Definicja parametrów mechanicznych człowieka. Podsumowanie - bezpieczeństwo przemysłowe

Kurs do wyboru

„Fizyka człowieka”

Nota wyjaśniająca 2

Treść dania głównego 3-4

Planowanie zajęć tematycznych 5

Referencje 6

Notatka wyjaśniająca

Na kursie fizyki studiowanym we współczesnych szkołach praktycznie nie zwraca się uwagi na parametry fizyczne charakteryzujące osobę. Jednak w związku z studiowaniem w szkole zagadnień psychologicznych, modelowaniem procesów zachodzących w organizmach żywych, technologią i rozwojem takiej nauki jak bionika, uczniowie wykazują coraz większe zainteresowanie studiowaniem fizyki człowieka.

Studiując ten kierunek, studenci nie tylko zaspokoją swoje potrzeby edukacyjne, ale także zdobędą umiejętności badawcze, zapoznają się z metodami badawczymi z fizyki i biologii oraz otrzymają krótką informację o sprzęcie medycznym i biologicznym. Umiejętności nabyte podczas pracy z przyrządami pomiarowymi, wykonywania prac praktycznych i ustawiania doświadczeń przydadzą się w dalszej działalności naukowo-technicznej. Wyjaśnienie poszczególnych procesów zachodzących w organizmach żywych na podstawie praw fizycznych pomoże im ustalić związki przyczynowo-skutkowe istniejące w przyrodzie ożywionej i nieożywionej oraz wzbudzi zainteresowanie nie tylko fizyką, ale także biologią.

Program zajęć ma charakter praktyczny i zawiera elementy działalności badawczej.

Nauka przedmiotu fakultatywnego obejmuje 17 godzin, z czego 7,3 godziny (43%) na studiowanie zagadnień teoretycznych, 9,7 godzin (57%) na zajęcia praktyczne (rozwiązywanie problemów, wykonywanie prac laboratoryjnych).

Główne cele kursu:

Pokaż studentom jedność praw natury, zastosowanie praw fizyki do żywego organizmu, przyszły rozwój nauki i technologii, a także pokaż, w jakich obszarach działalności zawodowej wiedza zdobyta na specjalnym kursie będzie przydatna ich.

Tworzenie warunków do kształtowania i rozwoju umiejętności intelektualnych i praktycznych wśród uczniów w zakresie eksperymentów fizycznych.

Rozwijaj aktywność poznawczą i niezależność, chęć samorozwoju i samodoskonalenia.

Cele kursu:

Promowanie kształtowania zainteresowań poznawczych fizyką i rozwoju zdolności twórczych uczniów.

Rozwijaj kompetencje intelektualne uczniów.

Rozwijanie umiejętności wykonywania pracy praktycznej i prowadzenia działalności badawczej.

Doskonalenie umiejętności pracy z literaturą referencyjną i popularnonaukową.

Po ukończeniu kursu studenci muszą wiedzieć:

Jakimi prawami fizyki można wyjaśnić procesy zachodzące w organizmie człowieka.

Cechy Twojego ciała z punktu widzenia praw fizyki. móc:

Pracuj z różnymi źródłami informacji.

Obserwuj i badaj zjawiska, opisz wyniki obserwacji.

Modeluj zjawiska, dobieraj niezbędne instrumenty, przeprowadzaj pomiary, przedstawiaj wyniki pomiarów w formie tabel, wykresów, stawiaj problemy badawcze.

TREŚCI KURSU GŁÓWNEGO

Treść kursu różni się jakościowo od podstawowego kursu fizyki. Na lekcjach prawa fizyki omawiane są głównie w obiektach nieożywionych. Bardzo ważne jest jednak, aby uczniowie stopniowo rozwijali w uczniach przekonanie, że związek przyczynowo-skutkowy zjawisk ma charakter uniwersalny i że wszystkie zjawiska zachodzące w otaczającym nas świecie są ze sobą powiązane. W ramach zajęć poruszane są zagadnienia mające na celu rozwijanie zainteresowań fizyką, zajęcia eksperymentalne oraz rozwijanie umiejętności pracy z literaturą. Po ukończeniu kursu studenci sporządzają „Paszport Fizyczny Osoby”.

Parametry mechaniczne człowieka 9h.

Fizyka. Człowiek. Środowisko. Wymiary liniowe różnych części ciała człowieka, ich masa. Gęstość płynów i tkanek stałych tworzących człowieka. Siła nacisku i ciśnienie w organizmach żywych.

Szybkość impulsów nerwowych. Prawa przepływu krwi w organizmie człowieka. Naturalna obrona organizmu przed przyspieszeniem.

Przejaw siły tarcia w organizmie człowieka, naturalne smarowanie.

Utrzymywanie równowagi przez organizmy żywe. Środek ciężkości ciała ludzkiego. Dźwignie w ludzkim ciele. Chodzący mężczyzna. Rodzaje stawów. Deformacja kości, ścięgien, mięśni. Wytrzymałość materiałów biologicznych. Budowa kości z punktu widzenia możliwości największych odkształceń.

Ciało ludzkie w polu grawitacyjnym Ziemi. Warunki długotrwałej egzystencji człowieka na stacji kosmicznej. Środki chroniące pilotów i astronautów przed przyspieszeniem. Nieważkość i przeciążenie.

Praca i moc rozwijana przez człowieka w różnych rodzajach czynności. „Energia” i rozwój człowieka. Zastosowanie prawa zachowania energii do niektórych rodzajów ruchu człowieka.

Prace laboratoryjne.

1. Określenie objętości i gęstości ciała.

2. Określ średnią prędkość ruchu.

3. Wyznaczanie czasu reakcji człowieka.

4. Kalibracja hamowni i określenie siły pleców człowieka.

5. Wyznaczanie współczynników tarcia podeszew butów ludzkich o różne podłoża powierzchnie.

6. Określenie mocy rozwiniętej przez człowieka.

Wibracje i fale w organizmach żywych 2 godz.

Oscylacje i człowiek. Pochodzenie biorytmów. Serce i dźwięki towarzyszące pracy serca i płuc, ich zapis. Stetoskop i fonendoskop. Opukiwanie jest jednym ze sposobów określenia wielkości narządów wewnętrznych i ich stanu. Fale radiowe i ludzie.

Dźwięk jako środek percepcji i przekazywania informacji. Narząd słuchu. Ultradźwięki i infradźwięki. Zakres słyszalności dźwięku. Aparat głosowy człowieka. Charakterystyka głosu ludzkiego. Aparat słuchowy.

Praca laboratoryjna.

7. Badanie właściwości ucha.

Zjawiska termiczne 2 godziny.

Termoregulacja organizmu człowieka. Rola ciśnienia atmosferycznego w życiu człowieka. Ciśnienie osmotyczne. Zmiany ciśnienia krwi w naczyniach włosowatych. Wilgotność. Układ oddechowy.

Procesy termiczne w organizmie człowieka. Człowiek jest jak silnik cieplny. Entropia i ciało ludzkie. Druga zasada termodynamiki i zdolność do samoorganizacji.

Praca laboratoryjna.

8. Wyznaczanie objętości oddechowej płuc człowieka.

9. Oznaczanie ciśnienia krwi człowieka.

Elektryczność i magnetyzm 2 godziny.

Właściwości elektryczne organizmu człowieka. Bioelektryczność. Bakterie są pierwszymi elektrykami na Ziemi. Fotoreceptory, elektroreceptory, bioelektryczność snu. Oporność elektryczna narządów człowieka na prąd stały i przemienny. Pole magnetyczne i organizmy żywe.

Praca laboratoryjna.

10. Wyznaczanie odporności tkanek ludzkich na prąd elektryczny stały i przemienny.

Parametry optyczne człowieka 1 godzina.

Struktura ludzkiego oka. Siła akomodacji oka. Moc optyczna. Wady wzroku i sposoby ich korygowania. Cechy ludzkiego wzroku. Zdolność rozdzielcza oka ludzkiego. Jak to jest, że widzimy. Płyta gramofonowa i oko. Dlaczego potrzebujemy dwojga oczu? Wrażliwość widmowa i energetyczna oka.

Praca laboratoryjna.

11. Obserwacja niektórych cech psychofizjologicznych ludzkiego wzroku.

12. Wyznaczanie charakterystycznych parametrów wzroku człowieka.

System oceniania studentów . Po ukończeniu kursu zaliczenie następuje po spełnieniu następujących warunków:

1. Aktywny udział w przygotowaniu i prowadzeniu seminariów, konferencji, publikacji gazet i produkcji modeli.

2. Wykonanie co najmniej połowy prac laboratoryjnych.

3. Wykonanie co najmniej jednego zadania doświadczalnego o charakterze badawczym lub projektowym.

4. Sporządzenie „Paszportu Fizycznego Osoby”.

PLANOWANIE KURSU TEMATYCZNEGO

Temat lekcji

Liczba godzin

Całkowity

teoria

ćwiczyć

PARAMETRY MECHANICZNE CZŁOWIEKA (9 H)

Fizyka. Człowiek. Środowisko.

Kinematyka i ciało człowieka.

Prawa Newtona w życiu człowieka.

Człowiek w stanie nieważkości i

przeciążenia

Postawa wyprostowana a układ mięśniowo-szkieletowy człowieka.

Manifestacja siły tarcia w organizmie człowieka.

Praca i moc rozwijana przez człowieka w różnych rodzajach czynności.

Statyka w organizmie człowieka.

Ciśnienie i organizm ludzki.

WIBRACJE I FALE W ORGANIZMACH ŻYWYCH (2 godz.)

Oscylacje i człowiek.

ZJAWISKA TERMICZNE (1 H)

Procesy termiczne w organizmie człowieka.

Druga zasada termodynamiki.

ELEKTRYCZNOŚĆ I MAGNETYZM. (2 godziny)

Właściwości elektryczne organizmu człowieka

Pole magnetyczne i organizmy żywe.

PARAMETRY OPTYCZNE CZŁOWIEKA (1 H)

Oko i wzrok

Konferencja.

Całkowity:

BIBLIOGRAFIA

1. Agadzhanyan N.A. Rytm życia i zdrowia. - M.: Wiedza, 1975.

2. Bezdenezhnykh E.A., Brickman I.S. Fizyka w przyrodzie i medycynie. - Kijów, 1976.

3. Bogdanow K.Yu. Fizyk z wizytą u biologa. - M., 1986.

5. Berkinblit M.B. i inne.Elektryczność w organizmach żywych. - M.: Nauka, 1988.

6. Boyarova O. i wsp. Od stóp do głów. - M.: Literatura dziecięca, 1967.

7. Bulat V.A. Zjawiska optyczne w przyrodzie. - M.: Edukacja, 1974.

8. Galperstein L. Witaj fizyko! - M.: Edukacja, 1973.

9. Gazenko O.G., Bezpieczeństwo człowieka i niezawodność w lotach kosmicznych.// Nauka i życie. -1984 nr 3.

10. Enochovich A.S. Podręcznik fizyki . - M.: Edukacja, 1991.

11. Elkin V.I. Niezwykłe materiały edukacyjne z fizyki. - M.: Shkola-Press, 2001.

12.. Ilchenko V.R. Skrzyżowanie fizyki, chemii, biologii. - M.: Edukacja, 1986.

13. Katz Ts.B. Biofizyka na lekcjach fizyki. - M.: Edukacja, 1988.

14. Lanina I.Ya. Praca pozalekcyjna z fizyki. - M.: Edukacja, 1977.

15. Lanina I.Ya. Nie tylko lekcja. - M.: Edukacja, 1991.

16. Manoilov V.E. Elektryczność i człowiek. -L: Energoatomizdat, 1988.

17. Marion J.B. Fizyka ogólna na przykładach biologicznych. - M., 1986.

18. Popularna encyklopedia medyczna. - M., 1979.

19. Rydnik V.I. O współczesnej akustyce. - M.: Edukacja, 1979.

20. Siergiejew B.A. Zabawna fizjologia - M.: Edukacja, 1977.

21. Silin A.A. Tarcie i my. - M., 1987.

22. Sinichkin V.P. Sinichkina O.P. Zajęcia pozalekcyjne z fizyki. - Saratów: Liceum, 2002.

23. Swarts Kl.E. Niezwykła fizyka zjawisk zwyczajnych, - M., 1986.

24. Khutorskoy A.V., Khutorskaya L.N. Fascynująca fizyka. - M.: ARKTI, 2000.

25. Khripkova A.G. Ludzka psychologia. - M.: Edukacja, 1971.

26. Odkrywam świat: Encyklopedia dla dzieci: Fizyka. - M.: AST, 1998.

27. Świat fizyki. Zabawne historie o prawach fizyki. Petersburg „MiM-Express” 1995

28. OP Spiridonow. ŚWIATŁO. Fizyka, informacja, życie. M. „Oświecenie”. 1993

Aby ocenić właściwości użytkowe produktów i określić właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów, stosuje się różne instrukcje, GOST i inne dokumenty regulacyjne i doradcze. Zalecane są także metody badania zniszczenia całej serii wyrobów lub próbek podobnych materiałów. Nie jest to metoda bardzo ekonomiczna, ale skuteczna.

Definicja cech

Główne cechy właściwości mechanicznych materiałów są następujące.

1. Tymczasowy opór lub wytrzymałość na rozciąganie to siła naprężenia rejestrowana przy największym obciążeniu, zanim próbka ulegnie zniszczeniu. Mechaniczne charakterystyki wytrzymałości i plastyczności materiałów opisują właściwości ciał stałych, które opierają się nieodwracalnym zmianom kształtu i zniszczeniu pod wpływem obciążeń zewnętrznych.

2. Naprężenie warunkowe występuje, gdy odkształcenie szczątkowe osiąga 0,2% długości próbki. Jest to najniższe naprężenie, podczas którego próbka kontynuuje odkształcenie bez zauważalnego wzrostu obciążeń.

3. Granica wytrzymałości długotrwałej to maksymalne naprężenie, które w danej temperaturze powoduje zniszczenie próbki w określonym czasie. Do określenia właściwości mechanicznych materiałów kierujemy się ostatecznymi jednostkami wytrzymałości długotrwałej – zniszczenie następuje w temperaturze 7000 stopni Celsjusza w ciągu 100 godzin.

4. Warunkowa granica pełzania to naprężenie powodujące dane wydłużenie próbki w danej temperaturze przez określony czas, a także szybkość pełzania. Za granicę uważa się odkształcenie metalu w ciągu 100 godzin w temperaturze 7000 stopni Celsjusza o 0,2%. Pełzanie to pewna szybkość odkształcania metali pod stałym obciążeniem i wysoką temperaturą przez długi czas. Odporność cieplna to odporność materiału na pękanie i pełzanie.

5. Granica wytrzymałości to najwyższa wartość naprężenia cyklicznego, przy której nie występuje uszkodzenie zmęczeniowe. Liczba cykli obciążenia może być określona lub dowolna, w zależności od sposobu planowania badań mechanicznych materiałów. Właściwości mechaniczne obejmują zmęczenie i wytrzymałość materiału. Pod wpływem obciążeń w cyklu kumulują się uszkodzenia i tworzą się pęknięcia, prowadzące do zniszczenia. To jest zmęczenie. A właściwością odporności na zmęczenie jest wytrzymałość.

Rozciąganie i ściskanie

Materiały stosowane w praktyce inżynierskiej dzielą się na dwie grupy. Pierwsza jest ciągliwa, w przypadku której znaczne odkształcenia szczątkowe muszą wyglądać na zawiedzione, druga jest krucha, która zapada się przy bardzo małych odkształceniach. Oczywiście taki podział jest bardzo dowolny, gdyż każdy materiał w zależności od stworzonych warunków może zachowywać się zarówno jako kruchy, jak i plastyczny. Zależy to od charakteru stanu naprężenia, temperatury, szybkości odkształcania i innych czynników.

Właściwości mechaniczne materiałów poddawanych rozciąganiu i ściskaniu są wymowne zarówno w przypadku materiałów plastycznych, jak i kruchych. Na przykład stal niskowęglowa jest testowana na rozciąganie, a żeliwo na ściskanie. Żeliwo jest kruche, stal jest plastyczna. Materiały kruche mają większą odporność na ściskanie, ale mniejszą odporność na odkształcenia przy rozciąganiu. Materiały z tworzyw sztucznych mają w przybliżeniu takie same właściwości mechaniczne przy ściskaniu i rozciąganiu. Jednak ich próg jest nadal ustalany przez rozciąganie. Dzięki tym metodom można dokładniej określić właściwości mechaniczne materiałów. Wykresy rozciągania i ściskania przedstawiono na ilustracjach do tego artykułu.

Kruchość i plastyczność

Co to jest plastyczność i kruchość? Pierwszą z nich jest zdolność do nie zapadania się, otrzymując odkształcenia szczątkowe w dużych ilościach. Właściwość ta decyduje o najważniejszych operacjach technologicznych. Gięcie, ciągnienie, ciągnienie, tłoczenie i wiele innych operacji zależy od właściwości plastycznych. Materiały plastyczne obejmują wyżarzaną miedź, mosiądz, aluminium, stal miękką, złoto i tym podobne. Brąz i duraluminium są znacznie mniej plastyczne. Prawie wszystkie stale stopowe są bardzo słabo plastyczne.

Charakterystyki wytrzymałościowe tworzyw sztucznych porównuje się z granicą plastyczności, co zostanie omówione poniżej. Na właściwości kruchości i ciągliwości duży wpływ ma temperatura i szybkość ładowania. Szybkie napięcie nadaje materiałowi kruchość, a wolne napięcie nadaje plastyczność. Na przykład szkło jest materiałem delikatnym, ale może wytrzymać długotrwałe narażenie na obciążenie, jeśli temperatura jest normalna, to znaczy wykazuje właściwości plastyczne. Jest plastikowy, ale pod ostrym obciążeniem udarowym sprawia wrażenie materiału kruchego.

Metoda oscylacyjna

Właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów określane są przez wzbudzenie podłużne, zginające, skrętne i inne, nawet bardziej złożone, w zależności od wielkości próbek, kształtów, rodzajów odbiornika i wzbudnicy, metod mocowania i schematów stosowania dynamiki masa. Badaniu tą metodą poddawane są także wyroby wielkogabarytowe, jeżeli sposób aplikacji ulega istotnej zmianie w zakresie sposobów przykładania obciążeń, drgań wzbudzających i ich rejestracji. Tę samą metodę stosuje się do określania właściwości mechanicznych materiałów, gdy konieczna jest ocena sztywności dużych konstrukcji. Jednakże przy lokalnym określaniu właściwości materiału w produkcie metoda ta nie jest stosowana. Praktyczne zastosowanie tej techniki jest możliwe tylko wtedy, gdy znane są wymiary geometryczne i gęstość, gdy możliwe jest zamocowanie produktu na podporach, a na samym produkcie - konwertery, potrzebne są określone warunki temperaturowe itp.

Na przykład, gdy zmieniają się warunki temperaturowe, następuje ta lub inna zmiana, a właściwości mechaniczne materiałów zmieniają się po podgrzaniu. Prawie wszystkie ciała rozszerzają się w tych warunkach, co wpływa na ich strukturę. Każde ciało ma pewne właściwości mechaniczne materiałów, z których się składa. Jeżeli te cechy nie zmieniają się we wszystkich kierunkach i pozostają takie same, takie ciało nazywa się izotropowym. Jeśli zmieniają się właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów - anizotropowe. To ostatnie jest cechą charakterystyczną prawie wszystkich materiałów, tylko w różnym stopniu. Ale są na przykład stale, w których anizotropia jest bardzo nieznaczna. Najwyraźniej wyraża się to w materiałach naturalnych, takich jak drewno. W warunkach produkcyjnych właściwości mechaniczne materiałów określa się poprzez kontrolę jakości, w której stosuje się różne GOST. Oszacowanie heterogeniczności uzyskuje się na podstawie przetwarzania statystycznego po zsumowaniu wyników testu. Próbki muszą być liczne i wycięte z określonej struktury. Ta metoda uzyskiwania właściwości technologicznych jest uważana za dość pracochłonną.

Metoda akustyczna

Metod akustycznych służących do określania właściwości mechanicznych materiałów i ich charakterystyk jest wiele, a wszystkie różnią się sposobami wprowadzania, odbierania i rejestrowania drgań w trybie sinusoidalnym i pulsacyjnym. Metody akustyczne wykorzystuje się m.in. do badania materiałów budowlanych, ich grubości i stanu naprężeń, a także podczas wykrywania wad. Właściwości mechaniczne materiałów konstrukcyjnych wyznacza się także metodami akustycznymi. Obecnie opracowywanych i produkowanych masowo jest wiele różnych elektronicznych urządzeń akustycznych, które umożliwiają rejestrację fal sprężystych i parametrów ich propagacji zarówno w trybie sinusoidalnym, jak i pulsacyjnym. Na ich podstawie określa się właściwości mechaniczne wytrzymałości materiałów. W przypadku zastosowania drgań sprężystych o niskiej intensywności metoda ta staje się całkowicie bezpieczna.

Wadą metody akustycznej jest konieczność kontaktu akustycznego, co nie zawsze jest możliwe. Dlatego praca ta nie jest zbyt produktywna, jeśli istnieje pilna potrzeba uzyskania właściwości mechanicznych wytrzymałości materiałów. Na wynik duży wpływ ma stan powierzchni, kształty geometryczne i wymiary badanego produktu, a także środowisko, w którym przeprowadzane są badania. Aby przezwyciężyć te trudności, należy rozwiązać konkretny problem za pomocą ściśle określonej metody akustycznej lub odwrotnie, stosując kilka z nich na raz, zależy to od konkretnej sytuacji. Na przykład tworzywa sztuczne z włókna szklanego dobrze nadają się do takich badań, ponieważ prędkość propagacji fal sprężystych jest dobra, dlatego sondowanie jest szeroko stosowane, gdy odbiornik i emiter znajdują się na przeciwległych powierzchniach próbki.

Wykrywanie wad

Metody wykrywania wad stosowane są do kontroli jakości materiałów w różnych dziedzinach przemysłu. Istnieją metody nieniszczące i destrukcyjne. Do nieniszczących zaliczają się następujące.

1. Stosuje się go do określenia pęknięć na powierzchniach i braku penetracji wykrywanie wad magnetycznych. Obszary posiadające takie defekty charakteryzują się polami rozpraszającymi. Można je wykryć za pomocą specjalnych urządzeń lub po prostu nakładając warstwę proszku magnetycznego na całą powierzchnię. W obszarach ubytków położenie proszku będzie się zmieniać już w trakcie aplikacji.

2. Wykrywanie wad odbywa się również za pomocą ultradźwięk. Skierowana wiązka zostanie odbita (rozproszona) inaczej, jeśli wystąpią jakiekolwiek nieciągłości nawet głęboko w próbce.

3. Wyraźnie widoczne są wady materiału metoda badania promieniowania, bazując na różnicy w absorpcji promieniowania przez ośrodki o różnej gęstości. Wykorzystuje się detekcję defektów gamma i promieniowanie rentgenowskie.

4. Wykrywanie wad chemicznych. Jeżeli powierzchnię trawimy słabym roztworem kwasu azotowego, solnego lub ich mieszaniny (wódka regia), wówczas w miejscach występowania ubytków pojawia się siatka w postaci czarnych pasków. Można zastosować metodę polegającą na usuwaniu odcisków siarki. W miejscach, gdzie materiał jest niejednorodny, siarka powinna zmienić kolor.

Metody destrukcyjne

Metody niszczące zostały już częściowo omówione tutaj. Próbki bada się pod kątem zginania, ściskania, rozciągania, czyli stosuje się statyczne metody niszczące. Jeśli produkt jest badany przy zmiennych, cyklicznych obciążeniach podczas zginania udarowego, określa się jego właściwości dynamiczne. Metody makroskopowe dają ogólny obraz struktury materiału w dużych objętościach. Do takich badań potrzebne są specjalnie zmielone próbki, które poddaje się trawieniu. W ten sposób można zidentyfikować kształt i położenie ziaren, na przykład w stali, obecność zdeformowanych kryształów, włókien, wgłębień, pęcherzyków, pęknięć i innych niejednorodności stopu.

Metody mikroskopowe służą do badania mikrostruktury i identyfikacji najmniejszych defektów. Próbki są wstępnie szlifowane, polerowane, a następnie trawione w ten sam sposób. Dalsze badania obejmują wykorzystanie mikroskopów elektrycznych i optycznych oraz analizę dyfrakcji promieni rentgenowskich. Podstawą tej metody jest interferencja promieni rozproszonych przez atomy materii. Właściwości materiału monitoruje się za pomocą analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Właściwości mechaniczne materiałów decydują o ich wytrzymałości, co jest najważniejsze w przypadku konstrukcji budowlanych, które są niezawodne i bezpieczne w użytkowaniu. Dlatego materiał jest dokładnie testowany przy użyciu różnych metod we wszystkich stanach, które może zaakceptować bez utraty wysokiego poziomu właściwości mechanicznych.

Metody kontroli

Aby przeprowadzić badania nieniszczące właściwości materiałów, ogromne znaczenie ma właściwy dobór skutecznych metod. Najdokładniejsze i interesujące pod tym względem są metody wykrywania wad - kontrola defektów. W tym miejscu konieczne jest poznanie i zrozumienie różnic między metodami wdrażania metod wykrywania wad a metodami określania właściwości fizycznych i mechanicznych, ponieważ zasadniczo różnią się one od siebie. Jeżeli te ostatnie opierają się na monitorowaniu parametrów fizycznych i ich późniejszej korelacji z właściwościami mechanicznymi materiału, to wykrywanie wad opiera się na bezpośredniej konwersji promieniowania, które odbija się od wady lub przechodzi przez kontrolowane środowisko.

Najlepszą rzeczą jest oczywiście kompleksowa kontrola. Złożoność polega na określeniu optymalnych parametrów fizycznych, które można wykorzystać do określenia wytrzymałości oraz innych właściwości fizycznych i mechanicznych próbki. Jednocześnie opracowywany i następnie wdrażany jest optymalny zestaw środków do kontrolowania wad konstrukcyjnych. I wreszcie pojawia się integralna ocena tego materiału: jego działanie określa się na podstawie całego zestawu parametrów, które pomogły określić metody nieniszczące.

Testy mechaniczne

Za pomocą takich badań sprawdza się i ocenia właściwości mechaniczne materiałów. Ten rodzaj kontroli pojawił się dawno temu, ale jeszcze nie stracił na aktualności. Nawet nowoczesne materiały high-tech są dość często i ostro krytykowane przez konsumentów. Sugeruje to, że badania należy przeprowadzić dokładniej. Jak już wspomniano, badania mechaniczne można podzielić na dwa typy: statyczne i dynamiczne. Ci pierwsi sprawdzają produkt lub próbkę pod kątem skręcania, rozciągania, ściskania i zginania, a drudzy sprawdzają twardość i udarność. Nowoczesny sprzęt pozwala sprawnie przeprowadzić te niezbyt proste procedury i zidentyfikować wszystkie właściwości użytkowe danego materiału.

Próba rozciągania pozwala określić odporność materiału na działanie przyłożonego stałego lub rosnącego naprężenia rozciągającego. Metoda jest stara, sprawdzona, stosowana od bardzo dawna i nadal szeroko stosowana. Próbkę rozciąga się wzdłuż osi podłużnej za pomocą urządzenia znajdującego się na maszynie wytrzymałościowej. Szybkość rozciągania próbki jest stała, obciążenie mierzone jest przez specjalny czujnik. Jednocześnie monitorowane jest wydłużenie i jego zgodność z przyłożonym obciążeniem. Wyniki takich testów są niezwykle przydatne w przypadku konieczności tworzenia nowych konstrukcji, gdyż nikt jeszcze nie wie, jak będą się one zachowywać pod obciążeniem. Podpowiedź może dać jedynie identyfikacja wszystkich parametrów elastyczności materiału. Naprężenie maksymalne – granica plastyczności określa maksymalne obciążenie, jakie może wytrzymać dany materiał. Pomoże to obliczyć współczynnik bezpieczeństwa.

Test twardości

Sztywność materiału oblicza się na podstawie kombinacji płynności i twardości, która pomaga określić elastyczność materiału. Jeśli proces technologiczny obejmuje operacje takie jak ciągnienie, walcowanie, prasowanie, to wystarczy znać wielkość możliwego odkształcenia plastycznego. Dzięki dużej plastyczności materiał pod odpowiednim obciążeniem może przyjąć dowolny kształt. Do określenia współczynnika bezpieczeństwa można również zastosować test ściskania. Zwłaszcza jeśli materiał jest delikatny.

Twardość bada się za pomocą identyfikatora, który jest wykonany ze znacznie twardszego materiału. Najczęściej przeprowadza się ją metodą Brinella (wciska się kulkę), Vickersa (identyfikator w kształcie piramidy) lub Rockwella (stosuje się stożek). Identyfikator wciska się z określoną siłą w powierzchnię materiału na określony czas, a następnie bada się odcisk pozostający na próbce. Istnieją inne, dość powszechnie stosowane badania: na przykład udarność, gdy ocenia się odporność materiału w momencie przyłożenia obciążenia.

Z nogami opartymi na kuli ziemskiej,
Trzymam w dłoniach kulę słońca.
Jestem jak pomost pomiędzy Ziemią a Słońcem,
I dla mnie Słońce schodzi na Ziemię,
A Ziemia wznosi się w stronę Słońca.
Więc stoję... Ja, Człowieku.

E. Mezhelaitis

Człowiekiem zajmuje się wiele nauk: filozofia, historia, antropologia, biochemia... itd. Jednak dopiero całościowo rozpatrując fenomen człowieka, będziemy w stanie sformułować odpowiedź na pytanie: „Czym jest osoba?”

Jak działa nasz organizm?
Jak on pracuje?
Co jest dobre dla Twojego zdrowia?

Co zagraża życiu?
Spróbujmy przeszukać literaturę i rozgryźć to!
Czy wiesz o ciekawych cechach naszego organizmu?

Ludzkie DNA zawiera około 80 000 genów.
W starożytnym Rzymie ludzie żyli średnio nie dłużej niż 23 lata, a w XIX wieku w Stanach Zjednoczonych średnia długość życia nie przekraczała 40 lat.
Mężczyźni są uważani za karły, jeśli ich wzrost jest niższy niż 130 cm, kobiety - poniżej 120 cm.
Ciało człowieka składa się z 639 mięśni.
Kiedy ktoś się uśmiecha, „pracuje” 17 mięśni.
W ludzkim kręgosłupie 33 lub 34 kręgi.
W chwili urodzenia ciało dziecka składa się z około 300 kości, w wieku dorosłym pozostaje ich tylko 206.
Prawie połowa wszystkich ludzkich kości znajduje się w nadgarstkach i stopach.
Paznokcie rosną ok 4 razy szybciej, niż na nogach.
Kości ludzkie składają się w 50% z wody.
Każdy ludzki palec zgina się w ciągu życia około 25 milionów razy.
Ciało ludzkie zawiera tylko 4 minerały: apatyt, aragonit, kalcyt i krystobalit.
Dzieci rodzą się bez rzepek. Pojawiają się dopiero w wieku 2-6 lat.
Ludzkie oko jest w stanie rozróżnić 10 000 000 odcieni kolorów.
Zjawisko, w którym dana osoba traci zdolność widzenia z powodu silnego światła, nazywa się „ślepotą śnieżną”.
Średnio wydzielasz 5 mililitrów łez – to duża butelka w ciągu roku.
Mrugając 20 razy na minutę, nawilżasz oczy. Oznacza to ponad 10 milionów skurczów mięśni rocznie.
Nie da się kichnąć z otwartymi oczami.
Kobiety mrugają około 2 razy częściej niż mężczyźni.
Mężczyźni są około 10 razy bardziej narażeni na ślepotę barw niż kobiety.
Ludzie o niebieskich oczach bardziej wrażliwy do bólu niż wszyscy inni.
Człowiek mruga średnio co 6 sekund, co oznacza, że ​​przez całe życie opuszczamy i podnosimy powieki 250 milionów razy.

Ludzkie włosy rosną średnio w tempie 12 mm na miesiąc.
Blondynom zapuszcza się broda szybciej niż brunetkom.
Ludzki włos jest około 5000 razy grubszy niż film mydlany.
W spoczynku wdychasz i wydychasz 16 razy na minutę, w tym czasie przez płuca przepływa 8 litrów powietrza. W ciągu roku taką ilością powietrza można by wypełnić dwa balony.
Powierzchnia płuc wynosi ok 100 metrów kwadratowych.
Prawe płuco człowieka zawiera więcej powietrza niż lewe.
Dorosły człowiek wykonuje około 23 000 oddechów (i wydechów) dziennie.
Powierzchnia ludzkich płuc jest w przybliżeniu równa teren kortu tenisowego.
Najsilniejszym mięśniem w ludzkim ciele jest język.
W organizmie człowieka znajduje się około 2000 kubków smakowych.
W ludzkiej jamie ustnej żyje około 40 000 bakterii. Przeciętny ludzki mózg waży około 1,3 kg.
Ludzki mózg generuje dziennie więcej impulsów elektrycznych niż wszystkie telefony na świecie razem wzięte.
Od chwili narodzin w ludzkim mózgu znajduje się już 14 miliardów komórek i liczba ta nie zwiększa się aż do śmierci. Wręcz przeciwnie, po 25 latach zmniejsza się o 100 tys. dziennie.
W ciągu minuty, którą spędzasz na czytaniu strony, umiera około 70 komórek.
Po 40 latach degradacja mózgu gwałtownie przyspiesza, a po 50 neurony (komórki nerwowe) wysychają i zmniejsza się objętość mózgu.
W ludzkim mózgu w ciągu jednej sekundy zachodzi 100 000 reakcji chemicznych.
Człowiek jest jedynym przedstawicielem świata zwierzęcego, który potrafi rysować linie proste.
Długość włosów na głowie, jakie wyrasta przeciętnemu człowiekowi w ciągu całego życia, wynosi 725 kilometrów.
Uderzając głową w ścianę, możesz stracić 150 kalorii na godzinę.
Małe naczynia krwionośne-kapilary są 50 razy cieńsze niż najcieńszy ludzki włos.
Średnia średnica kapilary wynosi około 0,008 mm.
Młoda skóra zawiera niesamowitą ilość wody – 8 litrów.
Każdego dnia tracisz przez skórę nawet 2 litry. Ponieważ proces śmierci komórek skóry trwa 120 dni, oznacza to, że zmieniasz skórę trzy razy w roku.
W ciągu życia skóra człowieka zmienia się około 1000 razy.
W spoczynku serce bije 80 razy na minutę, pompując 5 litrów krwi.
W ciągu roku serce wykonuje 42 miliony skurczów i pompuje wystarczającą ilość krwi do wypełnienia kilka basenów.
36 800 000 - liczba uderzeń serca człowieka w ciągu jednego roku.
Rozmiar serca człowieka jest w przybliżeniu równy wielkości jego pięści.
Masa serca dorosłego człowieka wynosi 220-260 g. Impulsy nerwowe w organizmie człowieka poruszają się z prędkością około 90 metrów na sekundę.
W organizmie dorosłego człowieka znajduje się około 75 kilometrów (!) nerwów.
Ludzki sok żołądkowy zawiera 0,4% kwas solny(HCl).
Człowiek ma około 2 milionów gruczołów potowych. Przeciętny dorosły traci 540 kalorii na każdy litr potu.
Mężczyźni pocą się około 40% więcej niż kobiety.
W ciągu życia jelito cienkie człowieka ma długość około 2,5 metra.
Po jego śmierci, gdy mięśnie ściany jelita rozluźniają się, jego długość sięga 6 metrów.
Całkowita masa bakterii żyjących w organizmie człowieka wynosi 2 kilogramy.
Człowiek jest w stanie rozpoznać tylko pięć zapachów: kwiatowy, specyficzny (cytryna, jabłko itp.), spalony (kawa itp.), zgniły (zgniłe jajka, ser itp.) i eteryczny (benzyna, alkohol).
Osoba, która zgubiła się podczas gęstej mgły lub zamieci, prawie zawsze porusza się po okręgu, co tłumaczy się asymetrią naszego ciała, czyli brakiem całkowitej równowagi pomiędzy prawą i lewą połową ludzkiego ciała.
Okazuje się, że człowiek drży tylko po to, żeby się ogrzać.
Osoba paląca paczkę papierosów dziennie wypija pół szklanki smoły rocznie.

Jak dana osoba toleruje różne wysokości nad poziomem morza?

Strefa śmierci wynosi ponad 8 km: na tej wysokości człowiek może przebywać bez aparatu oddechowego tylko przez krótki czas – 3 minuty, a na wysokości 16 km – 9 sekund, po czym następuje śmierć.
Strefa krytyczna - od 6 do 8 km: poważne zaburzenia czynnościowe organizmu.
Strefa niepełnej kompensacji - od 4 do 5 km: pogorszenie ogólnego samopoczucia.
Strefa pełnej kompensacji wynosi od 2 do 4 km: niektóre zaburzenia w pracy serca, narządów zmysłów i innych układów, dzięki mobilizacji rezerwowych sił organizmu, szybko znikają.
Strefa bezpieczna wynosi od 1,5 do 2 km: nie występują istotne zakłócenia w funkcjonowaniu organizmu człowieka.

Temperatury krytyczne dla organizmu człowieka
(przy normalnym ciśnieniu i wilgotności względnej)

Normalna temperatura dla większości ludzi wynosi od 36,3 do 37°C
Temperatura krytyczna z towarzyszącą utratą przytomności – powyżej 42°C
Temperatura śmiertelna - powyżej 43C
Temperatura powodująca spowolnienie procesów mózgowych – poniżej 34°C
Krytyczna temperatura z towarzyszącą utratą przytomności – poniżej 30°C
Temperatura śmiertelna, dochodzi do migotania serca, zatrzymuje się krążenie krwi – poniżej 27°C

Podstawowe parametry fizyczne krwi.

Wszystkie parametry podano dla temperatury ciała - 37C
Gęstość - 1050 kg/m3
Lepkość - 0,004 Pa.s
Lepkość osocza krwi - 0,0015 Pa.s
Współczynnik dyfuzji hemoglobiny w wodzie - 0,00000000007 m2
Napięcie powierzchniowe 0,058 N/m
Temperatura zamarzania (topnienia) - minus 0,56 ° C
Ciepło właściwe - 3000 J/kg.K

Charakterystyka elektryczna tkanek organizmu ludzkiego

Oporność:
...mięśnie - 1,5 Ohm.m
...krew - 1,8 Ohm.m
...skóra - №№0000 Ohm.m
...kość - 1000000 Ohm.m

...krew -85,5
...skóra - od 40 do 50
...kości - od 6 do 10

Przenikanie ciepła z organizmu człowieka

Straty energii z bilansu całkowitego:
...na oddychanie i parowanie wody - 13%
...na pracę narządów i układów wewnętrznych - 1,87%
...do ogrzewania wydychanego powietrza - 1,55%
...na odparowanie wody z powierzchni skóry - 20,7%
...do ogrzewania otaczającej przestrzeni - 30,2%
... dla promieniowania - 43,8%

Parametry mechaniczne człowieka

Średnia gęstość człowieka wynosi 1036 kg m3
Średnia prędkość krwi:
...w tętnicach - od 0,2 do 0,5 m s
...w żyłach - od 0,1 do 0,2 m s
Szybkość rozprzestrzeniania się podrażnienia wzdłuż nerwów wynosi od 400 do 1000 m s
Siła wytwarzana przez bijące serce:
...w początkowej fazie skurczu - 90 N
...w końcowej fazie skurczu - 70N
Dzienna praca serca – 86400 J
Masa krwi wyrzucanej przez serce dziennie - 5200 kg
Moc rozwijana podczas szybkiego chodzenia – 200 W

Parametry elektryczne człowieka

Specyficzna odporność tkanek organizmu:
...wierzchnia warstwa suchej skóry - 330000 Ohm.m
...krew - 1,8 Ohm.m
...mięśnie - 1,5 Ohm.m
Stała dielektryczna:
...skóra sucha - od 40 do 50
...krew - 85
Opór człowieka od końca jednej ręki do końca drugiej (przy suchej skórze) - 15000 omów
Przepływ prądu przez ciało człowieka:
...bezpieczny - poniżej 0,001 A
...zagrażające życiu - ponad 0,05 A
Bezpieczne napięcie elektryczne:
...suche pomieszczenie - poniżej 12 V
...wilgotne pomieszczenie - poniżej 36 V

Parametry optyczne człowieka

Czas utrzymywania wrażenia wzrokowego przez oko - 0,14 s
Średnica gałki ocznej osoby dorosłej wynosi 25 mm
Współczynnik załamania soczewki - 1,4
Moc optyczna:
...soczewka - od 19 do 33 dioptrii
...oczy ogółem - 60 dioptrii
Średnica źrenicy:
...w świetle dziennym - 2 mm
...w oświetleniu nocnym - od 6 do 8 mm
Ciśnienie wewnątrzgałkowe - 104 kPa (780 mm Hg)
Liczba pręcików w siatkówce wynosi 130 milionów
Liczba czopków w siatkówce wynosi 7 milionów
Minimalny rozmiar obrazu na siatkówce, przy którym postrzegane są oddzielnie dwa punkty obiektu, wynosi 0,002 mm
Długość fali światła, na którą oko jest najbardziej wrażliwe, wynosi 555 mm

Parametry promieniowania człowieka

Dopuszczalna dawka promieniowania - do 0,25 Gy
Dawka promieniowania powodująca chorobę popromienną - od 1 do 6 Gy
Śmiertelna dawka promieniowania - od 6 do 10 Gy

„Wszystkich ciał, firmamentu, gwiazd, Ziemi i jej królestw nie można porównywać z najniższymi umysłami, ponieważ umysł nosi w sobie wiedzę o tym wszystkim, ale ciała nic nie wiedzą”.

Wstęp…………………………………………………………… .

I.Fizyka człowieka

1.1. Proste mechanizmy w organizmie człowieka…………………

1.2. Deformacje w organizmie człowieka ..................................................

1.3. Układ krwionośny człowieka............................................

1.4. Dyfuzja w organizmie człowieka……………………………..

1,5. Adaptacja człowieka do różnych temperatur……….

1.6. Wilgotność powietrza i jej rola w organizmie człowieka............

1.7. Prawo zachowania i przemiany energii w organizmie człowieka …………………………………………………….

1.8. Zjawiska elektryczne w organizmie człowieka............................

1.9. Zmiany w organizmie człowieka…………………………….

1.10. Promieniowanie elektromagnetyczne w organizmie człowieka............

II.Część badawcza

Wniosek…………………………………………………………

Literatura

WSTĘP

Studiując fizykę, przeważnie myślimy o przyrodzie nieożywionej, a o przyrodzie żywej mówimy mimochodem. Ale jednocześnie żywa przyroda jest tak wyjątkowa i obowiązują w niej wszystkie prawa mechaniki, elektrostatyki, optyki, akustyki, termodynamiki i fizyki jądrowej.

Tak więc pszczoła usiadła na kwiatku i przypadkowo dotknęła pręcika, którego pylnik uderzył go w grzbiet i pyłek się rozsypał. Biolog zobaczy na tym przykładzie proces zapylania rośliny, natomiast fizyk zwróci uwagę na naturę ruchu pszczoły, wydawany przez nią dźwięk, działanie dźwigni - pręcika i swobodne opadanie pyłku .

A co możemy powiedzieć o samym organizmie człowieka! Jest tu tyle zjawisk fizycznych, takie pole działania!

Tutaj chór śpiewa piosenkę. Muzyk od razu zwróci uwagę na nuty produkowane przez śpiewaków, wysokość głosów, głośność i harmonię utworu. Fizyk dostrzeże w tym ruch oscylacyjny strun głosowych, rozchodzenie się fal dźwiękowych w ośrodku i ich interferencję, a także drgania błony bębenkowej w uchu słuchacza.

W swojej pracy chciałam po prostu spojrzeć na organizm ludzki oczami fizyka, a także poznać siebie, w miarę możliwości, w ramach szkolnej pracowni fizycznej. Oprócz fizyki moja praca będzie ściśle związana z szeregiem przedmiotów szkolnych: biologią, chemią, wychowaniem fizycznym i muzyką.

I. FIZYKA CZŁOWIEKA

1.1. PROSTE MECHANIZMY W ORGANIZMIE LUDZKIM

W ludzkim ciele wszystkie kości, które mają pewną swobodę ruchu, są dźwigniami. Na przykład kości kończyn, żuchwa, czaszka (punkt podparcia to pierwszy kręgosłup), paliczki palców. Połączenia szkieletowe są zwykle zaprojektowane tak, aby zwiększać prędkość przy utracie siły. Stosunek długości ramion elementu dźwigniowego szkieletu jest ściśle zależny od funkcji życiowych pełnionych przez ten narząd. Rozważmy warunki równowagi dźwigni na przykładzie czaszki (ryc. 1). Tutaj oś obrotu dźwigni O przechodzi przez połączenie czaszki z pierwszym kręgiem. Przed punktem podparcia, na stosunkowo krótkim ramieniu, działa siła ciężkości głowy R, z tyłu - siła F trakcji mięśni i więzadeł przyczepionych do kości potylicznej.

Innym przykładem działania dźwigni jest działanie łuku stopy podczas podnoszenia na półpalce (ryc. 2). Podporą O dźwigni, przez którą przechodzi oś obrotu, są głowy kości śródstopia.

Na kość skokową przykładana jest siła oporu R – ciężar całego ciała. Efektywna siła mięśniowa F, przenoszona przez uniesienie ciała, przenoszona jest przez ścięgno Achillesa i przykładana do wypukłości kości piętowej.

Narządy elastyczne są powszechne w przyrodzie i mogą zmieniać swoją krzywiznę w szerokim zakresie (kręgosłup, palce). Ich elastyczność wynika albo z połączenia dużej liczby krótkich dźwigni z systemem prętowym, albo z połączenia elementów stosunkowo elastycznych z elementami pośrednimi, które łatwo ulegają odkształceniom. Kontrolę zginania zapewnia układ prętów podłużnych lub ukośnych (rys. 3, 4).

„Broń wżerowa”: paznokcie i zęby – w kształcie klina (zmodyfikowana pochyła płaszczyzna). Wiele z tych klinów ma bardzo gładkie, twarde powierzchnie (minimalne tarcie), co czyni je bardzo ostrymi (rys. 5).

1.2. DEFORMACJE W ORGANIZMIE LUDZKIM.

Organizm ludzki poddawany jest dość dużym obciążeniom mechanicznym, zarówno własnym ciężarem, jak i wysiłkiem mięśni powstającym podczas pracy. Co ciekawe, na przykładzie ciała ludzkiego można prześledzić wszelkiego rodzaju deformacje. Deformacjom kompresyjnym ulegają kręgosłup, kończyny dolne i osłony stóp; skręcenia – kończyn górnych, więzadeł, ścięgien, mięśni; deformacje zginające – kręgosłupa, kości miednicy, kończyn; deformacje skrętne - szyja podczas obracania głowy, tułów w dolnej części pleców podczas skręcania, ręce podczas obracania się i tak dalej.

Tabela pokazuje granice wytrzymałości różnych typów tkanek ciała ludzkiego i substancji dla różnych rodzajów odkształceń.

Rodzaj tkaniny lub substancji		Wytrzymałość na rozciąganie, N/m2	Wytrzymałość na ściskanie, N/m2
Zwarta substancja kostna
Gruba włóknista tkanka łączna (ścięgna, więzadła)
Tkanka nerwowa
Mięsień

Tabela pokazuje, że moduł sprężystości kości lub ścięgna po rozciągnięciu jest bardzo wysoki, ale w przypadku mięśni, żył i tętnic jest bardzo mały. Maksymalne naprężenie niszczące kość ramienną wynosi około 8 * 107 N\m2.

Tkanki łączne w więzadłach, płucach itp. Mają dużą elastyczność, na przykład więzadło karkowe można rozciągnąć ponad dwukrotnie.

Opór skrętny wzrasta bardzo szybko wraz ze wzrostem grubości, dlatego narządy przeznaczone do wykonywania ruchów skrętnych są zwykle długie i cienkie (szyja).

Podczas uginania materiał jest rozciągany wzdłuż strony wypukłej i ściskany wzdłuż strony wklęsłej, przy czym części środkowe nie ulegają zauważalnym odkształceniom.

Dlatego w technologii belki pełne zastępuje się rurami, belki przekształca się w teowniki lub dwuteowniki; Oszczędza to materiał i zmniejsza ciężar instalacji. Jak wiadomo, kości kończyn mają strukturę rurową. Belka wygięta w górę i posiadająca niezawodne podpory, które nie pozwalają na rozsunięcie się jej końców (łuk), ma ogromną wytrzymałość w stosunku do sił działających na jej wypukłą stronę (sklepienia architektoniczne, beczki, w organizmach - skrzynia czaszkowa).

Sztuka budowania natury i ludzi rozwija się w oparciu o tę samą zasadę – oszczędność materiałów i energii. Wiadomo, że materiał twardy w kościach ułożony jest zgodnie z kierunkami naprężeń głównych. Można to wykryć, jeśli weźmiemy pod uwagę przekrój podłużny górnej części kości udowej (ryc. 6) i zakrzywioną belkę uginającą się pod wpływem obciążenia rozłożonego na pewnym obszarze górnej powierzchni. Co ciekawe, stalowa Wieża Eiffla swoją budową przypomina rurkowate kości człowieka (kość udową lub piszczelową). Podobieństwo widać w kształtach zewnętrznych konstrukcji oraz w kątach pomiędzy „belkami poprzecznymi” i „belkami” kości oraz zastrzałami wieży.

1.3. LUDZKI UKŁAD OKRĄGŁY.

Podczas operacji na sercu często zachodzi potrzeba czasowego wyłączenia go z krążenia i operowania na suchym sercu (ryc. 7). Sztuczny obieg krwi niezawodnie utrzymuje przez cały proces określoną minimalną objętość krwi w organizmie (około 4 - 5 litrów dla dorosłego pacjenta) i określoną temperaturę krążącej krwi.

Płucoserce składa się z dwóch głównych części: układu pompy i oksygenatora. Pompy pełnią funkcję serca - utrzymują ciśnienie i krążenie krwi w naczyniach organizmu podczas operacji.Oksygenator pełni funkcje płuc i zapewnia nasycenie krwi tlenem na poziomie co najmniej 95% oraz utrzymuje ciśnienie parcjalne CO2 na poziomie milimetrów rtęci. Krew żylna z naczyń pacjenta jest przetaczana grawitacyjnie do oksygenatora zlokalizowanego poniżej poziomu stołu operacyjnego, gdzie zostaje nasycona tlenem, uwolniona od nadmiaru dwutlenku węgla, a następnie wpompowana do krwioobiegu pacjenta za pomocą pompy tętniczej. AIK może na krótki czas zastąpić funkcje serca i płuc. Obecnie prawie wszystkie operacje serca wykonywane są z wykorzystaniem bajpasu krążeniowo-oddechowego. W niektórych przypadkach operację przeprowadza się przy umiarkowanej hipotermii (obniżeniu temperatury) ciała, co pozwala na dłuższe stosowanie AIC.

Obecnie naukowcy i inżynierowie zajmujący się medycyną pracują nad stworzeniem i zastosowaniem sztucznego serca.

Poprzez rewizję zjawiska kapilarne Należy podkreślić ich rolę w biologii, gdyż większość tkanek penetruje ogromna liczba naczyń włosowatych. To właśnie w naczyniach włosowatych zachodzą główne procesy związane z oddychaniem i odżywianiem organizmu, a także cała złożona chemia życia, ściśle związana ze zjawiskami dyfuzji.

Przedstawmy kilka danych dla organizmu ludzkiego.

Pole przekroju aorty wynosi 8 cm2, a całkowita powierzchnia wszystkich naczyń włosowatych wynosi około 3200 cm2, czyli powierzchnia naczyń włosowatych jest 400 razy większa niż powierzchnia aorty . W związku z tym zmniejsza się prędkość przepływu krwi – od 20 cm/s na początku aorty do 0,05 cm/s w kapilarze.

Średnica każdej kapilary jest 50 razy mniejsza niż średnica ludzkiego włosa, a jej długość wynosi niecałe 0,5 mm. W organizmie dorosłego człowieka znajduje się 160 miliardów naczyń włosowatych.

Całkowita długość naczyń włosowatych sięga 60–80 tys. Km; Średnio przez każdy milimetr kwadratowy przekroju mięśnia sercowego przechodzi do 2 tysięcy naczyń włosowatych

Fizycznym modelem układu sercowo-naczyniowego może być układ wielu rozgałęzionych rurek o elastycznych ściankach. Gdy się rozgałęziają, całkowity przekrój poprzeczny rurek wzrasta, a prędkość przepływu płynu odpowiednio maleje. Jednakże ze względu na to, że rozgałęzienie składa się z wielu wąskich kanałów, straty spowodowane tarciem wewnętrznym znacznie wzrastają, a ogólny opór ruchu cieczy (pomimo spadku prędkości) znacznie wzrasta.

1.4. DYFUZJA W ORGANIZMIE LUDZKIM

Największe wchłanianie pokarmu następuje w jelicie cienkim, którego ściany są do tego specjalnie przystosowane. Wewnętrzna powierzchnia jelita ludzkiego wynosi 0,65 m2. Pokryty jest kosmkami - mikroskopijnymi formacjami błony śluzowej o wysokości 0,2-1 mm, dzięki czemu rzeczywista powierzchnia jelita sięga 4-5 m2, czyli 2-3 razy większa od powierzchni jelita grubego. całe ciało. W procesie wchłaniania ważną rolę odgrywa dyfuzja.

ODDYCHANIE - przenoszenie tlenu z otoczenia do organizmu przez jego powłoki - zachodzi im szybciej, im większa jest powierzchnia kontaktu ciała z otoczeniem, i im wolniej, im grubsze i gęstsze są powłoki ciało. Z tego jasno wynika, że ​​małe organizmy, w których powierzchnia jest duża w porównaniu z objętością ciała, mogą w ogóle obejść się bez specjalnych narządów oddechowych, zadowalając się przepływem tlenu wyłącznie przez zewnętrzną powłokę (jeśli jest wystarczająco cienkie i nawilżone). U większych organizmów oddychanie przez skórę może być mniej więcej wystarczające tylko wtedy, gdy powłoka jest wyjątkowo cienka; w przypadku grubej powłoki konieczne są specjalne narządy oddechowe. Głównymi wymaganiami fizycznymi dla tych narządów są maksymalna powierzchnia i minimalna grubość oraz wilgotność powłoki. Pierwszy osiąga się poprzez liczne rozgałęzienia lub fałdy (pęcherzyki płucne, frędzlowy kształt skrzeli).

Jak oddycha człowiek? U człowieka w oddychaniu bierze udział cała powierzchnia ciała – od najgrubszego naskórka pięt po owłosioną skórę głowy. Szczególnie intensywnie oddycha skóra na klatce piersiowej, plecach i brzuchu. Co ciekawe, te obszary skóry są znacznie intensywniejsze niż płuca pod względem intensywności oddychania. Przy tej samej wielkości powierzchni oddechowej tlen może zostać tu pochłonięty o 28%, a dwutlenek węgla uwolniony nawet o 54% więcej niż w płucach. Jednak w całym procesie oddechowym udział skóry jest znikomy w porównaniu z płucami, ponieważ całkowita powierzchnia płuc, jeśli rozszerzy się wszystkie 700 milionów pęcherzyków płucnych, mikroskopijne pęcherzyki, przez ściany których zachodzi wymiana gazowa pomiędzy powietrzem a krwią wynosi około 90-100 m2, a powierzchnia całkowita Powierzchnia ludzkiej skóry wynosi około 90-100 m2, czyli 45-50 razy mniej.

Rytmiczne oddychanie klatką piersiową jeszcze nie oddycha, ale zapewnia oddychanie. Podczas wdechu, w wyniku pracy mięśni międzyżebrowych, zwiększa się objętość klatki piersiowej. W takim przypadku ciśnienie powietrza w płucach spada poniżej ciśnienia atmosferycznego: z powodu powstałej różnicy ciśnień następuje wdychanie. Następnie w wyniku rozluźnienia mięśni zmniejsza się objętość klatki piersiowej, ciśnienie w płucach staje się wyższe niż ciśnienie atmosferyczne - następuje wydech. Rycina 8 przedstawia schemat wymiany gazowej w płucach. Pokazuje to dyfuzję tlenu O2 i dwutlenku węgla CO2 przez ściany pęcherzyków płucnych.

CHOROBA KAZONOWA. Najbardziej intensywna dyfuzja zachodzi pomiędzy gazami lub pomiędzy gazem a cieczą. Gazy są adsorbowane na powierzchni cieczy, a następnie poprzez dyfuzję rozprzestrzeniają się po całej jej masie, czyli rozpuszczają się w niej. Przy niezbyt wysokich ciśnieniach masa gazu rozpuszczonego w cieczy jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego gazu nad nią. Kiedy ciśnienie gazu nad powierzchnią cieczy maleje, rozpuszczony w niej gaz uwalnia się w postaci pęcherzyków. Zjawisko to leży u podstaw choroby dekompresyjnej, która dotyka nurków. Wiadomo, że na głębokościach pod wodą nurek oddycha powietrzem o podwyższonym ciśnieniu, a jego krew jest nasycona gazami atmosferycznymi, zwłaszcza azotem. W wyniku gwałtownego spadku ciśnienia po powrocie na powierzchnię wody azot jest uwalniany z krwi w postaci pęcherzyków, które mogą przedostać się do małego naczynia krwionośnego. W takim przypadku może wystąpić całkowite zablokowanie naczyń krwionośnych. Zjawisko to nazywa się zatorowością gazową. Zablokowanie naczyń krwionośnych w ważnych narządach może mieć poważne konsekwencje dla organizmu. Aby tego uniknąć, należy bardzo powoli wyprowadzić nurka na powierzchnię (po 1 godzinie pracy na głębokości 80 m wynurzanie się zajmuje około 9 godzin) lub skorzystać ze specjalnych komór dekompresyjnych. Obecnie trwają prace nad urządzeniami wykorzystującymi mieszaninę helu i tlenu, które umożliwiają nurkowi szybszy powrót na powierzchnię.

1,5. PRZYSTOSOWANIE CZŁOWIEKA DO RÓŻNYCH TEMPERATUR.

Ze względu na właściwości cytoplazmy komórek wszystkie żywe istoty są w stanie żyć w temperaturach od 0 do 500 C. Większość siedlisk na powierzchni naszej planety ma temperaturę w tych granicach; dla każdego gatunku przekroczenie tych granic oznacza śmierć z powodu zimna lub gorąca.

Aby utrzymać stałą temperaturę ciała, człowiek musi albo zmniejszyć utratę ciepła poprzez skuteczną ochronę, albo zwiększyć produkcję ciepła. Osiąga się to na bardzo różne sposoby. Przede wszystkim ważny jest pokrowiec ochronny. Odzież ochronna człowieka polega na tym, że opóźnia prądy konwekcyjne, spowalnia parowanie, osłabia lub całkowicie zatrzymuje emisję promieniowania. Powszechnie znana jest również ochronna rola tłuszczu. Istnieją różne mechanizmy utrzymywania ciepła w niechronionych obszarach, działające na zasadzie wymiany ciepła w wiązkach naczyń krwionośnych, w miejscu styku żył i tętnic. Okazuje się, że im chłodniejszy klimat, tym krótsze uszy. Walka z przegrzaniem odbywa się głównie poprzez zwiększenie parowania. Różne warunki utrudniające parowanie zakłócają regulację wymiany ciepła z organizmu. Dlatego skóra, guma, cerata, odzież syntetyczna utrudniają regulację temperatury ogrzewania. Pocenie się odgrywa ważną rolę w termoregulacji organizmu, zapewnia stałą temperaturę ciała człowieka lub zwierzęcia. W wyniku parowania potu zmniejsza się energia wewnętrzna, dzięki czemu organizm się ochładza.

DLACZEGO PODCZAS UPAŁU BLEDZIMY NA NIEBIESKO CZERWONY, A KIEDY BLERZEJMY I TRZYMAMY SIĘ NA ZIMNIE? Wyjaśniono to w następujący sposób. Normalna temperatura otoczenia dla człowieka wynosi 18-200°C. Jeśli osiągnie temperaturę powyżej 250C, wówczas zakończenia nerwowe skóry odczuwające podrażnienie termiczne ulegają pobudzeniu, a dzięki sygnałom z centralnego układu nerwowego naczynia skórne rozszerzają się. Więcej krwi napływa do skóry z narządów wewnętrznych i zmienia ona kolor na czerwony. W niskich temperaturach otoczenia ciało zaczyna oddawać większość ciepła poprzez przewodzenie i promieniowanie. Skóra odbiera ciepło głównie z przepływającej krwi. Aby ograniczyć przenoszenie ciepła, naczynia krwionośne zwężają się, przez co bledniemy. Kiedy jest nam zimno, nasz organizm zwiększa uwalnianie energii do mięśni w wyniku przypadkowego skurczu poszczególnych grup włókien mięśniowych, co nazywamy dreszczami.

1.6. WILGOTNOŚĆ POWIETRZA I JEJ ROLA W ORGANIZMIE

OSOBA.

Za normalne dla życia człowieka uważa się powietrze o wilgotności względnej od 40 do 60%. Gdy w otoczeniu panuje temperatura wyższa niż temperatura ciała ludzkiego, dochodzi do wzmożonego pocenia się. Nadmierne pocenie prowadzi do wychłodzenia organizmu i ułatwia pracę w wysokich temperaturach. Jednak takie aktywne pocenie się jest dla człowieka sporym obciążeniem! Jeśli jednocześnie wilgotność bezwzględna jest wysoka, wówczas życie i praca stają się jeszcze trudniejsze (wilgotne tropiki, niektóre warsztaty, np. farbiarstwo).

Szkodliwa jest także wilgotność względna powietrza poniżej 40% przy normalnej temperaturze powietrza, gdyż prowadzi ona do zwiększonej utraty wilgoci z organizmu, co prowadzi do odwodnienia.

1.7. PRAWO OCHRONY I TRANSFORMACJI ENERGII

W ŻYCIU CZŁOWIEKA.

Badając prawo zachowania i przemiany energii, należy podkreślić rolę naukowca R. Mayera, który jako pierwszy sformułował je z pozycji lekarza-przyrodnika. Jego uwagę przykuły zjawiska zachodzące w organizmie człowieka. Zauważył różnicę w zabarwieniu krwi żylnej w krajach strefy umiarkowanej i tropikalnej i doszedł do wniosku, że „różnica temperatur” pomiędzy ciałem a otoczeniem powinna być ilościowo powiązana z różnicą w barwie obu typów krwi. krew, czyli tętnicza i żylna. Ta różnica w kolorze jest wyrazem ilości zużytego tlenu, czyli intensywności procesu spalania zachodzącego w organizmie. Interpretując te obserwacje w oparciu o zasadę, że „nic nie powstaje z niczego i nic w nic nie zamienia się, a przyczyna równa się skutku”, już w 1841 roku. Mayer wyraził podstawową ideę prawa zachowania i transformacji energii.

Szereg badań Mayera poświęconych jest identyfikacji procesów energetycznych. Mayer uważał, że źródłem oddziaływań mechanicznych i termicznych w żywym organizmie są procesy chemiczne zachodzące w nim na skutek wchłaniania tlenu i pożywienia

Ustalając prawo zachowania i przemiany energii, pożądane jest zilustrowanie jego zastosowania w przypadku przemiany jednego rodzaju energii w inny, zachodzącej w organizmach żywych. Aby to zrobić, możesz skorzystać z tabeli przedstawiającej różne przemiany energii w żywych komórkach.

TRANSFORMACJA	GDZIE TO SIĘ DZIEJE?
	Komórki nerwowe, mózg
Energia dźwięku na energię elektryczną	Ucho wewnętrzne
Energia świetlna na energię elektryczną	Siatkówka oka
Energia chemiczna na energię mechaniczną	Komórki mięśniowe, nabłonek rzęskowy
Energia chemiczna na energię elektryczną	Narządy smaku i węchu

Należy zauważyć, że każdy żywy organizm jest otwartym układem termodynamicznym, dalekim od stanu równowagi. Interesujące jest także wykonywanie obliczeń przemian energetycznych w organizmie żywym oraz określanie efektywności niektórych procesów biologicznych. Wiemy, że pracę można wykonać albo zmieniając energię wewnętrzną układu, albo przekazując mu pewną ilość ciepła.

W organizmie żywym, niezależnie od tego, czy jest to cały organizm, czy poszczególne narządy (np. mięśnie), ze względu na dopływ ciepła z zewnątrz nie można wykonać pracy, to znaczy organizm żywy nie może pracować jako silnik cieplny. Można to wykazać za pomocą prostego rachunku. Wiadomo, że silnik cieplny

gdzie T1 i T2 to odpowiednio temperatury źródła ciepła i lodówki w bezwzględnej skali temperatur.

Spróbujmy wyznaczyć temperaturę mięśnia (T1), zakładając, że pracuje on jak silnik cieplny, w temperaturze 250C ze sprawnością 30%. Podstawiając do wzoru temperaturę lodówki T2 = 298 K i zakładając sprawność = 1/3, otrzymujemy

T1 – 298 K 1

skąd T1 = 447K, czyli 1740C. Gdyby więc mięsień pracował jak silnik cieplny, nagrzałby się w tych warunkach do temperatury 1740C. Jest to oczywiście nierealne, ponieważ wiadomo, że białka ulegają denaturacji w temperaturach około 500°C. Zatem w żywym organizmie praca odbywa się poprzez zmianę energii wewnętrznej układu.

Ważność pierwszej zasady termodynamiki dla biologii można wykazać, izolowając żywy organizm od środowiska, zmieniając ilość wydzielanego przez niego ciepła i porównując go z termicznym efektem reakcji biochemicznych zachodzących w organizmie. W tym celu już w 1780 roku Lavoisier i Laplace umieścili świnkę morską w kalorymetrze i zmierzyli ilość wydzielonego ciepła i dwutlenku węgla. Następnie określono ilość ciepła wydzielającego się podczas bezpośredniego spalania oryginalnych produktów spożywczych. W obu przypadkach wartości były zbliżone.

Dokładniejsze wyniki uzyskano mierząc ilość ciepła dwutlenku węgla, azotu i mocznika wydzielanego przez człowieka. Na podstawie tych danych obliczono bilans metabolizmu białek, tłuszczów i węglowodanów. I tutaj zbieg okoliczności okazał się całkiem dobry.

Obecnie pomiary kalorymetryczne pozwalają na wyciąganie ważnych wniosków na temat życia człowieka i wyznaczają kierunek diagnozowania niektórych chorób.Od niedawna powstał termowizor - urządzenie, które wyraźnie pokazuje zmiany temperatury w organizmie człowieka. Metoda ta pozwala rozpoznać różnorodne dolegliwości związane z procesami zapalnymi, którym towarzyszy wzrost temperatury w danym obszarze ciała. Przedstawmy efektywność niektórych procesów biologicznych

PROCES BIOLOGICZNY	Efektywność %
Blask bakterii
Skurcz mięśnia
Fotosynteza

1.8. ZJAWISKA ELEKTRYCZNE W ORGANIZMIE LUDZKIM.

Jedną z najważniejszych funkcji żywego organizmu jest zdolność reagowania na zmiany w otoczeniu, zwana drażliwością. Na przykład pierwotniaki jednokomórkowe są w stanie reagować na zmiany temperatury lub oświetlenia za pomocą reakcji mechanicznej (ruch ameboidalny, ruch rzęsek i wici). Drażliwość jest najbardziej rozwinięta u zwierząt, które mają wyspecjalizowane komórki tworzące tkankę nerwową. Komórki nerwowe – neurony są przystosowane do szybkiej i specyficznej reakcji na różnorodne podrażnienia pochodzące ze środowiska zewnętrznego i tkanek samego organizmu. Odbiór i przekazywanie podrażnień następuje za pomocą impulsów elektrycznych rozprzestrzeniających się określonymi ścieżkami. Podczas rozwoju embrionalnego z ciała komórki nerwowej wyrasta długi wyrostek – akson, tworząc coś w rodzaju drutu telegraficznego służącego do przesyłania wiadomości (ryc. 9). U osoby dorosłej długość aksonu może sięgać 1–1,5 m przy grubości około 0,01 mm. Aksony są czasami porównywane do przewodów elektrycznych, ale w rzeczywistości sygnał elektryczny przemieszcza się wzdłuż nich inaczej niż przez przewód. Podczas gdy prąd płynie w miedzianym drucie z prędkością bliską prędkości światła, w aksonie impuls przemieszcza się z prędkością do 100 m/s. Zawartość aksonu ma specyficzny opór elektryczny, który jest około 100 milionów razy większy niż drut miedziany. Ponadto zdolność izolacyjna zewnętrznej błony aksonu wynosi około 1 milion. razy słabszy niż osłona dobrego kabla. Gdyby propagacja sygnału elektrycznego wzdłuż aksonu zależała wyłącznie od przewodności elektrycznej, wówczas wprowadzony do niego sygnał tłumiłby się w granicach kilku milimetrów

Osłona aksonu oddziela dwa roztwory wodne, które mają prawie taką samą przewodność elektryczną, ale inny skład chemiczny. W roztworze zewnętrznym ponad 90% naładowanych cząstek stanowią jony sodu (Na+) i chloru (Cl-). W roztworze wewnątrz ogniwa większość jonów dodatnich to jony potasu (K+), a jonów ujemnych to duże jony organiczne. Stężenie jonów sodu (Na+) na zewnątrz komórki jest 10 razy wyższe niż wewnątrz, a stężenie jonów potasu (K+) wewnątrz jest 30 razy wyższe niż na zewnątrz. Gdy membrana jest w stanie niewzbudzonym, jest wysoce przepuszczalna dla potasu i tylko nieznacznie przepuszczalna dla sodu. Ze względu na duży gradient stężeń jony potasu wydostają się z aksonu. W rezultacie powstaje różnica potencjałów wynosząca około 60 mV, a wewnętrzna zawartość ogniwa jest naładowana ujemnie w stosunku do roztworu zewnętrznego. Ta różnica potencjałów nazywana jest potencjałem spoczynkowym komórki nerwowej.

Każda zmiana przepuszczalności membrany dla jednego z jonów może prowadzić do zmiany potencjału. Dokładnie tak się dzieje, gdy impuls elektryczny przemieszcza się wzdłuż aksonu. Jeśli pobudzisz akson bardzo słabym prądem elektrycznym, zaniknie on po przebyciu zaledwie kilku milimetrów wzdłuż włókna. Jeśli zwiększysz intensywność sygnału elektrycznego docierającego do błony komórki nerwowej, wówczas począwszy od pewnego poziomu sygnału, sygnał ten nie zaniknie. Prąd zmniejsza potencjał spoczynkowy w punkcie, przez który przechodzi, a potencjał spoczynkowy spada do zera; membrana ulega depolaryzacji. W odpowiedzi na spadek potencjału przepuszczalność membrany dla sodu gwałtownie wzrasta. Prowadzi to do dalszego zmniejszenia potencjału. Jony sodu przedostają się z otaczającego płynu do aksonu. W rezultacie potencjał ujemny o wartości około 60 mV zostaje zastąpiony potencjałem dodatnim o wartości około 50 mV. Ten nowy stan oznacza pojawienie się potencjału czynnościowego. Akson wytwarza własny impuls, który rozchodzi się ze stałą prędkością na całej swojej długości od jednego końca do drugiego. Natychmiast po wystąpieniu potencjału zmniejsza się wpływ przepuszczalności błony dla sodu, a zwiększa się dla potasu, po czym potencjał w tym obszarze powraca do poziomu spoczynkowego.

WZMACNIACZE BIOLOGICZNE. Informacje ze świata zewnętrznego i wewnętrznego odbierane są przez tzw. receptory, które są powiązane z neuronami dośrodkowymi, czyli wrażliwymi. Każdy receptor odbiera tylko jeden rodzaj energii: receptory oka odbierają lekkie wibracje elektromagnetyczne, receptory ucha odbierają dźwięk, receptory skóry odbierają stymulację mechaniczną lub temperaturową. A w skórze ich funkcje są podzielone: ​​niektóre reagują tylko na dotyk, inne na nacisk, inne na rozciąganie itp. Receptory temperatury również są wyspecjalizowane: niektóre reagują na zimno, inne na ciepło.

W wyniku stymulacji powstają impulsy nerwowe, których charakter jest taki sam. Impuls nerwowy przemieszczający się wzdłuż nerwu słuchowego nie różni się pod względem biofizycznym od impulsu nerwowego przemieszczającego się do mózgu z receptora wzrokowego, czuciowego lub dotykowego. Sygnały nie są mieszane. Podążają określonymi ścieżkami i trafiają do określonych ośrodków. W percepcji biorą udział nie tylko receptory, ale także nerwy, przez które pobudzenie trafia do mózgu, który to pobudzenie odbiera. Cała otrzymana energia zamieniana jest na strumień impulsów nerwowych i przekształcana w formę dostępną do kodowania. Czułość analizatorów jest niesamowita. Organizmy posiadają swego rodzaju „wzmacniacze”, czyli urządzenia obniżające ich próg wrażliwości. Aby było jasne ich działanie, przypomnijmy jeden przykład. Kiedy myśliwy pociąga za spust broni, przykłada niewielką siłę. Ale pocisk wypycha gazy, które powodują zapłon prochu, a energia kinetyczna lecącego pocisku staje się znacząca! Podobnie obniża się próg wrażliwości organizmu. Na przykład oko jest w stanie dostrzec kilka kwantów światła! Podobne procesy zwiększania czułości zachodzą nie tylko w analizatorach wizualnych, ale także w innych analizatorach.

REJESTRACJA BIOPOTENCJAŁÓW. Biopotencjały to różnice potencjałów elektrycznych powstające w komórkach, tkankach i narządach żywego organizmu. Biopotencjały poszczególnych komórek tworzących daną tkankę lub organizm, po zsumowaniu, tworzą wynikową różnicę potencjałów, której zmiana w czasie jest charakterystyczna dla tkanki lub narządu. Tę różnicę potencjałów można zmierzyć lub zarejestrować za pomocą specjalnie umieszczonych elektrod. Różnica potencjałów z elektrod jest doprowadzana do wzmacniacza, a następnie rejestrowana na ruchomej taśmie rejestrującej.

Ponieważ biopotencjały bardzo subtelnie odzwierciedlają stan funkcjonalny narządów i tkanek, ich rejestracja w późniejszych badaniach jest bardzo powszechną techniką w badaniach fizjologicznych i diagnozowaniu chorób. Najczęstszymi zapisami są potencjały serca (EKG – elektrokardiografia), mózgu (EEG – elektroencefalografia), a także pni nerwów obwodowych i mięśni (EMG – elektromiografia).

Potencjały powstające podczas pracy serca rejestrowane są za pomocą elektrod umieszczonych w określonych miejscach na powierzchni ciała, gdzie podczas pracy serca powstaje duża różnica biopotencjałów.

Elektrokardiogram jest złożoną asymetryczną krzywą. Jego częstotliwość jest powiązana z tętnem i zwykle mieści się w przedziale 60 – 80 uderzeń na minutę. Na rysunku pokazano elektrokardiogram zdrowej osoby.

Do rejestracji biopotencjałów mózgu wykorzystuje się elektroencefalograf. Biopotencjały mózgu usuwane są za pomocą elektrod umieszczonych w różnych punktach skóry głowy. Częstotliwości oscylacji zależą od stanu ciała. Na rysunku przedstawiono elektroencefalogram. Pewne zaburzenia mózgu powodują pewne zmiany w bioprądach. Ta zależność natury prądów od stanu ciała pozwala naukowcom badać procesy zachodzące w ludzkim mózgu. I nie tylko po to, żeby się uczyć, ale czasami, żeby ocenić, czy jest zdrowy, czy chory i jaka jest natura choroby.

NIEKTÓRE ZASTOSOWANIA BIO-TAŃCA. Ważnym i ciekawym przykładem nowej technologii medycznej jest wszczepiany pod skórę stymulator serca (rozrusznik serca). W najprostszej postaci jest to generator krótkotrwałych impulsów o stałej częstotliwości i własnym źródle zasilania, zamontowany w obudowie o wymiarach 5*8 cm, pokrytej biologicznie obojętnym polimerem. Masa stymulatora wynosi 100 g. Stymulator wszczepia się pod skórę w dogodnym dla niego miejscu, a wychodzące z niego druty pokryte gumą silikonową wprowadza się do mięśnia sercowego i mocuje do niego za pomocą małych haczyków – zacisków, które służą jako elektrody. Częstotliwość impulsów wynosi 60–70 na minutę, czas trwania (zgodnie z parametrami pobudliwości elektrycznej mięśnia sercowego) wynosi około 1–3 cm, natężenie prądu w impulsach wynosi 3–5 mA.

W ostatnim czasie nauka osiągnęła wielki sukces w ratowaniu osoby, która przeszła w stan śmierci klinicznej – reanimacji. Wyniki jego badań coraz częściej wykorzystywane są w praktyce karetek pogotowia i szpitalach. W stanie obumierania organizmu elektrokardiogram zmienia kształt, amplitudę i odstępy pomiędzy poszczególnymi cyklami. Jednak dopóki aktywność elektryczna serca pozostaje, walka o życie umierającego trwa.

WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE TKANINY. Tkanki organizmów żywych mają bardzo niejednorodny skład. Substancje organiczne tworzące gęste części tkanek są dielektrykami. Jednakże ciecze zawierają oprócz koloidów organicznych roztwory elektrolitów i dlatego są stosunkowo dobrymi przewodnikami.

Specyficzną przewodność elektryczną różnych tkanek ludzkiego ciała przy prądzie stałym można scharakteryzować na podstawie przybliżonych danych podanych w tabeli.

	PRZEWODNOŚĆ WŁAŚCIWA Ohm-1*m-1
Płyn mózgowo-rdzeniowy
Surowica krwi
Narządy wewnętrzne
Mózg i tkanka nerwowa
Tkanka tłuszczowa
Sucha skóra
Kość bez okostnej

Płyn mózgowo-rdzeniowy i surowica krwi mają najwyższą przewodność elektryczną; przewodnictwo elektryczne narządów wewnętrznych, a także mózgu (nerwowego), tkanki tłuszczowej i łącznej jest znacznie mniejsze. Słabymi przewodnikami, które należy zaliczyć do dielektryków, są warstwa rogowa skóry, ścięgna, a zwłaszcza tkanka kostna bez okostnej.

Przewodność elektryczna skóry, przez którą prąd przepływa głównie kanałami gruczołów potowych i częściowo łojowych, zależy od grubości i stanu jej powierzchniowej warstwy. Skóra cienka i szczególnie wilgotna, a także skóra z uszkodzoną zewnętrzną warstwą naskórka, dobrze przewodzi prąd. Wręcz przeciwnie, sucha i szorstka skóra jest bardzo słabym przewodnikiem.

Prąd elektryczny przepływający przez organizm człowieka drażni i pobudza żywą tkankę ludzką. Stopień zachodzących zmian zależy od siły prądu i jego częstotliwości. Za bezpieczny dla człowieka uważa się prąd o natężeniu 1 mA. Przepływ prądu przemysłowego (częstotliwość 50 Hz) 3 mA przez ciało człowieka powoduje lekkie mrowienie w palcach dotykających przewodnika. Prąd o natężeniu 3–5 mA powoduje uczucie podrażnienia na całej dłoni. Prądy o natężeniu 8–10 mA powodują mimowolne skurcze mięśni dłoni i przedramienia. Prądy maksymalne = 13 mA, przy których człowiek jest w stanie samodzielnie uwolnić się od kontaktu z elektrodami, nazywane są prądami wyzwalającymi. Mimowolne skurcze mięśni prądem o natężeniu około 15 mA nabierają takiej siły, że rozluźnienie ręki staje się niemożliwe (prąd nierozluźniający). Przy prądach 0,1 - 0,2 A dochodzi do przypadkowych skurczów mięśnia sercowego, co prowadzi do śmierci osoby.

W warunkach osłabiających właściwości izolacyjne skóry (mokre dłonie, rany, duże powierzchnie kontaktowe) napięcia o wartości 100–120 V lub niższej mogą być śmiertelne. Dlatego w wielu gałęziach przemysłu niskie napięcie wykorzystywane jest w zawodach masowych. Na przykład do instalacji elektrycznych stosuje się lutownice przeznaczone na napięcie 24 V. W wilgotnych pomieszczeniach można pracować przy napięciu nie większym niż 12 V.

1.9. WIBRACJE W CZŁOWIEKU.

W żywym organizmie narządy, tkanki i komórki pracują rytmicznie. Nawet błona komórkowa umożliwia przepływ jonów w określonym rytmie. Zaburzenia rytmu są oznaką zakłócenia funkcji życiowych organizmu. System rytmu jest wielopoziomowy. Na niższym poziomie występują rytmy komórkowe i subkomórkowe. Bardziej złożone rytmy tkankowe stanowią podstawę rytmicznej aktywności narządów, a te ostatnie określają rytm organizmu jako całości. Mieszkańcy planety Ziemia od milionów lat przystosowują się do jej ruchu wokół własnej osi, gdy dzień ustępuje miejsca nocy. Sen, czuwanie, jedzenie, wzrost i spadek wydajności zależą od ruchu Ziemi. Każdy organizm podlega także okresowości sezonowej, którą wyznacza ruch Ziemi wokół Słońca oraz nachylenie osi obrotu Ziemi do płaszczyzny orbity Ziemi.

Dlaczego żywe organizmy potrzebują „zegarów”? Dla najlepszego dostosowania do okresowych warunków zewnętrznych. Ważną cechą układów oscylacyjnych jest zdolność do wzajemnej synchronizacji. Tylko dzięki temu możliwe jest prawidłowe dostrojenie systemów żywych i z mnóstwa słabo sprzężonych procesów oscylacyjnych powstaje harmonia zjawiska okresowego.

Serce jest przykładem układu oscylacyjnego występującego w naturze żywej. Serce jest jednym z najdoskonalszych tego rodzaju układów oscylacyjnych. O prawidłowym funkcjonowaniu serca decyduje synchroniczna praca całej grupy mięśni zapewniających zmienny skurcz komór i przedsionków. Synchronizacją tej pracy „zarządza” specjalny narząd, tzw. węzeł zatokowy, który wytwarza synchronizujące impulsy napięcia elektrycznego o określonej częstotliwości. Jeśli synchroniczny tryb skurczu mięśnia sercowego zostanie zakłócony, mogą wystąpić tak zwane migotania - chaotyczne skurcze poszczególnych włókien mięśnia sercowego, które, jeśli nie zostaną podjęte środki nadzwyczajne, prowadzą do śmierci organizmu. Do pilnych działań należy przymusowa synchronizacja serca za pomocą specjalnego masażu lub impulsów elektrycznych ze specjalnego generatora. Obecnie do organizmu wszczepia się nawet miniaturowy elektroniczny generator impulsów synchronizujących.

Przykładem drgań w organizmie człowieka jest błona bębenkowa narządu słuchu. Wibracje powietrza docierające do ucha człowieka powodują drgania o tej samej częstotliwości w błonie bębenkowej. Wibracje te przenoszone są dalej poprzez młotek, kowadło i strzemiączek.

1.10. PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE

W CZŁOWIEKU.

Rola pól elektromagnetycznych w przyrodzie ożywionej jest niezwykle zróżnicowana: ich wpływ na aktywność życiową organizmów, połączenia elektromagnetyczne między organizmami, a także pole elektromagnetyczne jako środek lokalizacji.

Organizmy wielu różnych gatunków wykazują niezwykle wysoką wrażliwość na pola elektromagnetyczne, zwłaszcza te, które znajdują się blisko naturalnych pól biosfery: pola geomagnetyczne i geoelektryczne, pola atmosferyczne i rozbłyski słoneczne. Pod wpływem pola elektromagnetycznego dochodzi do zaburzenia szeregu funkcji fizjologicznych – rytmu serca, ciśnienia krwi, procesów metabolicznych, zmian stanu emocjonalnego, zmysłu dotyku, wzroku, percepcji sygnałów dźwiękowych.

Obecnie badane są zagrożenia zawodowe związane z różnymi typami pól elektromagnetycznych. W większym stopniu zbadano kwestię możliwego wpływu pól elektromagnetycznych wytwarzanych przez nadajniki radiowe i telewizyjne oraz atmosferycznego tła radiowego na ludzi. Tymczasem poziom tych złóż w ostatnim czasie gwałtownie wzrósł.

Bardzo interesujące są obserwacje oddziaływań elektromagnetycznych wewnątrz organizmów i pomiędzy nimi. Niedawno odkryto nieznane wcześniej oscylacje elektromagnetyczne generowane przez ludzkie serce; Odkryto i zbadano elektromagnetyczny układ regulacji kręgosłupa, który wiąże się ze specyficznym rozkładem potencjałów powierzchniowych.

II. CZĘŚĆ BADAWCZA

2.1. FIZYCZNE I ANTROPOMETRYCZNE

WSKAŹNIKI LUDZKIE

Najpierw spójrzmy na Księgę Rekordów Guinnessa i zainteresujmy się wzrostem, wagą i innymi wskaźnikami ludzi.

Giganci:

1.Robert Pershing Wadlow (USA) miał wzrost 272 cm, rozpiętość

ramiona 288 cm, waga 222,7 kg, buty – 47 cm, długość dłoni – 32,4 cm.

2. Gabriel Estavao Monyane (Mozambik, ur. 19944) wzrost

245 cm, waga 189 kg.

Krasnoludy:

1. Pauline Masters (Holandia) miała wzrost 59 cm, wagę 3,4 kg.

2. Colvin Phillips (USA) w wieku 19 lat miał wzrost 67 cm, wagę z ubraniem 5,4 kg.

Grubi ludzie:

1. Ion Brower Minnoka (USA) miał wzrost 185 cm, w 1963 r. ważył 181 kg, w 1966 r. – 317 kg, w 1976 r. – 442 kg, w marcu 1978 r. – 625 kg. Aby obrócić go na łóżku, potrzeba było 13 osób.

2. Najcięższe życie – Kent Nicholson. Waży 407 kg, klatka piersiowa 305 cm, talia – 294 cm, biodra – 178 cm, szyja – 75 cm.

Pamięć ludzka jest w stanie przechować tyle informacji, ile jest w stanie pomieścić największa biblioteka.

A. Makedonsky znał z widzenia każdego ze swoich 30 tysięcy żołnierzy.

Heinrich Schliemann potrafił opanować język obcy w ciągu 6-8 tygodni.

Naukowiec i fizyk Abraham Fedorowicz Ioffe korzystał z tabeli logarytmów z pamięci.

Interesujące informacje na temat organizmu człowieka można znaleźć także w książce „Fizyka w tablicach”.

Parametry mechaniczne	Wartość numeryczna
1. Średnia gęstość ludzka 2. Średnia prędkość krwi - w tętnicach - w żyłach 3. Szybkość rozprzestrzeniania się podrażnienia wzdłuż nerwów 4. Ciśnienie w tętnicy ramienia osoby dorosłej - niższy (na początku fazy skurczu serca) - górny (pod koniec fazy skurczu serca) 5. Siła wytworzona przez bijące serce - w początkowej fazie skurczu - w końcowej fazie skurczu 6. Praca serca dziennie 7. Masa krwi wyrzucana przez serce dziennie 8. Moc rozwijana podczas szybkiego chodzenia	1036 kg/m3 0,2 – 0,5 m/s 0,1 – 0,2 m/s 40 – 100 m/s 9,3 kPa (70 mmHg) 120 mmCZ 86 400 J 5200 kg 200 W
Parametry elektryczne	Wartość numeryczna
1. Specyficzna odporność tkanek organizmu - wierzchnia warstwa suchej skóry - krew - mięśnie 2. Stała dielektryczna - sucha skóra - krew 3. Ludzki opór od końca jednego ramienia do końca drugiego 4. Aktualna siła przez ciało ludzkie - bezpieczna - zagrażający życiu 5. Bezpieczne napięcie elektryczne - suchy pokój - wilgotny pokój	3,3*105 omów*m 1,8 oma*m 1,5 oma*m 15 000 omów 0,001 A
Parametry optyczne	Wartość numeryczna
Współczynnik załamania soczewki Moc optyczna - obiektyw - tylko oczy 3. Ciśnienie wewnątrzgałkowe 4. Liczba pręcików w siatkówce 5. Liczba czopków w siatkówce 6. Minimalny rozmiar obrazu obiektu na siatkówce 7. Czas utrzymywania wrażenia wzrokowego przez oko 8. Długość fali światła, na którą oko jest najbardziej wrażliwe 9. Średnica gałki ocznej osoby dorosłej 10. Średnica źrenicy - w świetle dziennym - w oświetleniu nocnym	104 kPa (780 mmHg) 130 000 000 7 000 000 0,002 mm 555 nm 24-25 mm 2-3 mm 6-8 mm
Parametry akustyczne	Wartość numeryczna
1. Częstotliwość fal dźwiękowych słyszanych przez człowieka	17 – 20 000 Hz
Parametry promieniowania	Wartość numeryczna
1. Dopuszczalna dawka promieniowania 2. Dawka promieniowania spowodowana chorobą popromienną Śmiertelna dawka promieniowania	do 0,25 Gy 1-6 g 6-10 gr

2.2. EKSPERYMENT LABORATORYJNY

PRACA LABORATORYJNA nr 1

TEMAT: „Wyznaczanie wskaźników wzrostu człowieka.”

CEL: określenie wzrostu, klatki piersiowej, talii, bioder, ramion, głowy, nadgarstka, szyi, bioder.

WYPOSAŻENIE: miarka.

POSTĘP

NIE.	Parametr pomiarowy			L + ΔL
				163 + 0,5
	Obwód klatki piersiowej wdechu			86 + 0,5
	Obwód klatki piersiowej podczas wydechu			80 + 0,5
	Obwód talii			69 + 0,5
	Obwód ramion			25,5 + 0,5
	obwod uda			85 + 0,5
	Obwód goleni			34 + 0,5
	Obwód nadgarstka			15,5 + 0,5
	Obwód głowy			54 + 0,5
	Obwód szyi			35 + 0,5

Wniosek: Zmierzyłam swój wzrost i w porównaniu z tabelą czechosłowackich badaczy Sramkovej, Zeleznego i Prokopetsa okazało się, że mam proporcjonalny rozwój, ale wysoką dziewczyną nigdy nie będę

PRACA LABORATORYJNA nr 2

TEMAT: „Wyznaczanie średniej mocy rozwijanej podczas biegu na 30 m

kucać i biegać po schodach”.

WYPOSAŻENIE: waga, linijka, lina z ciężarkami, stoper.

POSTĘP

a) moc przy biegu na dystansie 30 metrów

1. Zmierzmy masę ciała m.

2. Zmierzmy czas działania t.

3. Obliczmy moc średnią Nav korzystając ze wzoru Nav = 2mS2 / t3 uwzględniając zależność S=vav t = vt / 2.

Nav = 2 * 55kg * (30m)2 / (6,19 s)3 = 2583,77W

Obliczmy błąd.

Nav zależy od m, t i S.

Δm = 0,1 kg Δt = 0,005 s ΔS = 0,5 cm = 0,005 m

ε = Δm / m + 3* Δt / t + 2* ΔS / S = 0,1/55+3*0,005/6,19 + 2*0,005/30 = 0,17

ΔN = Nav * ε = 2583,77 W * 0,17 = 448,34 W

Wniosek: Określiłem średnią moc rozwiniętą podczas biegu na 30 metrów i okazała się równa

Nawigacja = 2583,77 + 448,34 W

b) średnia moc podczas przysiadu

1. Zmierz wysokość dolnej części pleców H

2. Zmierz wysokość swojego ciała h w pozycji „przykucniętej”.

4. Zróbmy n przysiadów w czasie t

5. Oblicz moc średnią korzystając ze wzoru N = n*m*g *(N – 0,5*h) / t

Obliczmy błąd.

Nav zależy od m, t, h i H.

Δm = 0,1 kg Δt = 0,005 s ΔH = 0,5 cm = 0,005 m Δh = 0,5 cm = 0,005 m

ε = Δm / m + Δt / t + ΔН / Н + Δh/ h = 0,1 / 55 + 0,005 / 10,25 + 0,005 / 1,03 + +0,005 / 1,02 = 0,012

ΔN = Nav * ε = 274,25 W * 0,012 = 3,29 W

Wniosek: Określiłem średnią moc rozwiniętą podczas przysiadu i okazała się równa

Nawigacja = 274,25 + 3,29 W

c) średnia moc podczas wchodzenia po schodach

1. Zmierz wysokość drabiny h, opuszczając ciężarek na linie

2. Wyznacz czas t wchodzenia po schodach

3. Zmierzmy masę naszego ciała m

4. Oblicz średnią moc Nav

Obliczmy błąd.

Nav zależy od m, t, h.

Δm = 0,1 kg Δt = 0,005 s Δh = 0,5 cm = 0,005 m

ε = Δm / m + Δt / t + Δh/h = 0,1 / 55 + 0,005 / 3,14+ 0,005 / 5,15 = 0,004

ΔN = Nav * ε = 328,63 W * 0,004 = 1,31 W

Wniosek: Określiłem średnią moc rozwiniętą podczas wchodzenia po schodach i okazała się ona równa

Nawigacja = 328,63 + 1,31 W

PRACA LABORATORYJNA nr 3

TEMAT: „Siła ramion podczas wykonywania ćwiczeń na drążku poziomym.”

WYPOSAŻENIE: waga, łaźnia wodna, miarka.

POSTĘP

1. Zmierzmy masę ciała m.

2. Wisząc na drążku na siłowni jedną ręką, poczuj napięcie mięśni ramion.

3. Oblicz siłę ciężkości działającą na ciało korzystając ze wzoru Ft = mg

4. Określ objętość swojego ciała Vt.

5. Znajdźmy siłę wyporu działającą na ciało z powietrza ze wzoru Fa =ρ ggVt, przyjmijmy, że gęstość powietrza wynosi 1,29 kg/m3.

6. Obliczmy siłę naszej ręki korzystając ze wzoru F = F t - Fa a.

Obliczmy błąd.

Ft zależy od m i Vt.

Δm = 0,1 kg ΔV= 0,0005 m3

ε = Δm / m + ΔV / V = ​​​​0,1 / 55 + 0,0005 / 2,35 = 0,002

ΔF = Ft * ε = 539 N * 0,002 = 1,08 N

Wniosek: Określiłem siłę ramienia wisząc na drążku i okazała się równa

F = 539 + 1,08 N

PRACA LABORATORYJNA nr 4

TEMAT: „Wyznaczanie pracy mechanicznej podczas skoku wzwyż.”

WYPOSAŻENIE: waga, linijka, bar.

POSTĘP

1. Zmierzmy masę ciała m.

2. Zmierz wysokość dolnej części pleców H. (Środek ciężkości na poziomie dolnej części pleców).

3. Zmierzmy wysokość drążka h, przez który chcę przeskoczyć.

4. Zróbmy krok naprzód

5. Obliczmy idealną pracę mechaniczną A = mg (h – H).

Obliczmy błąd.

A zależy od m, H i h.

Δm = 0,1 kg ΔН= 0,005 m Δh= 0,005 m

ε = Δm / m + ΔН / Н + Δh /h = 0,1 / 55 + 0,005 / 1,03 + 0,005 / 1,03 = 0,0113

ΔA = A * ε = 10,78 J * 0,0113 = 0,12 J

Wniosek: Określiłem pracę mechaniczną podczas skoku wzwyż i okazała się ona równa

A = 10,78 + 0,12 J

PRACA LABORATORYJNA nr 5

TEMAT: „Wyznaczanie pracy mechanicznej i siły ręki podczas wspinania się po linie.”

WYPOSAŻENIE: waga, linijka, stoper, lina.

POSTĘP

1. Zmierzmy masę ciała m.

2. Na sali gimnastycznej będziemy wspinać się po linie bez użycia nóg i notować czas wejścia t.

3. Zmierz wysokość liny h.

4. Obliczmy idealną pracę mechaniczną A = mgh.

5. Oblicz moc podczas podnoszenia N = A / t

Obliczmy błąd.

A zależy od m i h.

Δm = 0,1 kg Δh= 0,005 m

ε = Δm / m + Δh / h = 0,1 / 55 + 0,005 / 2,60 = 0,004

ΔA = A * ε = 1401,4 J * 0,004 = 5,61 J

N zależy od m, t i h.

Δm = 0,1 kg Δh= 0,005 m Δt = 0,005 s

ε = Δm / m + Δh / h + Δt / t = 0,1 / 55 + 0,005 / 2,60 + 0,005 / 9,34 = 0,005

ΔN = N * ε = 150,04 J * 0,005 = 0,75 W

Wniosek: Wyznaczyłem pracę mechaniczną i moc podczas wspinania się po linie i okazały się one równe

A = 1401,4 + 5,51 JN = 150,04 + 0,75 W

PRACA LABORATORYJNA nr 6

TEMAT: „Wyznaczanie nacisku wywieranego na podłogę.”

WYPOSAŻENIE: waga, papier w kratkę, ołówek.

POSTĘP

1. Zmierzmy masę ciała m.

2. Odrysuj podeszwę butów na kartce papieru

3. Policz liczbę komórek pełnych N1 i liczbę komórek niekompletnych N2 i oblicz pole powierzchni podeszwy buta korzystając ze wzoru

S = (N 1 + 0,25 * N 2) / 4

4. Oblicz ciśnienie na podłogę, korzystając ze wzoru P = mg / (2 * S).

Obliczmy błąd.

P zależy od m i S.

Δm = 0,1 kg ΔS = 0,0001 m 2

ε = Δm / m + ΔS / S = 0,1 / 55 + 0,0001 / 0,02028 = 0,0023

ΔР = Р * ε = 13289 Pa * 0,0023 = 30,56 Pa

Wniosek: Określiłem nacisk mojego ciała na podłogę i okazało się, że jest równy

P = 13289 + 30,56 Pa

PRACA LABORATORYJNA nr 9

TEMAT: „Oznaczanie pojemności życiowej płuc.”

CEL: Eksperymentalne określenie objętości wydychanego powietrza

w jednym cyklu.

WYPOSAŻENIE: miarka, okrągła dmuchana piłka.

POSTĘP

1. Wdychaj powietrze i wydychaj je jak najwięcej w nadmuchiwaną gumową kulkę.

2. Zmierz obwód kuli L.

3. Powtórzmy doświadczenie 10 razy. Wyniki pomiarów wpiszemy do tabeli.

4. Oblicz objętość powietrza w kuli, korzystając ze wzoru

V = π * R 3, gdzie R = L / (2 * π)

Wzór ogólny V = L 3 / (8 * π2)

Obliczmy błąd.

V zależy od L.

ε = ΔL / Laver = 0,01 / 0,4154 = 0,024

Δ V = Vav * ε = 0,896 * 0,0024 = 0,022 l

Wniosek: Określiłem pojemność życiową moich płuc i okazała się ona równa V = 0,896 + 0,022 l

WNIOSEK

Po przeprowadzeniu szeregu prostych badań dowiedziałam się jeszcze więcej o swoim organizmie. Okazało się, że mam przeciętne wskaźniki antropometryczne (wzrost 163 cm, waga 55 kg), moje ciało wywiera na podłogę nacisk około 13,5 kPa, badanie funkcjonalne jest w normie, co wskazuje, że nie mam żadnych chorób. Pojemność życiowa moich płuc wynosi nieco mniej niż 1 litr. Określiłem, jaką moc rozwinąłem podczas biegu na dystansie 30 metrów, przysiadu, wbiegania po schodach i wspinania się po linie. Okazało się, że najwięcej mocy rozwijam podczas biegania, a najmniej podczas wspinania się po linie. Wyznaczyłem także pracę mechaniczną wykonaną podczas skoku wzwyż. Okazało się, że jest zaskakująco małe, tylko 10,78 J, ponieważ najwyższa wysokość drążka, którą mogę przeskoczyć, to 1 m 5 cm, określiłem także średnią prędkość ruchu z domu na parking autobusu szkolnego. Było to 1,89 m/s, czyli 6,8 km/h.

Pracując nad esejem, nie tylko zbadałam swoje ciało, ale także nabyłam umiejętności obsługi komputera. Myślę, że jedno i drugie pomoże mi w dalszej nauce na wybranej przeze mnie specjalności.

Do praktycznych obliczeń i badań teoretycznych układów ochrony operatora przed drganiami wykorzystuje się modele dynamiczne ciała ludzkiego w postaci zależności analitycznych (np. charakterystyk częstotliwościowych) lub w postaci zastępczych układów mechanicznych (zwykle o kilku stopniach swobody).

Podczas badań eksperymentalnych i testowania układów człowiek-maszyna w ekstremalnych warunkach wykorzystuje się specjalne symulatory (manekiny antropomorficzne), które zastępują człowieka testera w niebezpiecznych warunkach.

Obliczone modele dynamiczne, a także manekiny antropomorficzne muszą odpowiadać ciału ludzkiemu pod względem następujących podstawowych wskaźników: a) wymiarów i kształtów geometrycznych, b) rozkładu mas części ciała (w szczególności położenia środków masy części ciała, wartości tych mas i momentów bezwładności), c) rodzaje połączeń poszczególnych ogniw, d) właściwości sprężyste i tłumiące

Na ryc. 1, a przedstawia przybliżony schemat konstrukcyjny typowego manekina, a na ryc. 1, b - uśrednione dane antropometryczne ciała ludzkiego.

Średnie charakterystyki bezwładnościowe poszczególnych części (segmentów) ciała człowieka przedstawiono na ryc. 2, Wartości mas podawane są jako procent całkowitej masy osoby; wartości momentów bezwładności względem osi przechodzących przez środek masy segmentu; położenie środka masy jest podawane jako procent długości segmentu.

Położenie ogólnego środka masy zależy od postawy przyjętej przez osobę (ryc. 3).

Połączenia pomiędzy poszczególnymi ogniwami ciała człowieka (lub równoważnego manekina) są parami kinematycznymi o różnym stopniu ruchomości (w ograniczonych granicach).Wyidealizowane schematy połączeń ogniw ciała przedstawiono w tabeli 1.

(patrz skan)

(kliknij, aby zobaczyć skan)

(patrz skan)

(patrz skan)

(patrz skan)

(patrz skan)

(patrz skan)

(patrz skan)

(patrz skan)

Największe wartości kątów obrotu niektórych części ciała, ze względu na ruchomość odpowiednich stawów, podano w tabeli. 2.

Podstawowe parametry fizyko-mechaniczne niezbędne do budowy modeli ciała człowieka, charakteryzujące właściwości sprężysto-tłumiące tkanek ludzkich, zestawiono w tabeli 3 (wartości średnie).

Ryż. 3. Położenie środka masy ciała osoby siedzącej

(patrz skan)

Zależność naprężeń od względnych odkształceń tkanek biologicznych jest nieliniowa; w tabeli Rycina 4 przedstawia te zależności uzyskane dla próbek ludzkiej tkanki miękkiej i kostnej.

Charakterystykę sztywności skrętnej elementów szkieletu człowieka podano w tabeli. 5 w postaci momentu obrotowego przyłożonego do końcowych odcinków elementu, w zależności od kąta wzajemnego obrotu odcinków.