ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Какую роль в опорно- двигательном аппарате человека играют мышцы? Что такое степень свободы? Сколько степеней свободы имеет кинематическая цепь (на примере).

ФИЗИКА

Что такое опорно-двигательный аппарат человека?

Опорно-двигательный аппарат составляют кости скелета с суставами,связки и мышцы с сухожилиями, которые наряду с движениями обеспечивают

опорную функцию организма. Кости и суставы участвуют в движении пассивно,подчиняясь действию мышц, но играют ведущую роль в осуществлении опорной функции. Определённая форма и строение костей придают им большую прочность, запас которой на сжатие, расжатие, сгибание значительно превышает нагрузки, возможные при повседневной работе опорно-двигательного аппарата. Например, большеберцовая кость человека при сжатии выдерживает нагрузку более тонны,а по прочности растяжения почти не уступает чугуну. Большим запасомпрочности обладают также связки и хрящи.

Какие виды рычагов в составе опорно-двиг.ап-та?

Рычаг – это твёрдое тело, имеющее точку опоры и способное вращаться вокруг этой точки – оси вращения; приспособление, служащее для преобразования силы.

Костные рычаги – звенья тела, подвижно соединённые в суставах под действием приложенных сил, могут либо сохранять своё положение, либо изменять его. Они служат для передачи движения и работы на расстояние.

Когда силы приложены по обе стороны от оси (точки опоры) рычага, его называют двуплечим, а когда по одну сторону – одноплечим. Для разных мышц, прикреплённых в разных местах костного звена, рычаг может быть разного рода. В природе существуют три рода рычагов: рычаги I-го («весы»), II-го(«тачка») и III-го(«подъемный кран») родов.

Каждый рычаг имеет следующие элементы:

– точку опоры (ось вращения, точка 0);

– как минимум две силы (f и F);

– точки приложения этих сил (А и В);

– плечи рычага (расстояния от точки опоры до точек приложения сил – АО и ВО);

– плечи сил (наикратчайшие расстояния от точки опоры до линий действий сил – опущенные на неё перпендикуляры АО и 0В).

Мерой действия силы на рычаг служит её момент относительно точки опоры – вращательный момент. Момент силы определяется произведением силы на плечо этой силы.

Mf = F * OВ

Mf= F * АО

В опорно-двигательном аппарате присутствуют рычаги всех трёх родов, причём значительно больше рычагов III-го рода, рычагов скорости, так как мышцы крепятся в основном вблизи суставов.

6) Бикинематическая цепь. Виды биокинематических цепей

Множество частей тела, соединенных подвижно, образует биокинематические цепи. К ним приложены силы (нагрузки), которые вызывают деформации звеньев тела и изменение их движений. Биокинематические цепи опорно-двигательного аппарата состоят из подвижно соединенных звеньев (твердых, упругих и гибких)и отличаются их переменным составом, своей длиной и формой(составные рычаги и маятники).
Биокинематическая пара — это подвижное(кинематическое)соединение двух костных звеньев, в котором возможности движений определяются его строением и управляющим воздействием мышц. Биокинематическая цепь — это последовательное либо незамкнутое(разветвленное) ,либо замкнутое соединение ряда биокинематических пар. В незамкнутых цепях имеется свободное (конечное) звено, входящее лишь в одну пару. В замкнутых цепях нет свободного конечного звена, каждое звено входит в две пары.
В незамкнутой цепи, следовательно, возможны изолированные движения в каждом отдельно взятом суставе. В замкнутой цепи изолированные движения в одном суставе невозможны: в движение неизбежно одновременно вовлекаются и другие соединения.

Какую роль в опорно- двигательном аппарате человека играют мышцы? Что такое степень свободы? Сколько степеней свободы имеет кинематическая цепь (на примере).

СТЕПЕНИ СВОБОДЫ независимые возможные изменения состояния (в частности, положения) физ. системы, обусловленные вариациями её параметров.

Скелетные мышцы осуществляют как статическую деятельность, фиксируя тело в определённом положении, так и динамическую, обеспечивая перемещение тела в пространстве и отдельных его частей относительно друг друга. Сложные движения сустава выполняются согласованным, одновременным или последовательным сокращением мышц ненаправленного действия. Скелетные мышцы представляют собой также своеобразные органы чувств: в мышечном волокне и сухожилиях имеются нервные окончания - рецепторы, которые посылают импульсы к клеткам различных уровней центральной нервной системы.

Под числом степеней свободы кинематической цепи в данном случае подразумевается число степеней свободы подвижных звеньев относительно стойки (звена, принятого за неподвижное). Однако сама стойка в реальном пространстве может перемещаться. Например, любое неподвижное тело на Земле имеет нулевую степень свободы, но в Мировом пространстве вместе с Землей оно перемещается, используя все шесть степеней свободы. Другой пример: кинематическая цепь, положенная в основу поршневого двигателя, имеет одну степень свободы относительно стойки (звена, принятого при исследовании за неподвижное, которое состоит из цилиндра, присоединенного к картеру и раме или корпусу автомобиля, мотоцикла или другой машины), хотя при движении машины сама стойка также перемещается.

8. Основные понятия релогии
Реология - раздел физики, изучающий деформации и текучесть вещества.
Деформация — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.
Виды деформации:
1. Растяжение-сжатие — вид продольной деформации стержня или бруса, возникающий в том случае, если нагрузка к нему прикладывается по его продольной оси (равнодействующая сил, воздействующих на него, нормальна поперечному сечению стержня и проходит через его центр масс).
2. Сдвиг - вид продольной деформации бруса, возникающий в том случае, если сила прикладывается касательно его поверхности (при этом нижняя часть бруска закреплена неподвижно).
3. Изгиб - вид деформации, при котором происходит искривление осей прямых брусьев или изменение кривизны осей кривых брусьев. Изгиб связан с возникновением в поперечных сечениях бруса изгибающих моментов. Прямой изгиб возникает в случае, когда изгибающий момент в данном поперечном сечении бруса действует в плоскости, проходящей через одну из главных центральных осей инерции этого сечения. В случае, когда плоскость действия изгибающего момента в данном поперечном сечении бруса не проходит ни через одну из главных осей инерции этого сечения, называется косым.
4. Кручение - один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил (момента) в его поперечной плоскости.

Механическое напряжение — это мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием различных факторов. Механическое напряжение в точке тела определяется как отношение внутренней силы к единице площади в данной точке рассматриваемого сечения.
Q = F/S
Q — механическое напряжение.
F — сила, возникшая в теле при деформации.
S — площадь.

Различают две составляющие вектора механического напряжения:
Нормальное механическое напряжение — приложено на единичную площадку сечения, по нормали к сечению.
Касательное механическое напряжение — приложено на единичную площадку сечения, в плоскости сечения по касательной

9. Модель Гука
Моделью упругого твердого тела является пружина, или тело Гука. Соответствующей математической моделью является реологическое уравнение гуковского твердого тела для простого сдвига τ = Gγ , где G - модуль сдвига. Для растяжения-сжатия σ = Eε , где E - модуль упругости. Реологической константой является модуль сдвига G. Напряжение, возникаемое в этом теле, прямопропорционально деформации.

13.Механизм вдоха и выдоха.
Вдох:
1. Диафрагма опускается вниз, отодвигая органы брюшной полости.
2. Межреберные мышцы поднимают грудную клетку вверх, вперед и в стороны.
3. Объем грудной полости увеличивается, и легкие следуют за этим увеличением, поскольку содержащиеся в них газы прижимают их к легочной плевре.
4. Снижается давление в легких, воздух движется из области большого давления в область наименьшего давления и наружный воздух поступает в альвеолы.
Выдох:
1. Межреберные мышцы расслабляются, грудная стенка опускается вниз, а диафрагма поднимается вверх.
2. Растянутый живот давит на внутренние органы брюшной полости, а они на диафрагму. Объем грудной полости уменьшается, легкие сдавливаются, давление воздуха в альвеолах становится выше атмосферного и часть его выходит наружу - происходит выдох.

Сопротивление дыхательных путей.
Движение воздуха в дыхательных путях и смещение ткани легких требует затраты механической энергии.
Дыхательные пути имеют вид сложной асимметрично делящейся системы, состоящей из многочисленных бифуркаций и ветвей разного калибра. В такой системе типичным является сочетание ламинарного и турбулентного потоков воздуха. Возникающее сопротивление току воздуха приводит к снижению давления по ходу воздухоносных путей. Как известно, это давление обеспечивает движение воздуха в воздухоносных путях легких.
Сопротивление легких включает в себя сопротивление ткани легких и дыхательных путей. В свою очередь сопротивление дыхательных путей подразделяют на сопротивление верхних (полость рта, носовые ходы, глотка), нижних (трахея, главные бронхи) и мелких (меньше 2 мм в диаметре) дыхательных путей. При этом сопротивление дыхательных путей обратно пропорционально диаметру их просвета. Следовательно, мелкие дыхательные пути создают наибольшее сопротивление потоку воздуха в легких. Кроме того, на этот показатель влияют вязкость и плотность газа.
Сопротивление дыхательных путей очень чувствительно к факторам, которые влияют на диаметр дыхательных путей. Такими факторами являются легочный объем, тонус бронхиальных мышц, секреция слизи и спадение дыхательных путей во время выдоха или их сдавление каким-либо объемным процессом в легких (например, опухолью).

Что такое PV-диаграмма?

Рис. 1.2. График давление-объем

Плоская нижняя часть кривой: если конечный экспираторный легочный объем мал, в конце выдоха будут закрываться мелкие дыхательные пути и спадаться дистальные альвеолы. Во время каждого

вдоха должно быть приложено так называемое открывающее альвеолярное давление, чтобы спавшиеся участки открылись. Открывающее альвеолярное давление необходимо для мобилизации спавшихся альвеол. Оно всегда выше давления закрытия альвеол, т.е. давления, при котором альвеолы спадаются.

Средняя (крутая) линейная часть кривой: в этой части кривой требуются наименьшие усилия дыхания, а наибольшая крутизна ее отражает максимальную статическую податливость. Таким образом, податливость изменяется вместе с легочным объемом. Она самая высокая в области нормальной ФОЕ (около 3 л).

Плоская верхняя часть кривой: эта часть кривой отражает исчерпание резервов альвеолярной эластичности. Дальнейшее возрастание давления не приводит к увеличению объема. Перерастяжение альвеолярной стенки ведет к снижению эластичности. Обе отмеченные на кривой точки называются точками перегиба. Нижняя точка лежит в области объема закрытия. Силы, необходимые для дыхания, намного меньше в крутой части диаграммы

давление-время, чем с обеих сторон за пределами точек перегиба