсивности.

9. Пороги слышимости.

10. Шкала громкости.

11. Единицы измерения громкости.

12. Физика слуха.

13. Ультразвук.

14. Основные свойства ультразвука.

15. Особенности распространения ультразвука.

16. Действие ультразвука на биологические ткани.

17.Ультразвук в диагностике.

18. Инфразвук.

19. Физические характеристики инфразвука.

20. Биофизическое действие инфразвука.

21. На чем основано пространственное определение источника звука?

22. Какое назначение среднего уха?

23. Что является главной частью внутреннего уха?

24. Какая функциональная цепь прослеживается во внутреннем ухе?

25. Каким образом можно получить ультразвук?

26. Какой диапазон частот относят к инфразвуку?

27. Какой диапазон частот относят к ультразвуку?

ТЕМА: Акустика (Задачи).

1. Какое значение интенсивности было зафиксировано, если порог слышимости 10-12 Вт/м2 и по шкале интенсивностей было получено 3 Б? (10-9 Вт/м2)

2. При определении спектральных характеристик порога слышимости было получено значение равное 10 дБ. Какое значение интенсивности было зафиксировано, если порог слышимости 10-12 Вт/м2? (10-11 Вт/м2)

3. Какое значение в дБ на шкале интенсивностей было получено, если измеренное с помощью прибора значение интенсивности соответствовало величине 10-13 Вт/м2, порог слышимости на данной частоте равен 10-12 Вт/м2? (10-13 Вт/м2)

4. Два звука одинаковой частоты 1 кГц отличаются по громкости на 30 дБ. Во сколько раз отличаются их интенсивности? (В 1000 раз)

5. Разность хода звуковых волн, приходящих в левое и правое ухо человека составляет 1 см. Определить сдвиг фаз между обоими звуковыми ощущениями для тона с частотой 1000 Гц, если скорость звука в воздухе равна 340 м/с (p/17).

6. Известно, что человеческое ухо воспринимает упругие волны в интервале частот от 20 Гц до 20 кГц. Каким длинам волн соответствует этот интервал в воздухе и воде. Скорости звука в воздухе в воде равны соответственно 340 м/с и 1400 м/с. (Для воздуха 17 м и 0,017 м; для воды 70 м и 0,07 м).

ТЕМА: Электропроводность биологических тканей. Физические основы реографии. Импеданс биологических тканей (Вопросы из теории).

1. Чем обусловлена зависимость электропроводности биологических тканей от частоты тока?

2. Как называется суммарное сопротивление биологических тканей?

3. Зависит ли импеданс биологических тканей от частоты тока?

4. Что называют дисперсией сопротивления биологических тканей?

5. Какой диапазон частот соответствует a-дисперсии?

6. Какой диапазон частот соответствует b-дисперсии?

7. Какой диапазон частот соответствует g-дисперсии?

8. Когда исчезает дисперсия сопротивления биологических тканей?

9. Что положено в основу реографии?

10. В чем состоит первичное действие постоянного тока на биологические объекты?

11. На чем основан электрофорез?

12. От каких параметров зависит действие переменного тока на биологические объекты?

13. Что называют порогом ощутимого тока?

14. Что называют порогом неотпускающего тока?

15. Какие ткани и почему сильнее нагреваются в переменном магнитном поле?

16. Какие ткани и почему сильнее нагреваются в переменном электрическом поле?

ТЕМА: Элементы теории информации (Вопросы из теории).

1.  Что называется информационной энтропией?

2.  Чему равна энтропия системы, которая может находиться в n равновероятных состояниях?

3.  По какой формуле рассчитывается энтропия системы, которая может находиться в n неравновероятных состояниях?

4.  Дайте наиболее полное определение информации.

5.  Дайте определение единицы информации — 1 бит.

6.  Что называется пропускной способностью канала связи?

7.  В каком случае информационная энтропия системы принимает минимальное значение

8.  В каком случае информационная энтропия системы принимает максимальное значение?

9.  Общая схема съема, передачи и регистрации информации.

ТЕМА: Элементы теории информации (Задачи).

1.  Грани правильного тетраэдра пронумерованы. Определите количество информации, заключенное в сообщении о том, что тетраэдр выпал гранью 4? (2 бита.)

2.  Определите количество информации, заключенное в сообщении о том, что из колоды карт выпала карта валет пиковый? Вся колода состоит из 32 карт. (5 бит.)

3.  Определите количество информации, заключенное в сообщении состоящем из 4 символов, если весь алфавит сообщений содержит 8 символов. (12 бит.)

4.  Какое количество информации содержится в сообщении о том, что данный нуклеотид в молекуле ДНК содержит цитозин, если известно, что в ДНК встречаются азотистые основания четырех типов. (2 бита.)

5.  Определите энтропию системы, которая может находиться в трех состояниях с вероятностями 0,25, 0,25, 0,5 соответственно. (1,5 бита.)

6.  Определите энтропию двумерной характеристики данного вида растения, которое может иметь один из 8 видов цветов и одну из 4 форм листа. ( 5 бит.)

7.  Определите количество информации, которое получит экспериментатор при однократном изъятии шарика из урны, если в урне находится 15 черных, 15 красных, 15 зеленых и 15 белых шаров. ( 2 бита.)

8.  Определите количество информации, которое получит экспериментатор-дальтоник, воспринимающий красный и зеленый цвет как один при однократном изъятии шарика из урны. В урне находится 25 черных, 25 красных, 25 зеленых и 25 белых шаров. (Ответ: 1,5 бита.)

9.  Определите пропускную способность канала связи, если при передаче информации в течение 24 секунд было передано 2640 бит информации. (Ответ: 110 бит/с.)

10.  Определите количество информации, заключенное в сообщении о событии, вероятность наступления которого равна 0,5 .(1 бит.)

11.  Определите энтропию системы, которая может находиться в 8 равновероятных состояниях. ( 3 бита.)

12.  Определите энтропию системы: колода карт (32 карты) и тетраэдр. (Ответ: 7 бит.)

13.  Определите пропускную способность канала связи, если при передаче информации в течение 16 секунд было передано 192 бита информации. (Ответ: 12 бит/с)

14.  Какое количество информации было передано по каналу связи в течение 15 секунд, если пропускная способность его 20 бит/с? (Ответ: 300 бит.)

15.  Как долго осуществлялась передача информации, если при пропускной способности канала связи 25 бит/с было передано 600 бит информации? (Ответ: 24 с.)

ТЕМА: Сенсорные системы.

Вопросы из теории.

1.  Как формулируется закон Вебера?

2.  Как в аналитическом виде выглядит закон Вебера?

3.  Как в аналитическом виде выглядит закон Стивенса.

4.  Как в аналитическом виде выглядит закон Вебера-Фехнера.

5.  Дайте определение абсолютного порога ощущения.

6.  Дайте определение максимального абсолютного порога ощущения?

7.  Дайте определение дифференциального пространственного порога?

1.  Дайте определение дифференциального временного порога?

2.  Дайте определение психофизического направления?

ТЕМА: СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ. (Вопросы из теории).

1. Какое явление называется ближним порядком?

2.  Коэффициент β называют температурным коэффициентом объемного расширения.

3. Физический смысл коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

4. Как найти величину избыточного давления внутри капли?

5. Что называют краевым углом?

6. Чему равен краевой угол при полном смачивании?

7. Чему равен краевой угол при полном несмачивании?

8. Какие явления называют капиллярными?

9. Какие параметры входят в формулу Жюрена?

10. Как вычисляется коэффициент объемного сжатия жидкости?

11. Что называют  модулем упругости  воды?

12. Что называют  вязкостью жидкости?

ТЕМА: СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ. (Задачи)

1. Для определения поверхностного натяжения воды использован метод отрыва капель. Определите поверхностное натяжение воды, если масса 200 капель воды равна 9,2 г, а диаметр шейки капли во время её отрыва равен 2 мм (7,2×10-2 Н/м).

2. На какую высоту поднимется вода в грунте вследствие его пористости, если диаметр грунтовых капилляров 7,5·10-5 м, а вода полностью смачивает грунт? (0,4 м).

3. Капля воды вытекает из вертикальной стеклянной трубки, диаметр которой равен 1 мм. Определите массу капли в момент отрыва. (2,4·10-5кг)

4. Определите диаметр пор в бумаге, если вода поднимается в них на высоту 30 см. (9,9·10-5 м)

5. В капиллярной трубке радиусом 0,5 мм жидкость поднялась на 11 мм. Найдите плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения 22 мН/м, (820 кг/м3)

6. При увеличении площади поверхности глицерина на 50 см2 совершена внешними силами работа 2,95·10-4 Дж. Определите коэффициент поверхностного натяжения глицерина. (5,9·10-2 Дж/м)

ТЕМА: Биореология и гемодинамика (Вопросы из теории).

1.  Какие параметры входят в формулу Ньютона для силы внутреннего трения?

2.  Какие параметры входят в формулу Пуазейля.

3.  Какие параметры входят в формулу для расчета числа Рейнольдса.

4.  Что называют пульсовой волной?

5.  Какие параметры влияют на скорость пульсовой волны в крупных сосудах?

6.  Что называют кинематической вязкостью?

7.  Какие параметры влияют на характер течения жидкости по сосудам?

8.  В каком интервале изменяется скорость пульсовой волны в организме человека?

9.  Что влияет на величину коэффициента вязкости ньютоновских жидкостей?

10.  От чего, кроме природы жидкости, зависит сила внутреннего трения между двумя слоями жидкости, движущимися с различными скоростями?

11.  Какая жидкость называется неньютоновской?

12.  Изменяется ли скорость движения и расход несжимаемой жидкости при движении ее по трубе переменного сечения?

13.  Какой физический смысл коэффициента вязкости?

14.  От каких параметров зависит гидравлическое сопротивление вязкой жидкости?

15.  Какие методы используют для определения вязкости крови?

16.  Изменяется ли градиент давления при движении жидкости по трубе переменного сечения?

17.  Какую работу в среднем выполняет сердце за одно сокращение?

18.  Какую в среднем мощность развивает сердце человека?

19.  Что изучает гемодинамика?

20.  В каких единицах измеряется динамическая вязкость жидкости в СИ?

21.  Что определяется числом Рейнольдса при движении вязкой жидкости по трубе?

22.  Является ли кровь ньютоновской жидкостью и почему?

23.  Как распределяется скорость слоев вязкой жидкости по сечению трубы?

24.  Почему скорость течения крови в капиллярах минимальна по сравнению со скоростью ее движения в венах, артериях и артериолах?

25.  При измерении давления по методу Короткова прослушиваются характерные тоны и шумы. Почему они пропадают, когда давление в манжете становится ниже диастолического?

26.  На что затрачивается работа, совершаемая сердцем?

27.  На чем основан ультразвуковой метод измерения скорости кровотока?

28.  Каково значение критерия Рейнольдса в крупных сосудах?:

29.  Что называют расходом жидкости?

30.  Что является причиной движения крови по сосудистому руслу?

31.  Какие параметры входят в уравнение Лапласа?

32.  Какие параметры входят в уравнение Ламме?

ТЕМА: Биореология и гемодинамика (Задачи).

1.  Вычислите силу трения, действующую на площадь 4 м2 дна русла, если по нему перемещается поток воды высотой 4 м, скорость верхнего слоя воды 30 см/с, скорость нижних слоев постепенно уменьшается и равна 0 у дна, вязкость воды 1´10-3 Па´с. (Ответ: 0,3 мН).

2.  На каждый квадратный метр площади дна канала, по которому протекает вода, действует сила 0,63 мН. Определите высоту движущегося потока воды, если скорость верхних слоев воды 0,5 м/с, а затем постепенно убывает и у дна становится равной 0. Вязкость воды 1 мПа´с. (Ответ: 0,79 м).

3.  Определите коэффициент вязкости воды, если известно, что на каждый квадратный метр дна действует сила 0,3 мН. Скорость верхних слоев воды 0,3 м/с. Скорость нижних слоев постепенно убывает и у дна становится равной 0. Высота слоя воды 1м. (Ответ: 1 мПа´с).

4.  Определите расход воды, если диаметр трубы 4 см, а скорость течения воды 15 см/с. (Ответ: 188 см3/с).

5.  В узкой части горизонтальной трубы сечением 50 см2 скорость течения воды 75 см/с. Какая скорость течения воды в сечении площадью 250 см2? (Ответ: 15 см/с).

6.  В широкой части горизонтальной трубы сечением 50 см2 скорость течения воды 75 см/с. Какая скорость течения воды в сечении площадью 10 см2? (Ответ: 3,75 м/с).

7.  В широкой части горизонтальной трубы скорость течения воды равна 50 см/с. Какая скорость течения воды в узкой части той же трубы, диаметр которой в три раза меньше? (Ответ: 4,5 м/с).

8.  Каково гидравлическое сопротивление кровеносного сосуда длиной 0,12 м и радиусом 0,1 мм? (Вязкость крови 5 мПа´с). (Ответ: 1,53´1013 Па´с/м3).

9.  Каково гидравлическое сопротивление кровеносного сосуда длиной 0,15 м и радиусом 0,5 мм. Вязкость крови 5 мПа´с. (Ответ: 3,06´1010 Па´с/м3).

10.  Как изменится гидравлическое сопротивление при увеличении площади сечения трубы в 2 раза? (Ответ: уменьшится в 4 раза).

11.  Как изменится гидравлическое сопротивление кровеносного сосуда при увеличении его радиуса в 2 раза? (Ответ: уменьшится в 16 раз).

12.  Как изменится гидравлическое сопротивление сосуда, если вязкость крови увеличится в 2 раза? (Ответ: увеличится в 2 раза).

13.  Определите максимальную массу крови, которая может пройти через аорту в одну секунду, чтобы движение крови сохранялось ламинарным. Диаметр аорты 2,5 см, вязкость крови равна 5´10-3 Па´с, число Рейнольдса 2300. (Ответ: 0,23 кг).

14.  Определите диаметр кровеносного сосуда, если через него проходит в одну секунду кровь массой 10 г. Течение крови считать ламинарным. Число Рейнольдса равняется 1000. (Вязкость крови 4´10-3 Па´с). (Ответ: 3,2мм).

15.  Определите число Рейнольдса, если через аорту диаметром 3 см за 1 с проходит 100 г крови. (Вязкость крови 5 мПа´с). (Ответ: 850).

16.  Скорость пульсовой волны в артериях составляет 16 м/с. Чему равен модуль упругости этих сосудов, если известно, что отношение радиуса просвета к толщине стенки сосуда равно 1,5. Плотность крови 1,05´103 кг/м3. (Ответ: 8,1´105 Па).

17.  Определить отношение радиуса просвета к толщине стенки сосуда, если известно, что скорость пульсовой волны в артериях составляет 8 м/с, модуль упругости этих сосудов 0,8´106 Па, плотность крови 1,05´103 кг/см3. (Ответ: 5,95).

18.  Как изменится скорость пульсовой волны, если толщина стенки сосуда станет в 2 раза больше? (Ответ: увеличится в 1,41 раз).

19.  Как изменится скорость распространения пульсовой волны в сосуде при изменении толщины стенки сосуда от 0,4 мм до 0,5 мм. (Ответ: увеличится в 1,1 раза).

20.  Как изменится скорость распространения пульсовой волны в сосуде при изменении плотности крови от 1,1 г/см3 до 1 г/см3. (Ответ: увеличится в 1,04 раза).

ТЕМА: Термодинамика (Вопросы из теории).

1.  Дайте определение термодинамической системы.

2.  Дайте определение изолированной термодинамической системы.

3.  Дайте определение закрытой термодинамической системы.

4.  Дайте определение открытой термодинамической системы.

5.  Какие термодинамические параметры описывают термодинамическую систему?

6.  Какие величины в термодинамике называются экстенсивными?

7.  Какие величины в термодинамике называются интенсивными?

8.  Какой процесс называется обратимым термодинамическим процессом?

9.  Какой процесс называется необратимым термодинамическим процессом?

10.  Какая формула отражает первый закон термодинамики в случае изобарического (изохорического, изотермического, адиабатического) процесса?

11.  Сформулируйте второй закон термодинамики.

12.  Что является термодинамической функцией?

13.  Какая энергия называется свободной энергией?

14.  Что характеризует термодинамическая вероятность?

15.  Какое состояние термодинамической системы называется стационарным?

16.  Можно ли гомеостаз отнести к стационарному состоянию?

17.  Может ли изменение энтропии быть отрицательным?

18.  Перечислите признаки стационарного состояния системы.

19.  Какая теплота называется приведенной?

20.  Какая формула используется для расчета приведенной теплоты?

21.  В каких единицах в СИ измеряется приведенная теплота?

22.  В каких единицах в СИ измеряется энтропия?

23.  Объясните, что происходит со свободной энергией в изотермической системе с постоянным объемом при приближении к равновесному состоянию?

24.  Какую энергию называют связанной?

25.  Живой организм представляет собой открытую термодинамическую систему, которая в условиях протекания необратимых процессов находится в стационарном состоянии. Дайте правильную формулировку критерия стационарности для такой системы (теорема Пригожина).

ТЕМА: Термодинамика (Задачи).

1.  Системе сообщили количество теплоты Q=50 Дж при температуре 5°С. Определите приведенную теплоту Qпр. (Ответ: 0,18 Дж/К)

2.  В систему было передано количество теплоты Q=60 Дж. Система при этом выполнила некоторую работу. Определить изменение внутренней энергии системы. (Ответ: не хватает данных для расчета)

3.  В систему было передано 40 Дж теплоты. Определить изменение внутренней энергии системы, если система при этом выполнила работу А=30 Дж. (Ответ: 10 Дж)

4.  Определить количество теплоты, переданное системе при температуре 27 градусов Цельсия, если приведенная теплота оказалась равной Qпр.=30 Дж/К. (Ответ: 9000 Дж)

5.  Определить изменение внутренней энергии системы, в которую было передано 40 Дж теплоты. Работа системой не совершается. (Ответ: 40 Дж)

6.  Сколько энергии теряет человек за сутки в результате теплового излучения, если поверхность тела принять равной 2°С, температуру тела считать 37°С, температуру окружающей среды 17°С. (Постоянная Стефана-Больцмана 5,68´10-8 Вт/(м2´К4), a=0,9). (Ответ: 19 МДж.)

7.  Поверхность тела человека 2 м2, температура 37°С, у кролика соответственно 0,5 м2 и 40°С. При прочих равных условиях и температуре окружающей среды 20°С у кого и во сколько раз энергетические потери за счет теплового излучения больше? (Ответ: у человека больше в 3,35 раза.)

ТЕМА: Биологические мембраны (Вопросы из теории).

1.  Каким уравнением описывается процесс простой диффузии?

2.  Какой физический смысл коэффициента диффузии?

3.  Какие основные вещества входят в состав биологической мембраны?

4.  Дайте определение пассивного транспорта (ПТ)

5.  Дайте определение активного транспорта (АТ)

6.  Дайте определение потока вещества через мембрану.

7.  Дайте определение плотности потока вещества через мембрану.

8.  Перечислите виды диффузии вещества через мембрану, которые относятся к облегченному типу?

9.  Какими физическими параметрами можно характеризовать мембраны биологической клетки?

10.  Приведите примеры процессов, которые можно отнести к пассивному транспорту?

11.  Приведите примеры процессов, которые можно отнести к активному транспорту?

12.  Какая в среднем толщина биологической мембраны живой клетки?

13.  В состоянии физиологического покоя проницаемость биологической мембраны для различных ионов неодинакова. Как соотносятся проницаемости для ионов К+, Nа+, Сl-?

14.  При росте живой клетки увеличивается общая площадь цитоплазматической мембраны. При прочих равных условиях изменяются ли поток и плотность потока веществ в клетку и из нее?

15.  Назовите пассивные электрические характеристики, которые характерны для цитоплазматических мембран нервных клеток в организме человека и животных?

16.  В результате локального нагревания некоторого участка мышцы температура в нем повысилась до 38,2 градусов по Цельсию. Как изменятся направление и интенсивность диффузии веществ через мембраны клеток этого участка?

ТЕМА: Биологические мембраны (Задачи).

1.  Рассчитайте коэффициент диффузии вещества в мембране, если градиент концентрации вещества в мембране составляет 2´104 моль/м4, поток вещества сквозь мембрану площадью 3´10-4 м2 равен 0,03 моль/с? (Ответ: 5´10-3 м2/с.)

2.  Концентрация ионов калия (К+) на внешней стороне мембраны составляет 20 моль/л, на внутренней стороне 40 моль/л. Изменится ли поток вещества через мембрану, если при прочих равных условиях в 5 раз увеличится концентрация на внешней и внутренней сторонах мембраны? (Ответ: увеличится в 5 раз.)

3.  Рассчитайте плотность потока некоторого вещества через плазматическую мембрану Characeratophylla толщиной 8 нм, если коэффициент диффузии этого вещества составляет 1,6´10-4 м2/с. Концентрация этого вещества в начальный момент времени на наружной стороне мембраны была равна 0,3 моль/м3, а на внутренней стороне мембраны в 5 раз меньше? (Ответ: 4,8 кмоль/(м2´с).)

4.  Найдите коэффициент проницаемости плазматической мембраны Mycoplasma для формамида, при разнице концентраций этого вещества внутри и снаружи мембраны, равной 0,05 моль/м3, плотность потока его через мембрану составляет 16´10-3 моль´/(м2´с) (Ответ: 0,32 м/с).)

5.  При изменении температуры среды, окружающей мембрану, коэффициент диффузии увеличится в 2,5 раза. Изменится ли проницаемость мембраны? (Ответ: увеличится в 2,5 раза).

6.  При прочих равных условиях площадь мембраны увеличили в 3,7 раза. Изменится ли плотность потока вещества сквозь мембрану? (Ответ: не изменится).

7.  При прочих равных условиях толщину мембраны увеличили в 4,6 раза. Изменится ли поток вещества сквозь мембрану? (Ответ: уменьшится в 4,6 раза).

8.  При прочих равных условиях толщину мембраны увеличили в 6 раз. Изменится ли плотность потока вещества сквозь мембрану? (Ответ: уменьшится в 6 раз).

9.  Изменится ли плотность потока вещества сквозь мембрану, если градиент концентрации вещества увеличили в 3,5 раза, а площадь мембраны уменьшили в 3,5 раза? (Ответ: увеличится в 3,5 раза).

10.  Изменится ли поток вещества сквозь мембрану, если градиент концентрации вещества увеличили в 2,5 раза, а площадь мембраны уменьшили в 2,5 раза? (Ответ: не изменится).

11.  Чему равна разность концентраций формамида в начальный момент времени, если плотность потока формамида через плазматическую мембрану толщиной 10 нм составляет 10,08 кмоль/(м2´с). Коэффициент диффузии этого вещества равен 0,7´10-4 м2/с. (Ответ: 1,44 моль/м2).

ТЕМА: Биопотенциалы (Вопросы из теории).

1.  Какие причины приводят к возникновению потенциала покоя?

2.  По какой формуле рассчитывается потенциал Нернста?

3.  Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.

4.  Что называется потенциалом покоя?

5.  Что называют потенциалом действия?

6.  Какие главные процессы в мембране сопровождают возбуждение биологической клетки?

7.  Во сколько раз изменится потенциал покоя, если при прочих равных условиях температура среды увеличится от 35 градусов по Цельсию до 42? (Ответ: увеличится в 1,023 раза).

8.  Какой механизм является одним из главных при восстановлении ионного состава цитоплазмы, нарушенного возникновением потенциала действия?

9.  Какое математическое уравнение описывает механизм распространения потенциала действия (телеграфное уравнение) по нервному волокну?

10.  Как осуществляется распространение потенциала действия по безмякотному волокну?

11.  Как соотносятся проницаемости для ионов K+, Na+, Cl — при возбуждении мембраны биологической клетки?

12.  Как осуществляется распространение потенциала действия по миелинизированным нервным волокнам?

ТЕМА: Генез электрограмм (Вопросы из теории).

1.  Какую информацию можно получить, используя метод электрокардиографии?

2.  Какое соотношение соответствует электрическому дипольному моменту?

3.  Какие точки, расположенные на поверхности тела человека, образуют треугольник Эйнтховена?

4.  На какие участки поверхности тела человека крепятся электроды для регистрации разности потенциалов, генерируемых сердцем, в первом стандартном отведении?

5.  На какие участки поверхности тела человека крепятся электроды для регистрации разности потенциалов, генерируемых сердцем, во втором стандартном отведении?

6.  На какие участки поверхности тела человека крепятся электроды для регистрации разности потенциалов, генерируемых сердцем, в третьем стандартном отведении?

7.  Что является водителем ритма 1-го порядка?

8.  Что является водителем ритма 2-го порядка?

9.  Что является водителем ритма 3-го порядка?

10.  С какой частотой генерирует импульсы водитель ритма 1-го порядка в норме?

11.  С какой частотой генерирует импульсы водитель ритма 2-го порядка в норме?

12.  С какой частотой генерирует импульсы водитель ритма 3-го порядка в норме?

13.  Какому процессу в сердце соответствует зубец Р на электрокардиограмме?

14.  Какому процессу в сердце соответствует комплекс QRS на электрокардиограмме?

15.  Какому процессу в сердце соответствует зубец Т на электрокардиограмме?

16.  Как заряжен возбужденный участок внутренней поверхности мембраны по отношению к невозбужденному?

17.  Как заряжен возбужденный участок наружной поверхности мембраны по отношению к невозбужденному?

18.  Что происходит с направлением и величиной интегрального электрического вектора сердца на протяжении кардиоцикла?

19.  Какой процесс называется реполяризацией?

20.  Какую информацию дает метод векторэлектрокардиографии?

21.  Каково соотношение между внутренним сопротивлением дипольного эквивалентного электрического генератора сердца и сопротивлением внешней среды:

22.  Какое соотношение позволяет определить силу тока, создаваемого эквивалентным электрическим генератором сердца?

23.  На электрокардиограмме величина Р зубца в 1-ом отведении оказалась равной 27 мм. Имеются ли изменения, и какие в величине этого зубца, если в норме он не превышает 0,25 мВ? (Чувствительность электрокардиографа 1 мВ/см). (Ответ: зубец Р увеличен в сравнении с нормой на 0,02 мВ).

24.  Найти частоту сердечных сокращений, если расстояние между двумя ближайшими R-зубцами было равно 50 мм, при скорости записи 25 мм/с. (30 уд/мин).

ТЕМА: Геометрическая оптика (Вопросы из теории).

1. Как рассматривают свет в геометрической оптике?

2. Какие оптические системы называют центрированными?

3. Какие центрированные оптические системы называют идеальными?

4. Какие виды недостатков оптических систем?

5. В чем заключается сферическая аберрация?

6. В чем заключается хроматическая аберрация?

7. Чем обусловлен астигматизм?

8. Чем обусловлена дисторсия?

9. Какие могут быть недостатки глаза?

10. Формула тонкой линзы?

11. Законы отражения, преломления?

12. Что называют оптической силой линз?

13. Единица измерения оптической силой линз?

14. Какие расстояния называют фокусными?

15. Какие плоскости называют главными?

16. Какую линию называют главной оптической осью?

17. Ход каких лучей можно использовать для построения изображений в оптических системах?

18. Сколько оболочек имеет глаз человека?

19. Какова оптическая сила глаза в норме?

20. Чему равна в норме острота зрения?

21. Чему равен предельный угол при нормальном зрении?

22. Что называют расстояние наилучшего видения?

23. Что называют ближайшей точкой ясного видения?

24. Что называют дальнейшей точкой ясного видения?

25. Как называют наиболее чувствительную к свету часть сетчатки?

26. В какой части сетчатки находятся только колбочки?

27. Чему равен в норме угол между главной оптической и зрительной осями?

28. Что называют аккомодацией?

29. Что называют разрешающей способностью оптических систем?

30. Полезное увеличение лупы?

31. Какую оптическую систему называют микроскопом?

32. Чему равно полезное увеличение микроскопа?

33. Как определяется разрешающая способность микроскопа?

ТЕМА: Геометрическая оптика (Задачи).

1. Найти полезное увеличение лупы, если ее фокусное расстояние равно 5 см. (5)

2. Чему равна оптическая сила тонкой линзы, фокусное расстояние которой равно 2 см? (50 дптр)

3. Найти полезное увеличение микроскопа, если фокусное расстояние объектива равно 5 см, окуляра – 2 см, а расстояние между объективом и окуляром составляет 16 см. (40)

4. У дальнозоркого человека расстояние наилучшего зрения равно 100 см. Какую оптическую силу должны иметь его линзы, чтобы он мог читать газету с расстояния 25 см? Для простоты будем считать, что линзы очков располагаются вплотную к глазам. (+3 дптр).

ТЕМА: Физическая оптика (Вопросы из теории).

1. Как рассматривают свет в физической оптике?

2. Что называют интерференцией света?

3. Какие волны называют когерентными?

4. Что называют геометрическим путем?

5. Что называют оптическим путем?

6. Условие максимума интерференции световых волн?

7. Условие минимума интерференции световых волн?

8. Какой микроскоп называют интерференционным?

9. Что называют дифракцией световых волн?

10. Принцип Гюйгенса-Френеля?

11. Дифракционная решетка?

12. Разрешающая способность дифракционной решетки.

13. Голография?

14. Поляризованный свет?

15. Каким образом можно получить поляризованный свет из естественного?

16. Что называют поляризатором?

17. Изменится ли интенсивность естественного света при прохождении через поляризатор?

18. Закон Малюса?

19. Закон Брюстера?

20. Оптические активные вещества?

21. Чему равен угол поворота плоскости поляризации при прохождении через оптически активное вещество?

22. На чем основано определение концентрации оптически активных растворов?

ТЕМА: Физическая оптика (Задачи).

1. Что будет происходить при наложении двух световых волн с длиной 500 нм, если их разность хода равна 1 мкм? (Максимум второго порядка)

2. Изменится ли интенсивность естественного света при прохождении через анализатор, если угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора составляет 450? (Уменьшится в 4 раза).

3. Чему равна разность фаз, если разность хода световых волн составляет 0,5 l? (1800).

ТЕМА :Ионизирующее излучение (Вопросы из теории).

1.  Какое излучение называют ионизирующим?

2.  Какое излучение называют рентгеновским излучением?

3.  Дайте определение поглощенной дозы ионизирующего излучения.

4.  Дайте определение эквивалентной дозы ионизирующего излучения

5.  Дайте определение экспозиционной дозы ионизирующего излучения

6.  Дайте определение мощности поглощенной дозы.

7.  Как рассчитывается мощность поглощенной дозы излучения?

8.  В каких единицах измеряется поглощенная доза радиоактивного излучения

9.  В каких единицах измеряется экспозиционная доза?

10.  В каких единицах измеряется мощность поглощенной дозы излучения?

11.  По какой формуле рассчитывается эквивалентная доза?

12.  Назовите основные принципы количественной радиобиологии.

13.  Сформулируйте правило Бергонье-Трибондо.

14.  Какая формула позволяет сделать расчет наименьшей длины волны в спектре тормозного рентгеновского излучения?

15.  Какая формула позволяет сделать расчет длины волны, на которую приходится максимум энергии в спектре тормозного рентгеновского излучения?

16.  Назовите главные первичные процессы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом.

17.  Какая формула позволяет сделать расчет массового коэффициента ослабления.

18.  Дайте определение радиоактивности.

19.  Сформулируйте основной закон радиоактивного распада и приведите его аналитический вид,

20.  Что называют активностью радиоактивного препарата и как ее можно рассчитать?

21.  В каких единицах измеряется активность радиоактивного препарата?

22.  Какие есть виды защиты от ионизирующего излучения?

23.  Сформулируйте закон ослабления потока излучения и приведите его аналитический вид.

24.  Дайте определение для линейной плотности ионизации.

25.  Что называют тормозной способностью?

ТЕМА: Ионизирующее излучение (Задачи).

1.  Найти минимальную длину волны в спектре тормозного рентгеновского излучения, если напряжение в рентгеновской трубке U=2 кВ? (Ответ: 0,615 нм).

2.  Изменится ли поток рентгеновского излучения, если, не меняя напряжения, в два раза увеличить силу тока в рентгеновской трубке? (Ответ: увеличится в 2 раза)

3.  Изменится ли поток рентгеновского излучения, если, не меняя силы тока, в два раза увеличить напряжение в рентгеновской трубке? (Ответ: увеличится в 4 раза)

4.  Изменится ли поток рентгеновского излучения, если в 5 раз увеличится напряжение в рентгеновской трубке и в 25 раз уменьшить силу тока? (Ответ: не изменится)

5.  Найдите поток рентгеновского излучения при U=10 кВ, I=1 мА. Анод изготовлен из вольфрама (Z=74). (Ответ: 7,4 мВт)

6.  Считая, что поглощение рентгеновского излучения не зависит от того, в каком соединении атом представлен в веществе, определите, во сколько раз массовый коэффициент ослабления кости Ca3(PO4)2 больше массового коэффициента ослабления воды? (Ответ: 68)

7.  В 200 г ткани поглощается 3´1012 бетта частиц с энергией 1,5´10-15 Дж каждая. Определите поглощенную дозу излучения. (Ответ: 22,5´10-3 Дж/кг)

8.  Определите эквивалентную дозу нейтронного излучения, если поглощенная доза равна 0,5´10-3 Гр, а коэффициент качества для нейтронов равен 7. ( Ответ: 3,5´10-3 Зв)

9.  Определите эквивалентную дозу бета — излучения, если поглощенная доза равна 2´10-3 Гр, а коэффициент качества к для бета-частиц равен 1. (Ответ: 2´10-3 Зв)

10.  Телом массой 50 кг была поглощена энергия 0,5 Дж. Определите поглощенную дозу излучения. (Ответ: 0,01 Дж/кг)

11.  Телом массой 40 кг в течение 3 часов была поглощена энергия 2 Дж. Определите мощность поглощенной дозы излучения. (Ответ: 4,6´10-6 Вт/кг)

12.  Средняя мощность экспозиционной дозы облучения в рентгеновском кабинете равна 6´10-12 Кл/(кг´с). Врач находится в течение дня 5 часов в этом кабинете. Какова его доза облучения за 6 рабочих дней? (Ответ: 64,8´10-8 Кл/кг.)

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО БИОФИЗИКЕ. (ФАРМ).

23. Поступательные, вращательные и колебательные движения. Незатухающие колебания. Уравнение незатухающих колебаний. Р. С.130-131

24. Затухающие колебания. Уравнение затухающих колебаний. Р. С.139-141

25. Коэффициент затухания. Декремент и логарифмический декремент затухания. Р. С.140-141

26. Вынужденные колебания. Резонанс. Р. С.141-143

27. Автоколебания. Р. С.143

28. Механические волны. Уравнение волны. Р. С.144-146

29. Поток энергии. Вектор Умова. Р. С.146-147

30. Акустика. Физические характеристики звука. Шкала интенсивности. Р. С.151-153

31. Характеристики слухового ощущения. Пороги слышимости. Р. С.153-154

32. Шкала громкости. Единицы измерения громкости. Р. С.154-155

33. Физика слуха. Р. С.160-164

34. Ультразвук. Основные свойства и особенности распространения. Действие ультразвука на биологические ткани. Ультразвук в диагностике. Р. С.164-168

35. Инфразвук. Физическая характеристика инфразвука. Биофизическое действие инфразвука. Р. С.168

36. Электропроводность биологических тканей. Физические основы реографии. Импеданс биологических тканей. Р. С.290-293

37. Физические процессы в биообъектах под действием постоянных и переменных электрических токов. Р. С.342-344

38. .Физические процессы в биообъектах под действием постоянных и переменных электрических и магнитных полей. Р. С.348-351

39. Информация. Количество информации. Единицы измерения количества информации. С.85-86

40. Информационная энтропия. Формула Хартли. Формула Шеннона. Р. С.86-89

41. Общая схема съема, передачи и регистрации информации. Р. С.90

42. Понятие о сенсорных системах. Абсолютные и дифференциальные пороги.

43. Элементы психофизики. Связь между изменением интенсивности ощущения с изменением силы раздражителя (законы Стивенса, Вебера, Вебера-Фехнера).

44. Предмет и метод биофизики. Связь биофизики с другими естественными науками.

45. Значение и особенности термодинамического метода изучения биологических систем. Первое начало термодинамики. Р. С.216

46. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Термодинамическое толкование энтропии.

47. Статистическое толкование энтропии. Второе начало термодинамики. Р. С.220-228

48. Организм как открытая система. Понятие продукции и притока энтропии в открытых системах. Р. С.236-238

49. Понятие о стационарном состоянии. Критерий стационарности. Теорема Пригожина.

50. Постоянство внутренней среды организма.

51. Сравнение стационарного состояния и термодинамического равновесия.

52. Аутостабилизация стационарных систем. Принцип Ле-Шателье-Бауэра.

53. Общие понятия биомеханики. Р. С.120

54. Механические свойства стенки кровеносных сосудов. Уравнение Ламе. Р. С.198-203

55. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Биореология. Р. С.169

56. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Р. С.169-170

57. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Р. С.170-171

58. Реологические свойства крови, плазмы и сыворотки.

59. Методы определения вязкости крови. Р. С.175-177

60. Физические основы гемодинамики. Р. С.204

61. Общие закономерности движения крови по кровеносному руслу. Объемная скорость кровотока. Р. С.171-172

62. Гидравлическое сопротивление сосудов. Гидравлическое сопротивление разветвленных участков. Р. С.172

63. Зависимость давления и скорости течения крови от участка сосудистого русла.

64. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Р. С.177-179

65. Физические основы клинического метода измерения давления крови. Р. С.211-213

66. Пульсовые волны. Скорость распространения пульсовой волны. Р. С.207-210

67. Механические и электрические модели кровообращения. Р.С.204-206

68. Работа и мощность сердца. Р. С.210-211

69. Основные положения гемодинамики. Р. С.171-173

70. Общая характеристика медицинской электронной аппаратуры. Р. С.

71. Надежность и электробезопасность. Использование в диагностике и физиотерапии.

72. Электроды. Датчики. Основные характеристики и требования.

73. Структура и функции биологических мембран.

74. Методы исследования мембран. Рентгеноструктурный анализ. Электронная микроскопия.

75. Пассивный транспорт веществ через мембрану. Уравнение Теорелла. Уравнение Фика.

76. Простая и облегченная диффузия.

77. Электродиффузия. Уравнение Нернста-Планка.

78. Активный транспорт веществ через мембрану. Понятие о натрий-калиевом насосе.

79. Потенциал покоя. Природа потенциала покоя.

80. Уравнение Гольдмана — Ходжкина — Хаксли.

81. Потенциал действия. Генерация потенциала действия.

82. Распространение потенциала действия. Понятие о локальных токах. Кабельная теория распространения потенциала действия.

83. Особенности распространения потенциала действия в мякотных и безмякотных волокнах.

84. Биофизические принципы исследования электрических полей в организме. Понятие о токовом диполе.

85. Дипольный эквивалентный электрический генератор сердца.

86. Генез электрокардиограммы. Особенности проведения возбуждения по миокарду.

87. Теория отведений Эйнтховена.

88. Векторэлектрокардиография.

89. Интерференция света.

90. Интерферометры и их применение. Понятие об интерференционном микроскопе.

91. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

92. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр.

93. Понятие о голографии и ее применении в медицине.

94. Поляризация света. Поляриметрия.

95. Поглощение света. Закон Бугера — Бера.

96. Поглощение света растворами. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Концентрационная колориметрия.

97. Фотобиологические процессы. Основные правила фотохимии.

98. Геометрическая оптика. Понятие об идеальной центрированной оптической системе.

99. Оптическая система глаза.

100.Недостатки оптической системы глаза. Методы коррекции.

101.Оптическая микроскопия. Разрешающая способность и полезное увеличение микроскопа.

102.Волны де Бройля

103.Электронная микроскопия.

104.Основные понятия квантовой механики. Соотношения неопределённостей.

105.Уравнение Шредингера

106.Понятия теплового излучение тел. Закон Кирхгофа.

107.Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина.

108.Излучение тела человека.

109.Теплолечение с помощью нагретых сред.

110.Люминесценция. Виды люминесценции.

111.Закон Стокса. Квантовый выход люминесценции.

112.Люминесцентный анализ.

113.Индуцированное излучение. Лазеры. Применение в биологии и медицине.

114.Радиационная биофизика и ее задачи.

115.Тормозное рентгеновское излучение. Спектр тормозного рентгеновского излучения и его граница.

116.Характеристическое рентгеновское излучение и его спектр.

117.Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

118.Радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада.

119.Ионизирующее излучение и его характеристики.

120.Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.

121.Дозиметрия ионизирующего излучения. Кривые " доза-эффект" Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность дозы.

122.Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза.

123.Защита от ионизирующих излучений. Типы защиты. Закон ослабления потока излучения.

124.Действие ионизирующей радиации на живые организмы.

125.Принципы количественной радиобиологии. Принципы попадания, мишени и усилителя.

126.Концепция риска в радиобиологии. Природный фон радиоактивности.

127.Компьютерная томография.

128.Эндоскопия.

129.Тепловидение.

Зав. кафедрой мед. информатики и биофизики, профессор Ю. Е.Лях