 |
Основные характеристики ощущений
|
|
|
|
1) Диапазон чувствительности. Раздражитель способен вызвать ощущение только при достижении определенной величины или силы.
Нижним абсолютным порогом ощущения (Jo) называют минимальную силу (интенсивность, длительность, энергию или площадь) воздействия, которая вызывает едва заметное ощущение. Чем ниже Jo, тем выше чувствительность анализатора к раздражителю. Например, нижняя граница (порог) чувствительности высоты звука составляет 15 Гц, света — 0,001 свечи и так далее.
Раздражители меньшей силы называются подпороговыми (субсенсорными), и сигналы о них не передаются в кору головного мозга. Если снижать интенсивность света настолько, что человек уже не может сказать, видел ли он вспышку света, то от руки в данный момент тем не менее регистрируется кожно-гальваническая реакция. Это говорит, что световой сигнал, хотя и не осознавался, но был переработан нервной системой. На такой процедуре основано действие "детектора лжи".
Переход от подпорогового ощущения осуществляется скачкообразно — если воздействие почти достигло пороговой величины, то достаточно бывает едва заметного увеличения силы воздействия, для того, чтобы стимул сразу полностью превратился в ощущаемый. Подпороговые импульсы не безразличны для организма. Подтверждением тому служат многочисленные факты, получаемые в клиниках нервных болезней и психиатрии, когда именно слабые, подпороговые раздражители, идущие из внешней или внутренней среды, создают в коре больших полушарий доминантный очаг и способствуют возникновению "обманов чувств" — галлюцинаций.
Некоторые ученые отмечают сходство между подпороговым восприятием (ощущением) и экстрасенсорным, где речь также идет о сигналах, которые слишком слабы, чтобы дойти до уровня сознания, но все же некоторыми людьми в определенное время и в определенном состоянии эти сигналы улавливаются. К экстрасенсорному восприятию относят ясновидение (способность видеть недоступное видению на расстоянии), телепатию (получение информации о человеке, который находится далеко, передача мыслей), предвидение (способность угадывать будущее).
|
|
|
Пограничная зона психологии, изучающая пси-феномены, возникла в начале 30-х годов (Л. Васильев в СССР и Дж. Райн в США), хотя в научных кругах эти работы начали открыто обсуждаться только в последние десятилетия. Парапсихологическая ассоциация, исследовавшая "аномальные" явления, в 1969 году была принята в Американскую ассоциацию научного прогресса. Эта область, недавно признанная научной дисциплиной, в Германии и США называется парапсихологией, во Франции — метапсихикой, в России — биоинформатикой. Новое общее название — псилогия. Главная трудность в полном признании результатов в этой области — не всегда удается воспроизвести изучаемые феномены, что, безусловно, необходимо для фактов, претендующих быть научными.
Верхний абсолютный порог ощущения — максимальная величина раздражителя, которую способен адекватно воспринять анализатор (Jmax). Воздействия, превышающие Jmax, перестают дифференцированно ощущаться или вызывают боль. Jmax значительно более изменчив у разных людей и в разных возрастах, чем Jo. Интервал между Jo и Jmax носит название "диапазон чувствительности".
2) Дифференциальный (разностный) порог чувствительности. С помощью органов чувств мы можем не только констатировать наличие или отсутствие того или иного раздражителя, но и различать раздражители по их силе и качеству. Минимальная величина разности в силе двух однородных раздражителей, которую человек способен ощутить, называется порогом различения (aJ). Чем меньше величина разностного порога, тем выше способность данного анализатора дифференцировать раздражение.
|
|
|
Немецкий физиолог Э. Вебер (1795-1878) установил, что увеличение интенсивности раздражителя, способное вызвать едва заметное увеличение интенсивности ощущения, всегда составляет определенную часть первоначальной величины раздражителя (закон Вебера). Так, усиление давления на кожу уже ощущается, если увеличить груз всего на 3% (к гирьке весом 100 г надо добавить 3 г, а к гирьке в 200 г надо добавить 6 г и т.д.). Эта зависимость выражается следующей формулой: dJ/J=const, где J — сила раздражителя, dJ — ее едва различаемый прирост (порог различения), const — постоянная величина (константа), различная для разных ощущений (давление на кожу — 0,03,зрение — 0,01; слух — 0,1 ит.д.).
3) Оперативный порог различимости сигналов — это та величина различения между сигналами, при которой точность и скорость различения достигают своего максимума. Оперативный порог в 10-15 раз выше дифференциального порога.
4) Психофизический закон Вебера — Фехнера — описывает зависимость интенсивности ощущения (Е) от силы раздражителя (J).
Немецким физиком Д.Т. Фехнером (1801-1887) эта зависимость выражена следующей формулой (основной психофизический закон): E=k*logJ+c (интенсивность ощущения увеличивается пропорционально логарифму силы раздражителя), где к — коэффициент пропорциональности, с — константа, различная для ощущений разных модальностей.
Американский ученый С. Стивенс полагает, что основной психофизический закон лучше выражается не логарифмической, а степенной функцией. Однако в любом случае сила ощущения нарастает существенно медленнее, чем величина физических стимулов. Эти закономерности связаны с особенностями электрохимических процессов, происходящих в рецепторах при преобразовании воздействия в нервный импульс.
Психофизика Вебера и Фехнера имела большое значение для введения в психологию статистических методов и для творческого контакта с физиологией. Однако надо отметить, что выявленные закономерности распространяются не на всю область органов чувств. Кроме того, самая большая проблема психофизики до сих пор остается нерешенной: мы видим, что физические и биохимические процессы трансформируются в психические уже во время ощущений, но мы не знаем, как нервные процессы в коре головного мозга переходят в психические. Иногда также говорят о специфической энергии органов чувств, имея в виду, что орган чувств и на неадекватное раздражение дает адекватную реакцию. Так, например, орган зрения и на давление или удар отвечает адекватно — световым или цветовым ощущением.
|
|
|
5) Временной порог — минимальная длительность воздействия раздражителя, необходимая для возникновения ощущений. Для зрения он составляет 0,1 -0,2 сек, а для слуха 50 мсек.
6) Пространственный порог — определяется минимальным размером едва ощутимого раздражителя. Например, острота зрения выражается способностью глаза различать мелкие детали предметов. Их размеры выражаются в угловых величинах, которые связаны с линейными размерами по формуле tgC/2=h/2L, где С — угловой размер объекта, h — линейный размер, L — расстояние от глаза до объекта. При нормальном зрении пространственный порог остроты зрения равен 1 угловой минуте, но минимально допустимые размеры элементов изображения для уверенного опознания объектов должны быть для простых предметов 15 угловых минут, а для сложных — не менее 30-40.
7) Латентный период реакции — промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Для ощущений разной модальности он различен. Например, для зрения он составляет 160-240 мсек. Следует также помнить, что после окончания воздействия раздражителя ощущения исчезают не сразу, а постепенно (инерция зрения составляет 0,1-0,2 сек), поэтому время действия сигнала и интервал между появляющимися сигналами должен быть не меньше времени сохранения ощущений.
При проектировании современной техники инженерам необходимо знать и учитывать психологические возможности человека по приему информации. Основные характеристики анализаторов можно найти в соответствующих руководствах и справочниках по инженерной психологии.
Закон Вебера — Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.
|
|
|
В ряде экспериментов, начиная с 1834 года, Э. Вебер показал, что новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. Так, чтобы два предмета воспринимались как различные по весу, их вес должен различаться на 1/30, а не на x грамм. Для различения двух источников света по яркости необходимо, чтобы их яркость отличалась на 1/100, а не на x люмен и т. д.
На основе этих наблюдений Г. Фехнер в 1860 году сформулировал «основной психофизический закон», по которому сила ощущения 
пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя 
:
где — значение интенсивности раздражителя. 
— нижнее граничное значение интенсивности раздражителя: если 
, раздражитель совсем не ощущается. 
- константа, зависящая от субъекта ощущения.
Так, люстра, в которой 8 лампочек, кажется нам настолько же ярче люстры из 4-х лампочек, насколько люстра из 4-х лампочек ярче люстры из 2-х лампочек. То есть количество лампочек должно увеличиваться в одинаковое число раз, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. И наоборот, если абсолютный прирост яркости (разница в яркости «после» и «до») постоянен, то нам будет казаться, что абсолютный прирост уменьшается по мере роста самого значения яркости. Например, если добавить одну лампочку к люстре из двух лампочек, то кажущийся прирост в яркости будет значительным. Если же добавить одну лампочку к люстре из 12 лампочек, то мы практически не заметим прироста яркости.
Можно сказать и так: отношение минимального приращения силы раздражителя, впервые вызывающего новые ощущения, к исходной величине раздражителя есть величина постоянная.
Закон Вебера — Фехнера можно объяснить тем, что константы скорости химических реакций, проходящих при рецептировании, нелинейно зависят от концентрации химических посредников физических раздражителей или собственно химических раздражителей.[ источник не указан 565 дней ]
В XX веке Стивенсом была доказана ограниченность закона Вебера-Фехнера, справедливого лишь для средних значений ощущения некоторых модальностей. В целом же зависимость носит характер общей степенной функции с различными показателями степени для каждого рода условий (Закон Стивенса).
Билет №9
Ультразву́к — упругие колебания в среде с частотой за пределом слышимости человека. Обычно под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 Герц.
Хотя о существовании ультразвука известно давно, его практическое использование достаточно молодо. В наше время ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. Так, по скорости распространения звука в среде судят о её физических характеристиках. Измерения скорости на ультразвуковых частотах позволяет с весьма малыми погрешностями определять, например, адиабатические характеристики быстропротекающих процессов, значения удельной теплоёмкости газов, упругие постоянные твёрдых тел.
|
|
|
Применение ультразвука
[править]Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ)
Основная статья: Ультразвуковое исследование
Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.
[править]Терапевтическое применение ультразвука в медицине
Помимо широкого использования в диагностических целях (см. Ультразвуковое исследование), ультразвук применяется в медицине как лечебное средство.
Ультразвук обладает действием:
· противовоспалительным, рассасывающим
· анальгезирующим, спазмолитическим
· кавитационным усилением проницаемости кожи
Фонофорез — сочетанный метод, при котором на ткани действуют ультразвуком и вводимыми с его помощью лечебными веществами (как медикаментами, так и природного происхождения). Проведение веществ под действием ультразвука обусловлено повышением проницаемости эпидермиса и кожных желез, клеточных мембран и стенок сосудов для веществ небольшой молекулярной массы, особенно — ионов минералов бишофита.[1] Удобство ультрафонофореза медикаментов и природных веществ:
· лечебное вещество при введении ультразвуком не разрушается
· синергизм действия ультразвука и лечебного вещества
Показания к ультрафонофорезу бишофита: остеоартроз, остеохондроз, артриты, бурситы, эпикондилиты, пяточная шпора, состояния после травм опорно-двигательного аппарата; Невриты, нейропатии, радикулиты, невралгии, травмы нервов.
Наносится бишофит-гель и рабочей поверхностью излучателя проводится микро-массаж зоны воздействия. Методика лабильная, обычная для ультрафонофореза (при УФФ суставов, позвоночника интенсивность в области шейного отдела — 0,2-0,4 Вт/см2., в области грудного и поясничного отдела — 0,4-0,6 Вт/см2).
Билет №11
Ламина́рное тече́ние (лат. lāmina — «пластинка») — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).
| Течение жидкостей и газа | |
| Ползучее течение | |
| Ламинарное течение | |
| Потенциальное течение | |
| Отрыв течения | |
| Вихрь | |
| Неустойчивость | |
| Турбулентность | |
| Конвекция | |
| Ударная волна | |
| Сверхзвуковое течение | |
| [шаблон] |
До 1917 года в российской науке пользовались термином Струйчатое течение.
Только в ламинарном режиме возможно получение точных решений уравнения движения жидкости (уравнений Навье — Стокса), например течение Пуазейля.
Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате происходит рассеяние в виде тепла работы, затрачиваемой на это перемещение.
Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.
Различают динамическую вязкость (единицы измерения: Па·с = 10 Пуаз) и кинематическую вязкость (единицы измерения: Стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.
Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связывают с достижением вязкости порядка 1011−1012 Па·с
Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости.[1][2] Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.
Нью́тоновская жи́дкость (названная так в честь Исаака Ньютона) — вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы. Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость[1][2][3].
Билет№12
Тече́ние Пуазёйля — ламинарное течение жидкости через каналы в виде прямого кругового цилиндра или слоя между параллельными плоскостями. Течение Пуазёйля — одно из самых простых точных решений уравнений Навье — Стокса. Описывается законом Пуазёйля (Хагена — Пуазёйля). Закон Пуазёйля (Хагена — Пуазёйля)
Основная статья: Закон Пуазёйля
Уравнение или закон Пуазёйля (закон Хагена — Пуазёйля или закон Хагена — Пуазёйля) — закон, определяющий расход жидкости при установившемся течении вязкой несжимаемой жидкости в тонкой цилиндрической трубе круглого сечения.
Сформулирован впервые Готтхильфом Хагеном (нем. Gotthilf Hagen, иногда Гаген) в 1839 году и вскоре повторно выведен Ж. Л. Пуазёйлем (фр. J. L. Poiseuille) в 1840 году. Согласно закону, секундный объёмный расход жидкости пропорционален перепаду давления на единицу длины трубки (градиенту давления в трубе) и четвёртой степени радиуса (диаметра) трубы:
где
· 
— расход жидкости в трубопроводе;
· 
— диаметр трубопровода;
Закон Пуазёйля работает только при ламинарном течении и при условии, что длина трубки превышает так называемую длину начального участка, необходимую для развития ламинарного течения в трубке.
[править]Свойства
· Течение Пуазёйля характеризуется параболическим распределением скорости по радиусу трубки.
· В каждом поперечном сечении трубки средняя скорость вдвое меньше максимальной скорости в этом сечении.
[править]Применимость на практике
· Для расчета бытовых водопроводов расчет по формуле Пуазёйля дает ошибку в разы, потому что течение в них обычно не ламинарное, а турбулентное и не учитывает шершавость стенок. Лучше использовать специальные калькуляторы.
[править]См. также
ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ (от латинского turbulentus - бурный, беспорядочный), течение жидкости или газа, при котором частицы жидкости совершают неупорядоченные, хаотические движения по сложным траекториям, а скорость, температура, давление и плотность среды испытывают хаотические флуктуации. Отличается от ламинарного течения интенсивным перемешиванием, теплообменом, большими значениями коэффициент трения и пр. В природе и технике большинство течений жидкости и газов - турбулентные течения.
исло, или, правильнее, критерий Рейно́льдса (
), — безразмерная величина, характеризующая отношение нелинейного и диссипативного членов в уравнении Навье — Стокса[1]. Число Рейнольдса также считается критерием подобия течения вязкой жидкости.
Число Рейнольдса определяется следующим соотношением:
где
· 
— плотность среды, кг/м3;
· 
— характерная скорость, м/с;
· 
— гидравлический диаметр, м;
· 
— динамическая вязкость среды, Н·с/м2;
· 
— кинематическая вязкость среды, м2/с(
);
· — объёмная скорость потока;
· 
— площадь сечения трубы.
Для каждого вида течения существует критическое число Рейнольдса, 
, которое, как принято считать, определяет переход от ламинарного течения к турбулентному. При 
течение происходит в ламинарном режиме, при 
возможно возникновение турбулентности. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.), различными возмущениями потока, как-то изменение направленности и модуля вектора скорости потока, шероховатость стенок, близость местных сопротивлений и др. Например, для течения (точнее, для стабилизированного изотермического потока) жидкости в прямой круглой[ источник не указан 469 дней ] трубе с очень гладкими стенками 
. Для движения плёнки жидкости с относительно гладкой поверхностью раздела с газом при двухфазном потоке 
.
Значения Re выше критического и до определённого предела относятся к переходному (смешанному) режиму течения жидкости, когда турбулентное течение более вероятно, но ламинарное иногда тоже наблюдается — то есть, неустойчивая турбулентность. Числу Reкр 2300 соответствует интервал 2300-10 000; для упомянутого примера с тонкими плёнками это 20-120 — 1600.
Число Рейнольдса как критерий перехода от ламинарного к турбулентному режиму течения и обратно относительно хорошо действует для напорных потоков. При переходе к безнапорным потокам переходная зона между ламинарным и турбулентным режимами возрастает, и использование числа Рейнольдса как критерия не всегда правомерно. Например, в водохранилищах формально вычисленные значения числа Рейнольдса очень велики, хотя там наблюдается ламинарное течение. Напротив, возмущения потока могут значительно снижать величину .
Стоит отметить, что для газов Reкр достигается при значительно бо́льших скоростях, чем у жидкостей, поскольку у первых куда больше кинематическая вязкость (в 10-15 раз).
Критерий назван в честь выдающегося английского физика О. Рейнольдса (1842—1912), автора многочисленных пионерских работ по гидродинамике.
сопротивление движению жидкостей (и газов) по трубам, каналам и т. д.. обусловленное их вязкостью.
Билет №13
http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/h20.htm
билет;14
Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.
| Причины отказа механики |
| Прогиб |
| Коррозия |
| Пластическая деформация |
| Усталость материала |
| Удар |
| Трещина |
| Плавление |
| Износ |
| Шаблон: Просмотр • Обсуждение • Править |
Деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия(другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей); в основе необратимых — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия (то есть выход за рамки межатомных связей, после снятия нагрузки переориентация в новое равновесное положение).
Пластические деформации — это необратимые деформации, вызванные изменением напряжений. Деформации ползучести — это необратимые деформации, происходящие с течением времени. Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств — в частности, при холодном деформировании повышается прочность.
Виды деформации
Диаграмма, показывающая зависимость между механическим напряжением (σ) и деформацией (ε) обобщённого материала. Слева — упругие деформации, справа — пластические
Наиболее простые виды деформации тела в целом:
· растяжение-сжатие,
· сдвиг,
· изгиб,
· кручение.
В большинстве практических случаев наблюдаемая деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций. В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.
Зако́н Гу́ка — уравнение теории упругости, связывающее напряжение и деформацию упругой среды. Открыт в 1660 году английским учёным Робертом Гуком (Хуком) (англ. Robert Hooke)[1]. Поскольку закон Гука записывается для малых напряжений и деформаций, он имеет вид простой пропорциональности.
В словесной форме закон звучит следующим образом:
Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации.
Для тонкого растяжимого стержня закон Гука имеет вид:
Здесь 
— сила, которой растягивают (сжимают) стержень, 
— абсолютное удлинение (сжатие) стержня, а — коэффициент упругости (или жёсткости).
Коэффициент упругости зависит как от свойств материала, так и от размеров стержня. Можно выделить зависимость от размеров стержня (площади поперечного сечения и длины 
) явно, записав коэффициент упругости как
Величина 
называется модулем упругости первого рода или модулем Юнга и является механической характеристикой материала.
Если ввести относительное удлинение
и нормальное напряжение в поперечном сечении
то закон Гука в относительных единицах запишется как
В такой форме он справедлив для любых малых объёмов материала.
Также при расчёте прямых стержней применяют запись закона Гука в относительной форме
Следует иметь в виду, что закон Гука выполняется только при малых деформациях. При превышении предела пропорциональности связь между напряжениями и деформациями становится нелинейной. Для многих сред закон Гука неприменим даже при малых деформаци
Билет;16
|
|
|
