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Zurück zur ersten Seite 1 Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten Prof. Dr. Alois Putzer Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten.

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1 Zurück zur ersten Seite 1 Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten Prof. Dr. Alois Putzer Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten SS Vorlesung Prof. Dr. Alois Putzer

2 Zurück zur ersten Seite 2 Plan : Nächste Vorlesungen Schall, Ultraschall, Dopplereffekt Hören, Sprechen, Ultraschall (+Doppler) Schallgeschwindigkeit, Dopplereffekt Hörvorgang, Ohr Übung: Montag am Ende der Vorlesung (Bitte Taschenrechner und Praktikums-anleitung mitbringen) Dienstag : Ultraschallanwendung Auftrieb, Strömung von Flüssigkeiten Blutkreislauf

3 Zurück zur ersten Seite 3 Harmonische Schwingungen(1) x(t) = Auslenkung (Augenblickswert) t = Zeit [s] A= Amplitude (maximale Auslenkung) ω =2 π f = Kreisfrequenz : [1/s]=[Hz] T = 1/ f = Schwingungsdauer [s] x(t) = A sin ω t = A sin ( ω t +T)

4 Zurück zur ersten Seite 4 Transversalwellen

5 Zurück zur ersten Seite 5 Longitudinalwellen

6 Zurück zur ersten Seite 6 Wellen Die Schwingungsmaxima legen den Weg s = v t zurück. Für die Wellengeschwindigkeit v gilt : v = f λ v = Frequenz x Wellenlänge Die Wellenlänge ist der räumliche Abstand zwischen z.B. zwei aufeinanderfolgenen Maxima zu einem festen Zeitpunkt t..

7 Zurück zur ersten Seite 7 Stehende Wellen Zwei Wellen gleicher Frequenz und Amplitude, die einander entgegen- laufen, bilden eine stehende Welle. Am einfachsten realisiert man eine stehendeWelle durch Überlagerung einer ursprünglichen Welle mit einer reflektierten.

8 Zurück zur ersten Seite 8 Reflexion am festen Ende:Welle schwingt in Gegenphase zurück. l = n λ /2 und f n = nv/2l

9 Zurück zur ersten Seite 9 Reflexion am losen Ende:Welle schwingt in gleicher Phase zurück. l = (2n+1) λ/4 und f n = (2n+1)v/4l

10 Zurück zur ersten Seite 10 Schallwellen Schall benötigt Übertragungsmedien Druck- und Dichteschwankungen breiten sich aus. Die subjektive Tonempfindung ist durch die Frequenz bestimmt. Schallbereiche  Infraschall < 16 Hz  Ultraschall >16 kHz  Hörschall dazwischen

11 Zurück zur ersten Seite 11 Schallgeschwindigkeit Für Wellen gilt allgemein : Für Schallwellen (vor allem in deutsch- sprachigen Lehrbüchern):

12 Zurück zur ersten Seite 12 Messung von Wellenlänge und Schallgeschwindigkeit (Quincke) Abstand der Maxima λ / 2

13 Zurück zur ersten Seite 13 Schallerzeugung Periodische Schwingung (Stimmgabel, Saite) Zerhackter Luftstrahl (Lochsirene) Blasinstrumente Stimmbänder

14 Zurück zur ersten Seite 14 Schallgeschwindigkeit v =λ f Schallgeschwindigkeit in festen Medien hängt von Elastizitätsmodul und Dichte ab  Knochen 3600 m/s  Fett 1470 m/s In Gasen hängt die Schallgeschwindigkeit von der Art des Gases und der Temperatur ab  Luft 347 m/s  He 1030 m/s

15 Zurück zur ersten Seite 15 Dopplereffekt Bewegen sich Schallsender und Empfän- ger aufeinander zu (voneinander weg), so ist die Frequenz, die der Empfänger hört, höher (tiefer) als die des Senders. Formeln s. Praktikumsanleitung Anwendungsbeispiele in der Medizin  Bewegung von Organen (Organteilen imKörper)  Strömungsgeschwindigkeit von Blut

16 Zurück zur ersten Seite 16 Unbewegter Sender und unbeweg- ter Empfänger

17 Zurück zur ersten Seite 17 Bewegter Sender

18 Zurück zur ersten Seite 18 Bewegter Empfänger

19 Zurück zur ersten Seite 19 Tonempfindung und Klang Die Tonempfindung (Klang) und das Erkennen der Instrumente und bestimmter Personen hängt von der Zusammensetzung der Obertöne und deren zeitlichem Verhalten ab. Dominanz gerader bzw. ungerader Obertöne bestimmen die Klangfarbe. Jede Art von Klang läßt sich durch eine Überlagerung von Sinusschwingungen verschiedener Frequenz, Amplitude und Phase erzeugen (Fouriersynthese)


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