Fizika za studente medicine

PREDGOVOR

Fizika i ostale prirodne znanosti
Početci fizike kao i ostalih prirodnih znanosti sadržani su u „prirodnoj filozofiji" te Aristotela smatramo osnivačem niza prirodnih disciplina. Taj se naziv dugo zadržao i nalazimo ga i u naslovu, po mnogima, najvažnijega djela iz fizike, Newtonove Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
Kako se ukupno znanje, pogotovo nakon renesanše, dosta naglo povećavalo, tako su i današnja znanstvena područja postajala sve diferenciranija, no još početkom 19. stoljeća bilo je moguće jednoj osobi, iznimnih sposobnosti, da ima uvid u cjelokupno dotadašnje znanje o prirodi.
Do kraja 19. stoljeća fizika se razvila u mnogim područjima tako da su dotad postavljene temeljne teorije u svim područjima tadašnje fizike, znanje je bilo sistematizirano i zaokruženo i nije se očekivao neki bitno novi prodor.
Kemija je u tom dugom razvoju bila sasvim odvojena disciplina, vrlo kompleksno područje koje nije sadržavalo onu egzaktnost na koju su fizičari navikli. Do manjega preklapanja dviju struka došlo je samo u području fizikalne kemije.
Biologija, kao studij svih živih objekata, bila je tad uglavnom puka deskriptivna i sistematizirajuća disciplina i uopće se nije razmatrala mogućnost da se zakoni kemije i fizike primijene na žive sisteme, pogotovo ne na čovjeka. Veza s kemijom i u maloj mjeri s fizikom postojala je samo preko biokemije.
Kako su se te tri znanosti razvijale odvojeno, u njima su se oblikovali različiti koncepti o pristupu tješavanju problema, kao i različiti jezici. Dobra ilustracija te razlike jest usporedba dviju bazičnih teorija iz fizike i biologije: zakon opće gravitacije i zakon evolucije prirodnom selekcijom.


SADRŽAJ

1. STRUKTURA MATERIJE 1
1.1. Energija i sila 2
1.2. Struktura atoma 5
1.3. Struktura molekula 11
1.3.1. Načini vezanja atoma u molekulama 12
1.3.2. Veze između molekula ili manjih skupina atoma unutar velike
biološke molekule 15
1.3.3. Energija molekule 16
2. MEHANIKA 19
2.1. Djelovanje sila na Ijudski organizam 19
2.2. Statika i dinamika Ijudskog organizma 21
2.2.1. Rotacijska gibanja -poluge 22
2.2.2. Translacijska gibanja 25
2.3. Elastične deformacije 27
2.3.1. Lineame elastične deformacije 29
2.3.2. Nelineame elastične deformacije 31
2.4. Viskoelastična svojstva tvari 34
2.4.1. Maxwellov model 35
2.4.2. Kelvinov model 36
2.4.3. Kombinirani model za poprečnoprugaste mišiće 37
3. MEHANIKATEKUĆINA 39
3.1. Hidrostatika 39
3.2. Hidrodinamika 41
3.2.1. Model idealne tekućine 41
3.2.2. Model realnih tekućina 42
3.2.3. Vrtloženje (turbulencija) 46
3.2.4. Nenjutnovske tekućine 47
3.3. Površinska svojstva tekućine 47
3.3.1. Zakrivljenost slobodne površine 49
3.3.2. Pojavepovezanesnapetošćupovršine 50
3.4. Reološka svojstva krvi 53
3.4.1. Krv - model idealne tekućine 54
3.4.2. Krv - model realne njutnovske tekućine 55
3.4.3. Osobitosti pri protjecanju krvi 57
4. TERMODINAMIKA 61
4.1. Zakoni termodinamike 62
4.1.1. Nulti zakon termodinamike 62
4.1.2. I. zakon termodinamike 63
4.1.3. II. zakon termodinamike 63
4.1.4. III. zakon termodinamike 65
4.2. Mehaničke interakcije 65
4.3. Toplinske interakcije 66
4.3.1. I. zakon termodinamike u opisu različitih oblika toplinskih interakcija....67
4.3.2. II. zakon termodinamike u opisu toplinskih interakcija 69
4.4. Gibbsova energija i kemijski potencijal 70
4.4.1. Mehaničke interakcije i Gibbsova energija 71
4.5. Stacionamo stanje biološkog sistema 73
4.6. Transportni procesi 75
4.6.1. Transport topline - spontani ireverzibilni procesi 75
4.6.2. Transport u gradijentu koncentracije 78
5. ELEKTRICITETI MAGNETIZAM
5.1. Električna sila i električno polje
5.2. Električni potencijal
5.3. Energija pohranjena u električnom polju
5.4. Magnetsko polje
5.5. Elektromagnetska indukcija
5.6. Tvari u stalnom električnom polju
5.6.1. Slobodni naboji u električnom polju
5.6.2. Vezani naboji u električnom polju
5.6.3. Polarizacija tvari u električnom polju
5.6.4. Polarizacija u izmjeničnom električnom polju 102
5.7. Kratkovalna dijatermija 103
5.8. Tvari u magnetskom polju 104
5.8.1. Dijamagnetizam 105
5.8.2. Paramagnetizam 106
5.8.3. Feromagnetizam 106
5.8.4. Tkivo u promjenljivu magnetskom polju 107
5.9. Elektromagnetski valovi 108
5.9.1. Maxwellova teorija elektromagnetizma 108
5.9.2. Mikrovalna dijatermija 111
5.10. Električna struja 112
5.10.1. Prolazak izmjenične električne struje kroz tkivo 114
5.10.2. Impedancija tkiva 116
5.10.3. Model za promatranje impedancije biološkoga tkiva 118
5.10.4. Opći efekti pri prolasku električne struje kroz biološki organizam 120
5.10.5. Reografija 121
6. ELEKTRODIJAGNOSTIKAI MAGNETODIJAGNOSTIKA 123
6.1. Akcijski potencijal 124
6.2. Elektromiografija 128
6.3. Elektrokardiografija 128
6.4. Elektroencefalografija 132
6.5. Magnetodijagnostika 132
6.5.1. Magnetokardiografija..132
6.5.2. Magnetoencefalografija 133
7. OPTIKA .135
7.1. Geometrijska optika 135
7.1.1. Ravni dioptar 138
7.1.2. Prizma 139
7.1.3. Sfemi dioptar 140
7.1.4. Leće 143
7.2. Optički instrumenti 145
Lupa 145
7.2.2. Mikroskop
7.2.2.1. Povećanjemikroskopa 147
7.2.2.2. Razlučivanje (rezolucija) optičkog mikroskopa 148
7.3. Pogreške centriranih sustava 152
7.3.1. Sfeme aberacije 152
7.3.2. Kromatske sfeme aberacije 153
7.3.3. Astigmatizam 154
7.4. Vrste mikroskopa 155
7.4.1. Optički mikroskopi u biologiji i medicini 155
7.4.2. Elektronski mikroskopi 160
7.4.3. Mikroskopi s pretraživačkom sondom 162
7.5. Optika oka 165
7.5.1. Optički model oka 167
7.5.2. Pogreške oka 168
8. AKUSTIKA 173
8.1. Titranje 174
8.1.1. Slobodno titranje 174
8.1.2. Slobodno prigušeno titranje 176
8.1.3. Prisilno harmonijsko titranje 177
8.1.4. Neharmonijsko titranje 179
8.2. Zvučnival 180
8.2.1. Razina intenziteta 182
8.3. Odnos osjeta i fizikalnih veličina zvuka 184
8.3.1. Frekvencija zvuka - visina tona 184
8.3.2. Razina intenziteta - glasnoća 185
8.3.3. Frekventni spektar - boja tona 187
8.4. Pojave kojima se koristimo pri uporabi zvuka u medicini 187
8.4.1. Odbijanje i lom zvučnih valova 188
8.4.2. Apsorpcija zvuka 189
8.4.3. Dopplerov efekt 190
DODATAK A - MATEMATIČKE OSNOVE 193
LITERATURA 203
POJMOVNIK 205

****