Артериальное давление это физика

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ИНФОРМАТИКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ГЕМОДИНАМИКИ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕКА

Методические указания и задания для лабораторной работы № 18

Методические указания и задания составлены кафедрой физики ТГМА и предназначены для помощи студентам при подготовке и выполнении лабораторной работы.

Методические указания составил:

доцент Корпусов О. М.

Лабораторная работа N18

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ГЕМОДИНАМИКИ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Изучить физические основы косвенных методов измерения кровеносного давления.

2. Освоить различные приборы для изменения артериального давления.

3. Получить практические навыки измерения артериального давления различными методами.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: цифровой измеритель артериального давления и частоты пульса UA-704, ручной измеритель артериального давления с фонендоскопом

При взаимодействии двух или нескольких тел, когда тела непосредственно соприкасаются друг с другом эффект взаимодействия зависит не только от силы взаимодействия, но и от величины площади, на которую действует эта сила. Например, движение по снегу человека с надетыми лыжами и с лыжами на плече. При равномерном распределении сил давления по всей поверхности S площадки давлением на неё называют отношение силы давления F к величине площади S.

В системе СИ единицей измерения давления является паскаль (1 Па

). Для многих практических измерений Паскаль является относительно малой величиной, поэтому достаточно часто используются традиционные внесистемные единицы измерения давления. В клинической практике и для измерения атмосферного давления используют внесистемную единицу -миллиметр ртутного столба. (1 мм рт. ст. ≈ 133 Па)

При действии на жидкость (газ) внешних сил внутри среды создаётся давление, обусловленное её сжатием. В силу подвижности молекул среды (т.е. её текучести) внешнее давление передаётся во всех направлениях и устанавливается одинаковым во всех точках среды. (Закон Паскаля). Такое давление носит название статического, даже если оно меняется с течением времени.

Жидкости практически не сжимаемы, т.е. их можно рассматривать как тела с большим значением коэффициента жёсткости. В результате сжатия под действием внешних сил или собственного веса жидкость как любое упруго деформированное тело приобретает потенциальную энергию, величина которой определяется объёмом V и давлением p внутри жидкости.

При движении жидкости по разветвлённой системе труб потенциальная энергия и связанное с ней статическое давление измененяются вследствие повышения или уменьшения общего просвета труб, а также за счёт пристеночного и внутреннего трения (вязкость).

Артериальное давление. При сокращении левого желудочка в аорту, уже заполненную кровью поступает дополнительный ударный объём крови (60-70 мл). Поступивший дополнительный объём крови повышает давление в аорте и вызывает растяжение эластичных стенок аорты, порождая при этом механическую волну, распространяющуюся по стенкам сосудов (см. ниже). Создаваемое при этом повышенное давление носит название систолического рсист (рис. 1). В период диастолы стенки аорты сокращаются, проталкивая полученный от левого желудочка объём крови в крупные артерии. Растяжение стенок уменьшается, и давление постепенно спадает до следующей систолы. Наименьшее давление, достигаемое при этом, носит название диастолического рдиаст (рис. 1) Значение величины артериального давления 120/80 означает, что величина систолического (верхнего) давления равна 120 мм рт. ст., а величина диастолического (нижнего) артериального давления равна 80 мм рт. ст.

Эластичность стенок сосудов, вязкость крови и пристеночное трение способствуют тому, что по мере удаления от сердца колебания давления в кровеносной системе практически затухают в зоне артериол (рис. 1 б). Крометого, наличие сил трения приводит к тому, что давление внутри кровеносной системы падает по мере продвижения крови. Наибольшее падение давления около 50 % от начального происходит в артериолах (рис. 1 б), т.к. при значительном увеличении числа сосудов (в сотни раз) общий просвет меняется не так значительно. Падение давление в капиллярах не столь существенно как в артериолах, вследствие их незначительной длины. В венозных сосудах, длина которых примерно равна длине соответствующих артериальных, падение давления не так существенно, т.к. общая площадь сечения у них в среднем в два раза больше. Однако давление спадает до таких малых величин, что большое значение для продвижения крови начинает приобретать вклад в увеличение давления, создаваемый за счёт сокращения окружающих мышечных тканей. Отсюда заболевание варикозом (расширением) вен из-за застоя крови вследствие гипокинезии или дефектов венозных клапанов. Кроме того, давление в конечностях может зависеть от их положения за счёт гидростатического давления, создаваемого собственным весом жидкости. Из-за этого давление в приподнятых конечностях меньше.

Рис.1 Изменение давления при продвижении крови по сосудам в зонах: а) крупных артерий, б) артериол, в) капилляров, г) вен, д) полой вены.

Пульсовой волной называют распространяющуюся по стенкам аорты и артериям волну повышенного давления, вызванную выбросом крови из левого желудочка в период систолы. Скорость распространения пульсовой волны более 5 м/с. Следовательно, за время систолы (0,3 сек) пульсовая волна достигнет конечностей до того как начнётся спад давления в аорте, т.е. процесс спада давления в аорте не влияет на величину максимального давления на стенках артерий.

Измерение артериального давления. Для измерения артериального давления в настоящее время широко используются 2 метода:

Вложение	Размер
arterialnoe_davlenie_prezentaciya.ppt	1.32 МБ

изучить вопросы, связанные с давлением человека, узнать какие факторы влияют на показания артериального давления, пропагандировать эти знания.

Основные задачи: Объяснить артериальное давление с точки зрения физических процессов Описать общие принципы работы сердечно-сосудистой системы человека Рассказать о том, что такое артериальное давление, как оно формируется и от чего зависит. Научиться правильно, измерять артериальное давление тонометром. Провести диагностику исследования зависимости артериального давления от некоторых факторов, влияющих на его изменение

Методы исследования Анализ литературы. Измерение артериального давления у испытуемых.

Артериальное давление зависит от эмоционально-психологического состояния учащихся, физической и умственной нагрузок и от метеорологических условий.

Проведя исследование по измерению артериального давления, я пришла к выводу, что на артериальное давление влияют умственные ,эмоциональные и физические нагрузки, а также метеорологические условия. Измеряя артериальное давление можно предположить будущее состояние сердечнососудистой системы и таким образом изменить свое здоровье в сторону улучшения, то есть вести здоровый образ жизни

В то же время принципы сердечно-сосудистой системы чрезвычайно просты: сердце выполняет функцию насоса, перекачивающего кровь, а кровеносные сосуды – роль трубопроводов.

Сердечно-сосудистая система. Сердце – это центральный насос нашего организма. Кровеносные сосуды – это пути, по которым протекает кровь. Артерии кровеносные сосуды, по которым протекает кровь с высоким содержанием кислорода. Самая большая артерия нашего организма — аорта. Скорость циркуляции крови по артериям несколько метров в секунду. Вены – кровеносные сосуды, по которым протекает кровь с низким содержанием кислорода. Капилляры – мельчайшие кровеносные сосуды нашего организма.

Работа и мощность сердца Работа производимая мускулатурой сердца, затрачивается на: Во-первых на выбрасывание крови в аорту Во-вторых, на сообщение скорости выбрасываемой крови. При этом растягивается стенка кровеносных сосудов и часть энергии сокращения сердца переходит в потенциальную энергию, накапливаемую стенкой сосудов, а часть превращается в кинетическую энергию движущейся крови.

Так как сердце при выбрасывании крови преодолевает сопротивление, равное величине кровяного давления. то можно считать, что сердце выбрасывает определенный объем крови на высоту кровяного давления.

Законы движения крови Сердце нагнетает кровь в сосуды прерывисто, отдельными порциями. Однако течет она по сосудам непрерывным потоком, не останавливаясь в промежутках между сокращениями сердца.

Кровь движет потенциальная энергия сердечной мышцы , накопленная в стенках кровеносных сосудов. Систолическим объемом крови растягиваются эластические и мышечные элементы стенки, следовательно, накапливается запас энергии сердца, затраченный на ее растяжение.

Таким образом , единственный двигатель крови в артериях, как во время систолы, так и во время диастолы, — сердце.

Двигатель крови в капиллярах – сердце. Движение крови в венах также производится остаточной силой сердца и облегчается следующими дополнительными факторами:

Присасывающим действием грудной полости, в которой имеется отрицательное давление. Разностью давлений в брюшной и грудной полостях. В брюшной полости, в которой расположены многочисленные кровеносные сосуды, давление выше атмосферного, что благоприятствует току крови к сердцу, находящемуся в грудной полости, в которой давление ниже атмосферного.

Сокращениями скелетной мускулатуры и мышечной стенки кишок, проталкивающими кровь по направлению к сердцу в тонкостенных венах, расположенных в мышцах. Обратный ток крови в венах невозможен благодаря находящимся в них клапанам. В небольшой степени также присасывающим действием самого сердца во время диастолы.

Кровяное давление Кровяное давление – давление, которое кровь, оказывает на стенки кровеносных сосудов, или, по другому говоря, превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным. Наиболее часто измеряют артериальное давление; кроме него, выделяют следующие виды кровяного давления: внутрисердечное, венозное .

Артериальное давление Артериальное давление – один из важнейших параметров, характеризующих работу кровеносной системы. Давление крови определяется объемом крови, перекачиваемым в единицу времени сердцем и сопротивлением сосудистого русла.

Зависимость артериального давления от эмоциональных и физических нагрузок, а также от атмосферного давления Фамилия И.О. Возраст До уроков После уроков Головина О.В. 32 120 / 70 120 / 70 Потяркина В.А. 50 130 / 90 130 / 90 Хамицкая Н.Л. 48 140 / 80 130 / 80 Бецина Е.Н. 44 110 / 60 110 / 60 Ямова В.В. 60 140 / 90 150 / 100 атмосферное давление 768 мм / рт. столба

ТАБЛИЦА ИЗМЕРЕНИЙ В МАЕ 2011 г.

Таблица измерений в октябре 2011

После физической нагрузки и контрольной по математике повысилось 100%

Вывод. . Проведя исследование по измерению артериального давления, я пришла к выводу, что на артериальное давление влияют: 1.Любые эмоциональные нагрузки, в том числе стрессы, которые испытывают ученики на уроках и учителя от уроков. 2. Занятия физической культурой, и любые другие физические нагрузки. 3. Внешнее атмосферное давление. 4.У курящего ученика давление в течение дня падало. Измеряя артериальное давление можно предположить будущее состояние сердечнососудистой системы и таким образом изменить свое здоровье в сторону улучшения, то есть вести здоровый образ жизни

Сила, прикладываемая перпендикулярно поверхности тела, под действием которой тело деформируется, называется силой давления. В качестве силы давления может выступать любая сила. Это может быть сила, которая прижимает одно тело, к поверхности другого, или вес тела, действующий на опору (рис.1).

Рис. 1. Определение давления

В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м 2

Давление не зависит от ориентации поверхности.

Часто используются внесистемные единицы: нормальная атмосфера (атм) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.): 1 атм=760 мм рт.ст.=101325 Па

Очевидно, что в зависимости от площади поверхности одна и та же сила давления может оказывать различное давление на эту поверхность. Этой зависимостью часто пользуются в технике, чтобы увеличить или, наоборот, уменьшить давление. Конструкции танков, тракторов предусматривают уменьшение давления на грунт путем увеличения площади с помощью гусеничной передачи. Этот же принцип положен в основу конструкции лыж: на лыжах человек легко скользит по снегу, однако, сняв лыжи, сразу же проваливается в снег. Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается: острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже небольшой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Задание	Человек нажимает на лопату с силой 400 Н. Какое давление оказывает лопата на грунт, если ширина ее лезвия 20 см, а толщина режущего края 0,5 мм?
Решение	Давление, которое оказывает лопата на грунт, определяется формулой:

Площадь поверхности лопаты, которая соприкасается с грунтом:

где

— ширина лезвия,
— толщина режущего края.

Поэтому давление лопаты на грунт:

Переведем единицы в систему СИ:

ширина лезвия:

см
м;

толщина режущего края

мм
м.

Вычислим:

Па
МПа

ОтветДавление лопаты на грунт 4 МПа.

Задание	Найти ребро алюминиевого кубика, если он оказывает на стол давление 70 Па.
Решение	Давление кубика на стол:

Сила давления в данном случае — это вес кубика, поэтому можно записать:

а объем кубика в свою очередь:

откуда ребро кубика:

По таблицам определяем плотность алюминия:

кг/м
.

Вычислим:

м
см