Физические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости. Физические основы гемодинамики
Белорусский государственный медицинский университет
Кафедра медицинской и биологической физики
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Курс медицинской и биологической физики для медико-профилактического факультет а
Содержание
- 1. Курс медицинской и биологической физики для медико-профилактического факультет а
- 2. Гидродинамика – это раздел физики, изучающий законы движения и силы взаимодействия в жидкостях.
- 3. Основные понятия и законы гидродинамикиТечение жидкости характеризуется
- 4. Часть пространства, ограниченная линиями тока, называется трубкой тока (на рисунке заштрихована)
- 5. Два основных типа (режима) течения жидкостей
- 6. Слайд 6
- 7. Связь между линейной и объемной Q
- 8. Условие неразрывности струиS v = constпри ламинарном
- 9. Гемодинамика - наука, изучающая законы движения крови по сосудистой системе, базирующаяся на основных законах гидродинамики
- 10. Условие неразрывности струи в гемодинамике В любом сечении сердечно-сосудистой системы объемная скорость кровотока одинакова
- 11. Схематичное изображение сердечно-сосудистой системы
- 12. Схема разветвления сосудов в большом круге кровообращения1
- 13. Скорость движения крови
- 14. Уравнение Бернулли описывает течение идеальной жидкости, т.е.
- 15. m - масса жидкости объема V, протекающей
- 16. Уравнение Бернулли: сумма разнопричинных давлений в любом
- 17. Подъем жидкости в прямой трубкена высоту h1
- 18. Из последнего уравнения находим скорость течения жидкостиИзмеряя
- 19. 2. Закупорка артерии, артериальный шум Если S2
- 20. 3. Поведение аневризмы Аневризма - это участок
- 21. Слайд 21
- 22. Вязкость жидкостиСилы трения направлены по касательной к поверхности движущихся слоев
- 23. формула Ньютона
- 24. Вязкость жидкости всегда зависит
- 25. Слайд 25
- 26. Течение вязкой жидкости. Формула Пуазейля Объем V
- 27. Формула Пуазейля для объемной скорости течения жидкости Q X - гидравлическое сопротивление трубыФормула Гагена - Пуазейля:
- 28. - плотность жидкости; - средняя
- 29. Условие перехода ламинарного течения жидкости в турбулентноетурбулентное
- 30. Методы определения вязкости жидкостиМетод Стокса (метод падающего шарика)Капиллярный метод (вискозиметр Оствальда)Ротационный метод (вискозиметр Куэтта)
- 31. Капиллярный метод (метод Оствальда)Объемы вытекшей эталонной жидкости
- 32. Факторы, влияющие на вязкость движущейся кровиФакторы, влияющие
- 33. Влияние температуры на вязкость кровиДля ньютоновских жидкостей
- 34. ГематокритГематокрит - (Ht или HCT) отношение суммарного
- 35. Зависимость вязкости крови от скорости сдвига При
- 36. Организация эритроцитов в потоке крови
- 37. Роль эластичности сосудов в системе кровообращения. Пульсовые
- 38. Скорость распространения пульсовой волны Формула Моенса-КортевегаЕ –
- 39. В аорте скорость пульсовой волны
- 40. в любой точке сосудистой системы давление кровиРаспределение
- 41. Трансмуральное давлениеРазность давлений на внутреннюю (Рв) и
- 42. Влияние гидростатического давления на трансмуральное давлениеЕсли бы
- 43. В аорте и крупных артериях падение давления
- 44. Прямое измерение кровяного давления (прямая манометрия)осуществляется непосредственно
- 45. Непрямые измерения кровяного давления (компрессионные) осуществляются без
- 46. В манжету накачивается воздух, создавая давление, большее
- 47. Работа и мощность сердцаА = Ал +
- 48. Статический компонент работы сердца АстPcр - среднее
- 49. Кинетический компонент работы сердца Акρ – плотность
- 50. Работа сердца за одно сокращениеА 1
- 51. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
- 52. Скачать презентанцию
Гидродинамика – это раздел физики, изучающий законы движения и силы взаимодействия в жидкостях.
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Курс медицинской и биологической физики для медико-профилактического факультета
ЛЕКЦИЯ 2.
Слайд 2Гидродинамика – это раздел физики, изучающий законы движения и силы
взаимодействия в жидкостях.
Слайд 3Основные понятия и законы гидродинамики
Течение жидкости характеризуется линиями тока. Это
линии, касательные к которым совпадают с направлением вектора скорости частиц
жидкости в данной точкеИдеальной называют абсолютно невязкую и несжимаемую жидкость
Слайд 4Часть пространства, ограниченная линиями тока, называется
трубкой тока
(на рисунке
заштрихована)
Слайд 7Связь между линейной и объемной Q скоростью течения жидкости
S
– площадь поперечного сечения трубы
L – длина трубы
Слайд 8Условие неразрывности струи
S v = const
при ламинарном течении несжимаемой жидкости
произведение площади сечения участка, через который она протекает, и ее
скорости является постоянной величиной для данной трубки токаS1v1 = S2v2
Q = const
или
объемная скорость жидкости одинакова во всех сечениях трубки тока
или
Слайд 9Гемодинамика - наука, изучающая законы движения крови по сосудистой системе,
базирующаяся на основных законах гидродинамики
Слайд 10Условие неразрывности струи в гемодинамике
В любом сечении сердечно-сосудистой системы
объемная скорость кровотока одинакова
Слайд 12Схема разветвления сосудов в большом круге кровообращения
1 – аорта
2 –
магистральные артерии
3 – крупные артерии
соотношение между суммарным поперечным сечением сосудистой
системы (S) на разных уровнях ветвления и линейной скоростью (V) кровотока1 – аорта
2 – магистральные артерии
3 – артериолы
4 – капилляры
5 – вены
Слайд 14Уравнение Бернулли
описывает течение идеальной жидкости,
т.е. абсолютно несжимаемой и
невязкой жидкости
трубка тока идеальной жидкости с двумя выделенными
сечениями площадью
S1 и S2 
Слайд 15m - масса жидкости объема V, протекающей через сечения S1
и S2
кинетическая энергия жидкости
потенциальная энергия давления
потенциальная энергия, обусловленная
расположением жидкости на
высотах h1 и h2 
Слайд 16Уравнение Бернулли: сумма разнопричинных давлений в любом сечении трубки тока
(сосуда) является постоянной величиной
динамическое давление
статическое давление
весовое (гидростатическое) давление
Слайд 17Подъем жидкости в прямой трубке
на высоту h1 обусловлен лишь
статическим
давлением Рc
Pc = gh1.
Следствия, вытекающие из уравнения Бернулли
1. Определение
скорости движения жидкости в горизонтальной трубе 
Слайд 18Из последнего уравнения находим
скорость течения жидкости
Измеряя разность уровней жидкости
в прямой и изогнутой трубках, можно определить скорость течения жидкости
Слайд 192. Закупорка артерии, артериальный шум
Если S2 < S1, то
Р2 < Р1,
если станет Р2 < Р0,
то просвет
сосуда закрывается (коллапс сосуда)
Слайд 203. Поведение аневризмы
Аневризма - это участок расширения кровеносного сосуда,
которое сопровождается растяжением и истончением стенки кровеносного сосуда и повышенным
риском его разрыва с развитием опасного кровотечения
Слайд 24 Вязкость жидкости всегда зависит от:
природы жидкости;
температуры жидкости
( с увеличением температуры вязкость , как правило, уменьшается) .
Единицы
измерения вязкости :1Па·с = 10 П ; 1мПа·с = 1 сП
Вязкость воды при 20оС равна 1мПа·с = 1 сП
Слайд 26Течение вязкой жидкости. Формула Пуазейля
Объем V вязкой жидкости, ламинарно
протекающей по участку гладкой трубы длиной L и радиусом r
за время t , определяется формулой ПуазейляV t (временz истечения жидкости);
V (Р1 – Р2) (перепаду давлений);
V r4 S2; !!!
V 1/ (вязкости);
V 1/L
Слайд 27Формула Пуазейля для объемной скорости течения жидкости Q
X -
гидравлическое сопротивление трубы
Формула Гагена - Пуазейля:
Слайд 28 - плотность жидкости;
- средняя скорость течения жидкости;
d
– диаметр трубы;
- вязкость жидкости
Характер течения жидкости –
ламинарный
или турбулентный– определяется безразмерным числом Рейнольдса
1842–1912
Слайд 29Условие перехода ламинарного течения жидкости в турбулентное
турбулентное течение крови возможно
в полостях сердца, в крупных сосудах (аорте, артериях), а также
в области резкого сужения сосуда.Существует критическое число Рейнольдса Reкр
Если для текущей жидкости
Слайд 30Методы определения вязкости жидкости
Метод Стокса (метод падающего шарика)
Капиллярный метод (вискозиметр
Оствальда)
Ротационный метод (вискозиметр Куэтта)
Слайд 31Капиллярный метод (метод Оствальда)
Объемы вытекшей эталонной жидкости (воды)
и исследуемой жидкости
из верхней полости
вискозиметра Оствальда объемом V одинаковы:
,
0 – вязкость исследуемой и эталонной жидкости;, 0 – плотность исследуемой и эталонной жидкости;
t, t0 – время вытекания исследуемой и эталонной жидкости из сферы.
Слайд 32Факторы, влияющие на вязкость движущейся крови
Факторы, влияющие на вязкость крови
Температура
Гематокрит
Скорость
сдвига
Организация эритроцитов в потоке крови
кр = 4 5 сП
при
обычных условиях теченияКровь – неньютоновская жидкость!
Слайд 33Влияние температуры на вязкость крови
Для ньютоновских жидкостей с ростом температуры
вязкость уменьшается.
Изменение температуры может приводить к изменению степени агрегации как
эритроцитов, так и тромбоцитов и вызывать другие изменения в структуре крови.Влияние температурного фактора на вязкость крови неоднозначно.
Слайд 34Гематокрит
Гематокрит - (Ht или HCT) отношение суммарного объема эритроцитов (Vэр)
к объему крови (Vкр), в котором они содержатся : Ht
= Vэр / VкрВ норме для мужчин Ht = Vэр/Vкр 0,42 – 0,54;
для женщин Ht = Vэр/Vкр 0,38 – 0,46.
С повышением гематокрита вязкость крови возрастает.
Вязкость венозной крови больше, чем артериальной, т.к., из-за повышенного содержания углекислого газа, эритроциты в венозной крови имеют большие размеры (объем) и другую форму (сферическую).
Слайд 35Зависимость вязкости крови от скорости сдвига
При уменьшении скорости сдвига
в мелких кровеносных сосудах
эффективная вязкость постепенно возрастает, причем, при
скоростях сдвига, меньших 1 с-1, этот рост происходит резко.При увеличении скорости сдвига в крупных кровеносных сосудах
вязкость уменьшается и при d/dx 100c-1
стремится к постоянному значению
=const 2 мПа·с.
Слайд 37Роль эластичности сосудов в системе кровообращения.
Пульсовые волны
При выбросе крови
в аорту во время систолы часть кинетической энергии систолического объема
крови переходит в потенциальную энергию упругой деформации стенок аортыПри диастоле потенциальная энергия деформированного крупного кровеносного сосуда переходит в кинетическую энергию порции крови, создавая дополнительный фактор, способствующий ее движению.
Распространяющиеся по сосудистой системе колебания давления крови, сопровождающиеся деформацией стенок сосудов, называют пульсовой волной.
Слайд 38Скорость распространения пульсовой волны
Формула Моенса-Кортевега
Е – модуль упругости стенки сосуда
h
– толщина стенки сосуда
– плотность крови
d – диаметр
сосудаС увеличением упругости Е сосуда, увеличением толщины h его стенки и c уменьшением диаметра d скорость пульсовой волны возрастает.
Слайд 39 В аорте скорость пульсовой волны п =
4 – 6 м/с.
В артериях п = 8
–12 м/с, т.к. они имеют малый диаметр и толстый мышечный слой.В полой вене, обладающей большей эластичностью, п≈1 м/с
ДЛЯ СРАВНЕНИЯ:
Линейная скорость кровотока в аорте кр ≈ 0,5 м/с
(в покое)
Слайд 40в любой точке сосудистой системы давление крови
Распределение давления в сосудистой
системе
p0 – атмосферное давление (давление в правом предсердии);
gh
- гидростатическое давление, обусловленное весом кровяного столба высотой h и плотностью ; pС – давление, создаваемое работой сердца.
Слайд 41Трансмуральное давление
Разность давлений на внутреннюю (Рв) и наружную (Рн) стенки
сосуда называют трансмуральным давлением (Ртp).
Ртp = Рв - Рн
Трансмуральное
давление определяет нагрузку сердца, состояние периферического сосудистого русла и ряд других физиологических показателей 
Слайд 42Влияние гидростатического давления на трансмуральное давление
Если бы сердце человека не
работало, кровь стекала бы в сосуды нижней части тела под
действием силы тяжести и верхний его уровень расположился бы в области сердца, где давление равнялось бы атмосферному, то есть трансмуральное давление было бы равно нулю. На некоторой высоте h, давление имело бы значение gh , т.е. определялось бы только гидростатическим давлением.В сосудистой системе человека оттоку крови из верхней части тела препятствует работа сердца и рефлекторное сужение венозных сосудов ног в стоячем положении, которое уменьшает способность сосудов растягиваться и накапливать кровь, и способствует венозному возврату крови в сердце.
Слайд 43В аорте и крупных артериях падение давления (разница давлений в
начале и в конце сосуда) невелика
Распределение давления Р, скорости
кровотока и площади поперечного сечения S в сосудистой системе
Слайд 44Прямое измерение кровяного давления (прямая манометрия)
осуществляется непосредственно в сосуде или
полости сердца, куда вводится катетер, передающий давление на внешний измерительный
приборПреимущества метода: возможность одновременного отбора проб крови или ввода лекарственных препаратов, высокая точность измерений.
Недостатки: необходимость оперативного вмешательства, высокая степень дезинфекции, а иногда и анестезии, возможны осложнения.
Прямые измерения – единственный способ определения кровяного давления в полостях сердца и центральных сосудах. Венозное давление надежно измеряется прямым методом. Капиллярное давление в основном измеряется этим методом.
Методы определения давления крови
Слайд 45Непрямые измерения кровяного давления (компрессионные) осуществляются без нарушения целостности сосудов
и тканей путем уравновешивания давления внутри сосуда известным внешним давлением
через его стенку и мягкие ткани тела.Пальпаторный метод Рива-Роччи
Измеряется систолическое давление посредством прощупывания пульса
на лучевой артерии после создания
высокого давления в манжете,
наложенной на плечо, и последующей
медленной декомпрессии.
Основан на установлении систолического и диастолического давления по возникновению и исчезновению в артерии особых звуковых явлений - тонов Короткова.
Аускультативный метод
Слайд 46В манжету накачивается воздух, создавая давление, большее систолического в сосуде.
В это время кровоток практически остановлен и фонендоскопом тоны не
прослушиваются.Когда систолическое давление становится больше давления в манжете, поток крови проходит через пережатый участок. При этом ламинарность потока нарушается, движение становится турбулентным. Появляются специфические звуковые колебания, которые легко прослушиваются с помощью фонендоскопа.
По мере снижения давления в манжете интенсивность тонов уменьшается и при его определенной величине они исчезают. Ток крови приобретает ламинарный характер. Момент исчезновения шумов соответствует равенству измеряемого наружного давления диастолическому.
Слайд 47Работа и мощность сердца
А = Ал + Ап .
Работа сердца
А складывается из работы левого Ал и правого Ап желудочков:
Ап
= 0,2 АлА = 1,2 Ал
Работа левого желудочка при выбросе систолического (ударного)
объема крови в аорту затрачивается
на преодоление сил давления
крови в сосудистой системе
на сообщение крови
кинетической энергии
Статический
компонент работы Аст
Кинетический
компонент работы Ак
Слайд 48Статический компонент работы сердца Аст
Pcр - среднее давление крови в
аорте:
Pср= 100 мм.рт.ст.=13,3 кПа
Vс - систолический объем крови в покое:
Vc 60 мл = 6. 10-5 м3
Аст ≈ 0,8 Дж
Слайд 49Кинетический компонент работы сердца Ак
ρ – плотность крови (ρ ≈
1,05.103 кг/м3);
– линейная скорость крови в аорте (
≈ 0,5 м/с);Vc – систолический объем крови в покое
(Vc 60 мл = 6. 10-5 м3).
Ак ≈ 0,008 Дж
Слайд 50Работа сердца за одно сокращение
А 1 Дж
Работа сердца за
сутки
А 86400 Дж
Средняя мощность сердца за время одного сокращения
В
покое доля кинетического компонента работы сердца составляет 1% от общей работы А.С повышением нагрузки доля кинетического компонента в общей работе сердца возрастает за счет увеличения скорости кровотока и может достигать 30%.
