Czym jest hałas? Wpływ hałasu na organizm ludzki!

Czym jest hałas? Wpływ hałasu na organizm ludzki
Przez hałas rozumie się dźwięki, które w danej chwili są niepożądane przez dana osobę. Jest to więc dosyć luźna definicja bowiem określony dźwięk przez jednego może być uważany już jako hałas natomiast przez drugiego człowieka nie.
Warto zastanowić się jaki wpływ na człowieka i jego otoczenie ma hałas. Życie współczesnego człowieka na stałe związane jest z różnorodnymi urządzeniami, które są źródłami hałasu.
Ucho ludzkie przystosowane jest do odbioru fal dźwiękowych o częstotliwości od 16 do 20000 Hz. Ciśnienie akustyczne tych dźwięków musi być zawarte w przedziale od 20 do 10 Pa. Dźwięki o niższych częstotliwościach nazywa się infradźwiękami a te o wyższych ultradźwiękami.
Dolna granica wrażenia słuchowego to próg czułości. I tak czułość ucha ludzkiego na poszczególne dźwięki zależy od częstotliwości tego dźwięku. Największa czułością ucho charakteryzuje się dla częstotliwości z przedziału od 800 do 4000 Hz. Czułość ucha ludzkiego jest duża gdy poziom dźwięku jest niski natomiast zmniejsza się wraz ze wzrostem poziomu dźwięku. Zjawisko to nosi nazwę adaptacji. Stanowi ona jeden z czynników obronnych organizmu ludzkiego w przypadku narażenia na długotrwały hałas.
Cechy dźwięku można podzielić na obiektywne i subiektywne. Z każdą cechą subiektywną związana jest cecha obiektywna. I tak jedną z cech subiektywnych jest głośność dźwięku. Związana jest ona z ciśnieniem akustycznym dźwięku, a gdy dźwięk jest bardziej złożony to zależy także od widma dźwięku.
Głośność wyraża się w sonach. Głośność jednego sonu ma ton o częstotliwości 1000 Hz i poziomie ciśnienia akustycznego o 40 dB przekraczającego próg słyszalności. Różne dźwięki o takim samym natężeniu lecz mające różne częstotliwości mogą mieć różne głośności.
Aby prawidłowo ocenić wrażenia słuchowe została zatem wprowadzona skala poziomu głośności dźwięku. Jest to poziom równy poziomowi ciśnienia akustycznego jaki w danym punkcie wytwarza fala akustyczna o częstotliwości 1000 Hz, która daje głośność identyczną z głośnością porównywanego dźwięku. Zależność między głośnością a poziomem głośności jest logarytmiczna. Jest to zgodne z prawem Wezera – Fechnera.
Poziom głośności dźwięku wyraża się w fonach. Zero fonów oznacza próg czułości ucha natomiast 130 fonów to granica bólu. W punktach należących do krzywych równej głośności tony słyszalne są tak samo niezależnie od częstotliwości.
Oba te pojęcia odnoszą się do dźwięków prostych. W przypadku hałasu natomiast duże znaczenie odgrywa barwa dźwięku, która jest wynikiem kombinacji tonów.
Dochodzi przy tym do tzw. maskowania tonów. Oznacza to, że w przypadku dwóch tonów, które mają różne częstotliwości sły6szany jest tylko ton silniejszy. Słabszy natomiast ulega zagłuszaniu. Dźwięki o wyższych częstotliwościach łatwo są maskowane przez dźwięki o niższych częstotliwościach. Na skutek tego zjawiska dochodzi do podwyższenia dolnej granicy słyszalności dźwięku. Oznaczanie sumarycznej głośności dźwięku złożonego stało się konieczne przy określaniu hałasu np. w halach przemysłowych.
Szkodliwość hałasu dla organizmu ludzkiego zależy od wielu cech tych dźwięków m.in. od charakterystyki widmowej ale także od częstości ich występowania oraz od tego czy hałas ma charakter ciągły czy impulsowy.
Ogólnie rzecz ujmując hałas może mieć wpływ nie tylko na narząd słuchu, ale także na ogólny stan zdrowia człowieka. Może więc wpływać zarówno na stan fizyczny jak i psychiczny.
Biorąc pod uwagę wpływ hałasu na organizm ludzki podzielono go na kilka grup. I tak w zależności od poziomu dźwięku wyróżnia się hałasy:
- poniżej 35 dB
- 35-70 dB
- 70 – 85 dB
- 85-130 dB
-powyżej 130 dB.
Przyjmuje się, że hałasy z pierwszej grupy nie są szkodliwe dla zdrowia człowieka. Czasami nawet mogą być dla człowieka korzystne. Dotyczy to jednak tylko dźwięków wytworzonych przez naturę.
Hałasy z przedziału 35 – 70 dB maja już zdecydowanie ujemny wpływ na organizm ludzki. Powodują zmęczenie, obniżenie czułości narządów zmysłów na bodźce, powodują zaburzenia snu. W przypadku długotrwałej ekspozycji na hałas o poziomie 70 – 85 dB jest przyczyną bólów głowy i zaburzeń nerwowych. Natomiast hałas z przedziału 85 – 130 dB powoduje już zaburzenia wielu układów , m.in. układu krążenia i układu pokarmowego. Narażenie na hałas o poziomie dźwięku przekraczającym 130 dB wywołuje nudności , zaburzenia równowagi oraz zmiany w obrazie krwi. Może być przyczyną chorób organów wewnętrznych człowieka, a nawet spowodować ich zniszczenie poprzez wywoływanie drgań tych narządów.
Warto najpierw omówić szczegółowo wpływ hałasu na narząd słuchu. Okazuje się mianowicie, że długotrwała ekspozycja na hałas wywołuje zmiany fizjologiczne i patologiczne w obrębie ucha. Dźwięki o dużym natężeniu , które działają przez dłuższy czas powodują, ze dochodzi do zmęczenia a nawet całkowitego zastopowania działania komórek rzęsatych obecnych w narządzie Cortiego. Jeśli dojdzie do ich zaniku narząd Cortiego straci swoja funkcję i będzie miał miejsce nieodwracalny zanik słuchu.
Do zmian fizjologicznych należy wspomniane wcześniej zjawisko maskowania.
W zależności od czasu ekspozycji na hałas długotrwałe skutki jego działania na narząd słuchu mogą być różne. I tak jeśli człowiek ma styczność z hałasem np. w miejscu pracy przez okres około 2-4 lat wtedy po tym czasie dochodzi do niewielkiego ubytku słuchu. Jeżeli natomiast ten okres narażenia jest dłuższy i wynosi od 4 – 10 lat w tym czasie dochodzi do dalszego ubytku słuchu , a jego stopień jest uzależniony od czasu ekspozycji na hałas.
Jeśli natomiast okres narażenia jest dłuższy od 10 lat wtedy dochodzi do ustabilizowania się ubytku słuchu.
Jeśli hałas cechuje się wysokim poziomem to może wystąpić uraz akustyczny. Może on mieć charakter ostry lub przewlekły. Jeśli wystąpi narażenie na hałas impulsowy wtedy zostanie wywołany ostry uraz akustyczny. Dojdzie bowiem do gwałtownego wzrostu ciśnienia akustycznego i mechanizmy obronne ucha będą bezsilne. Wyróżnia się trzy stopnie uszkodzenia słuchu w ostrym urazie akustycznym. I tak jeśli uraz będzie objawiał się tylko szumem i zawrotami głowy, które ustąpią po kilku dniach to będzie to uraz lekki. W przypadku urazu średnio ciężkiego dochodzi już do drobnych uszkodzeń w obrębie błony bębenkowej, a objawy w postaci szumów i upośledzenia słuchu mogą już nie ustąpić. Gdy dojdzie natomiast do ciężkiego urazu akustycznego obserwuje się poważne zmiany w obrębie błony bębenkowej i kosteczek słuchowych. Są one przyczyną upośledzenia słuchu w poważnym stopniu, a czasem nawet głuchoty.
Źródłem takich hałasów o charakterze impulsowym są wszelkiego rodzaju wybuchy.
Natomiast przewlekły uraz akustyczny spowodowany jest wieloletnią ekspozycją na hałas. Dotyczy to ludzi mających w pracy kontakt z hałasem. Dlatego taki ubytek słuchu nazywa się głuchotą zawodową.
Podsumowując te rozważania można stwierdzić, że hałas może powodować upośledzenie słuchu na skutek podwyższenia progu słyszalności a także zmiany w obrębie samego narządu słuchu co prowadzi do spadku sprawności słuchu a czasem do głuchoty.
Jak już wcześniej zostało powiedziane można rozpatrywać również pozasłuchowe skutki wpływu hałasu na organizm człowieka. Wynika to z licznych powiązań drogi słuchowej z narządami wewnętrznymi. Dzięki temu bodźce akustyczne mogą wpływać zarówno na pracę narządów wewnętrznych jak i gruczołów dokrewnych. Reakcje wegetatywne zależą oczywiście od poziomu ciśnienia akustycznego. I tak jeśli nie przekracza on 75 dB to nie ma wyraźnych reakcji ze strony narządów tworzących m.in. układ oddechowy, krążenia, pokarmowy. Bodźce akustyczne mogą wpływać także na odruchy motoryczne. Może dochodzić do rozmaitych skurczów mięśni szyi, głowy , oczu a nawet może dochodzić do całkowitej zmiany postawy ciała.
Na skutek oddziaływania hałasu dochodzi do zaburzenia ogólnego metabolizmu. Dochodzi do zaburzeń funkcji rozrodczych a także do spadku odporności.
Jeżeli człowiek narażony jest na hałas o poziomie 12o dB to obserwuje się zmniejszenie prędkości ruchów gałek ocznych. Dochodzi do zawężenia pola widzenia a także do zaburzeń w odbiorze kolorów. Może dojść do oczopląsu. Natomiast hałas o poziomie około 125 dB może być przyczyną zaburzeń równowagi.
Widać więc , że dochodzi do zaburzeń wielu zmysłów , nie tylko zmysłu słuchu. Ostatnio wysunięta została teza, że hałas może być przyczyną również chorób nowotworowych.
Biorąc pod uwagę wpływ hałasu na układ nerwowy można wyodrębnić cztery stopnie obciążenia. Mianowicie jeśli hałas cechuje się poziomem głośności od 30 do 60 fonów to można zaobserwować reakcje psychiczne u narażonego człowieka. Jeśli poziom głośności zawiera się w przedziale 60 – 95 fonów to hałas taki powoduje zmiany psychiczne w obrębie wegetatywnego układu nerwowego. Jeśli poziom głośności wynosi 95 – 200 fonów to także występują reakcje psychiczne i wegetatywne i dodatkowo istnieje ryzyko uszkodzenia narządu słuchu. Jeśli poziom głośności przekroczy wartość 120 fonów to hałas może dodatkowo oddziaływać na komórki nerwowe bezpośrednio, poprzez skórę.
Oprócz skutków zdrowotnych hałas ma wpływ na wydajność oraz jakość pracy człowieka.
Ze względu na negatywny wpływ hałasu na organizm człowieka w wielu krajach stosuje się obecnie zalecenia przeciwhałasowe, które zostały opracowane przez Międzynarodowy Komitet Normalizacji (ISO).

OCHRONA PRZED HAŁASEM

Gdybyśmy potrafili cofnąć się w czasie, bylibyśmy zaskoczeni niezwykłą ciszą, jaka panowała niegdyś na Ziemi. Postęp techniczny przyniósł nie tylko korzyści. Wraz z nim w nasze życie wtargnął wszechobecny zgiełk. Niektórzy czują się przytłoczeni nie tyle nim samym, co faktem, że nie można przed nim nigdzie uciec.
Pomyślmy, jakie hałasy musimy znosić każdego dnia. Wokół warczą samochody i autobusy, dudnią maszyny w fabrykach i na budowach, nad głowami przelatują samoloty. A w domu? Na przemian hałasują telewizory, radia, wieże stereo, pralki i przyrządy kuchenne. Tymczasem nieustanny zgiełk odbija się na naszym zdrowiu.
Pamiętajmy, że walka z hałasem to istotny element ochrony naszego środowiska.
Na szczęście istnieją różne sposoby powodujące wyciszenie:
- w samochodach i głośno pracujących maszynach powinno się montować tłumiki,
- o ile to możliwe, urządzenia mechaniczne w domu i zakładzie pracy należy instalować w osobnych pomieszczeniach,
- telewizory, radia i wieże stereo należy ustawiać na możliwie niski poziom głośności,
- do budowy domów powinno się używać dźwiękoszczelnych materiałów. Podwójne szyby w oknach i specjalny materiał wewnątrz ścian tłumią hałas docierający do naszych domów z zewnątrz. Wyciszającą rolę spełniają również dywany.
- niepodejmowanie pracy w zakładach, w których występuje nadmierny hałas,
- komasowanie hałaśliwych urządzeń w jednym miejscu poprzez np. automatyczne ograniczanie liczby osób zagrożonych, a tych, którzy muszą już zostać w niebezpiecznych miejscach wyposażanie w specjalne ochrony i ograniczanie czasu ekspozycji.

Posted in Referaty | Leave a comment

Wykorzystanie ultradźwięków w medycynie

Ultradźwięki są to fale akustyczne o częstotliwości wyższej niż 16 kHz (czyli przekraczają górny próg słyszalności dla człowieka) i niższej od 100 MHz . W naturze ultradźwięki emitowane są przez niektóre ssaki (m.in. nietoperze i delfiny) i wykorzystywane przez nie do echolokacji. Ultradźwięki ulegają zjawiskom odbicia i załamania, tak samo jak promienie świetlne.

Zastosowanie techniki ultradźwiękowej w medycynie rozpoczęto w latach czterdziestych wykorzystując początkowo reflektoskopy (defektoskopy) opracowane do wykrywania wad materiałowych.

W medycynie ultradźwięki mogą być wykorzystywane do leczenia np. w okulistyce do leczenia chorób oczu, i w diagnostyce medycznej; w położnictwie, kardiologii, onkologii itp.
Ultradźwięki o określonych częstotliwościach mogą się rozchodzić w tkankach miękkich i kostnych, a stopień tłumienia ultradźwięków zależy od rodzaju tkanki. Impulsy fal ultradźwiękowych skierowane na ciało człowieka ulegają odbiciu na granicy tkanek. Odbicie jest niewielkie, częstość się nie zmienia. Wnikając coraz głębiej w organizm człowieka, impuls odbija się od następnych warstw tkanek miękkich, tworząc następne echa. Są one słabe, ale po wzmocnieniu i przetworzeniu, dają na ekranie oscyloskopu obraz rozkładu tkanek wewnątrz badanego organizmu. Gdy impuls ultradźwiękowy napotka na swojej drodze obszar wypełniony gazem, następuje wówczas prawie całkowite odbicie, natomiast gdy napotka tkankę kostną, następuje silne pochłanianie fal ultradźwiękowych i impuls traci prawie całą swoją energię.

Istnieją narzędzia ultradźwiękowe stosowane w stomatologii (najpopularniejsze to narzędzia do usuwania kamienia nazębnego i kiretażu ale też do mieszania amalgamatu czy nawet obróbki kanałów).
Ultradźwiękami można oczyszczać narzędzia chirurgiczne, co jest stanowczo dokładniejsze od tradycyjnego mycia, a nawet je sterylizować. Jednak dla bezpieczeństwa pomimo mycia ultradźwiękowego, stosuje się dodatkowo tradycyjne metody sterylizacji. W podobny sposób usuwane są z różnych przedmiotów skażenia radioaktywne, pozostające na sprzęcie laboratoryjnym.

Najchętniej stosuje się terapię ultradźwiękową w przypadkach porażeń nerwów obwodowych z zaburzeniami czucia, zapalenia nerwu kulszowego i trójdzielnego a także przy różnego rodzaju nerwobólach. Z tego względu ultradźwięki to chętnie widziana forma leczenia w neurologii. Oprócz tego wiele schorzeń stawów , a także narządów wewnętrznych i skóry dobrze poddaje się terapii ultradźwiękami o wysokich częstotliwościach. Co ciekawe, fale te są też wykorzystywane do inhalacji, celem uzyskania odpowiedniej konsystencji aerozolu z cząsteczkami o małej średnicy, co dotąd było niezwykle trudne.

Zaletą tego typu inhalacji jest wyeliminowanie nadciśnienia oddechowego oraz osiągnięcie odpowiednio dużego stężenia, co znacznie skraca okres zabiegu.
Prowadzone są też zabiegi terapeutyczne – masaż ultradźwiękowy, leczenie złamań. Stosując odpowiednio duże dawki można doprowadzać do obumierania niepożądanych komórek w sytuacjach, gdy są one trudno dostępne dla klasycznych operacji chirurgicznych . Wytwarzane są także skalpele ultradźwiękowe, w tym nowo opracowywane w technologii silikonowej.

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Dźwięk

Dźwięk-notatka

Co to jest dźwięk?

Dźwięk ?jest to fala akustyczna, która rozchodzi się w danym ośrodku ( takim jak; ciało stałe, płyn i gaz) zdolna wytworzyć wrażenie słuchowe, które dla człowieka zawarte jest w paśmie między częstotliwościami granicznymi od ok. 16 Hz do 20 kHz.
Drgania cząsteczek (jako dźwięk), mogą rozchodzić się tylko w ośrodku sprężystym. Wynika z tego, że mamy do czynienia z ruchem falowym, charakteryzuje się tym, iż cząsteczka pobudzona przekazuje energię cząstce sąsiedniej, a sama drga wokół własnej osi. Mamy trzy ośrodki sprężystości: gazowy, ciekły oraz stały
W potocznym znaczeniu dźwięk to każde rozpoznawalne przez człowieka pojedyncze wrażenie słuchowe

Drgania akustyczne, których częstotliwość jest tak mała, że nie są słyszalne nazywamy infradźwiękami (niższe niż 20Hz), zaś których częstotliwość jest tak duża, że również nie są słyszalne nazywamy ultradźwiękami(wyższe od 20kHz).

Fale dźwiękowe
Jak wszystkie fale mechaniczne, powstają w wyniku drgań wytwarzanych najczęściej przez struny takie jak: gitarowe, skrzypcowe, struny głosowe, pręty, płyty i membrany takie jak: ksylofon, bęben, zamknięte lub otwarte słupy powietrza takie jak. piszczałki, organy, klarnet, a także nagłe zagęszczenia lub rozrzedzenia powietrza np. przy wybuchach.
Cząstki źródła dźwięku (np. cząstki szarpniętej struny), poprzez drgania wokół swoich położeń równowagi, wywierają nacisk na znajdujące się w ich w bezpośrednim sąsiedztwie cząstki ośrodka (np. cząstki powietrza) i w ten sposób wymuszając ich drgania. Drgające w ten sposób cząstki powodują na przemian zagęszczania i rozszerzania ośrodka, w którym się znajdują, czyli zmianę ciśnienia, wytwarzając tym samym falę dźwiękową, którą można traktować też jako falę zmian ciśnienia. Fala dźwiękowa jest więc falą ciśnieniową, co oznacza, że wielkością, która doznaje zaburzenia jest ciśnienie.

SKALA DECYBELOWA
Głośne dźwięki to dźwięki mające dużą energię, wzbudzające duże fale; ciche dźwięki mają dużo mniej energii i wzbudzają mniejsze fale.
Ilość energii w dźwięku można zmierzyć, ale głośność mierzy się zwykle w belach lub raczej w dziesiątych częściach bela zwanych decybelami (dB). Skala decybelowa jest logarytmiczna, to znaczy dźwięk 2 dB jest dziesięć razy głośniejszy niż dźwięk 1dB, a dźwięk 20dB jest sto razy głośniejszy.

dB
0- szept ledwie słyszalny- próg słyszalności
10- szelest liści
20- szept
40- normalna rozmowa
50- 60 głosy zwierząt
60- 70 głośna rozmowa
70- froterka elektryczna
80- rozpędzony pociąg
90- ruch uliczny o dużym natężeniu
100- młot pneumatyczny
110- wielka orkiestra symfoniczna, grająca fortissimo
120- grzmot nad głową, koncert muzyki rockowej
130- startujący odrzutowiec
140- start samolotu ponaddźwiękowego- próg bólu
180- startująca rakieta

Głos ludzki i inne źródła dźwięku
Cechy dźwięku

Ucho ludzkie posiada wrażliwość, która umożliwia rozróżnienie następujących cech dźwięku: wysokości, barwy i natężenia.

Fizyczną miarą wysokości dźwięku jest częstotliwość fali dźwiękowej, przy czym dźwięk jest tym wyższy, im wyższa jest częstotliwość.

Dźwięki o jednakowej wysokości wydawane przez różne źródła wywołują różne wrażenia słuchowe. Różnice są spowodowane tym że charakterystycznym dla danego źródła dźwięku nakładaniem się na podstawowe drgania harmoniczne drgań harmonicznych o większych częstotliwościach i określone są mianem barwy dźwięku. Dźwięki o jednakowej wysokości, lecz różnej barwie różnią się kształtem krzywej drgań.
Dźwięki wytwarzane przez źródła drgające ruchem harmonicznym, których wykres drgań ma kształt sinusoidy, nazywają się tonami.

Głos ludzki jest to wibracje, którą wytwarzają struny głosowe człowieka (dźwięki o określonej częstotliwości). Fałdy głosowe w połączeniu z m.in. zębami, językiem i ustami mogą wytworzyć szeroki zakres dźwięków, umożliwiając tym samym całkowitą zmianę znaczenia wypowiedzi poprzez zmianę tonu lub akcentowanie pojedynczych części słów (lub zdań i wypowiedzi).

Instrumenty muzyczne
Dźwięk w instrumencie muzycznym wydobywany jest za pomocą wibratora, którego własności fizyczne wpływają na wysokość wydawanego dźwięku i jego barwę – charakterystyczną cechę, króra pozwalającą odróżnić poszczególne instrumenty tylko za pomocą słuchu. Wibrator jest głównym elementem instrumentu muzycznego; dwa pozostałe to incytator i rezonator, są to elementy pobudzające wibrator do drgań i element zwiększający głośność dźwięku. Zarówno incytator jak i rezonator mają wpływ na barwę dźwięku wytwarzanego przez instrument muzyczny.

Podgrupy trzech podstawowych grup instrumentów w podziale popularnym
instrumenty strunowe – instrumenty muzyczne, w których źródłem dźwięku jest drgająca -
-struna
-smyczkowe np. skrzypce
-szarpane np. gitara
-uderzane
-skrzypcowe
-młoteczkowe np. fortepian

instrumenty dęte – instrumenty muzyczne, w których dźwięk pobudzany jest zadęciem
-ustnikowe
-wargowe
-stroikowe
-drewniane np. rożek angielski, saksofon
-blaszane np. trąbka

instrumenty perkusyjne – instrumenty muzyczne, w których dźwięk pobudzany jest poprzez pośrednie lub bezpośrednie uderzanie instrumentu lub jego fragmentu
-uderzane
-płytowe
-sztabkowe
-rurowe
-prętowe

Źródła:
http://www.sciaga.pl/tekst/27021-28-fale_d_wi_kowe
http://fizyka.kopernik.mielec.pl/fizyka/Akustyka
http://pl.wikipedia.org/wiki/G%C5%82os_ludzki
http://pl.wikipedia.org/wiki/Instrument_muzyczny#Klasyfikacja_popularna

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Rozszerzalność temperaturowa ciał stałych i wody

Rozszerzalność temperaturowa ciał stałych jest zjawiskiem polegającym na wzroście objętości ciała wraz ze wzrostem temperatury. Wydłużenie jednego metra substancji przy wzroście temperatury o 100 °C. Celem mikroskopowego wyjaśnienia rozszerzalności cieplnej ciał stałych przyjrzyj się wykresowi zależności potencjalnej energii oddziaływania między cząsteczkami w zależności od ich odległości . Gdyby atomy były nieruchome w węzłach sieci, czyli gdyby ich energia kinetyczna równa była zeru, wtedy zawsze znajdowałyby się w odległości odpowiadającej minimalnej wartości energii potencjalnej. W rzeczywistości jednak wiemy, że składniki elementarne sieci drgają wokół swych położeń równowagi, mają pewną energię kinetyczną, która rośnie ze wzrostem temperatury ciała stałego. Przedmioty wykonane z jednych substancji bardziej się rozszerzają pod wpływem wzrostu temperatury, a z innej mniej. Zazwyczaj zmiany rozmiarów ciał są jednak niewielkie.
Przykłady rozszerzalności temperaturowej ciał stałych:
1. Połączenia szyn kolejowych. W zimie przy bardzo niskich temperaturach można zauważyć, że między kolejnymi szynami znajdują się szerokie odstępy. Natomiast w lecie przy wysokich temperaturach odstępy są niemal niewidoczne.
2. Stalowe konstrukcje mostów, które rozszerzają się wraz ze wzrostem temperatury.
3. Taśma bimetalowa. Jest ona wykonana z połączonych ze sobą pasków z dwóch różnych metali (inwaru i mosiądzu). Podczas ogrzewania taśmy część wykonana z mosiądzu rozszerza się bardziej niż część wykonana z inwaru. Skutkiem tego jest wygięcie taśmy bimetalowej, która ma zastosowanie w różnego rodzaju urządzeniach.
Rozszerzalność temperaturowa cieczy
Przy zmianie temperatury również zmienia się rozszerzalność cieczy. W miarę wzrostu temperatury cząsteczki cieczy poruszają się coraz szybciej i w następstwie tego oddalają się od siebie i dzięki temu wzrasta objętość cieczy. Przyrost objętości cieczy zależy od rodzaju cieczy i jej objętości początkowej. Zjawisko rozszerzalności cieczy wykorzystuje się m.in. w termometrach cieczowych.
Opis termometru cieczowego:
Termometr cieczowy składa się z pojemniczka na ciecz połączonego z bardzo cienką rurką tzw. kapilarą oraz skali(dzięki której możemy odczytać ile wynosi temperatura, którą mierzyliśmy). Niewypełniona cieczą część kapilary jest opróżniona z gazów i zatopiona od góry, aby ciecz z termometru nie wyparowała, albo się nie wylała. Podczas ogrzania słupek cieczy w rurce termometru podnosi się, a po ochłonięciu opada. W budowie tego typu termometrów wykorzystano rozszerzalność cieczy.
Dwa główne rodzaje termometrów cieczowych to:
termometr rtęciowy – wykonany ze szkła.? Szklany zbiorniczek wypełniony jest rtęcią. Gdy temperatura rośnie rtęć rozszerza się i przesuwa coraz dalej w kapilarze. Za pomocą termometrów rtęciowych nie można mierzyć temperatur niższych niż -39°C , ponieważ rtęć krzepnie w tej temperaturze. Większość z nich pokrywa zakres temperatur od 0 do 100°C.
termometr alkoholowy – od termometru rtęciowego różni się? tylko tym, że w zbiorniku znajduje się alkohol, a najniższa temperatura jaką możemy zmierzyć to 115°C (krzepnięcia alkoholu).
Termometr rtęciowy, lekarski:
Rozszerzalność temperaturowa wody
Woda zachowuje się w niezwykły sposób. W przeciwieństwie do innych cieczy jej objętość od 0°C do 4°C maleje, a od 4°C do 100°C rośnie. To anomalne zachowanie wody związane jest z faktem, że w wodzie ciekłej w temperaturze nieco powyżej 0°C istnieją resztki luźnej struktury lodu. Wzrost temperatury niszczy tę strukturę, pozwalając na gęstsze upakowanie cząsteczek, a więc objętość wody maleje. Woda zbudowana jest z cząsteczek o wiązaniu częściowo jonowym. Tlen ma nadmiar ładunku ujemnego, a wodory – dodatniego. Cząsteczka wody ma nie znikający moment dipolowy, z którym związana jest bardzo duża statyczna przenikalność dielektryczna . Cząsteczki wody oddziałują elektrostatyczne. Na skutek tych oddziaływań struktura heksagonalnego lodu jest dość “luźna”. Energetycznie korzystne jest takie ustawienie, aby naładowane dodatnio “końce” jednych cząsteczek były blisko naładowanych ujemnie “końców” innych cząsteczek. W procesie topnienia struktura ta jest niszczona, cząsteczki znajdują się bliżej siebie, co jednak jest energetycznie mniej korzystne. Dlatego dostarczenie ciepła do lodu zwiększa energię układu, ale zmniejsza jego objętość.
Oznacza to, że w temperaturze 4°C woda ma najmniejszą objętość, czyli ma wtedy największą gęstość. Woda o tej temperaturze opada na dno jeziora lub innego zbiornika wodnego. Dzięki temu jeżeli nawet powierzchnia jeziora pokryta jest lodem, to na jego dnie woda ma temperaturę 4°C, co pozwala rybom przeżyć ciężką i mroźną zimę.

Posted in Energia, procesy cieplne | Leave a comment

Ruch drgający

Ruch Drgający (drgający prosty)-taki ruch drgający, w którym siła która go powoduje jest wprost proporcjonalna do wychylenia ciała z położenia równowagi F=-k x k- współczynnik sprężystości, x-wychylenie Energia kinetyczna w Ruchu Drgającym- ciało o masie m drgające ruchem harmoniczny, prostym posiada energie kinetyczna wtedy, gdy posiada ono jakąś prędkość V w danej chwili. oznacza to, ze ciało nie posiada energii kinetycznej wtedy, gdy prędkość równa jest zeru, a tki moment następuje ,gdy ciało znajduje sie w polozeniu maksymalnego nachylenia (x=A) Ek=1/2 mVdo kwadratu Ek=1/2 mAdo kwadratu* co do kwadratu* cos do kwadratu* cot Energia potencjalna w Ruchu Drgającym- Ciało drgające ruchem harmonicznym prostym posiada energie potencjalna wtedy gdy znajduje się ono w jakimś nachyleniu od stanu rownowagi. Gdy ciało znajduje sie wiec w polozeniu rownowagi nie posiada energi potencjalniej Ep=1/2 mA do kwadratu*co do kwadratu Ruch Dragjacy-Ruch polegajacy na wychyleniu się ciała względem punktu spoczynku, nie wiaze sie z przenoszeniem masy. Fala- jest to rozchodzące się zaburzenie osrodka. Zrodlem fali – ciało drgające.
Fala Poprzeczna- to taka fala, której cząsteczki drgają w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali.(ciała stale, powierzchnia cieczy) Fala Podluzna- jest to fala, której cząsteczki ośrodka drgają w kierunku zgodnym z kierunkiem rozchodzenia się fali.(kazde cialo) Fala Elementarna- fala wywołana przez jeden drgający punkt Zasada Hugensa- każdy punkt ośrodka po dojściu do niego zaburzenia(fali) staje się źródłem fali elementarnej. Dyfrakcja- Dyfrakcją nazywamy napięcie fali czyli zmianę kierunku rozchodzenia się fali na szczelinach,krawedziach,przeszkodach
Polaryzacja (dla fal poprzecznych) ? wymuszenie jednego ściśle określonego kierunku drgań. Fala nie spolaryzowana oscyluje we wszystkich kierunkach jednakowo

1)Falą nazywamy- rozchodzenie sie drgań w sprężystym ośrodku. Prędkość rozchodzenia się fali(v) jest ilorazem długości fali (lambda) i okresu(T) 2)Rozróżniamy fale mechaniczne i elektromagnetyczne. Wśród fal mechanicznych rozróżniamy fale akustyczne. rozróżniamy również fale podłużne i poprzeczne.3) w falach podłużnych drgania odbywają się w kierunku rozchodzenia się fali. W falach poprzecznych odbywają się w kierunku prostopadłym do rozchodzenia 4)Fale podłużne rozchodzą się w ośrodkach nie posiadających sprężystości, objętości Fale poprzeczne w ośrodkach posiadających sprężystość postaci. 5)Długość fali podłużnej- jest do długość miedzy dwoma kolejnymi rozrzedzeniami lub zagęszczeniami. Długość fali- jest to odległość miedzy dwoma kolejnymi grzbietami lub miedzy dolinami. Częstotliwość fali- ilość drgań wykonanych w jednostce czasu f=n/t Okres fali- jest to czas jednego pełnego drgnienia T=t/n (ZALEŻNOŚĆ-v=lambda*f )
6)Czoło fali-jest to powierzchnia na której cząsteczki posiadają jednakowa fazę(tz. posiadają jednakowy stan wychylenia) Ze względu na czoło fali wyróżniamy:
-fale płaskie (czoło jest powierzchnia plaska)
-koliste(czołem fali jest powierzchnia boczna)
-kuliste(czołem fali jest powierzchnia kuli) 7) Zasada Hugensa- Jesli do danego punktu ośrodka dotrze czoło fali to ten punkt staje się źródłem nowej fali kulistej.
8)Dyfrakcja- Czyli ugięcie fali następuje na krawędziach lub w szczelinach. zjawisko zmiany kierunku rozchodzenia się fali przy napotkaniu niejednorodności ośrodka z jednoczesna zmiana kształtu powierzchni falowej.9)Interferencja fal- jest to nakładanie się fal . jeśli różnica S2-S1 od źródła do danego punktu jest równa całkowitej wielokrotności długości fali to następuje maxymalne wzmocnienie fali. W punktach w których różnica dróg S2-S1 od źródła danego punktu jest równa nieparzystej wielokrotności polowy długości fali, następuje wygaszenie. 10) Polaryzacja fali- jest to wyodrębnienie drgań fali w jednym kierunku. 11)Ruch drgający prosty(harmoniczny) jest to taki ruch w którym wartość siły działającej jest wprost proporcjonalna do wychylenia. F=-k*x

Posted in Ściągi | Leave a comment

Układ słoneczny

Ziemia jako cząsteczka Wszechswiata

Wszechświat to niezmierzona przestrzeń, którą przenika energia w najprzeróżniejszych postaciach oraz wypelnia materia, tworzaca zbiorowiska różnej wielkości -od najdrobniejszych cząstek elementarnych po ogromne galaktyki. Wszystko to nieustannie zmienia sie w czasie, zgodnie z prawami przyrody. W zestawieniu z tym ogromem przestrzeni i czasu nasza planeta jest drobnym okruchem materii, a życie człowieka na Ziemi krótkim epizodem, nie mającym wpływu na losy Wszechświata. Na nocnym niebie najłatwiej jest rozpoznać gwiazdy, które wysyłają ogromne ilości energii, w tym również świetlnej, dzięki reakcjom jądrowym zachodzących w ich wnętrzach. Gwiazdy różnia się rozmiarami. Średnice gwiazd olbrzymich liczą po kilkaset średnic Słońca, natomiast wśród gwiazd karłowatych występują ciała niebieskie o wielkosci zblizonej do Ziemi. Wszystkie gwiazdy oprócz słońca nawet przez największe teleskopy widoczne są jako świetliste punkty, choć o różnej jasności. Wynika to z ogromnych do nich odległości. Na pezykład najbliższa gwiazda poza słońcem, Proxima w gwiazdozbiorze Centaura, znajduje się w odległości 4,3 roku świetlnego od Ziemi.
Gwiazdy oraz pyły i gazy międzygwiezdne tworzą wielkie zbiorowiska materii zwane galaktykami. W jednej galaktyce mogą znajdować się setki miliardów gwiazd. Galaktyki tworza gromady złożone z wielu tysięcy galaktyk i supergromady składające się z wielu gromad. Za pomoca największych teleskopów możemy obserwowa miliony galaktyk podobnych do naszej. Słońce również należy do takiego zgrupowania kilkuset miliardow gwiazd. Nazywa się je Galaktyka pisana wielka literą. Jej druga nazwa to Droga Mleczna, ponieważ w pogodną bezksiężycową noc widzimy ją na niebie w postaci szerokiej, nieforemnej wstęgi, opasującej calą sferę niebieska niczym smuga rozlanego mleka. Układ drogi mlecznej jest galaktyką spiralną. Ma kształt olbrzymiego spłaszczonego dysku, z wyrazną centralna wypukłościoł, w ktorej znajduje się jądro. Domyślamy się, że w jadrze galaktyki znajduje się ogromna masa, która ściśnięta do niwielkiej ojętości mogła utworzyć tzw. czarną dziurę. Grubość dysku w porównaniu z jego średnicą jest bardzo mala. Proporcje te można przyrównać do płyty kompaktowej. W takiej skali centralna wypukłość Galaktyki byłaby wielkosci orzecha włoskiego.

Kształt i budowa Układu Słonecznego

Do czasów Mikołaja Kopernika ludzie błednie wyobrażali sobie wzajemne usytuowanie Ziemi oraz innych ciał niebieskich. Przeważała głeboka wiara w bezruch Ziemi i jej uprzywilejowane,centralne położenie we Wszechswiecie. Wynikiem długoletnich badań astronomicznych Mikołaja Kopernika było epokowe dzieło pod tytułem “o obrotach sfer niebieskich”. Zostalo ono w prawdzie ukończone w 1530 roku, jednak drukiem ukazało sie dopiero w roku smierci autora 1543r. Kopernik przedstawił w nim swoją teorię heliocentyczną, według której Słońce znajduje sie w srodku układu planetarnego, a Ziemia i inne planety obiegają je. Od tego czasu wiemy, że wokół Słonca krążą, utrzymywane silami jego przyciagania: planety, planetoidy, komety, a także drobny pył i gazy, czyli materia miedzyplanetarna. Wszystkie te ciała wraz ze Słońcem tworzą Układ Słoneczny. W Układzie Słonecznym wyróżnia sie tradycyjnie dziewięć planet. Pieć z nich znano juz w starożytności i nadano im wówczas nazwy od imion mitycznych bogow: Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn(Ziemi nie uważano wtedy za planetę). W 1781 roku odkryto Urana, w 1856 roku Neptuna, a w 1930 roku, po wieloletnich poszukiwaniach dziewiątą planetę, Plutona.

Księżyc – naturalny satelita Ziemi

Ziemia jest pierwszą planetą, licząc od Słońca, wokół której kraży naturalny satelita. Jest nim Księżyc. Ma on kształt zbliżony do kuli o średnicy 3 476 km, co stanowi nieco ponad 1/4 średnicy Ziemi. Jego masa jest 81 razy mniejsza od masy Ziemi. Ksieżyc oddalony jest od Ziemi średnio o 384 400 km. Okres obiegu Ksieżyca wokół Ziemi nazywamy miesiącem gwiazdowym. Trwa on 27 dni 7 godzin i 44 minuty. Wygląd tarczy Księżyca na sferze niebieskiej nieustannie się zmienia. Zjawisko to nosi nazwę faz Księżyca i było ono niegdyś podstawą konstrukcji kalendarza Ksieżycowego, którego pozostałoscią jest podział czasu na tygodnie. Podczas ruchu obiegowego Księżyca wokół Ziemi zmienia się jego oświetlenie przez Słońce. Z tego powodu zmienia się wygląd tarczy Księżyca widocznej z Ziemi. W pełni tarcza Księżyca prezentuje się najbardziej okazale. Jego strona zwrocona ku Ziemi jest wtedy w całości oświetlona. W nowiu tarcza Księżyca jest nieoświetlona i przez to niewidoczna. W pierwszej i ostatniej kwadrze widoczna jest tylko połowa tarczy Księżyca. Podczas ruchu obiegowego Księżyca wokół Ziemi oraz Ziemi wokół Słońca zdarza się, ze wszystkie te ciała niebieskie znajdują się na jednej lini. Obserwuje się wtedy zjawisko zaćmienia, czyli częściowego lub całkowitego zasłonięcia jednego z ciał. Kiedy Księżyc znajdzie się na lini miedzy Ziemią i Słońcem, wtedy dochodzi do zasłonięcia tarczy słonecznej i zaćmienia Słońca. Z kolei jeśli na linii między Słońcem i Księżycem znajdzie się Ziemia, jej cień może pojawić się na tarczy Księżyca, powodując jego zaćmienie.

Kształt i wymiary Ziemi

W starożytności wyobrażano sobie, że Ziemia ma kształt płaskiego krążka, otoczonego wielkim oceanem. Panowało przekonanie, że Ziemia musi być płaska, ponieważ w przeciwnym wypadku ludzie spadliby z niej tak, jak ze stromego stoku góry lub ze stropu. Jednak już w VI w. p.n.e. Pitagoras oraz jego uczniowie uważali, ze Ziemia jest kulą. Racjonalne argumenty przemawiające za kulistością Ziemi zebrał Arystoteles.Wyjaśniał on między innymi, że Ziemia ma powierzchnię wypukłą. Posłużył się przykładem statków. W miarę oddalania się od obserwatora wydaje się, że “toną” one powoli w wodzie morskiej, chowając się za choryzontem. Oznacza to, że wypukła powierzchnia morza stopniowo zasłania coraz to wyższe części statku. Arystoteles zauważył też, że cień Ziemi widoczny na tarczy Księżyca podczas jego zaćmienia jest zawsze kolisty, a taki cień może rzucać kulą. Arystoteles dowodził, że powierzchnia Ziemi, która jest w każdym miejscu prostopadła do pionu, musi być idealną powierzchnią kuli. Jednak Izaak Newton, angielski fizyk i matematyk żyjący w XVII i XVIII w. doszedł do wniosku, że skoro Ziemia obraca się wokoł swej osi, pod wpływem siły odśrodkowej musi być spłaszczona, czyli zbliżona kształtem do elipsoidy.

Posted in Referaty | Leave a comment

Historia lotów kosmicznych

Odwiecznym marzeniem ludzi był podbój kosmosu. Szukali sposobów na dotarcie na obce ciało niebieskie. Sen o locie kosmicznym mógł się jednak spełnić dopiero w XX wieku. Niewątpliwie jest to wielka przygoda, jednak stanowi także liczne trudności i prawdopodobnie nigdy loty kosmiczne nie staną się rutyną.
Pierwszym człowiekiem w Kosmosie był 27-letni lotnik radziecki – major Jurij Gagarin. Lot odbył się 12 kwietnia 1961 r . i trwał 1 godzinę i 48 minut. W chwili rozpoczęcia lotu ogłoszono komunikat : “W dniu dzisiejszym wszedł na orbitę okołoziemską pierwszy na świecie statek kosmiczny z człowiekiem na pokładzie. Statek Wostok wyrzucony został w przestrzeń przez rakietę wielostopniową. Po osiągnięciu pierwszej prędkości kosmicznej i oddzieleniu się od rakiety nośnej, “Wostok” poszybował lotem bezwładnym po orbicie dookoła Ziemi. Statek okrążył Ziemię w 89,1 minuty. Najmniejsza odleglość od Ziemi wynosiła 327 km, kąt nachylenia płaszczyzny orbity do płaszczyzny równika ziemskiego – około 65 stopni. Masa statku “Wostok” wraz z człowiekiem bez ostatniego stopnia rakiety wynosiła 4725 kg. Dwukierunkową łączność między pilotem i Ziemią utrzymywano przez cały czas lotu.
Statek “Wostok” wystartował o godz. 9:07 czasu moskiewskiego z terenu startowego Bajkonur w Kazachstanie. W godzinę i osiem minut po starcie, w chwili gdy statek znajdowalł się nad Afryką, rozpoczęto przygotowania do lądowania . W dziesięć minut później włączono silnik hamujący i “Wostok I” zaczął schodzić z orbity satelitarnej. Po następnych dziesięciu minutach wszedł w gęste warstwy atmosfery i po dwudziesto minutowym locie poprzez atmosferę wylądował w rejonie wsi Smielówka w obwodzie saratowskim.Gagarin nadzorował aparaturę statku utrzymując nieprzerwanie łączność radiową i telegraficzną z Ziemią. Obserwacje przekazywał na Ziemię , notował w dzienniku pokładowym oraz rejestrował na taśmie magnetycznej i filmowej. Przez cały lot aparatura pracowała według zadanego programu. Pilot prowadził pomiary elementów orbity, przekazując na Ziemię dane telemetryczne i telewizyjny obraz wnętrza statku. Automatyczne regulatory zapewniały w kabinie odpowiednią temperaturę i właściwy skład atmosfery.Wszystko poszło zgodnie z planem.
Z racji stosunkowo niewielkiej odległości Księżyca od Ziemi, był on częstszym celem ludzkich przedsięwzięć niż inne ciała niebieskie. Przypisywali mu nadprzyrodzoną siłę, obserwowali go, wyobrażali sobie jak wygląda z bliska, aż wreszcie postanowi się o tym przekonać. Zaczęło się pod koniec lat pięćdziesiątych od sond bezzałogowych. Księżyc został dokładnie przebadany przy użyciu serii radzieckich sond typu Łuna i Zond oraz amerykańskich Ranger, Lunar Orbiter i Surveyor. Pierwsze sondy wysyłane na Księżyc miały za zadanie tylko przelecieć w pobliżu naszego satelity, bądź trafić w jego powierzchnię i tam się roztrzaskać. Późniejsze sondy lądowały miękko na jego powierzchni, by stamtąd pobrać próbki i wysłać zdjęcia. Wkrótce USA zdecydowały się na wysłanie na Księżyc astronautów w ramach programu Apollo. Dowódcą statku mianowano Neila Armstronga, wyznaczając mu tym samym rolę pierwszego człowieka, który miał stanąć na Księżycowym gruncie. Pilotem statku wyprawowego mającego po raz pierwszy lądować na Księżycu został Edwin E. Aldrin, junior. Zaś pilotem członu macierzystego, trzecim członkiem załogi został Michael Collins.Astronauci przygotowujący się do lotu już kilkanaście dni przed startem objęci byli czesciową, a następnie całkowitą izolacją od otoczenia.
Start odbył się bez poważniejszych zakłóceń. 16 lipca 1969 roku opuścili Ziemię.Kilka dni później, 20 lipca Neil Armstong stojąc na twardym gruncie Księżyca powiedział do setek milionów ludzi obserwujących to historyczne wydarzenie na ekranach telewizorow: To mały krok dla człowieka, ale wielki skok dla ludzkości. Wkrótce po nim na powierzchnię zszedł Buzz Aldrin.Obaj wspólnie przeprowadzili badania naukowe i zbierali próbki gruntu. Spacer księżycowy trwał dwie i pół godziny, a lądownik pozostawał na powierzchni przez ponad 21 godzin. Po tym czasie silnik stopnia startowego bez najmniejszych zakłóceń działania uniósł kabinę załogi po torze wznoszenia. A po prawie czterech godzinach dochodzenia “Orła” do członu macierzystego Apollo-11 “Columbia”, oba pojazdy kosmiczne znalazły się w zasięgu wzroku . Wyrównano ich prędkości , a potem wezeł stykowy kabiny statku wyprawowego wszedł w urzadzenie cumownicze Apolla. 24 lipca 1969 roku lądownik Apolla – 11 z drugą predkoscią kosmiczną wszedł w atmosferę Ziemi i wodował. Jego załoga została przywitana przez Richarda Nixona ówczesnego prezydenta Stanów Zjednoczonych. Po powierzchni Księżyca stąpało zaledwie 12 astronautów, a po roku 1972 na Księżycu nie pojawił się żaden człowiek.
Bliższą czasowo naszym czasom jest misja Mars Surveyor 2001. Jest ona jednym z etapów długoterminowego planu badań Marsa. Wszystko zaczęło się wraz z misjami Mars Pathfinder i Mars Global Surveyor, dwoma sondami kosmicznymi, które dotarły do czerwonej planety w 1997 r. Głowne cele tej misji to:
- mapowanie ilości i rozkładu pierwiastków chemicznych i minerałów na powierzchni Marsa oraz morfologii powierzchni
-poszukiwanie skupisk wodoru mogącego wchodzić w skład zamarzniętej wody w podpowierzchniowych warstwach marsjańskiej gleby
-rejestrowanie promieniowania na niskiej orbicie marsjańskiej, w celu ocenienia ryzyka ewentualnych misji załogowych Misja Mars Surveyor 2001 składa się z dwóch części: lądownika i orbitera. Zostaną one wystrzelone oddzielnie, ale będą ze sobą często współpracować. Statek dotarł do Marsa 24 października 2001. Orbitę przechwytującą osiągnął odpalając główny silnik na 19,7 min. Następnie poprzez regularne, okresowe wchodzenie w wyższe partie atmosfery Marsa, sonda wyhamowywała i zacieśniała orbitę zbliżając ją coraz bardziej do kołowej. Manewr hamowania atmosferycznego pozwolił na zaoszczędzenie około 200 kg paliwa. Główna misja sondy trwała 917 dni (do lipca 2004). Obecnie 2001 Mars Odyssey wykonuje misję rozszerzoną, w tym służy za istotny element komunikacji między Ziemią a łazikami MER. Sonda transmituje ok. 85% wszystkich danych nadsyłanych przez nie. Misja kosztowała 297 milionów USD, w tym opracowanie i zbudowanie statku oraz instrumentów naukowych – 165 mln. USD., wystrzelenie – 53 mln. USD., kontrola misji i przetwarzanie danych naukowych – 79 mln. USD.
Loty kosmiczne wciąż fascynują i zachwycają. Wciąż stanowią problem i są nielada wyzwaniem dla organizacji przygotowujących je. Na prestrzeni ostanich dziesięcioleci ludzkość zrobiła w tej sprawie wielki postęp, jednak wciąż lot w kosmos dla zwykłego człowieka jest nieosiągalny i prawdopodobnie to się nie zmieni.

Posted in Referaty | Leave a comment

Promieniowanie i medycyna

PROMIENIOWANIE I MEDYCYNA!!

Promieniowanie – strumień cząstek lub fal wysyłanych przez ciało.
Wytwarzanie promieniowania jest nazywane emisją.
Pierwotnie pojęcie promieniowanie używano do tych rodzajów wysyłanych cząsteczek i fal (bez wnikania w ich naturę), którego wąski strumień (promień patrz światło) rozchodząc się w przestrzeni może być traktowany jak linia w geometrii (nie rozdziela się).

Bardzo ważne miejsce w dzisiejszym świecie zajmuje zastosowanie promieniowania jonizującego w medycynie. Większość z nas poznała już jego je, chociażby podczas prześwietleń aparaturą rentgenowską(np. złamanej ręki). Zasada jej działania jest bardzo prosta i polega na tym, że wiązka promieni X przenikając przez badany narząd ulega osłabieniu, ponieważ część promieni zostaje pochłonięta przez tkankę. Narządy zbudowane z tkanek o różnej gęstości, w różnym stopniu pochłaniają wiązkę promieniowania. Niejednorodnie osłabiona wiązka promieni X trafia na kliszę fotograficzną i powoduje jej zaciemnienie proporcjonalnie do stopnia osłabienia. W ten sposób na kliszy fotograficznej uzyskujemy obraz badanego narządu. Jednym z ważniejszych osiągnięć techniki rentgenowskiej jest tomografia komputerowa. Sterowany komputerem proces wykonywania kolejnych zdjęć badanego narządu w różnych płaszczyznach i pod różnym kątem pozwala uzyskiwać warstwowy obraz, przedstawiający bardzo dokładne nawet niewielkie zmiany chorobowe. Innym ważnym zastosowaniem promieniowania w medycynie jest radioterapia. Stosuje się ją w przypadku nowotworów szczególnie czerniaka (nowotwór skóry).

Promieniowanie rentgenowskie powstaje przy przejściach elektronów na wewnętrzne powłoki elektronowe atomu, jego długości zawarte są w przedziale 0,1 pm do ok. 50 nm, tj. między promieniowaniem gamma i ultrafioletowym. Dzieli się na miękkie (większa długość fali, mniej przenikliwe) i twarde (większa długość fali, bardziej przenikliwe).

Źródłem promieniowania X jest aparat rentgenowski, reaktor jądrowy, akcelerator a także pierwiastki promieniotwórcze i wiele obiektów astronomicznych. W aparacie rentgenowskim znajduje się lampa próżniowa lub gazowa, w której strumień elektronów pada na elektrodę zwaną anykatod. Promieniowanie rentgenowskie wytwarzane jest też przez dwie lampy: jonową oraz Coolidge?go z żarzoną katodą, która służy do wytwarzania elektronów swobodnych. Jonowa lampa rentgenowska to bańka szklana, kulista, wypełniona gazem; wewnątrz znajdują się trzy elektrody metalowe.
Do prześwietlania służy: ekran fluoryzujący, ekran rentgenologiczny, wzmacniacz elektronowy obrazu ekranowego. Ekran fluoryzujący zawiera elementy fluoryzujące, które pod wpływem promieniowania X dają obraz słabo odbierany przez siatkówkę oka, ale silnie przez błony fotograficzne. Ekran rentgenowski przetwarza promienie X w promienie widzialne.
Ciekawostką jest, że Słońce, gwiazdy i inne obiekty w przestrzeni kosmicznej (np. czarne dziury) są naturalnymi źródłami promieni X. Wokół Ziemi krążą satelity wyposażone w teleskopy wysyłające obrazy rentgenowskie z przestrzeni kosmicznej. Po przetworzeniu dają one obraz trójwymiarowy.

Własności promieniowania X:
- wszelkie substancje są dla promieni X w mniejszym lub większym stopniu przejrzyste
- są niewidzialne, ale wywołują fluorescencję
- wywołują jonizację powietrza

- wiele substancji fosforyzuje przy naświetlaniu promieniami X
- emulsje fotograficzne są czułe na promienie X, powodujące zaczernienie kliszy
- w próżni mają prędkość światła
- rozchodzą się po liniach prostych, ich tor nie zakrzywia się w polu magnetycznym ani elektrycznym
- padając na ciało naelektryzowane powodują, że ciało to traci ładunek

Zastosowanie promieni X:
- pierwszą dziedziną, w której wykorzystano promienie X była medycyna
- prześwietlają bagaże na lotniskach
- pomagają w defektoskopii (wykrywaniu wad metali) i budowaniu konstrukcji stalowych
- każdy odbiornik telewizyjny emituje promienie X, które jednak nie przedostają się przez szybę odbiornika
- używane są w fizyce jądrowej (mikroskopy elektronowe, cyklotrony, akcelatory)
- wykorzystywane są w badaniach pierwiastkowego składu chemicznego substancji oraz struktur kryształów
- umożliwiają obserwację przyćmionych ciał, np. pulsarów
- podczas I wojny światowej za pomocą promieni X szukano kul i ich odłamków w ciałach rannych żołnierzy
- W 1896 roku we Francji promienie X wykorzystywane były do diagnozowania gruźlicy
Jednak największe zastosowanie promienie X znalazły w medycynie- służą do otrzymywania obrazu organów wewnętrznych oraz leczenia schorzeń. Dzięki tomografowi rentegowskiemu udaje się uzyskać bardzo dokładny obraz nawet małych zmian chorobowych. Najczęściej robi się zdjęcia klatki piersiowej i układu kostnego; wprowadzenie promieni X do układu naczyniowego pozwala na uwidocznienie przebiegu i zarysu tętnic i żył. Promienie rentgenowskie wykorzystywane są również do niszczenia chorych komórek, najczęściej nowotworowych.

Promieniowanie rentgenowskie jest promieniowaniem jonizującym. W dawkach stosowanych w medycynie nie powinno powodować działań niepożądanych, choć należy zachować ostrożność i nie nadużywać go. Promieniowanie X może wpływać na rozwój płodu, duże dawki są szkodliwe dla zdrowia. Powodują przede wszystkim uszkodzenie szpiku kostnego, co prowadzi do niedokrwistości. Reakcja organizmu na promieniowanie X zależy przede wszystkim od jego ilości, wieku (im osoba młodsza tym bardziej narażona), rodzajów tkanek. Dlatego stosuje się fartuch z gumy ołowiowej, który chroni nie badane części ciała.

Promieniowanie rentgenowskie mogą mieć zarówno widmo ciągłe jak i liniowe. Podczas zmniejszania się prędkości cząstek naładowanych powstaje widmo promieniowania hamowania (widmo ciągłe), jego maksymalne natężenie zależy od energii cząstek bombardujących (zazwyczaj elektrony). Widmo liniowe (widmo promieniowania charakterystycznego) zależy od rodzaju atomów emitujących to promieniowanie, składa się ono z grup linii tworzących serie widmowe, odpowiadające przejściom elektronów na odpowiednie zewnętrzne powłoki elektronowe.

Promienie odkryte w 1895 roku przez niemieckiego fizyka Roentgena stały się nieodzowne w medycynie, pomagają też w wielu innych dziedzinach życia. Rozwój techniki i coraz większa wiedza o świecie pozwalają na tworzenie coraz lepszych aparatów rentgenowskich oraz poszerzanie stosowania promieni X.

Promieniowanie rentgenowskie jest wykorzystywane do uzyskiwania zdjęć rentgenowskich, które pozwalają m.in. na diagnostykę złamań kości i chorób płuc. Naświetlanie promieniami rentgenowskimi zabija komórki nowotworowe, co wykorzystuje się w radioterapii. Jednak przyjęcie dużej dawki promieniowania może powodować oparzenia i chorobę popromienną…

Radiografia cyfrowa
Klasyczny obraz radiograficzny ma charakter analogowy i uzyskiwany jest zazwyczaj na kliszy rentgenowskiej. W tej postaci może być oglądany i analizowany bezpośrednio lub po zamianie (przez skanowanie laserowe) na obraz cyfrowy, za pomocą monitora. Obraz w postaci cyfrowej jakkolwiek zubożony o część informacji ma tę zaletę, że może być przetwarzany, jak to ma miejsce w opisanych dalej nowoczesnych metodach wizualizacji oraz łatwo archiwizowany.
Nowoczesne urządzenia rentgenowskie wyposażone w tak zwany tor wizyjny składający się ze wzmacniacza obrazu, kamery wideo, łączącego je układu optycznego oraz komputera, umożliwiają uzyskiwanie obrazu cyfrowego bezpośrednio w czasie rzeczywistym. Dzięki temu jest możliwa wizualizacja nie tylko struktury ale także czynności narządów, a w szczególności układu krążenia. Procedura otrzymywania i przetwarzania radiologicznych obrazów cyfrowych nazywa się radiografią cyfrową.

Znakowanie izotopowe
Znakowanie izotopowe jest to proces zamiany w związku chemicznym trwałego jądra, wysyłającym promieniowanie izotopem promieniotwórczym tego samego pierwiastka, dzięki czemu można śledzić drogę tego atomu wewnątrz układu biologicznego lub mechanicznego. Związek chemiczny zawierający izotop promieniotwórczy jest nazywany związkiem znaczonym, a atom służący do znakowania atomem znaczonym (wskaźnikiem izotopowym). Promieniotwórczy związek ma takie same własności chemiczne i fizyczne (czasami są drobne różnice) jak naturalny związek, a jego obecność można wykryć za pomocą odpowiednich detektorów. Metoda wskaźników jest szeroko stosowana w chemii, biologii, medycynie i technice. Bardzo często do znakowania używa się izotopu wodoru 3H, składającego się z jednego protonu i dwóch neutronów, zwanego trytem. Tryt ma czas połowicznego rozpadu 12,5 lat. Jeżeli w każdej cząsteczce związku na miejsce wodoru podstawiony zostanie atom trytu, to taki związek nosi nazwę związku trytowego. Najczęściej stosuje się wodę trytową T2O.

Tę technikę stosuje się często w medycynie. Podczas badań diagnostycznych śladowe ilości krótkożyjącego izotopu lub częściej substancji znakowanej nazywanej w medycynie radiofarmaceutykiem zostają wprowadzone do organizmu człowieka. Najczęściej używanym radioizotopem jest technet-99m, rzadziej używa się jodu-131, talu-201 i galu-67. Izotopy te zwykle są związane z odpowiednio dobranymi związkami chemicznymi powodującymi gromadzenie się ich w tym, a nie w innym narządzie. Radioizotop spełnia w tym przypadku rolę “szpiega”. dzięki jego obecności łatwo można prześledzić za pomocą urządzeń rejestrujących promieniowanie czy rozkład podanego radiofarmaceutyku w badanym narządzie jest prawidłowy. Stosowane radiofarmaceutyki biorą udział w określonych procesach życiowych narządu, zatem rozkład radioaktywności obrazuje jego czynność.

Scynytgram nerek, na dole pokazana jest zmiana radioaktywności wraz z czasem podanym w minutach.
Urządzeniami służącymi do rozkładu radioaktywności w organizmie człowieka są scyntygrafy lub znacznie częściej obecnie stosowane gamma – kamery (zdjęcie u góry). Ich podstawową częścią jest detektor promieniowania umożliwiający pomiar radioaktywności równocześnie w całym narządzie. Nowoczesne gamma – kamery współpracują z systemem komputerowym. Uzyskane tą metodą obrazy rozkładu podanego znacznika pozwalają ocenić strukturę i czynność badanego narządu. Taki obraz komputerowy nazywamy scyntygramem. Najczęściej wykonuje się izotopowe badania tarczycy, nerek, kości, płuc i serca.
Na przykład badanie nerek polega na podaniu pacjentowi śladowej substancji znakowanej i wydalanej przez nerki z moczem. Śledząc na ekranie monitora jak szybko narasta i zanika radioaktywność w nerkach, można określić czy ich ukrwienie jest prawidłowe, czy czynność komórek nerkowych wychwytujących podaną substancję jest sprawna, a odpływ moczu nie napotyka na przeszkody.
Dawka promieniowania jaką otrzymuje pacjent podczas tego badania jest tak niewielka, że poleca się je u dzieci zamiast urografii – podstawowej techniki rentgenowskiej w badaniach nerek. Ponadto radiofarmaceutyki nie wywołują powikłań spotykanych przy stosowaniu kontrastów radiologicznych, takich jak wstrząs i uczulenie.
Opracowano na podstawie materiałów Państwowej Agencji Atomistyki “Promieniowanie i medycyna”.
Emisyjna tomografia pozytonowa

tomografia pozytonowa
Badanie przy użyciu emisyjnej tomografii pozytonowej
Emisyjna tomografia pozytonowa w skrócie PET (positron emission tomography) polega na wstrzykiwaniu pacjentowi promieniotwórczego izotopu wysyłającego promieniowanie beta plus czyli pozytony (dodatnie elektrony), co prowadzi do anihilacji i emisji fotonów, wykrywanej w kolejnych warstwach. W badaniu korzysta się z pierwiastków, wbudowanych do określonych cząsteczek, np. glukozy, wody, amoniaku lub leków, które zostają wprowadzone do organizmu pacjenta drogą żylną lub przez inhalację. Czas połowicznego rozpadu użytych pierwiastków jest na tyle krótki, że nie stanowi zagrożenia dla zdrowia pacjenta. Poszczególne tkanki zużywają wprowadzone substancje znaczone w różnym tempie. Izotopy rozpadając się, są źródłem pozytonów, które w wyniku spotkania z elektronami anihilują, dając parę fotonów o energii 511 keV każdy, rozbiegających się w przeciwne strony. Jeżeli dwa umieszczone naprzeciwko siebie fotopowielacze jednocześnie rejestrują fotony, to wyznaczają one prostą przecinającą komórkę, w której nastąpiła emisja. Komputer zbierający dane tworzy mapę intensywności powstawania pozytonów. Obserwowany rozkład emisji pozwala ustalić tempo zużywania tych molekuł przez poszczególne komórki, co jest miarą ich metabolizmu. Nadmierny metabolizm może wskazywać na nowotworowe przerzuty, choroby neurologiczne, jak choroba Alzheimera, a także pozwala obserwować różnice w aktywności neuronów podczas pracy mózgu. Jedyny pozytonowy tomograf emisyjny w Polsce znajduje się w Centrum Onkologii w Bydgoszczy
Opracowano na podstawie nr 9/2004 czasopisma Świat Nauki.

Tomografia komputerowa
Tomografia w skrócie CT (computed tomography) polega na wykonywaniu wykonywaniu kolejnych zdjęć rentgenowskich sterowanych komputerem badanego narządu w różnych płaszczyznach i pod różnym kątem. Pozwala to uzyskać warstwowy obraz, przedstawiający bardzo dokładnie nawet niewielkie zmiany chorobowe.
tomografia
Badanie przy użyciu tomografii komputerowej
Tomograf komputerowy składa się ze stołu, na którym leży pacjent, gantry, w której znajduje się lampa promieniowania rentgenowskiego wraz z detektorami oraz z komputerowej konsoli, na której programuje się i ogląda badania. Skaner tomografu komputerowego obraca się wokół leżącego pacjenta, wykonując co kilka stopni liczne pomiary. Na podstawie pomiarów gęstości osłabiania promieniowania komputer tworzy obrazy poprzecznych przekrojów ciała pacjenta uwidaczniające z dużą dokładnością tkanki organizmu i strukturę narządów. Poddane dalszej obróbce komputerowej przekroje poprzeczne mogą być źródłem obrazów trójwymiarowych. Obecnie rozdzielczość wynosi 1 mm, a zbadanie milimetrowej warstwy zajmuje sekundę. Tomografia komputerową stosuje się w przypadku znacznych różnic w gęstości tkanek, nadaje się więc do diagnozowania złamań, zakrzepów i kamieni nerkowych.
W przypadku tomografii oprogramowanie komputerowe jest integralną częścią przebiegu badania. Specjalna konsola tomografu umożliwia sterowanie i kontrolowanie przebiegu badania, przyjmuje informację o badanym obszarze anatomicznym, a następnie przetwarza je tak, aby uzyskać możliwie
tomografia
Zdjęcie tomograficzne głowy na poziomie oczodołów
najdokładniejsze odzwierciedlenie szczegółów badania. Przetworzone wyniki wpisywane są do pamięci magnetycznej na dysku detektora, a następnie odbierane przez system przetwarzania danych. Dalej zapisuje się je na drukarce, na monitorze lub na nośniku magnetycznym. Dzięki kamerze można ponadto wykonać zdjęcia oglądanego narządu na błonie światłoczułej. Tak jak w każdej technice cyfrowej, w tomografii komputerowej istnieje możliwość dowolnego powiększania i dzielenia obrazu oraz dokonywania jego wtórnej rekonstrukcji. Możliwości te zależą jednak od oprogramowania aparatu.
W celu uzyskania lepszego obrazu wieczorem jeden dzień przed badaniem i w dniu badania należy wypić rozcieńczoną w trzech szklankach wody jedną ampułkę urografiny. Czasami, w celu dokładniejszej oceny danego obszaru, pacjentowi podaje się dożylnie odpowiedni środek kontrastowy (osłabiający promieniowanie rentgenowskie). Podanie badanemu takiego środka powoduje, że fale rentgenowska jest prawie całkowicie pochłonięta w tych tkankach (np. naczynia żylne) a na ekranie komputera widzimy jasne pole, odpowiadające w tym przypadku naczyniom żylnym wypełnionym środkiem kontrastowym. Środki kontrastowe można podzielić na: środki podawane dożylnie, doustnie i doodbytniczo.

Promieniowanie laserowe ma pewne specyficzne cechy w stosunku do zwykłego promieniowania optycznego. Są one następujące:

1. Promieniowanie jest emitowane z lasera w postaci mało rozbieżnej wiązki w jednym, określonym kierunku, wyznaczonym przez oś rezonatora optycznego. Wiązka promieniowania ma na ogół małą rozbieżność, to znaczy, że jej średnica nie ulega większym zmianom w miarę oddalania się od lasera. Miarą rozbieżności wiązki jest kąt rozbieżności, który zazwyczaj ma wartość od kilku lub kilkudziesięciu miliradianów (lasery gazowe i lasery ciała stałego) do około 10 stopni (lasery półprzewodnikowe). Mała rozbieżność pozwala na przesyłanie wiązki laserowej na duże odległości, a także na jej silne skupienie przez układ optyczny. Im mniejszy jest kąt rozbieżności wiązki, tym mniejsza średnica plamki skupionego promieniowania w ognisku soczewki. Możliwe jest skupienie wiązki do średnicy od kilku do kilkuset mikrometrów. Ponieważ cała moc promieniowania zawarta jest w wąskiej wiązce laserowej, można po skupieniu uzyskać bardzo dużą gęstość mocy promieniowania w ognisku soczewki rzędu 108 – 1012 W/cm2.

2. Promieniowanie laserowe jest monochromatyczne. Żadne źródło nie emituje promieniowania o jednej długości fali. Nawet to światło, które wydaje się jednobarwne, jest złożone z fal zawartych w pewnym przedziale długości fali, dającym tzw. szerokość spektralną. Szerokość spektralna promieniowania laserowego jest bardzo mała i może osiągnąć nawet 10-7 nm, przy czym cała energia promieniowania jest zgromadzona w tej wąskiej linii. Ułatwia to ogniskowanie wiązki laserowej i osiąganie bardzo małych rozmiarów ogniska.

3. Promieniowanie laserowe jest koherentne (spójne). Oznacza to, że występuje stały związek fazowy fali promieniowania w wiązce w czasie (spójność czasowa) i między dowolnymi punktami przekroju poprzecznego wiązki laserowej (spójność przestrzenna).

Wszystkie te właściwości stwarzają olbrzymie możliwości zastosowania promieniowania laserowego.

We współczesnej medycynie znalazło zastosowanie kilkanaście, jeśli nie kilkadziesiąt, różnego rodzaju urządzeń laserowych. Trudno byłoby obecnie wymienić dziedzinę medycyny, która nie korzystałaby z takiego źródła promieniowania, jakim jest laser. Stosuje się je zarówno w diagnostyce, jak i w terapii. A postęp techniczny stwarza nowe możliwości ich wykorzystania.

Laserów używa się przede wszystkim dla “twardej” obróbki tkanek:

* cięcia,
* koagulacji,
* odparowania (fotoablacji oraz ablacji stymulowanej plazmą)
* obróbki mechanicznej (rozrywania, fragmentacji czy kawitacji)

Mammografia jest radiologiczną metodą badania sutka (gruczołu piersiowego). Podobnie jak w pozostałych metodach rentgenowskich, wykorzystuje się tu różnice w pochłanianiu promieni X, przechodzących przez poszczególne tkanki organizmu. Obraz utrwalany jest na błonach retgenowskich.

Badania wykonuje się specjalnym aparatem, wytwarzającym promieniowanie w zakresie 25-40 kV (tak zwane promieniowanie miękkie), przy użyciu czułych błon rentgenowskich.
Pierwsze, dobrze udokumentowane badania, przeprowadził Leborgne w 1951 roku.
Podstawowe projekcje to: osiowa (z góry na dół) i boczna (obu sutków z osobna).

Zdjęcia pozwalają uwidocznić prawidłowe struktury sutka i ewentualne ich zmiany:
- tkankę gruczołową,
- łącznotkankowe podścielisko
- główne przewody mleczne,
-tkankę tłuszczową,
-żyły
- skórę,
- brodawkę sutkową.

Obraz prawidłowego sutka zmienia się z wiekiem. W przypadku zaistnienia nieprawidłowości można stwierdzić:
-patologiczne zagęszczenia – cienie,także guzowate,
-zwapnienia,
-poszerzenie żył,
-pogrubienie skóry,
-ciągnięcie brodawki sutkowej
powiększenie węzłów chłonnych w uwidocznionym fragmencie dołu pachowego.

Mammografia jest cenną metodą wykrywania raka piersi (najczęstszego u kobiet nowotworu złośliwego) oraz innych nieprawidłowości. W przypadku raka sutka czułość tej metody jest oceniana na 80-95%.

Posted in Prace | Leave a comment

Elektrostatyka- ściąga

Atom to mała czesc materii, nienaelektryzowana, która sklada się z jadra atomowego i krążących wokół niego elektronow. Atom jest elektrycznie bojętny czyli liczba protomow w jadrze jest rowna liczbie elektronow krążących po orbitach. Jon dodatni (kation) to atom, ktory posiada niedobor elektronow, liczba protonów protonów jest wieksza od liczby elektronow. Jon ujemny (anion) to atom, który posiada nadmiar elektronów, liczba protonów protonów jądrze jest mniejsza od liczby elektronów. Elektron jest to ladunek elektryczny ujemny. Proton jest to ladunek elektryczny dodatni. Neutron jest to ladunek elektryczny obojetny. Oddziaływanie elektryczne lub elektrostatyczne polega na tym, ze dwa ciala potarte o siebie przyciągają się. Musza to być odpowiednia ciala. Sposoby elektryzowania ciał: – przez tarcie – przez dotyk – przez indukcję (wpływ) SKUTKI PRZEPŁYWU PRĄDU – Skutek świetlny ? Zamiana energii elektrycznej na światło. – Skutek cieplny ? Zamiana energii elektrycznej na ciepło. – Skutek chemiczny ? Zamiana energii elektrycznej na energie chemiczną (elektroliza). – Skutek mechaniczny ? Zamiana energii elektrycznej na pracę mechaniczną. NATĘŻENIE PRĄDU to wielkość fizyczna, która informuje nas, jaki ładunek elektryczny przepłynął w jednostce czasu przez poprzeczny przekrój przewodnika. Obliczamy je ze wzoru I=Q/t (Ładunek – Q=I*t , czas – t=Q/I , I ? natężenie prądu w A, t ? czas przepływu ładunku elektrycznego elektrycznego sekundach, Q ? ładunek elektryczny w C (kuląb) JEDNOSTKA NATĘŻENIA: Prąd elektryczny ma natężenie o wartości jednego ampera, jeżeli w czasie jednej sekundy przez poprzeczny przekrój przewodnika przepływa ładunek elektryczny 1C. 1A= 1C / 1s I PRAWO KIRCHOFFA: Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest róna sumie natężeń prądów z niego wypływających. PRAWO OHMA: Dla danego odbiornika energii elektrycznej stosunek natężenia prądu płynącego przez ten odbiornik do napięcia elektrycznego między końcami tego odbiornika ma stałą wartość, którą nazywamy oporem elektrycznym. PRAWO OHMA OPISANE WZOREM: Napięcie ? U=R*I , opór elektr ? R=U/I , natężenie prądu ? I=U/R Odbiornik elektryczny ma opór o wartości jednego Ohma jeżeli płynie przez niego prąd o natężeniu 1A, a napięcie panujące między jego końcami wynosi 1V. DEFINICJA 1V (wolt): Napięcie elektryczne między dwoma punktami pola elektrostatycznego wynosi 1V, jeśli przy przemieszczaniu między tymi punktami pola ładunku 1C, siły elektryczne wykonują pracę 1J. NAPIĘCIE: U=W/q V?U J?W C?Q NATĘŻENIE: I=Q/t A?I C?Q s?t ŁADUNEK: q=I*t CZAS: t=q/I PRAWO OHMA: NAPIĘCIE: U=R*I NATĘŻENIE: I=U/R A?I V?U OM?R OPÓR ELEKTR. R=U/I MOC: P=W/t=U*I W?P J?W s?t V?U A?I PRACA: W=U*I*t W=P*t W=m*g*h SKUTEK CIEPLNY: ^Ew=Q=m.*Cw*^t

Posted in Elektrostatyka | Leave a comment

Wpływ prądu elektrycznego na organizmy żywe.

Prąd elektryczny
I
stnienie zjawisk elektrycznych znane już było w starożytności, odnosiło się jednak wyłącznie do zdolności przyciągania drobnych przedmiotów drewnianych przez potarty bursztyn. W XVI w. William Gilbert wprowadził pojęcie sił elektrycznych (greckie elektron – bursztyn).
W 1729 r. angielski badacz Stephen Gray (1670-1736) podzielił ciała na izolatory i przewodniki, a w 1734 r. Francuz Ch. F. du Fay (1698-1739) stwierdził istnienie dwóch rodzajów ładunków elektrycznych: dodatnich (powstają w pocieranym szkle) i ujemnych (powstają w pocieranym ebonicie).
Elektryczność, jest to ukierunkowany ruch elektronów swobodnych. Wbrew pozorom, elektryczność jest powszechnie dostępna i na bardzo wiele sposobów można ją ?wytworzyć?. To słowo ująłem w nawias, ponieważ elektryczności nie trzeba tworzyć ? ona jest. Ludzie po prostu nauczyli się jak można ją wykorzystywać.

Wpływ prądu elektrycznego na organizmy żywe

Skutki działania prądu na organizm człowieka są fizyczne (np. cieplne), chemiczne (np. zmiany elektrolityczne) i biologiczne (np. zaburzenia czynności).
Prąd stały działa na człowieka inaczej niż prąd zmienny. Jedną z różnic jest działanie prądu na obdarzone ładunkiem elektrycznym cząsteczki będące składnikami komórek. Pod wpływem doprowadzonego napięcia cząsteczki te przemieszczają się, co prowadzi do zmian stężenia jonów w komórkach i przestrzeniach międzykomórkowych. Im dłuższy jest czas przepływu prądu w tym samym kierunku, tym większych przemieszczeń jonów należy oczekiwać. Od właściwych stężeń jonów zależy czynność wielu komórek, miedzy innymi komórek mięśni i komórek nerwowych, dlatego też, zmieniają się stężenia jonów w wyniku przepływu prądu prowadzą do zaburzenia czynności tych komórek. Prądy przemienne o dużej częstotliwości nie wywołują zaburzeń przewodnictwa w nerwach, skurczów mięśni i zaburzeń w czynności mięśnia sercowego, mogą jednak doprowadzić do poważnych uszkodzeń w skutek wytwarzania ciepła na drodze przepływu przez ciało. Prądu o bardzo wielkich częstotliwościach (rządu kilku tysięcy Hz) mają stosunkowo małą zdolność przenikania w głąb tkanki. Im częstotliwości są większe, tym działanie prądu jest bardziej powierzchniowe. W praktyce najbardziej niebezpieczne dla człowieka są prądy przemienne o częstotliwości 50, 60 Hz, a więc częstotliwości przemysłowej.

Porażenie prądem
Porażenie prądem elektrycznym – efekt powstający w wyniku przepływu znacznego prądu elektrycznego przez tkanki organizmów żywych – ludzi i zwierząt.
Funkcjonowanie każdego organizmu żywego wiąże się z przepływem przez tkanki bardzo słabych prądów elektrycznych o wartościach nieprzekraczających ułamków miliampera i z powstawaniem w organizmie minimalnych różnic napięć pomiędzy tkankami, nieprzekraczających ułamków wolta.
Zetknięcie jednak tkanek – np. skóry człowieka lub zwierzęcia – z zewnętrznymi źródłami prądu elektrycznego może doprowadzić do efektu porażenia, które w niekorzystnej sytuacji może skończyć się poparzeniem lub nawet spaleniem części tkanek, a także skurczem mięśni, utratą przytomności, zatrzymaniem pracy serca lub nawet śmiercią.
Negatywne skutki zetknięcia tkanek ze źródłem prądu elektrycznego wywołane są przez przepływ prądu o wartości powyżej około 1 miliampera. Prąd taki przepłynąć może przez ciało ludzkie wówczas, kiedy sucha skóra zetknie się np. z przewodem elektrycznym pod napięciem przekraczającym około 100 woltów, ale nawet nieznaczne zawilgocenie skóry spowodować może wystąpienie zauważalnych (choć na ogół niegroźnych dla życia i zdrowia) efektów porażenia już przy napięciach niższych (daje się to np. dostrzec jako “mrowienie” przy dotykaniu mokrymi palcami przewodów podłączonych do sieci telefonicznej, w której występuje napięcie tylko 48 V). Wilgotne błony śluzowe są jeszcze bardziej podatne na przepływ prądu, dlatego dotknięcie np. językiem końcówek zwykłej “płaskiej” baterii elektrycznej o napięciu 4,5 V odczuwane jest jak “szczypanie” w język, a dotknięcie w ten sam sposób biegunów bateryjki 9-woltowej jest już związane z nieprzyjemnymi odczuciami.
<-elektryczne ogrodzenie w Auschwitz
Działanie prądu elektrycznego na układ nerwowy
Podczas przepływu prądu elektrycznego przez organizm ludzki następuje pobudzenie, a następnie porażenie układu nerwowego. Skutkiem tego jest utrata przytomności. Może ona być spowodowana:
?Zatrzymaniem krążenia wywołaniem niedostateczną pracą serca, migotaniem komór lub zatrzymanie serca
?Przepływem prądu bezpośrednio przez czaszkę i mózg. Wytwarzanie się dużej ilości ciepła przy przepływie prądów o wysokim napięciu może w ciągu kilka sekund wywołać nieodwracalne uszkodzenia lub zniszczenie mózgu

Przyczyny porażen prądem elektrycznym

Przyczyny wypadków podczas eksploatacji urządzeń elektrycznych są różne. Przeważnie są to: nieostrożność, lekceważenie przepisów, roztargnienie, omyłki, brak odpowiedniej konserwacji lub kontroli urządzeń zabezpieczających, zła organizacja pracy, brak nadzoru, złe zrozumienie polecenia, niedbałe wykonanie pracy, nieumiejętność lub nieznajomość instalacji oraz nieszczęśliwy zbieg okoliczności. Następstwem tych przyczyn jest najczęściej dotknięcie części znajdujących się normalnie lub przypadkowo pod napięciem względem ziemi. Jeżeli dotykający stoi na ziemi, na przewodzącej podłodze konstrukcji stalowej, to pod działaniem napięcia dotykowego nastąpi przepływ prądu przez jego ciało.
Napięcie dotykowe jest to napięcie występujące między dwoma punktami, nie należącymi do obwodu elektrycznego z którymi mogą się zetknąć jednocześnie ręce lub ręka i stopy człowieka.
Podczas przepływu prądu w ziemi miedzy dwoma miejscami na powierzchni gruntu oddalonymi o długość kroku może pojawić się napięcie zwane napięciem krokowym.

Porażenie elektryczne może objawiać się:

~odczuwaniem bólu przy przepływie prądu, kurczami mięśni (skurcz mięśni dłoni może uniemożliwić samo uwolnienie się porażonego)
~zatrzymaniem oddechu, zaburzeniami krążenia krwi
~zaburzeniami wzroku, słuchu i zmysłu równowagi
~utratą przytomności
~migotaniem komór sercowych (fibrylacja) – bardzo groźnym dla życia człowieka, gdyż zazwyczaj prowadzi ono do zejścia śmiertelnego
~oparzeniami skóry i wewnętrznych części ciała, do zwęglenia włącznie.

Bezpośrednio po rażeniu prądem, tzn. po przerwaniu przepływu prądu, może wystąpić wstrząs elektryczny, objawiający się przerażeniem, bladością, drżeniem ciała lub kończyn, nadmiernym wydzielaniem potu, stanem apatii lub euforii. Może również wystąpić obrzęk mózgu i utrata przytomności, połączona z zatrzymaniem krążenia krwi i brakiem oddechu. Skutki te mogą się ujawnić także po pewnym czasie – od kilku minut do kilku miesięcy.

Zjawisko porażenia ma miejsce wówczas, gdy występuje droga dla prądu rażeniowego i istnieje źródło napięcia wymuszającego przepływ takiego prądu. W praktyce dochodzi do tego, gdy człowiek styka się jednocześnie z dwoma punktami znajdującymi się pod różnymi potencjałami i zamyka się w ten sposób elektryczny obwód dla prądu rażeniowego.

Napięcia i skutki porażen

N
apięcie dotykowe jest to napięcie między dwoma punktami nie należącymi do obwodu elektrycznego, z którymi mogą się zetknąć jednocześnie obie ręce lub ręka i noga człowieka.
Napięcie dotykowe spodziewane jest to największa wartość napięcia dotykowego w urządzeniach lub w instalacji elektrycznej w razie uszkodzenia izolacji, gdy wartość impedancji w miejscu zwarcia jest pomijalna.
Napięcie rażeniowe dotykowe jest to spadek napięcia wzdłuż drogi przepływu prądu przez ciało człowieka (czyli spadek napięcia na rezystancji ciała, na drodze ręka-nogi lub ręka-noga albo ręka-ręka).
Napięcie krokowe jest to napięcie między dwoma punktami na powierzchni ziemi lub na powierzchni stanowiska pracy, odległymi od siebie o 1 m (jeden krok).
Napięcie rażeniowe krokowe jest to spadek napięcia wzdłuż drogi przepływu prądu przez obie nogi człowieka (czyli spadek napięcia na rezystancji ciała na drodze noga-noga).

Skutki rażenia prądem elektrycznym zależą od:

§rodzaju prądu, a więc czy jest to rażenie: prądem przemiennym o małej częstotliwości (15 -100Hz), prądem przemiennym o dużej częstotliwości, krótkotrwałymi, jednokierunkowymi impulsami prądowymi, prądem stałym,
§wartości napięcia i natężenia prądu rażeniowego oraz czasu jego przepływu
§drogi przepływu prądu przez ciało człowieka,
§stanu psychofizycznego porażonego.
§czasu przepływu prądu rażenia,
§temperatury i wilgotności skóry,
§powierzchni styku z przewodnikiem,
§siły docisku przewodnika do naskórka

Łuk elektryczny albo wyładowanie łukowe może powodować urazy:

?uszkodzenia ciała odłamkami zniszczonych urządzeń elektrycznych lub podczas upadku, wskutek działania fali uderzeniowej
?oparzenia ciała, których rozległość i głębokość są zależne od gęstości energii cieplnej łuku oraz uszkodzenia siatkówki oka, z powodu wzrostu temperatury płynu soczewkowego, jako wynik oddziaływania termicznego
?metalizację nieosłoniętych części ciała oraz uszkodzenia rogówki oka, wywołane roztopionymi, gorącym cząstkami metali i materiałów izolacyjnych, unoszonymi gorącym strumieniem gazów, jako wynik oddziaływania termiczno-mechanicznego
?uszkodzenia rogówki oka na skutek promieniowania nadfioletowego
?ogrzanie płynu soczewkowego oka na skutek promieniowania podczerwonego
?rozległe oparzenia, a nawet spalenia kończyn i innych części ciała ludzkiego, często kończące się śmiercią na skutek rażenia skojarzonego (prąd łuku elektrycznego przepływa przez ciało ludzkie). Rażenia skojarzone zdarzają się w stacjach elektroenergetycznych wysokiego napięcia, gdy człowiek zbliży się do urządzenia elektroenergetycznego na odległość, przy której możliwe jest przebicie warstwy izolacyjnej powietrza. Wtedy następuje wyładowanie iskrowe, które inicjuje wystąpienie łuku elektrycznego pomiędzy tym urządzeniem i najbliższą od urządzenia częścią ciała ludzkiego.

Zagrożenia towarzyszące wykorzystaniu energii elektrycznej

Powszechne stosowanie urządzeń zasilanych energią elektryczną niesie ze sobą różnego rodzaju zagrożenia zarówno dla człowieka jak i jego środowiska. Są to:

§porażenia oraz oparzenia prądem i łukiem elektrycznym
§zagrożenia pożarowe
§zagrożenia wybuchem
§zagrożenia od elektryczności statycznej
§zjawiska związane z wyładowaniami atmosferycznymi.

Prąd elektryczny ma w dzisiejszych czasach ogromne znaczenie. Używa się go podczas niemal wszystkich codziennych czynności ? od mycia zębów i oświetlenia, po gotowanie oraz sprzątanie. Ale należy sobie postawić pytanie, czy prąd elektryczny jest zawsze pożyteczny ? szczególnie, kiedy nie jest on kontrolowany przez nas lub jest wykorzystywany w złych celach.
Próby okiełznania prądu często kosztowały ludzkie życie, lecz jeżeli odpowiednio podejdziemy do natury, która jest tak naprawdę szczegółowym spisem praw i obowiązków wszystkich żyjących stworzeń możemy te prawa delikatnie naginać ? właśnie w ten sposób udało nam się wylądować na Księżycu i stworzyć bomby tak destrukcyjne, iż mogłyby całą naszą naturę zmienić w garstkę pyłu (jednak nawet wtedy nie przestałaby ?rządzić się tak jak chce? ? przyciągałaby się i odpychała tak jak dawniej).

Bibliografia:
http://www.ochronapracy.pl/6465.html
Encyklopedia Powszechna wyd. Gutenberg
?Fizyka i astronomia? G.Francuz-Ornat

Spis Treści:
1.Prąd elektryczny.
2.Wpływ prądu elektrycznego na organizmy żywe.
3.Porażenie prądem.
4.Działanie prądu elektrycznego na układ nerwowy.
5.Przyczyny porażen prądem elektrycznym.
6.Porażenie prądem może objawić się.
7.Napięcie i skutki porażen.
8.Łuk elektryczny albo wyładowanie łukowe może powodować urazy.
9.Zagrożenia towarzyszące wykorzystaniu energii elektrycznej.
10.Podsumowanie.

Posted in Uncategorized | Leave a comment