Решенные задачи к экзамену по биофизике

Если возникнут вопросы по задачам, то зарегистрируйтесь по ссылке и отпишите личным сообщением.
Задачи к экзамену по биофизике
ЗАДАЧИ К ЭКЗАМЕНУ
1. ДОКАЖИТЕ, что оптическая плотность раствора D линейно связана с концентрацией С растворенного вещества. Проиллюстрируйте зависимость D от С графиком. Чем определяется угол наклона графика?
2.При доплерографии ультразвук воздействует на кровь вместе с движущимися в ней
эритроцитами. Ультразвуковая волна, генерируемая мембранами движущихся
эритроцитов, воспринимается приёмником-преобразователем. При приближении
эритроцита к датчику УЗ излучения частота принимаемого сигнала ϑ_1, при удалении ϑ_2. Определите скорость движения эритроцита, принимая, что скорость движения УЗ в крови, известна и равна v.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ и ЗАДАЧИ
для углубленной САМОПОДГОТОВКИ к ЭКЗАМЕНУ
ЗАДАЧИ 1.
3. РАССЧИТАЙТЕ коэффициент проницаемости мембраны для незаряженных частиц,
если коэффициент диффузии D=10*5см2/с, толщина мембраны l=8 нм, коэффициент
распределения к = 0,2.
4. РАССЧИТАЙТЕ напряженность электрического поля на мембране в состоянии покоя,
если концентрация ионов калия внутри клетки 125 ммоль/л, снаружи 2,5 ммоль/л, а
толщина мембраны 8 нм. Принять RT/F=0.025 В.
5. РАССЧИТАЙТЕ амплитуду потенциала действия, если концентрация калия и натрия
внутри клетки возбудимой ткани соответственно: 125ммоль/л, 1,5 ммоль/л. а снаружи
2,5ммоль/л и 125ммоль/л. RT/F=0.025 В при 25 град. Цельсия.
6. Пусть на плазматической мембране толщиной 10 нм существует трансмембранная
разность потенциалов (-10О мВ). Рассчитайте трансмембранную разность потенциалов, отсчитываемую от расстояния З нм от внутренней поверхности мембраны.
7. Искусственные липидные мембраны, в которые встроен антибиотик валиномицин,
избирательно проницаемы для ионов калия. Сколько молей калия достаточно переместить с одной стороны мембраны на другую, чтобы на ней возникла разность потенциалов в 120 мВ. Удельная электрическая ёмкость мембраны равна 0,5мкФ/см2. площадь мембраны S =1 мм2.
8. Какое количество ионов калия может расположиться в грамицидиновом канале длиной 6 нм, диаметром 0.4 нм, если концентрация хлорида калия в окружающей среде равна 100 мМ.9. При возбуждении удельное сопротивление мембраны гигантского аксона кальмара
уменьшается примерно в 20 раз. Вычислите постоянную длины аксона в возбужденном состоянии, удельное сопротивление мембраны аксона, R_m, равно 5 кОм∙см2 , аксоплазмы, Ri = 50 Ом*см. Диаметр аксона, D. равен 30 мкм.
10. Во сколько раз отличается «постоянная» длины мембраны гигантского аксона
кальмара от постоянной длины обычного нервного волокна, не имеющего миелиновой оболочки, если радиус осевого цилиндра гигантского аксона кальмара превосходит радиус осевого цилиндра безмиелинового волокна в 9 раз?
11. Определите величину потенциала покоя на мембране, если проводимость для калия равна проводимости для натрия. Равновесный потенциал для калия составляет -80мВ, а равновесный потенциал для натрия составляет +40мВ.
12. При перенесении яиц морских ежей в морскую воду, в которой вместо обычной
концентрации 9 мМ содержится 60 мМ КСl, в цитоплазме клетки возникают такие же
изменения, как при оплодотворении. Рассчитайте насколько нужно изменить потенциал покоя яйцеклетки, чтобы запустить в ней такие же изменения, как и при оплодотворении. Концентрация ионов калия в цитоплазме яйцеклетки составляет 344 мМ. Температура 20°С.
13.Потенциал покоя нерва конечности краба равен 89мВ. Чему равна концентрация ионов калия внутри нерва, если снаружи она составляет 12моль/м ? Принять температуру равной 20 °С.
14. При соотношении концентраций однозарядных ионов по обе стороны
полупроницаемой мембраны (1:10) потенциал Нернста оказался равным 40 мВ. При каком соотношении концентраций трехвалентных ионов при полной замене одновалентных ионов на трёхвалентные ионы потенциал Нернста останется прежним?
ЗАДАЧИ 2.
15.ВЫВЕДИТЕ закон поглощения света при прохождении через вещество.
Проиллюстрируйте закон графиком. УКАЖИТЕ на графике слои половинного
ослабления.
ЗАДАЧИ 3.
16.Источник звука совершает колебания по закону s(t)=sin2000nt. Скорость
распространения звука 340 м/с. Запишите уравнение колебаний для точки, находящейся на расстоянии 102 м от источника. Потерями энергии пренебречь, волну считать плоской.
17.Человеческое ухо может воспринимать звуки, соответствующие пограничным частотам 16 Гц и 20кГц. Принимая скорость звука в воздухе равной 343 м/с. определите область слышимости звуковых волн.
18.Два звука одинаковой частоты 1000 Гц отличаются по громкости на 2 фона. Во сколько раз отличаются их интенсивности?
19. С помощью кривых равной громкости определите:
1) Уровни громкости следующих звуковых сигналов: 500Гц, 1000 Гц и 5000 Гц, если они имеют одинаковый уровень интенсивности 20 дБ.
2) Уровни интенсивности звуковых сигналов на частотах 2000 Гц, 1000 Гц и 200 Гц, если их уровень громкости составляет 60 фон.
20. Каким частотам соответствую звуковые сигналы с уровнем громкость 50 фон и
уровнем интенсивности 50дБ?
21.Громкость звука одного мотоцикла 80 фонов. Какова громкость в фонах двух
мотоциклов? Десяти мотоциклов?
22. Барабанная перепонка человека имеет площадь 0,65 см2. При громкости звука 20 дБ амплитуда звукового давления равна 20 мН/м2(звуковой фон в очень тихой комнате). Болевой порог наступает при громкости 140дБ и амплитуде звукового давления 200 Н/м , а механическое повреждение - при громкости 160 дБ и амплитуде звукового давления 2 кН/м2. С какой силой давит в этих случаях звук на барабанную перепонку?
23. Разность хода звуковых волн, приходящих в левое и правое ухо человека, составляет 1 см. Определить разность фаз между обоими звуковыми ощущениями для тона с частотой 1000 Гц.
24. Амплитуда звуковой волны увеличилась в три раза. Во сколько раз возросла
интенсивность? На сколько децибел увеличился уровень интенсивности?
25. Каков уровень интенсивности звука с частотой 100 Гц. который имеет ту же громкость, что и звук с частотой 3000 Гц и уровнем интенсивности 65 дБ?
26. 0тношение интенсивностей двух источников звука равно 2. Чему равна разность
уровней интенсивностей этих звуков?
27. В лабораторном помещении, находящемся в цехе, уровень интенсивности шума
достигал 80 дБ. С целью уменьшения шума было решено обить стены лаборатории
звукопоглощающим материалом, уменьшающим интенсивность звука в 1500 раз. Какой уровень интенсивности шума станет в лаборатории?
28. Импедансы двух сред различаются в два раза. Какая часть энергии отражается от
границы раздела двух сред, и какая часть энергии переходит во вторую среду?
ЗАДАЧИ 5.
29.При переходе из одной среды в другую длина звуковой волны увеличилась в 2 раза.
Как при этом изменилась частота звуковых колебаний?
30.Плотность здоровой мышечной ткани составляет 1050 кг/м3. Акустическое
сопротивление ткани равно 1,63∙106кг/м2с. При исследовании ультразвуком отраженный сигнал был принят через 2*10-5с после излучения. На какой глубине в мышечной ткани была обнаружена неоднородность?
31.Движущимся по реке теплоход дает свисток частотой 400 Гц. Наблюдатель, стоящий на берегу, воспринимает звук свистка частотой 395 Гц. Принимая скорость звука равной 340м/с, определите скорость движения теплохода. Приближается или удаляется теплоход?
32.Определите коэффициент отражения ультразвуковой волны на границе раздела
костной ткани и крови, если плотность костной ткани- 1750 кг/м3, крови - 1050 кг/м3.
Скорости распространения УЗ в костной ткани - 3500 м/с. в крови - 1500м/с. Каков
физический смысл коэффициента отражения?
ЗЗ. Определите коэффициент отражения ультразвуковой волны на границе воздуха и
мягких тканей, если плотность воздуха при нормальных условиях 1,Зкг/м3, а мягких
тканей - 1050 кг/м3. Скорости распространения УЗ в воздухе - 330 м/с, в мягких тканях -
1500м/с.
ЗАДАЧИ 6.
34.Во сколько раз изменится скорость падения давления в аорте в начале диастолы, если гидравлическое сопротивление мелких сосудов увеличилось на 15% ?
35.Во сколько раз и как изменится падение давления в кровеносном сосуде, если его
просвет уменьшился на 20%, а объемная скорость кровотока осталась прежней?