Mechanikai hullámok, hangtan, ultrahangok

Hasonló dokumentumok
Mechanikai hullámok, hangtan, ultrahangok

Mechanikai hullámok, hangtan, ultrahangok

Mechanikai hullámok, hangtan, ultrahangok

vmax A részecskék mozgása Nyomás amplitúdó értelmezése (P) ULTRAHANG ULTRAHANG Dr. Bacsó Zsolt c = f λ Δt = x/c ω (=2π/T) x t d 2 kitérés sebesség

Hangintenzitás, hangnyomás

Rezgések és hullámok

1. A hang, mint akusztikus jel

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

f A hullámforrás frekvenciája c a közegbeli terjedési sebesség

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Hullámok, hanghullámok

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

f A hullámforrás frekvenciája c a közegbeli terjedési sebesség

A hang mint mechanikai hullám

Hang ultrahang. Hang: mechanikai hullám (modell)

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

MECHANIKAI HULLÁMOK. A tér egy adott helyén történt zavarkeltés eredménye a tőle r távolságra lévő pontban idő múlva jelenik meg: x c

A hang fizikai tulajdonságai, ultrahang, Doppler-elv

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Hullámok tesztek. 3. Melyik állítás nem igaz a mechanikai hullámok körében?

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 1. (b) Rugalmas hullámok. Utolsó módosítás: szeptember 28. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

A hullámok terjedése során a közegrészecskék egyensúlyi helyzetük körül rezegnek, azaz átlagos elmozdulásuk zérus.

Mechanikai hullámok (Vázlat)

Az ultrahang, mint fizikai jelenség; előállítása, tulajdonságai, diagnosztikai alkalmazásának fizikai alapjai

Audiometria 1. ábra 1. ábra 1. ábra 1. ábra 1. ábra

Szent István Egyetem Fizika és folyamatirányítási Tanszék FIZIKA. rezgések egydimenziós hullám hangok fizikája. Dr. Seres István

Biofizika és orvostechnika alapjai

Diagnosztikai ultrahang

Az élő anyag rugalmas tulajdonságainak felhasználása diagnosztikában és terápiában: ultrahang - módszerek. Hang: mechanikai hullám

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Az ultrahang, mint fizikai jelenség; előállítása, tulajdonságai, diagnosztikai alkalmazásának fizikai alapjai. Hang: mechanikai hullám

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Az optika tudományterületei

Az élő anyag rugalmas tulajdonságainak felhasználása diagnosztikában és terápiában: ultrahang - módszerek. Hang: mechanikai hullám

Hang ultrahang. Hang: mechanikai hullám (modell)

Dinamika. p = mυ = F t vagy. = t

1. Az ultrahangos diagnosztika fizikai alapjai

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

A hang fizikai tulajdonságai, ultrahang, Doppler-elv Dr. Goda Katalin 2019.

Az ultrahang reflexiója. Az ultrahang orvosi alkalmazásainak alapjai. Visszaverődés. Terápa alapja az ultrahang elnyelődése

c v A sebesség vákumbanihoz képesti csökkenését egy viszonyszámmal, a törémutatóval fejezzük ki. c v

2. Az emberi hallásról

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Ultrahang orvosi alkalmazásairól. Hang: mechanikai hullám (modell)

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

A hőmérsékleti sugárzás

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai fizikából. I. kategória

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

11.3. Az Achilles- ín egy olyan rugónak tekinthető, amelynek rugóállandója N/m. Mekkora erő szükséges az ín 2 mm- rel történő megnyújtásához?

a terjedés és a zavar irányának viszonya szerint:

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechankai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Kérdések Fizika112. Mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, folyadékok mechanikája, hullámok, termodinamika, elektrosztatika

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Szilárd testek rugalmassága

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Látás. Látás. A környezet érzékelése a látható fény segítségével. A szem a fényérzékelés speciális, páros szerve (érzékszerv).

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Ultrahang. A hang. A hanghullámot leíró függvény. Az ultrahang

Gyakorlat anyag. Veszely. February 13, Figure 1: Koaxiális kábel

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Fizika 2 - Gyakorló feladatok

Optika fejezet felosztása

Kun Éva Székvölgyi Katalin - Gondárné Sőregi Katalin Gondár Károly XXI. Konferencia a felszín alatti vizekről Siófok,

Öveges korcsoport Jedlik Ányos Fizikaverseny 2. (regionális) forduló 8. o március 01.

5.1. ábra. Ábra a 36A-2 feladathoz

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Optika gyakorlat 7. Fresnel együtthatók, Interferencia: vékonyréteg, Fabry-Perot rezonátor

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

Elektromágneses hullámok - Interferencia

Anyagvizsgálati módszerek

Optika gyakorlat 2. Geometriai optika: planparalel lemez, prizma, hullámvezető

1. Az üregsugárzás törvényei

Hangterjedés akadályozott terekben

Rezgőmozgás, lengőmozgás, hullámmozgás

DR. DEMÉNY ANDRÁS-I)R. EROSTYÁK JÁNOS- DR. SZABÓ GÁBOR-DR. TRÓCSÁNYI ZOLTÁN FIZIKA I. Klasszikus mechanika NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ, BUDAPEST

Speciális relativitás

Tornyai Sándor Fizikaverseny Megoldások 1

Periódikus mozgások Az olyan mozgást, amelyben a test ugyanazt a mozgásszakaszt folyamatosan ismételi, periodikus mozgásnak

Fénysugarak visszaverődésének tanulmányozása demonstrációs optikai készlet segítségével

Zaj,- rezgés és sugárzásvédelem NGB_KM015_ tanév tavasz 2. előadás. Bedő Anett egyetemi tanársegéd SZE, AHJK Környezetmérnöki tanszék

Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekben

Mechanika - Versenyfeladatok

Sugárzásos hőtranszport

Rugalmas hullámok terjedése. A hullámegyenlet és speciális megoldásai

TÁVKÖZLÉSI ISMERETEK FÉNYVEZETŐS GYAKORLAT. Szakirodalomból szerkesztette: Varga József

Modern fizika vegyes tesztek

Járműipari környezetérzékelés

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Zaj és rezgésvédelem tanév tavasz 2. előadás. Bedő Anett egyetemi tanársegéd SZE, AHJK Környezetmérnöki tanszék

OPTIKA. Geometriai optika. Snellius Descartes-törvény szeptember 19. FIZIKA TÁVOKTATÁS

2, = 5221 K (7.2)

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

Átírás:

Mehanikai hullámok, hangtan, ultrahangok előadás I. éves orvostanhallgatóknak Maróti Péter

Felkészülés Előadás (lásd az intézet honlapjára elkerülő anyagokat) + egyéb segédletek Minden tudás annyit ér, amennyit belőle alkalmazni tud. A probléma- ill. eladatmegoldás ontos: kérem, hogy aktivizálja magát a szemináriumi oglalkozásokon. Néhány tudomány-terület eladatok ill. megoldásuk ormájában kerül terítékre. Ajánlott olvasnivalók Budó Á.: Kísérleti Fizika, Tankönyvkiadó, Budapest 1965. Holis L.: Fizika, 1. kötet Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986. Damjanovih S, Fidy J, és Szöllősi J.: Orvosi bioizika, Mediina, Budapest, 005. Ferher A.F.: Medizinishe Physik, Springer, Wien, New York 1999. Maróti P. Biomehanika, Doktori (PhD)-kurzusok izikából (szerk.: Hevesi I.), 99-371, Szegedi Egyetemi Kiadó, Szeged, 01. Maróti P. és Lazkó G.: Bevezetés a bioizikába, JATEPress Szeged (több kiadás). Maróti P. és Tandori J.: Bioizikai eladatok, JATEPress, Szeged 1996. Maróti P., Berkes I. és Tölgyesi F.: Biophysis Problems. A textbook with answers, Akadémiai Kiadó, Budapest 1998.

Mehanikai hullám A rugalmas közegben rezgő test mozgásállapota (energiája) TÉR-ben és IDŐben tovaterjed. Hullámterjedés egyenes mentén; transzverzális és longitudinális hullámok

hullámhegy Harmonikus rezgés kitérése hullámvölgy Rugalmas rúd nyugalomban Pillanatelvétel, miközben a rúdban rezgés terjed tova sűrűsödés ritkulás sűrűsödés A rúd részeskéinek pillanatnyi kitérése (t rögzített). Mehanikai eszültség (nyomás) eloszlása a rúd mentén.

inrahangok emberi beszéd, hallás, ének maska hallásának első határa denevér orvosi ultrahang A mehanikai hullám (hang) spektruma ultrahang

Körrekvenia: ω Hullámszám Kezdőázis: φ Periodusidő: T Kezdőázis: φ Egyenes mentén terjedő harmonikus Hullámszám: Terjedési sebesség: Lineáris rekvenia: y( x, t) hullám egyenlete. Asin t y( x 0, t) Asin( t ) x y( x, t) Asin ( t x / ) T y( x, t) Fázisszög: ( t x / ) Hullámhossz: (λ) t x Asin / T

A hang visszaverődése és törése rel sin sin 1 n 1 állandó A teljes visszaverődés határszöge (β = 90 o ): sin α határ = 1 /. levegő víz bőr sin α határ = 1 /. β = 90 o (m/s) 345 1480 1950 akusztikai sűrűség határszög, α határ (ok) nagy kisi nagyon kisi 13,5 49,4

Speiális eset: merőleges beesés R Z Z Z Z 1 1 Z = ρ a közeg akusztikus ellenállása (impedaniája) Példa: ultrahang irányul levegőből (Z = 0,43 10 3 kg m - s -1 ) merőlegesen lágy szöveti részek (Z = 1,6 10 6 kg m - s -1 ) elé. A visszaverődési hányad R = 0,9994, azaz a transzmisszió sak T = 1-R = 0,06%. Ha ellenben vízbázisú ellulóz-zselét, mint akusztikus satolóanyagot (Z = 1,5 10 6 kg m - s -1 ) alkalmazunk a transduer és a lágyszöveti rész között, akkor a visszaverődési hányad R = 0,001 lesz, azaz T = 0,999 hatol be. Több, mint 3 nagyságrend a veszteség, ha nem használunk alkalmas akusztikus satolóközeget.

Néhány szövetéleség akusztikus impedaniája Anyag Akusztikus impedania, Z (kg m - s -1 ) Csont 3,75-7,38 10 6 Izom 1,65-1,74 10 6 Máj 1,64-1,68 10 6 Agy 1,55-1,66 10 6 Zsír 1,35 10 6 Vér 1,6 10 6 Víz 1,5 10 6 Szaruhártya 1,54 10 6 Csarnokvíz 1,53 10 6 Szemlense 1,75 10 6 Üvegtest 1,53 10 6 Ínhártya 1,81 10 6 Tüdő 0,6 10 6 Levegő 430 (P.N.T. Wells, 1977)

A harmonikus mehanikai hullámok energiája A harmonikus hullám energiasűrűségének időbeli átlaga: w E idoátlag V 1/ ma V 1 A Sugárzási teljesítmény P wq Intenzitás (teljesítménysűrűség) I P q w 1 A 1 v max 1 p max Példa. A 100 mw/m intenzitású és 3 MHz rekveniájú ultrahangot közvetítő vízben (sűrűség 10 3 kg/m 3, terjedési sebesség 1480 m/s) az amplitúdó A = nm, a sebesség maximuma v max = 3,7 m/s, a gyorsulás maximuma a max = 7 10 4 g (!) és a nyomás maximuma p max = 0,5 bar.

Az intenzitás távolságüggése Pontszerű hullámorrás esetén homogén és izotróp közegben a hullámrontok a orrással konentrikus gömbök. P P I q 4 r Hullámkeltés + intererenia

Kiterjedt, D átmérőjű köralakú, rekvenián sugárzó ultrahangorrás (transduer) intenzitás- és irányeloszlása Pontszerű szerikális hullámrontok interereniája Fresnel zóna sin α = 1, /( D) Fraunhoer zóna tengely N = D /(4) közeli távoli zóna (MHz) N (m) α (ok) 1 1,6 1,3 Példa. Lágy szövetben a hang terjedési sebessége = 1580 m/s, és legyen a transduer átmérője D = 1 m! 3, 6,1 5 7,9,5

A tengelyre merőleges irányokban az intenzitás változása

Ultrahang sugárzási terének alakítása (ókuszálása): akusztikus: tükrök és lensék elektronikus: ázis-irányítás

Az ultrahang közegbeli gyengülése: Beer-törvény A közegbe hatoló UH sugárzás intenzitása a közegbeli veszteségek (szórás, elnyelés stb.) miatt a távolsággal (mélységgel) exponeniálisan sökken: I = I 0 exp(-α x)

Az ultrahangnak szórás és elnyelés okozta intenzitás-sökkenése: Beer-törvénye A hang intenzitásának sökkenése annál nagyobb, minél nagyobb az aktuális hangintenzitás I(x). A di ininitézimális sökkenés homogén anyagban arányos a hang által beutott dx ininitézimális úthosszal. A szórás okozta hangintenzitás-sökkenés: di I( x dx) I( x) I( x) dx Abszorpió általi sökkenés: Összesen: Az egyenlet kiintegrálható di I( x) dx di ( ) I( x) dx I( x) I0 exp( ( ) x) A hangintenzitás a kilépésnél I I 0 exp( ( ) d) A τ abszorpiós együttható és a σ szórási együttható anyagüggőek, és az egységük m -1. A τ abszorpiós koeiiens arányos az hangrekveniával: A (τ + σ) mennyiséget gyengítési együtthatónak hívjuk. τ ~

A τ abszorpiós együttható és a (τ + σ) gyengítési együttható néhány emberi szövetben = 1 MHz ultrahangrekveniánál τ + σ (m -1 ) τ (m -1 ) Víz 0,0005 0,0005 Vér 0,03 Máj 0,17 0,05 Agy 0,18 0,06 Izom 0,3 0,07 Zsírszövet 0,1 Szem 0,8 0, Szemlense 0,5 Csont 3 1 Tüdőszövet 7 P.N.T Wells 1977 és A.R. Williams 1983

Objektív hangintenzitás Hangorrás P (W) normális beszéd 10-5 kiáltás 10-3 zongora (maximum) 0,1 autókürt 5 nagy hangszóró 10 légoltalmi sziréna 10 3 n 10 lg P P 1 deibel (db)

Szubjektív hangerősség, hangosság Hangorrás Szubjektív hangerősség (ón) hallásküszöb 0 halk alevélsusogás 10 suttogás 0 sendes uta zaja 30 normális beszélgetés 50 kiabálás 80 oroszlánüvöltés közelről 10 ájdalomküszöb 130 H 10lg I phon(ón) H (ón) = H 1 khz (db) I 0

Szubjektív hangerősség, hangosság H (ón) = H 1 khz (db)

A terjedési sebesség üggése a közeg tulajdonságaitól A minden irányban igen nagy kiterjedésű, homogén és izotróp rugalmas szilárd testben mind longitudinális, mind transzverzális hullámok terjedhetnek long E 1 (1 )(1 ) trans E 1 (1 ) Poisson-szám: d l / / d l long trans (1 ) 1 Mivel sok anyagra μ 1/3, ezért long trans. Általánosan, mivel μ ½, ezért ugyanabban a szilárd közegben a longitudinális hullámok sebessége nagyobb, mint a transzverzálisoké. Földrengéshullámoknál a kétéle hullám megérkezésének időkülönbségéből meg lehet besülni a öldrengés epientrumának az észlelés helyétől való távolságát.

A terjedési sebesség üggése a közeg tulajdonságaitól Végtelen hosszú rugalmas (szilárd) rúdban a longitudinális hullám terjedési sebessége: long E E a test Young modulusza Folyadékokban K K a olyadék kompressziómodulusa: K p V / V Gázokban p ideálisgáznál ahol κ = p / V a gáz kétéle (állandó nyomáson és állandó térogaton mért) ajhőjének hányadosa, R az univerzális gázállandó és T az abszolút hőmérséklet (Laplae-éle ormula, 1816). Összehasonlítva, E (szilárd testekben) ormálisan K-val (olyadékokban) ill. κ p-vel (gázokban) helyettesítendő a longitudinális hullámok terjedési sebességeinek kiejezésében. RT

Longitudinális hullámok terjedési sebessége

A Doppler-eektus a) A hullámorrás nyugszik, és a megigyelő mozog. Ha a megigyelő v m sebességgel közeledik az álló hangorrás elé, akkor nem supán a hangorrás által 1 s alatt kibosátott 0 rezgésnek megelelő hullámot ogja el, hanem ezenkívül még annyi rezgést is, amennyi az 1 s alatti közeledés útszakaszára (azaz v m -re) esik a λ 0 = / 0 hosszúságú hullámokból, azaz v m /λ 0 = 0 v m / számút. Ennélogva a közeledő (+), ill. távolodó ( ) megigyelő által észlelt rekvenia 0 1 v m Például v m = ½ sebességű közeledésnél (távolodásnál) az észlelt hang rekveniája megduplázódik (eleződik), azaz a hang magassága egy oktávval emelkedik (sökken

A Doppler-eektus b) A hullámorrás mozog, és a megigyelő áll. A megigyelőhöz v sebességgel közeledő hangorrás a t = 0 időpillanatban sugározza ki a rezgés első ázisát, míg T 0 idő múlva (amikor a hangorrás már v T 0 szakasszal közelebb van a megigyelőhöz) a rezgés utolsó ázisát. Emiatt a hullámhossz a hullámorrás előtt v T 0 hosszal (azaz λ 0 - v T 0 értékre) megrövidül. Mivel azonban a megrövidült hullámok a nyugvó közegben szintén sebességgel terjednek, ezért az észlelt rekvenia = /(λ 0 - v T 0 ). A hullámorrás közeledése ( ) ill. távolodás (+) esetén észlelt rekvenia 1 0 v

A Doppler-eektus A két kiejezést egyesítő összeüggés: 0 1 1 v v m Ha az FM távolság nem változik meg (pl. rá merőleges irányúak az elmozdulások), akkor az ilyen mozgás nem hoz létre Dopplereltolódást. Az optikai Doppler-eektus (vöröseltolódás) a izikai lényegét tekintve különbözik az akusztikai Doppler-eektustól, mert az előbbiben nins közvetítő közeg ( éter ), így sak a orrás és a megigyelő relatív sebessége (v) számít az optikai Doppler-eektusnál. 0 v 1 v 1- ha v, akkor 0 v 1

A vér áramlási sebességének meghatározása a Doppler-elv alapján A Doppler-eltolódás: 0 1 0 vos vos Ha a vvt sebessége nagyságrendekkel kisebb, mint a hang terjedési sebessége (v << ), akkor ' 0 1 v os ' 1 1 v osa os 0 v

Frekvenia-optimum a vér sebességének meghatározására A Doppler-eltolódás az alkalmazott ultrahang rekveniájával arányos, azaz minél nagyobb a rekvenia, annál pontosabban lehet a sebességet meghatározni: onst 1 A d mélységben levő vvt-ről származó eho I intenzitása az I 0 beeső intenzitásról a távolsággal exponeniálisan sökken: I onst I0 exp( 3 d ) Lágy szövetekben a diagnosztikus tartományban (-0 MHz) a veszteségi együtthatók összege (α) a rekveniával arányosan növekszik: onst Optimális rekveniának azt ogjuk tekinteni, amelyre az I Δ szorzat maximális. Ennek szükséges eltétele, hogy az I Δ szorzat szerinti első diereniálhányadosa tűnjön el: d(i Δ )/d = 0, amely eltételből: 1 opt d onst

Frekvenia-optimum a vér sebességének meghatározására opt 90 MHz d mm

Az ultrahangok keltése inverz (ordított) piezoelektromos jelenséggel Ha a kristálymetszet vastagsága λ/, akkor az alapharmonikus rezgést rezonaniával gerjeszthetjük: az elektródáknál somópontok, és a kristályban λ/ hosszúságú állóhullám alakul ki.

Az ultrahang orvosi alkalmazásai 1 MHz esetén vízben maximum-értékek I =10 mw/m DIAGNOSZTIKA I = 3 W/m TERÁPIA Lökéshullám kitérés: x I / Z relatív megnyújtás: gyorsulás: hangnyomás: x x E x I Z I Z E I Z nm 8,4 10-6 35 nm 1,47 10-6 Ezek a nagy intenzitású lökéshullámok gyakorlatilag egyetlen 10 3 m/s 3,5 10 4 m/s élhullámból állnak, ezért rájuk szigorúan nem érvényesek a harmonikus hullámokra megadott összeüggések. 10 4 Pa 3,5 10 5 Pa 40 MPa (!)

Feladatok házi és/vagy szemináriumi eldolgozásra 1) Mekkora a normál (kamarai) egy-vonásos a hang ( bési a, 440 Hz) hullámhossza levegőben és vízben? Mekkorák ugyanezen értékek a magyar a hangra (435 Hz)? Mit tapasztalnánk, ha a zenekar erre a két a hangra hangolna? ) A normál egy-vonásos a hang 440 Hz rekveniájából kiindulva mekkora az egyvonásos hang rekveniája a 1 hangból álló, egyenletesen temperált kromatikus hangsorban (amely őleg Bah zeneművei óta (170) terjedt el)? 3) Mekkora a 80 m hosszú nyitott, illetve zárt síp alaphangjának rezgésszáma? 4) Milyen rekveniájú hangok erősödnek el az emberi ül,5 m hosszú külső hallójáratában, és sökkentik ezzel kissé a hallásküszöböt? 5) A bálnák nagyon érzékenyek az alasony rekveniájú víz alatti hangokra. Mekkora lehet a külső hallójáratának valószínűsíthető hossza, ha a hallásának érzékenységi maximuma 100 Hz? 6) A delin 60 khz rekveniájú és 30 mw teljesítményű ultrahang-impulzusokkal térképezi el a ápa mozgását. A ápa helyén az ultrahang intenzitása 1,5 10-5 W/m. Mekkora a ápa és a delin közötti távolság? Mekkora a ápa körüli vízmolekulának az ultrahang hatására történő elmozdulás-maximuma (amplitúdója)? 7) A kutyáknak nagyon kiinomult a hallásuk: a hallásküszöb 1 10-15 W/m. Milyen intenzitásúnak hallják azt a hangot, amelyet az ember 50 db-nek érez? 8) Három, egyenként 0 db hangosságú hangorrás egyszerre szól. Mekkora lesz a hangérzet erőssége?

Feladatok házi és/vagy szemináriumi eldolgozásra 9) A középül a dobhártyára érkező hangnyomást 0-szorosára (a hangintenzitást 400- szorosára) erősítve továbbítja a belső ül ovális ablakára. Hány db-lel növekedne a hallásküszöb a középül unkiójának kiesése miatt? 10) A pályaudvaron 10 m/s sebességgel szerelvény halad át, amelyre a mozdony 100 db erősségű és 1 khz rekveniájú sípja igyelmeztet. A peronon a sínpártól 1 m-re állva mekkorának észleljük a hang erősségének és magasságának sökkenését a mozdony elhaladása után 5 másodperel? 11) A denevér állandó rekvenián (80 khz) üvöltöz, miközben elrepül egy al mellett. A visszaverődött hangot 83 khz-nek észleli. Milyen gyorsan repül? 1) Mekkora sugárirányú sebességgel távolodik tőlünk az a sillag, amelynek színképében a nátrium 589,6 nm hullámhosszú vonalára 59,0 nm érték adódik? A ény terjedési sebessége 3 10 8 m/s. 13) Két, egyenlő amplitúdójú és egyirányba terjedő hang hullámhossza levegőben 7,0 m és 77, m. Hallunk-e lebegést? 14) Egy 1 m átmérőjű köralakú ultrahang-orrás vízben 1 MHz rekvenián sugároz. Mekkora lesz 4 m távolságban az ultrahang-nyaláb átmérője? 15) Mekkora a törésszöge annak az ultrahang-hullámnak, amely 1 o szög alatt esik a levegő ( levegő = 343 m/s) izomszövet ( izom = 1590 m/s) határelületre? 16) Mekkora az ultrahang visszaverődési és áthatolási aránya izomszövet (Z = 1,7 106 kg m - s -1 ) és zsírszövet (Z = 1,35 106 kg m - s -1 ) határán? 17) Gyűjtik vagy szórják az ultrahang-sugarakat a vízben levő légbuborékok, azaz gyűjtő- vagy szórólenseként működnek?

18) Mekkora az 1 MHz rekveniájú ultrahang behatolási mélysége tüdőszövetbe (7 m -1 ), sontba (3 m -1 ), izomba (0,3 m -1 ) és vérbe (0,03 m -1 )? Zárójelben az abszorpiós (elnyelési) és szórási veszteségi együtthatók összege szerepel. 19) A máj 10 m mélységi metszetét vizsgáljuk 1 MHz rekveniájú és 1 W/m intenzitású ultrahanggal. A besugárzás 10 s-ig tart. Mennyire melegedhet el a vizsgált terület? A májban az abszorpiós (elnyelési) és szórási veszteségi együtthatók összege 0,17 m -1, és tekintsük a májat hőtani szempontból víznek, azaz a hőkapaitása 4, J/gK. 0) A szemészetben a szürkehályog-műtét során szükség lehet a műanyaglense helyes beültetésének ellenőrzésére, amit egyszerű ultrahang-eho kísérlettel lehet megtenni ( A-kép-tehnika ). A szaruhártya elülső oldalát mehanikai kontaktusba hozzuk egy piezoelektromos ultrahang adó/vevővel, és a szem belső elületeiről visszavert jeleket oszilloszkóp képernyőjén igyeljük. A következő jeleket láthatjuk. A kezdőeho, amely az adó és a kontaktolyadék határelületéről származik, B a szaruhártya elülső és hátulsó elületeiről visszaverődött kettős (nehezen elkülönülő) eho, C és D a szemlense elülső és hátsó elületeiről származó eho és E a szemgolyó hátsó aláról történő visszaverődés. Mekkora a szemgolyó hossza, ha a B és E ehók közti idő-távolság 30 μs, és a szemben a hang terjedési sebessége 1600 m/s? 1) Szürkehályog műtéteknél a homályossá vált szemlensét alasony rekveniájú (3 khz), nagy intenzitású (1 kw/m ) és a magnetostrikió elvén működő ultrahang-orrással emulziikálják, majd a ornea és a slera között ejtett metszési nyíláson az emulziót leszívják. Mekkora az alkalmazott ultrahangorrás amplitúdója? A szemlense akusztikus impedaniája 1,75 10 6 kg m - s -1.