Fyzika
Osnova sekce
-
Vážení nově nastupující studenti, milí prváci,
jistě vás nepřekvapí, že první předmět s názvem Biofyzika a biostatistika, ze kterého budete skládat vaši první zkoušku na medicíně hned v zimním semestru, volně navazuje na znalosti středoškolské fyziky a s ní neodmyslitelně spojené základy matematiky, jako aparátu, bez kterého se fyzika prostě neobejde. V žádném případě nebude v našem předmětu prostor na opakování, nýbrž volně navážeme na očekávané středoškolské znalosti a budeme je dále rozvíjet a doplňovat. Biofyzika, jak již název napovídá, je fyzika aplikovaná na živé systémy a přidáme-li přívlastek lékařská, je tím systémem lidský organismus. Uvidíte, že známé zákony proudění reálných kapalin (rovnice kontinuity, Bernouliova rovnice, ..) lze snadno aplikovat na proudění krve v těla, Ohmův zákon má svoji analogii v mechanice neb cévy taktéž kladou odpor proudící krvi obdobně jako kovový vodič elektrickému proudu atd., atd. Biofyzika na lékařských fakultách zahrnuje i další důležitá témata, která již hraničí s technickými obory a informatikou, neboť náš předmět je velmi mezioborový. Velkou pozornost budeme věnovat i moderním diagnostickým, terapeutickým a laboratorním metodám. Jistě vás nemusíme přesvědčovat o tom, že dnešní medicína se neobejde bez špičkového přístrojového zázemí. Nejde nám však o to, aby budoucí lékař znal konstrukci přístrojů (to přenechme bioinženýrům), ale určitě by měl vědět na jakém fyzikálním principu fungují, co od nich tudíž může očekávat, jaké jsou jejich limity z hlediska přínosu pro pacienta a jeho bezpečnosti. Určitě víte, že pro zobrazení zlomeniny se používá rentgen, ale taktéž jistě víte, že ionizující záření (včetně rtg zaření) má negativní účinek na lidský organismus (lze toho využít např. pro "likvidaci" nádorů), nicméně z mnoha důvodů (včetně ekonomických) se tento způsob zobrazení bude jistě při zachování všech bezpečnostních pravidel ještě dlouho používat. V neposlední řadě budeme mluvit i o medicínské informatice. Jistě jste zaregistrovali, že počítač je nedílnou součástí každé ordinace, že data o pacientovi, recepty a mnoho dalšího je v digitální podobě. Biofyzika prostě k moderní medicíně patří a my se budeme snažit o to, aby jste pochopili její základní principy a získali jste během našeho kurzu takové znalosti a dovednosti, které vám budou užitečné nejen v dalším studiu, ale zejména v praxi lékaře (možná je to v prvním ročníku hodně předčasné tvrzení, ale buďme optimisté, zvládnete to!).
Naše heslo: (Bio) fyzika není o memorování, ale o pochopení a vysvětlení principů, a proto nejen u zkoušky se snažte řídit slovy klasika: "Slova se nepočítají, ale váží".
Pokud máte pocit, že vaše fyzikální či matematické základy mají významnější trhliny, pokuste se to napravit, je ještě čas. K tomu vám mohou pomoci i naše e-learning kurzy uvedené níže. Neváhejte se na nás případně obrátit s dotazy či připomínkami.
Malý kvíz závěrem aneb co očekáváme, že už víte:
Jak nachystám 1 litr fyziologického roztoku (0,9% roztok NaCl v procentech hustotních, tj. 0,9 g ve 100 ml roztoku), mám-li k dispozici váhy, odměrný válec, destilovanou vodu a NaCl (sůl)
Co je to ultrazvuk a proč se šíří rychleji ve vodě než ve vzduchu?
Jaký je rozdíl mezi elektronem uvolněným termoemisí z katody rentgenky a zářením beta?
Jak by jste graficky znázornili pokles aktivity (nebo změnu počtu ještě nerozpadlých jader) radionuklidu v závislosti na čase?
Každé těleso o teplotě vyšší než absolutní nula vyzařuje elektromagnetické záření. Jaká jeho vlastnost souvisí s teplotou povrchu tohoto tělesa?
Co je jednotkou informace? Vymyslete příklad zprávy, která nese informaci 1 (přidej jednotku, na kterou se ptáme).
Občas použijeme při výkladu nějaké to cizí slovo. Platí základní pravidlo, že cizí slova používáme pouze tehdy, známe-li jejich význam. Zde je pár příkladů: amplituda (např. tlaková amplituda), gradient (teplotní, tlakový, koncentrační), geometrické tvary těles - cylindr, toroid (v souvislosti s čočkami pro korekci refrakčních vad oka),....
Občas se setkáte i s písmeny řecké abecedy (např. pro úhly, dynamickou viskozitu, frekvenci a atomistice)
A ještě něco závěrem. Asi je to samozřejmé, ale pro jistotu připomínáme, že každá fyzikální veličina je nějak definována a má svoji jednotku, která se dá vždy vyjádřit i pomocí základních jednotek soustavy SI. Měli by jste teoreticky znát všechny veličiny probírané v sš fyzice, ale nás budou zajímat bez pardonu zejména ty, o kterých bude řeč v našich přednáškách. Malá nápověda: napíšete-li fyzikální vztah (rovnici), je evidentní, že musí odpovídat jednotky na levé a pravé straně rovnice. Pomocí tohoto základního pravidla lze jednotku při nejhorším i odvodit. Příklad: všichni by měli ze sš vědět, že aktivita A radionuklidu klesá s časem t, viz. známý vztah: A = A0*exp(-λ*t), kde A0 je počáteční aktivita a λ je rozpadová konstanta. Jaká je jednotka pro λ? No přece s-1, neboť aby platila rovnost i jednotek, musí být součin λt v exponentu bezrozměrný a všichni víme, že čas je v sekundách.