Номер 3, страница 133 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические колебания и волны. Параграф 28. Свойства механических волн. Темы докладов и проектов - номер 3, страница 133.

Условие.

3. Использование ультразвука в природе, технике и медицине.

Решение.

Ультразвук — это механические колебания упругой среды, имеющие частоту выше порога слышимости человеческого уха (обычно свыше 20 кГц). Благодаря своим физическим свойствам, таким как короткая длина волны, возможность фокусировки в узкий пучок и высокое энергетическое воздействие, ультразвук нашел широкое применение в природе, технике и медицине.

Использование ультразвука в природе

В живой природе ультразвук является жизненно важным инструментом для многих видов животных, которые используют его для эхолокации — способа ориентации в пространстве путем излучения звуковых волн и анализа их отражения (эха). Наиболее известные примеры:

Летучие мыши: Они испускают короткие высокочастотные импульсы и по времени задержки и характеру отраженного сигнала определяют расстояние до препятствий и добычи, их размер, форму и даже скорость движения. Это позволяет им эффективно охотиться и перемещаться в полной темноте.

Дельфины и киты: Эти морские млекопитающие используют гидролокацию (подводную эхолокацию) для навигации, поиска пищи и общения в условиях ограниченной видимости под водой. Они генерируют щелчки и свисты в ультразвуковом диапазоне и анализируют возвращающееся эхо.

Некоторые насекомые и грызуны: Могут использовать ультразвук для общения между собой на частотах, неслышимых для хищников.

Использование ультразвука в технике

Человек, изучив принципы использования ультразвука в природе, нашел ему множество применений в различных технических областях:

Гидролокация (сонар): Приборы, работающие по принципу эхолокации, используются на судах для измерения глубины (эхолоты), составления карт морского дна, поиска косяков рыбы, обнаружения подводных объектов (например, подводных лодок или затонувших кораблей).

Неразрушающий контроль (дефектоскопия): Ультразвуковые волны пропускают через детали, сварные швы и различные конструкции. По тому, как волны отражаются или затухают, судят о наличии внутренних дефектов (трещин, пустот, инородных включений), не разрушая при этом само изделие. Этот метод широко применяется в машиностроении, авиастроении и строительстве.

Ультразвуковая очистка: Детали сложной формы (ювелирные изделия, медицинские инструменты, электронные платы) погружают в специальную жидкость, которую подвергают воздействию ультразвука. Он вызывает явление кавитации — образование и схлопывание множества микропузырьков, которые эффективно удаляют загрязнения с поверхности.

Ультразвуковая сварка: Метод соединения термопластичных полимеров или тонких металлических деталей. За счет интенсивных колебаний в месте контакта возникает трение и локальный нагрев, что приводит к плавлению и образованию прочного сварного шва.

Датчики и измерительные приборы: Ультразвуковые датчики используются в автомобилях для помощи при парковке (парктроники), для измерения уровня жидкости в закрытых емкостях, а также в охранных системах для обнаружения движения.

Использование ультразвука в медицине

В медицине ультразвук стал незаменимым инструментом как для диагностики, так и для лечения.

Диагностика (УЗИ, сонография): Это безопасный, неинвазивный и информативный метод исследования внутренних органов. Датчик посылает в тело пациента ультразвуковые импульсы, которые отражаются от границ тканей с разной плотностью. Компьютер обрабатывает отраженные сигналы и строит изображение органов в реальном времени. УЗИ применяется в акушерстве (наблюдение за плодом), кардиологии (эхокардиография), для исследования органов брюшной полости, сосудов (допплерография) и многого другого.

Терапия: Ультразвук используется для лечебного воздействия. В физиотерапии он оказывает противовоспалительный и обезболивающий эффект, ускоряя заживление тканей. С помощью сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU) проводят дробление камней в почках и желчном пузыре (литотрипсия), а также разрушают опухолевые ткани без хирургического разреза. Также ультразвук применяется для введения лекарств через кожу (фонофорез).

Хирургия: Ультразвуковые скальпели позволяют делать точные разрезы с одновременной коагуляцией (прижиганием) кровеносных сосудов, что уменьшает кровопотерю во время операций.

Ответ: Ультразвук широко используется в природе животными (летучие мыши, дельфины) для эхолокации; в технике — для гидролокации (сонары), дефектоскопии, очистки, сварки и в различных датчиках; в медицине — для диагностики (УЗИ), терапии (физиотерапия, дробление камней) и хирургии.