AM zaliczenie 3 styczeń 2012 i odpowiedzi wersja A.pdf

Analityka Medyczna zaliczenie wykładów z Biofizyki. Wersja A

Łącznie 33 pkt.

3 styczeń 2012 r.

1. (1 pkt) Wyjaśnij pojęcie: czułość narzędzia pomiarowego.

Czułość c informuje o ile zmieni się wskazanie narzędzia pomiarowego Δy, na skutek jednostkowej zmiany

wartości wielkości mierzonej Δx, czyli  Δ

x (1 pkt)

2. (2 pkt.) Co oznacza następujący zapis wyniku pomiaru długości odcinka a : a = (11 ± 1) mm (1 pkt)? Ob-

licz procentowy błąd względny tego pomiar. Pamiętaj o zasadach zaokrąglania błędów (1 pkt).

Oznacza to, że rzeczywista wartość długości odcinka należy do przedziału obustronnie zamkniętego od 10

1 mm

do 12 mm (1 pkt).

 







(1 pkt).

bwp

. . .

100%

100% 9,09% 9,1%

11 mm

3. (5 pkt.) W czasie t = (115  7) s organizm zużył V = (8,5  0,5) cm 3 tlenu. Oblicz wielkość szybkości P

przemiany materii   V

P w t tego organizmu, jeśli kaloryczność tlenu w = (20  2)  10 3 J/  O 2 (1 pkt).

Zwróć uwagę na jednostki. Wymień metody szacowania błędu wielkości złożonej (1 pkt). Jedną z nich,

krok po kroku (nazwa metody, odpowiedni wzór/wzory lub bez wzoru, rachunki (2 pkt.), końcowy za-

pis błędu i wyniku (1 pkt)) oszacuj błąd pomiaru szybkości przemiany materii w rozpatrywanym przy-

padku.

P w t

J 8,5 cm

  





1,453 W

(1 pkt)

cm 115 s

Metody: (a) liczba cyfr znaczących, (b) najmniej korzystnego przypadku i (c) metoda logarytmiczna (1 pkt)

Metoda logarytmiczna:



 

Δ Δ

t V







P P

     



1,45 0,100 0,0609 0,0588 1,45 0,220 0,319.



 















t V

Ostatecznie 

(za wzór i obliczeni a 2 pkt.)

0,32 W

Końcowy zapis: 





1,45 0,32 W



(1 pkt).

4. (3 pkt.) Jakich trzeba użyć podstawień, aby zlinearyzować następująca zależność:  



y x

gdzie zmienną niezależną jest x , a zmienną zależną y (1 pkt.). Narysuj wykres ilustrujący tę zależność

w nowym układzie współrzędnych (1 pkt.). Jaką wartość ma współczynnik kierunkowy linii uzyskanej w

tym nowym układzie współrzędnych (1 pkt).

5 log( ) 10,

Właściwe podstawienie, to Y y oraz  log( )

x (1 pkt).

log( x )

Zadanie 4. (1 pkt za poprawny rysunek opis osi i początek wykresu).

Współczynnik kierunkowy jest równy  k (1 pkt).

5. (3 pkt.) Jakie substancje (nie chodzi o nazwy poszczególnych substancji, ale o ich budowę i nazwę całej

ich klasy) tworzą warstwy monomolekularne na powierzchni wody (1 pkt)? Co to jest ciśnienie po-

wierzchniowe (1 pkt)? Jaki jest związek pomiędzy napięciem powierzchniowym i ciśnieniem po-

wierzchniowym (1 pkt)?

Surfaktanty, substancje powierzchniowo czynne; są amfifilowe (mają jedną końcówkę hydrofobową i drugą

hydrofilową) (1 pkt.).

Ciśnienie powierzchniowe σ p jest równe sile F , jaką molekuły surfaktantu działają na jednostkę długości,  li-

nii oddzielającej powierzchnię pokrytą surfaktantami i tę, która nie jest pokryta:

σ (1 pkt)

 

Istnieje formalny związek pomiędzy ciśnieniem powierzchniowym σ p i napięciem powierzchniowym wody

i wody pokrytej surfaktantem:

 

σ σ

wody

wody surfaktatnty



gdzie σ wody i σ wody + surfaktanty oznaczają odpowiednio napięcie powierzchniowe wody i wody pokrytej surfaktan-

tami (1 pkt).

6. (2 pkt.) Narysuj i opisz elektryczny model zastępczy komórki (1 pkt). Wyjaśnij dlaczego właśnie takich

elementów użyto w tym modelu (1 pkt).

Poniższy rysunek przedstawia elektryczny model zastępczy komórki i wyjaśnia dlaczego użyto właśnie takich

elementów. Właściwości elektryczne komórki dobrze opisują dwa wielkości fizyczne zastępczy opór elek-

tryczny R Śr i R C i zastępcza pojemność elektryczna błony C B .

dobrze przewodzący płyn śródkomórkowy

błona komórkowa

o właściwościach

izolatora

R Śr

R C

C B

dobrze przewodząca cytoplazma

Rysunek do zadania 6.

7. (2 pkt.) Przepuszczalność błony o grubości 9 nm dla jonów sodowych wynosi 10 −14 m/s. Oblicz współ-

czynnik dyfuzji przez tę błonę. Wzór 1 pkt, obliczenia i wynik 1 pkt.

Wzór    

D P x

(1 pkt),



D P x

  

10 9 10 m 9 10

 

 

(1 pkt).

8. (4 pkt.) Prawo ciągłości strumienia (kiedy jest spełnione, treść prawa 2 pkt.). Wyjaśnij przy jego pomo-

cy, jak zmienia się prędkość przepływu krwi w różnych częściach układu krążenia (2 pkt.). Dobrze spo-

rządzony odpowiedni wykres jest punktowany dodatkowo.

Ciecz powinna być nieściśliwa, płynąć laminarnie w sztywnym naczyniu (1 pkt).

Prawo to mówi, że suma strumieni objętości cieczy wpływających do węzła jest równa strumieni wypływają-

cych z węzła (1 pkt).

Jego konsekwencją jest następujące równanie:  

S v const co oznacza, że iloczyn łącznego pola przekroju

naczyń i średniej prędkości przepływu cieczy jest stały. Wynika stąd, że krew płynie z duża prędkością przez

te obszary układy krążenia, które mają małe łączne pole przekroju poprzecznego (np. aorta) i wolno, tam,

gdzie pole przekroju jest duże (np. kapilary) (2 pkt). Można dołączyć rysunek:

4000

3000

2000

1000

cm/s

v = 0,03 cm/s

S a = 4 cm 2

v = 0,02 cm/s

S ż = 6 cm 2

Rysunek do zadania 8 .

9. (4 pkt.) Oblicz objętość krwi zgromadzonej w tętnicach małego krążenia u człowieka o masie 80 kg. Za-

łóż, że 7% masy człowieka stanowi masa krwi, a jej gęstość ma wartość 1080 kg/m 3 . Wykorzystaj dane

z poniższego diagramu.

Rozkład krwi w krążeniu.

Rozkład krwi w krążeniu płucnym

47%

Obwodowe

Płucne

80%

Układ tętniczy

Kapilary

Układ żylny

Masa krwi ma wartość:   

80 kg 0,07 5,6 kg

(1 pkt), jej objętość obliczymy ze wzoru:

5,6 kg

 

 

5,19

(1 pkt).

1,08



Z diagramów wynika, ze w małym krążeniu jest 20% krwi z czego w jego tętnicach (100 – 47 – 7 = 46) 46%,

zatem w tętnicach małego krążenia objętość krwi wynosi: 

5,19 0,2 0,46 0,477



  



(2 pkt.).

tmk

10. (2 pkt.) Oblicz liczbę skurczy serca w czasie 2 minut, gdy objętość minutowa serca wynosi 5,9  , a jego

objętość wyrzutowa ma wartość 85 cm 3 .

5900 cm

Liczba skurczy w czasie 1 minuty wynosi:



(1 pkt). Zatem w czasie 2 minut ma wartość 138 (1

85 cm

pkt).

11. (2 pkt.) Przelicz ciśnienie 15 kPa na mmHg (gęstość rtęci wynosi 13600 kg/m 3 , a przyspieszenie ziem-

skie przyjmij jako równe 9,8 m/s 2 ).

p d g h h d g

15000 Pa

     



0,112 m



13600 9,8

Zatem ciśnienie to wynosi 112 mmHg (2 pkt.).

12. (3 pkt.) Co to jest potencjał spoczynkowy komórki (np. nerwowej) (1 pkt). Rozkład jonów K + wewnątrz

i na zewnątrz neuronu (0,5 pkt.); Określ kierunki transportu dyfuzyjnego (wywołanego różnicą stężeń),

elektrycznego (wywołanego różnicą potencjałów elektrycznych) i transportu aktywnego jonów pota-

sowych w stanie spoczynku przez błonę komórki (1,5 pkt.).

Potencjał spoczynkowy to różnica potencjałów pomiędzy wnętrzem komórki i jej zewnętrzem, gdy komórka

jest niepobudzona (1 pkt).

W tabeli zebrano wartości stężeń wybranych jonów wewnątrz, c W i na zewnątrz, c Z komórek mięśniowych

zwierząt stałocieplnych.

c W

mmol/ 

c Z

mmol/ 

Rodzaj jonów

c Z / c W

Na + 12 145 12:1

K + 155 4 1:39

Inne kationy 0 5

Cl − 4 120 32:1

B − 155 −

Inne aniony 8 34 1:4

Zmierzony potencjał spoczynkowy: −90 mV

Wystarczyło jednak podać, że potasu jest dużo w cytoplazmie, a mało w płynie śródkomórkowym (0,5 pkt.).

Transport dyfuzyjny odkomórkowy (0,5 pkt.).

Transport elektryczny dokomórkowy (0,5 pkt.).

Transport aktywny dokomórkowy (0,5 pkt.).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: