Слайд 1
ФИЗИКА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА ВЫПОЛНИЛА Ученица 9 класса Сергиенко Ксения Руководитель: учитель физики Даневич Н.А.Слайд 2
ЗАКОНЫ НЬЮТОНА И ЧЕЛОВЕК Если рассматривать человека как объект изучения физики, то мы видим, что многие привычные нам действия полностью подчиняются законам механики. К нему, так же как и ко всем физическим телам применимы законы Ньютона.
Слайд 3
Если на тело не действуют другие тела, или действие тел скомпенсировано, то тело находится в покое или движется с постоянной скоростью. Такое движение называют движением по инерции. I закон Ньютона
Слайд 4
Типичным случаем использования инерции в живом мире являются прыжки: тело человека находится под действием силы, развиваемой мышцами ног , лишь в начале прыжка, пока ноги не отделил о сь от земли. В дальнейшем никакого двигательного усилия уже не нужно: тело движется вперед, преодолевая сопротивление воздуха и частично силу тяжести, исключительно вследствие инерции.
Слайд 5
II ЗАКОН НЬЮТОНА СИЛА – ПРИЧИНА УСКОРЕНИЯ. Ускорение прямо пропорционально действующей на тело силе F и обратно пропорционально массе тела m.
Слайд 6
Растягивая динамометр двумя руками, человек может развить силу, равную по меньшей мере 100 Н. Упираясь ногами в петлю, он сможет тянуть веревку вверх с силой около 1000 Н. Развиваемая при этом сила называется становой.
Слайд 7
Но есть способы, с помощью которых можно увеличить значение силы, развиваемой человеком. Нам на помощь приходит II закон Ньютона. Человек сможет развить большую силу, если будет двигаться с ускорением. Поэтому, чтобы прыгнуть дальше, спортсмен разгоняется. Сильнее получатся и удар, если он сделан с размаха.
Слайд 8
Мышечная ткань обладает свойством сокращаться и растягиваться, ей присущи эластичность и упругость, то есть способность восстанавливать свою форму после прекращения действия деформирующего усилия. При этом упругие характеристики мышечной ткани выше, чем такие же показатели искусственных материалов. «Источником» силы в теле человека являются мышцы. В теле человека их насчитывается около 600.
Слайд 9
III ЗАКОН НЬЮТОНА Оказывается и третий закон Ньютона оказывается справедливым, если его рассматривать, применительно к человеку. C ила действия, равна силе противодействия.
Слайд 10
СИЛА ТЯЖЕСТИ, ВЕС, НЕВЕСОМОСТЬ Силой тяжести называется сила, с которой любое тело притягивается Землей. Ускорение свободного падения для всех точек на поверхности Земли постоянно g =9,82 м/с 2 . Весом тела называется сила, с которой тело, действует на подставку, или растягивает подвес . Хотя вес возникает в результате притяжения тела Землей, он НЕ ВСЕГДА равен силе тяжести. Явление, при котором вес тела равен нулю называется невесомостью .
Слайд 11
В физиологии вес определяют как величину, пропорциональную силе, действующей со стороны жидкости в полукружных каналах внутреннего уха человека на нервные окончания. Возрастание ускорения по сравнению с ускорением свободного падения g , которое человек испытывает, находясь на Земле, называется перегрузкой. Большие перегрузки опасны для человека.
Слайд 12
Перегрузка
Слайд 13
Уже при ускорениях несколько больших, чем g , у человека нарушается зрение, и появляются галлюцинации. При перегрузках происходит замедление кровообращения. При ускорении 5 g , направленном вдоль тела в направлении ноги – голова, кровь утяжеляется настолько, что сердце не может гнать ее к голове. Человек испытывает ощущение «черной пелены» перед глазами и теряет сознание. Если ускорение направлено в противоположную сторону (голова – ноги), перед глазами встает «красная пелена» и наступает потеря сознания от прилива крови к голове.
Слайд 14
Перегрузку в 10 g человек выдерживает не более 1 секунды. Возникновение перегрузок связывают со стартами космических кораблей, при этом космонавт испытывает перегрузки, равные 7 – 9 g . Большие перегрузки (до 10 g ) возникают при раскрытии парашюта, управляемом спуске космического аппарата, резком маневрировании на скоростном самолете, автомобильной аварии. Методы борьбы с опасными перегрузками предложил К.Э. Циолковский. Один из них заключается в расположении тела космонавта так, чтобы ускорение было направлено перпендикулярно человеческо му тел у . В горизонтальном положении тренированный человек способен переносить без вреда для здоровья нагрузку до 30 g .
Слайд 15
НЕВЕСОМОСТЬ На практике в земных условиях состояние невесомости наблюдают: а) при иммерси и , т.е. погружени и тела в жидкость с плотностью, равной плотности тела. В этом случае вес тела уравновешивается архимедовой силой, тело становится «невесомым», приобретая способность свободно перемещаться в любом направлении. В невесомости у человека наруш ается вестибулярн ый аппарат, зрени е , кожн ая и мышечн ая чувствительност ь . Человек начинает такое ощущение, как будто он падает или совершает полет вниз головой .
Слайд 16
При невесомости происходит перераспределение массы циркулирующей крови: из нижней части тела она устремляется в верхнюю. Возрастающий поток крови к сердцу воспринимается нервными окончаниями, которые контролируют объем и давление крови; почки выделяют повышенное количество воды. Одновременно уменьшается чувство жажды, устанавливается отрицательный водный баланс.
Слайд 17
Еще одно действие невесомости : К ости и мышцы лишаются весовой нагрузки. Весь характер двигательной активности приобретает новые черты: человек не ходит, а плавает в космическом корабле. Для перемещения как внутри корабля, так и вне его, большие преимущества приобретают руки, а не ноги. Мышцы начинают атрофироваться, меняется . Для того чтобы не допустить детринерованности, космонавты провод ят специальные комплексы тренировок.
Слайд 18
СИЛА УПРУГОСТИ И ОПОРНОДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕКА Ходьба в вертикальном положении обусловила ряд серьезных механических недостатков организма человека. Это возрастание нагрузок на позвоночник. Для удержания мышц и обеспечения подвижности позвоночник человека приобрел сложную S – образную форму, для поддержания которой, в свою очередь требуются большие нагрузки на мышцы и связки тела.
Слайд 19
Позвоночник человека имеет сложное строение. Костная ткань собрана в нем в валики, по форме напоминающие маленькие барабаны, - позвонки. Между ними имеются межпозвонковые диски, состоящие из мягкой соединительной ткани и позволяющие позвонкам совершать смещения.
Слайд 20
Как правило, позвоночный столб подвергается общему сжатию как под воздействием веса тела, которое на нем держится, так и под воздействием натяжения различных мышц и сухожилий.
Слайд 21
Изменения позвоночного столба начинаются у человека уже с 18-летнего возраста, поэтому говорят, что позвоночник – наиболее рано стареющий орган тела человека .
Слайд 22
СИЛА ТРЕНИЯ В СУСТАВАХ Суставы человека похожи на шарниры: шаровой и цилиндрический . Вся поверхность сустава, испытывающего трение, покрыто особой хрящеватой тканью, пропитанной синовиальной жидкостью.
Слайд 23
СРАВНЕНИЕ УДАРОВ СПОРТСМЕНОВ Оба они развили обычные человеческие способности к нанесению спортивных ударов специальны ми тренировками. В обоих случаях сила удара возникает за счет изменения импульса стоящего человека, ускоряющего наносящую удар руку из состояния покоя до некоторой скорости, на пути, равном размаху человека. С равни м сил ы ударов двух спортсменов боксера и каратиста.
Слайд 24
График и зависимости силы удара спортсменов от времени F, 10 3 Н 3 3000Н 0,01с= 2 =30Нс 1 3000 Н 0 0,01 0,02 0,03 t, c 0,01 c F, 10 3 Н 3 300Н 0,1с=30Нс 2 1 300 H 0 0,02 0,1 c 0,012 t,c
Слайд 25
Боксер передает большой импульс, массе противника, сбивая его с ног. Каратист концентрирует свой удар на очень маленьком участке тела и старается завершить его на небольшой глубине. Поэтому каратист легко может своим ударом разрушить ткани и кости противника.
Слайд 26
МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА Механическая работа – физическая величина, равная произведению силы, действующей на тело, на перемещение, которое совершило тело под действием этой силы . С точки зрения физики, человек, удерживающий в руках груз, работу не совершает. Так ли это на самом деле?
Слайд 27
Мозг непрерывно посылает волокнам мышц руки, удерживающей груз, электрические импульсы – управляющие сигналы. Получившая сигнал мышца сокращается, а затем расслабляется. При работе мышцы в нее сплошным потоком идут нервные импульсы и пока одни волокна сокращаются, другие – отдыхают. Получившая сигнал мышца сокращается, а затем расслабляется.
Слайд 28
При работе мышцы в нее идут нервные импульсы и пока одни волокна сокращаются, другие отдыхают. Н апряжени е мышц требует непрерывного расходования энергии, приводящего к усталости мышц. К огда рука устает, она начинает дрожать. При накоплении мышечной усталости человек может уронить груз, упасть, потерять сознание. Человек тер яет энерги ю . Е сли расходуется энергия, то совершается работа . То есть, человек совершает работу, просто удерживая груз, не перемещая его на какое-либо расстояние.
Слайд 29
СТАТИКА В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА СТАТИКА занимается изучением сил, действующих на тела, находящиеся в равновесии. Значение сил, действующих в суставах и мышцах человека, очень важно для медицины (и прежде всего для лечения травм), не менее важно для научного подхода к занятиям спортом.
Слайд 30
Пример рычага в руке человека В теле человека много рычагов. Очень интересно свойство этих рычагов – у них очень высокий коэффициент полезного действия, достигающий 98 – 100%. Это объясняется тем, что в нем малы потери на трение .
Слайд 31
Основными рабочими мышцами руки, отвечающими за перемещение предплечья, являются бицепс (двуглавая мышца) и трицепс (трехглавая мышца). Как все мышц, они не могут создавать толкающих усилий – они могут только тянуть. Когда человек поднимает одной рукой предмет, бицепс сокращается, а трицепс удлиняется. Когда человек опускает предмет, происходит противоположное.
Слайд 32
ВЫВОДЫ В своей работе я не рассматривала вопросы, связанные с электрическими и электромагнитными явлениями в организме человека. Мне кажется, что очень интересно изучить и биоритмы природы и человека. Не описаны мною также тепловые свойства и законы тепловых явлений , процесс зрения, то есть связи человеческого организма с оптическими явлениями. Интересны вопросы, связанные с обменом веществ и влиянием радиоактивных явлений на наш организм.
nsportal.ru
Физика и человек
Впервые термин «физика» ввел в науку древнегреческий ученый Аристотель, назвав так одно из своих сочинений о природе. Слово «physis» по-гречески значит природа. В русский язык термин «физика» перенес один из основоположников отечественной науки — Михаил Васильевич Ломоносов.
В те далекие времена физика была единственной наукой о природе и включала в себя все, что было известно человеку об окружающем мире, о всех явлениях, в нем происходящих. В процессе развития знаний о природе, совершенствования средств и методов ее исследования отдельные области физики стали самостоятельными науками. Так, например, возникли: астрономия — наука о строении и движении небесных тел; геология — наука о строении Земли; биология — наука о живых организмах; химия — наука о составе и строении вещества и изменениях, происходящих в них; метеорология, или физика атмосферы, — наука об атмосферных явлениях и погоде. Позже появились и другие науки, связанные с физикой: геофизика, астрофизика, агрофизика, физическая химия и т. д.
Все, составляющее природу, включая и человека, физика называет физическим или материальным миром.
В материальном мире физике известны два вида объектов: физические тела и физические поля. То, из чего состоят физические тела, называется веществом, а то, посредством чего тела взаимодействуют друг с другом, называется полем. Например, под действием поля тяготения происходит падение тел на Землю; с помощью электрических полей взаимодействуют электрические заряды.
Все в окружающем нас мире изменяется. «Все течет, все изменяется», — утверждал еще в V в. до н. э. греческий философ Гераклит Эфесский.
Одни изменения происходят медленно и даже незаметно. Например, изменения, произошедшие в видимом с Земли расположении звезд созвездия Большой Медведицы за 400 тыс. лет (рис. 1). В позиции а) созвездие было видимо с Земли 200 тыс. лет назад; в б) оно видимо в наши дни иве) человечество будет видеть созвездие Большой Медведицы через 200 тыс. лет. Другие явления совершаются быстро, например удар молнии продолжается лишь сотые доли секунды.
Рис.1
Одни изменения происходят независимо от человека: день сменяется ночью, а ночь — днем, происходит круговорот воды в природе, смена времен года. Другие изменения происходят в результате деятельности человека: слиток металла превращается на заводе в деталь машины или длинную проволоку; с помощью средств транспорта люди и грузы перемещаются на большие расстояния по земле, воде и воздуху; поток света изменяет свое направление, отражаясь от созданного человеком рефлектора автомобильной фары.
Таким образом, причиной одних изменений в окружающем нас мире является деятельность человека, других — физические явления, происходящие в природе. Но и те и другие события происходят по единым законам науки, в данном случае — по законам физики.
Изменения физических свойств, состояния или расположения физических объектов называются физическими явлениями. Физика и есть наука, изучающая механические, тепловые, электрические, магнитные и оптические явления, строение веществ и их изменения.
Все перечисленное представляет собой физические формы движения материи, которые присущи всем телам, всем материальным объектам природы.
Таким образом, физика есть наука о наиболее общих свойствах всех физических тел и полей, присущих и мельчайшим частицам вещества, и тому, что мы встречаем вокруг себя на Земле и в космосе; наука о свойствах тел, равно присущих миру живой и неживой природы, наука о явлениях как мгновенных, так и длительных.
Откуда и каким же образом человечество приобрело колоссальное количество знаний об окружающем мире, составляющих современную физику?
Человек внимательно наблюдал физические события в природе, воспроизводил сознательно возможные из них, ставя физические опыты, обдумывая, что является общим и особенным в ряде аналогичных явлений, сравнивая различные стороны явлений, проверяя выводы из наблюдений и опытов на последующих подобных явлениях.
Таким образом, природа явилась и источником физических знаний человека о ней, и средством проверки их достоверности. Физика как выражение коллективного разума человечества есть отражение в сознании людей физического мира явлений в природе. А поскольку и человек и развивающаяся природа продолжают существовать, непрерывно растет и пополняется и сокровищница знаний о ней, именуемая физикой.
В содержание физики, как и любой другой науки, входит ряд слагаемых, лишь в целом, в совокупности представляющих собой науку, а именно:
а) открытые и проверенные практикой факты, явления, процессы, например повышение электрического сопротивления металлов с температурой;
б) установленные и принятые в науке понятия, например плотность, скорость, сила;
в) открытые, проверенные и подтвержденные практикой законы, например закон Архимеда, закон Паскаля, законы Ома, законы Ньютона;
г) теории, объясняющие более или менее широкий круг физических явлений, например теория механических явлений молекулярно-кинетическая теория строения физических тел;
д) возникшие на базе открытых и установленных фактов, связей и законов научные предположения, гипотезы, которым предстоит быть подтвержденными или отвергнутыми в ходе дальнейшего развития науки, например гипотеза о природе магнитного поля Земли;
е) общетеоретические выводы из законов и фактов науки, например признание независимости от нашего сознания существующего материального мира и возможности его изучения.
Заметим, что центральным слагаемым, основным в физике как науке являются законы физики, то, что отражает устойчивые, необходимые, существенные связи между физическими явлениями природы, т. е. закономерности природы, которым подчиняется все в ней существующее. Так, например, закону инерции или закону сохранения энергии подчиняются и живые организмы и неодушевленные предметы, и земные и космические тела, и гигантские и микроскопические.
Таким образом, законы физики есть сформулированные словесно или в математической форме утверждения, которыми характеризуются объективно существующие связи между предметами и явлениями природы.
Как и любая другая наука, физика есть не только результат, продукт человеческого познания природы, но и бесконечный процесс его, в который многие из вас в будущем внесут свой вклад.
Физика, образно говоря, представляет собой грандиозное здание знаний человека о физическом мире природы в процессе его строительства, а не завершенное сооружение, которое нам остается лишь осмотреть с экскурсоводом. Некоторые части здания уже отстроены и отделаны, они уже заселены нами. Строительство других частей завершается. Третьи существуют только в чертежах, а о создании некоторых частей этого архитектурного ансамбля мы пока и не догадываемся. Строительство продолжается, и вам, молодым поколениям физиков, здесь безграничное поле деятельности.
Каков смысл, какова цель изучения физики?
Есть по меньшей мере две цели этого.
Первая состоит в том, что, изучая физику, мы узнаем и правильно понимаем мир, в котором мы живем, можем объяснять физические явления природы, а также пути и методы их изучения. Знание физики позволяет нам предвидеть то, как будут протекать различные физические явления в природе, быту и технике. В этом высочайшая познавательная ценность физики как науки.
Вторая цель состоит в том, что изучение ее дает человеку знания, необходимые для рационального использования физических явлений и законов в практических целях: строительстве заводов, шахт, железных дорог, электростанций и т. д., т. е. в создании материальной базы для жизни людей, материально-технической базы будущего общества.
Д. И. Менделеев сказал однажды так: «У науки есть две конечные цели: предвидение и польза». С этим следует согласиться, и в этом неизмеримая познавательная и созидательная ценность физических знаний.
pandia.ru
Разделы: Физика, Биология, Информатика, Конкурс «Презентация к уроку»
Загрузить презентацию (2 МБ)
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цель урока:
Задачи урока:
ХОД УРОКА
Учитель физики. Все естественные науки используют законы физики. В этом мы убедимся сегодня на уроке. Законы физики едины и применимы к живому организму, в частности к организму человека. Физические методы исследования ученые применяют в биологии, медицине, бионике. Сегодня на уроке мы изучим небольшой аспект биофизических связей. Основной закон природы - закон сохранения и превращения энергии. Он применим и для живых организмов. Майер первым его сформулировал с позиций врача- естествоиспытателя. – Какие же превращения энергии происходят в живых организмах (в человеке)?
Ученики: – Химическая энергия в электрическую (нервные клетки). – Звуковая энергия в электрическую (внутреннее ухо). – Световая энергия в электрическую (сетчатка глаза). – Химическая энергия в механическую (мышечные клетки). – Химическая энергия в электрическую (органы вкуса и обоняния).
Учитель физики. Что является источником энергии при работе мышц человека? Ученики. Источником энергии при работе мышц являются органические вещества (белки, жиры, углеводы), подвергающиеся клетках распаду и окислению, в результате чего освобождается скрытая в них внутренняя энергия. Учитель биологии. Обмен воздуха между легочными пузырьками и внешней средой осуществляется в результате ритмичных дыхательных движений грудной клетки. – Объясните, каков механизм процесса дыхания у человека?
Ученики. При вдохе объем грудной клетки и легких увеличивается, при этом давление в них понижается и воздух через воздухоносные пути (нос, горло) входит в легочные пузырьки. При выходе объем грудной клетки и легких уменьшается, давление в легочных пузырьках повышается и воздух с избыточным содержанием оксида углерода (углекислого газа) выходит из легких наружу.
Учитель физики. Какой же газовый закон физики здесь применим?
Ученики. Здесь проявляет себя закон Бойля-Мариотта, то есть зависимость давления от объема.
Учитель биологии. Одним из основных органов нашего тела является сердце, вернее, сердце-насос. Сердце представляет собой удивительный насос, работающий безостановочно всю жизнь человека. Он прокачивает за 1 с около 0,1 л крови.
Учитель физики. Давайте рассчитаем, сколько литров крови за 1 год прокачивает сердце человека?
Учитель биологии. Объясните механизм процесса движения пищи по пищеводу человека. Какой физический процесс в данном случае наблюдается?
Ученики. Пища, находясь в полости рта человека , проталкивается в глотку , а затем к пищеводу мышечными сокращениями языка. Затем происходит сокращение мышц пищевода и пища проходит в желудок.
Учитель физики. А какова роль слюны в данном процессе?
Ученики. Слюна, обволакивая пищевой ком, делает его скользким, что уменьшает силу трения, возникающую при его движении по пищеводу.
Учитель биологии. В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. (кости конечностей, нижняя челюсть, фаланги пальцев и.т.д).
Учитель информатики. Задача 1
Учитель физики. Законы равновесия рычага применимы здесь. Примером работы рычага является действие стопы при подъеме на полупальцы. Опорой 0 рычага, через которую проходит ось вращения, служат головки плюсневых костей (рисунок). Преодолевая силу Р (вес всего тела человека), приложенную к таранной кости, мышечная сила F осуществляет подъем тела. Действие этой силы передается через ахиллово сухожилие, и приложена эта сила к выступу пяточной кости.
Учитель биологии. На теле человека можно проследить все виды деформации.
Учитель физики. Каким же видам деформации подвергнуто тело человека.
Ученики.
1) Деформация сжатия — позвоночный столб, нижние конечности и покровы ступни. 2) Деформация растяжения — связки, сухожилия, мышцы. 3) Деформация изгиба – позвоночник, кости таза. 4) Деформация кручения — шея при повороте головы, туловище в пояснице при повороте.
Учитель информатики. Задача 2
Учитель физики. Мышечная ткань имеет среднее значение модуля Юнга (модуль упругости) 08*10 Н/м, а предел прочности на растяжение 0,05 Н/м. определить абсолютное удлинение мышцы ноги, начальная длина, которой 40 см.
Учитель физики. На тело человека, площадь поверхности которого при массе 60 кг и росте 160 см примерна равна 1,6 м действует атмосферное давление 10 Па. – Определите силу, действующую на человека.
Учитель информатики. Задача 3
Учитель биологии. Каким же образом человеческий организм выдерживает такие огромные нагрузки?
(13,14 слайды)
Учитель биологии. А теперь поговорим о голосовом аппарате человека, который состоит из легких, гортани с голосовыми связками, глоточной, ротовой и носовой полости. Голосовые связки являются звукопроизводящими частями голосового аппарата. При разговоре голосовые связки напрягаются и приближаются друг к другу так, что между ними остается лишь узкий промежуток, так называемая голосовая щель. Когда воздух, выдыхаемый легкими, проходит через эту щель, голосовые связки начинают колебаться, причем частота колебаний может изменяться в зависимости от степени напряжения связок. Изменяя форму резонатора (рта, языка, губ), мы можем произносить тот или иной звук.
(Устно) Учитель физики. Частота колебания голосовых связок мужчины, говорящего басом, изменяется в пределах от 80 до 350 Гц. – Какова длина излучаемой звуковой волны?
Учитель биологии. Слуховой аппарат человека состоит из звукопроводящей и звуковоспринимающей частей.Ответ. Звукопроводящая часть состоит из наружного слухового прохода, барабанной перепонки и связанных с ней трех сочлененных между собой слуховых косточек: молоточка, наковальни и стремечка, которые расположены в полости, называемой средним ухом. Стремечко связано с внутренним ухом, представляющим собой звуковоспринимающий аппарат.
Учитель биологии. Звуковые волны, достигающие уха человека, действуют на барабанную перепонку и через цепь слуховых косточек передаются основной мембране внутреннего уха. Звуковые колебания, достигают основной мембраны и расположенного на ней кортиева органа, приводит их в колебания с соответствующей частотой и амплитудой. Возникающие при этом нервные импульсы передаются в центральную нервную систему.
Учитель физики. Звуковые давления порядка 2*10 Н/м является порогов слышимости , сила звука при этом равна 10 Вт/м . Если человек разговаривает вполголоса , то звуковое давление составляет 2*10 Н/м , а сила звука 100 Вт/м. Болевые ощущения вызывает звуковое давление 62,5 Н/м и сила звука 100 Вт/м.
Учитель физики. А теперь поговорим о другом важном органе-глазе. Действие электромагнитного излучения определенной длины волны на светочувствительные элементы сетчатки глаза вызывают ощущение света.
Учитель биологии. Сетчатка глаза состоит из светочувствительных клеток (палочек и колбочек). Колбочки сосредоточены в центральной части сетчатки, палочки расположены в периферических частях сетчатки. Палочки более светочувствительны, а колбочки создают ощущение цвета.
Учитель информатики. Задача 4
Учитель физики. Фокусное расстояние глаза человека 16 мм. – Какова оптическая сила глаза?
Учитель физики. Чувствительность глаза к излучению различной длины волны различна. Наиболее чувствителен глаз к излучению с длиной волны 0.5 мкм , что соответствует желто-зеленому цвету. Чувствительность его резко снижается в сторону красной и фиолетовой части спектра.
Учитель физики. Тренированный глаз, длительно находящийся в темноте, воспринимает свет длиной волны 0,5 мкм при мощности 2.1*10 Вт. Сколько фотонов попадает в этом случае на сетчатку глаза за 1 секунду?
Учитель физики. Сегодня на уроке мы еще раз убедились в том, что существует тесная связь физики и биологии.
Тест (Приложние 1)
– Спасибо за урок!!!!!
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Опорно-двигательный аппарат человека.
Содержание.
Введение.
Функции скелета.
Классификация костей.
Костный состав, причины его изменения.
Рентгеноанатомия костей.
Соединения костей.
Биомеханика суставов.
Биомеханика мышц.
Гигиена опорно-двигательного аппарата человека.
Введение.
Одна из функций человеческого организма - изменение положения частей тела, передвижение в пространстве. Движения происходят при участии костей, выполняющих функции рычагов, и скелетных мышц, которые вместе с костями и их соединениями образуют опорно-двигательный аппарат. Кости и соединения костей составляют пассивную часть опорно-двигательного аппарата, а мышцы, выполняющие функции сокращаться и изменять положение костей, - активную часть,
Функции скелета.
Скелет, skeleton (от греч. skeletos - высохший, высушенный), представляет собой совокупность костей, образующих в теле человека твердый остов, обеспечивающий выполнение ряда важнейших функций.
В учебных целях специально обработанные, обезжиренные, высушенные кости соединены друг с другом искусственно и являются учебным пособием. Такой "сухой" скелет имеет массу 5-6 кг, что составляет 8-10 % от массы всего тела. Кости живого человека значительно тяжелее; их общая масса равна 1/5-1/7 массы тела человека.
Скелет и образующие его кости, имеющие сложное строение и химический состав, обладают большой прочностью. Они выполняют в организме функции опоры, передвижения, защиты, являются депо солей кальция, фосфора и др.
Опорная функция скелета состоит в том, что кости поддерживают прикрепляющиеся к ним мягкие ткани (мышцы, фасции и другие органы), участвуют в образовании стенок полостей, в которых помещаются внутренние органы. Без скелета тело человека, на которое действуют силы притяжения (силы тяжести), не могло бы занимать определенное положение в пространстве. К костям прикрепляются фасции, связки, являющиеся элементами мягкого остова, или мягкого скелета, который также принимает участие в удержании органов возле костей, образующих твердый скелет (остов).
Кости скелета выполняют функции длинных и коротких рычагов, приводимых в движение мышцами. В результате части тела обладают способностью к передвижению.
Скелет образует вместилища для жизненно важных органов, защищает их от внешних воздействий. Так, в полости черепа находится головной мозг, в позвоночном канале - спинной мозг. Грудная клетка защищает сердце, легкие, крупные сосуды; костный таз - органы половой и мочевой систем.
Классификация костей.
Каждая кость, является самостоятельным органом и состоит из костной ткани. Кости разнообразны по величине и форме, занимают определенное положение в теле. Для удобства изучения различают следующие группы костей: трубчатые, короткие (губчатые), плоские (широкие), ненормальные (смешанные), воздухоносные.
Трубчатая кость имеет удлиненную, цилиндрической или трехгранной формы среднюю часть. Трубчатые кости составляют скелет конечностей, выполняют функции рычагов. Выделяют кости длинные (плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (пястные, плюсневые, фаланги пальцев).
Короткая (губчатая) кость, имеет форму неправильного куба или многогранника. Такие кости расположены в участках скелета, где прочность костей сочетается с подвижностью, - в соединениях между костями (кости запястья, предплюсны).
Плоские (широкие) кости, участвуют в образовании полостей тела и выполняют также функцию защиты (кости крыши черепа, тазовые кости, грудина, ребра). Одновременно они представляют обширные поверхности для прикрепления мышц.
Ненормальные (смешанные) кости построены сложно, форма их разнообразна. Например, тело позвонка по форме (и по строению) относится к губчатым костям, дуга, отростки - к плоским костям.
Воздухоносные кости, имеют в теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. К ним относятся некоторые кости черепа: лобная, клиновидная, решетчатая, верхняя челюсть.
На поверхностях каждой кости имеются неровности: здесь начинаются или прикрепляются мышцы и их сухожилия.
Костный состав, причины его изменения.
Прочность кости (механические свойства) обеспечивается физико-химическим единством органических и неорганических веществ, а также конструкцией костной ткани. По прочности кость сравнивают с некоторыми металлами (медь, железо). Преобладание в кости органических веществ (у детей) обеспечивает ей большую упругость, эластичность. При изменении соотношения в сторону преобладания неорганических веществ кость становится ломкой, хрупкой (у стариков).
Компактное костное вещество, состоящее из концентрически расположенных костных пластинок, хорошо развито в костях, выполняющих функцию опоры и роль рычагов (трубчатые кости). Кости, имеющие значительный объем и испытывающие нагрузку по многим направлениям, состоят преимущественно из губчатого вещества. Снаружи они имеют лишь тонкую пластинку компактного костного вещества.
Губчатое вещество расположено между двумя пластинками компактного вещества в костях свода черепа. Наружная пластинка компактного вещества у костей свода черепа довольно толстая, прочная, а внутренняя - тонкая, при ударе легко ломается, образуя острые обломки, поэтому ее называют стеклянной
Костные перекладины (балки) губчатого вещества расположены не беспорядочно, а в определенных направлениях, по которым кость испытывает нагрузки в виде сжатия и растяжения. Линии, соответствующие ориентации костных балок и получившие название кривых сжатия и растяжения, могут быть общими для нескольких смежных костей. Такое расположение костных балок под углом друг другу обеспечивает равномерную передачу на кость давления или тяги мышц. Трубчатое и арочное строение кости обусловливает максимальную прочность при наибольшей легкости и на меньшей затрате костного материала. Строение каждой кости соответствует ее месту в организме и назначению, направлению силы тяги действующих на нее мышц. Чем больше нагружена кость, чем больше деятельность окружающих ее мышц, тем кость прочнее. При уменьшении силы действующих на кость мышц кость становится тоньше, слабее.
Кость отличается очень большой пластичностью. При изменяющихся условиях действия на кость различных сил происходит перестройка кости: увеличивается или уменьшается число остеонов, изменяется их расположение. Таким образом, тренировки, спортивные упражнения, физическая нагрузка оказывают на кость формообразующее воздействие, укрепляют кости скелета.
При постоянной физической нагрузке на кость развивается ее рабочая гипертрофия: компактное вещество утолщается, костномозговая полость суживается. Сидячий образ жизни, длительный постельный режим во время болезни, когда действие мышц на скелет заметно уменьшается, приводят к истончению кости, ослаблению ее. Перестраивается и компактное, и губчатое вещество, которое приобретает крупноячеистое строение. Отмечены особенности строения костей в соответствии с профессиональной принадлежностью. Тяга сухожилий, прикрепляющихся к костям в определенных местах, ведет к образованию выступов, бугров. Прикрепление мышцы к кости без сухожилия, когда мышечные пучки непосредственно вплетаются в надкостницу, образует на кости плоскую поверхность или даже ямку.
Влияние действия мышц обусловливает характерный для каждой кости рельеф ее поверхности и соответствующее внутреннее строение.
Перестройка костной ткани возможна благодаря одновременному протеканию двух процессов: разрушению старой, костной ткани и образованию новых костных клеток и межклеточного вещества. Таким образом, не только биологическое начало – (наследственность), но и условия внешней среды, социальные факторы влияют на конструкцию кости. Кость меняется в соответствии с изменением степени физической нагрузки; на строение костей влияет характер выполняемой работы.
Рентгеноанатомия костей.
Кости скелета можно изучать у живого человека методом рентгеновского исследования. Наличие в костях солей кальция делает кости менее "прозрачными" для лучей Рентгена, чем окружающие их мягкие ткани. Вследствие неодинакового строения костей, присутствия в них более или менее толстого слоя компактного коркового вещества, а внутри от него губчатого вещества, можно увидеть и различить кости на рентгенограммах.
Компактное вещество образует на рентгенограмме плотную "тень" в виде светлых полос большей или меньшей ширины, а губчатое - сетеподобный рисунок, на котором ячейки имеют вид темных пятен различных размеров.
Соединения костей.
Раздел анатомии, посвященный учению о соединениях костей, называется артрологией (arthrologia, от греч. arthron - сустав).
Соединения костей объединяют кости скелета в единое целое. Они удерживают их друг возле друга и обеспечивают им большую или меньшую подвижность. Соединения костей имеют различное строение и обладают такими физическими свойствами, как прочность, упругость, подвижность, что связано с выполняемой ими функцией.
Биомеханика суставов.
В суставах в зависимости от строения сочленяющихся поверхностей (форма, изогнутость, размер) движения могут совершаться вокруг различных осей. В биомеханике суставов выделяют следующие оси вращения: фронтальную, сагиттальную и продольную (вдоль сочленяющихся костей). Вокруг указанных осей возможны различные виды движений.
Вокруг фронтальной оси выполняются сгибание и разгибание. При сгибании один из костных рычагов движется относительно другого вокруг оси в таком направлении, что угол между сочленяющимися костями уменьшается (например, при сгибании в локтевом суставе уменьшается угол между плечом и предплечьем). Во время разгибания движение происходит в обратном направлении: угол в суставе между костями увеличивается (до 180°) и происходит выпрямление (конечности или туловища).
Вокруг сагиттальной оси осуществляется приведение и отведение. В случае приведения одна из сочленяющихся костей приближается к срединной плоскости, при отведении - удаляется от нее.
При вращении кость вращается в ту или иную сторону вокруг свободной продольной оси.
Круговое движение - это последовательное движение вокруг всех осей, при котором свободный конец движущейся кости или конечности, например кисть рук, описывает окружность.
Размах (объем) движений в суставах зависит прежде все от разности угловых величин (выражают в угловых градусах) сочленяющихся поверхностей. Чем больше эта разность, тем больше размах движений. При почти равной протяженности суставных поверхностей объем движений в суставах незначителен. На величину объема движений в суставах влияют также количество и расположение связок, укрепляющих сустав, положение и степень растяжимости мышц, окружающих сустав.
Биомеханика мышц.
Взаимодействие костей скелета происходит благодаря наличию мышц, приводящих в движение отделы скелета.
Суставы, соединяя части тела человека в одно целое, в то же время позволяют осуществлять движения этих частей в значительном объеме. Для характеристики движений частей тела и их перемещения в пространстве применяется понятие степеней свободы тела. Свободно перемещающееся в пространстве тело имеет шесть степеней свободы, а у закрепленного в одной точке тела остаются три степени. Тело, закрепленное в трех точках, неподвижно.
Кости скелета, соединенные суставами, образуют кинематические цепи. Если кинематические цепи заканчиваются свободно, они называются открытыми. Примером открытой кинематической цепи может служить любая конечность. Если же кинематическая цепь замыкается, т.е. последний ее элемент замыкается с первым, она превращается в замкнутую цепь. Замкнутая кинематическая цепь представлена в соединении ребер с позвоночником и грудиной.
Подвижность кинематических цепей обеспечивается работой мышц. Мышцы, действуя на кости, вращают их вокруг осей суставов. Такая система представляет собой особый рычаг. Примером рычага может служить работа мышц при удержании головы или тела в тазобедренном суставе. Другим примером рычага является удержание груза в руке, согнутой в локтевом суставе. Для равновесия рычага необходимо, чтобы действующие на него моменты сил были раны по величине и противоположны по знаку. Моментом силы называется произведение силы на его плечо. Чем длиннее одно плечо рычага, тем меньшую силу надо приложить для сохранения равновесия в этом рычаге. Иначе говоря, по “золотому правилу” механики, если на одном плече рычага есть выигрыш в силе, то на другом – проигрыш в расстоянии. В двигательном аппарате человека мышцы проигрывают в силе, но выигрывают в расстоянии. Это создает значительные нагрузки на костно-мышечный аппарат, которые могут в несколько раз превышать перемещаемый или поднимаемый груз.
При различных движениях и положениях туловища возникают нагрузки на растяжение и кручение. Возможность обеспечения нормальной работы опорно-двигательного аппарата обеспечивается механическими свойствами тканей. При испытании костной ткани на сжатие и растяжение установлено, что компактное вещество кости в пять раз прочнее железобетона и при растяжении выдерживает такое же придельное напряжение, как латунь.
Создаваемые работой мышц силы передаются на кости посредством сухожилий, которые обладают значительной прочностью, главным образом, на разрыв. Так ахиллово сухожилие взрослого человека выдерживает нагрузку от 270 – 500 кг.
Гигиена опорно-двигательного аппарата человека
Большое значение имеют биомеханические исследования для профилактики деформаций опорно-двигательного аппарата. Изучение распределения нагрузок по стопе позволяет создать рациональную норму. Биомеханические обоснования конструкции мебели формирует правильную осанку. Специальные стулья, предназначенные для работников сидячих профессий, позволяют уменьшить нагрузку на межпозвоночные диски почти в 2 раза.
Подробнейшее изучение скелета человека играет важнейшую роль в изучении, лечении и предотвращении многих болезней связанных с различными травмами, нарушением развития скелета и его функционирования. А правильное питание и постоянные физические тренировки позволяют надолго сохранить организм человека сильным и здоровым.
На главную
© Сианосян Лиана Аслановна, 2008
www.ronl.ru
