22. Сердце явл. осн. источником энергии обеспечив. движ-е крови в сосуд. системе. Оно переводит хим. энергию, заключённую в молекулах АТФ, ОБРЗУЮЩИХСЯ В СЕРДЕЧНой МЫШЦе, в мех.работу, т.е. представляет собой хемоэлектромехан. насос. 2 половинки связаны кровен. сосудами. Сокращение сердечной мышцы создаёт разность давления в артериальной и венозной системе, благодаря сему возникает дв-е крови. Фаза сокращения сердца наз-ся систолой, фаза ослабления - диастолой. Работа за одно сокращение - работа на преодоление вязкости в сосудистой системе. Е1-Е2 =А, где А - работа сердца, Е1 - энергия аорты, Е2 - энергия вены. Объём крови, выбрасываемый сердцем в минуту наз-ся минутным объёмом кровотока, котор. равен систолическому объёму, умноженному на число сердечных сокращений в минуту. В малом круге кровообращения кровь встречает значительно меньшее сопротивление, чем в большом круге, следовательно, скорость большая, а плотность маленькая. Давление в правом желудочке равно 1/5 давления в левом желудочке.

Работа сердца, как и любая другая работа, измеряется произведением веса поднятого груза (в килограммах) на высоту (в метрах). Попробуем определить его работу. За день, если человек не совершает тяжелой работы, сердце сокращается свыше 100 000 раз; за год - около 40 000 000 раз, а за 70 лет жизни - почти 3 000 000 000 раз. за час сердце перекачивает около 300 л крови, за сутки - свыше 7000 л, за год - 2 500 000, а за 70 лет жизни - 175 000 000 л

Мощность.За исходные данные возьмем, что при систолическом давлении 120 мм рт. ст. сердце человека перекачивает в состоянии покоя около 288 литров/ч крови. Какова минимальная мощность сердца?- Давление 120 мм рт. ст. соответствует примерно 1,6×100000 дин/см.кв., а расход жидкости, равный 288 л/ч, соответствует 80 см.куб./с. Таким образом, умножая давление на расход жидкости, получаем мощность 1,3Вт.

32. Внешние и внутренние силы.

Внешние силы—это силы, действующие на тело извне. Под влиянием внешних сил тело или начинает двигаться, если оно находилось в состоянии покоя, или изменяется скорость его движения, или направление движения. Внешние силы в большинстве случаев уравновешены другими силами и их влияние незаметно, только знание законов механики позволяет утверждать о действии внешних сил на тело, находящееся в покое.

Внешние силы, действуя на твердое тело, вызывают изменения его формы, обуславливаемые перемещением частиц.

Внутренними силами являются силы, действующие между частицами, эти силы оказывают сопротивление изменению формы.

Изменение формы тела под действием силы называют деформацией, а тело, претерпевшее деформацию, называют деформированным.

Равновесие внутренних сил с момента приложения внешней силы нарушается, частицы тела перемещаются одна относительно другой до такого состояния и положения, когда возникающие между ними внутренние силы уравновешивают внешние силы и тело сохраняет приобретенную деформацию.

Если внутренние силы малы и окажутся неспособными уравновесить внешние силы, то тело разрушается, разъединяясь на части.

Напряжение механическое, мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием внешних воздействий. При изучении Н. в любой точке проводят сечение тела через эту точку (рис. 1). Взаимодействие соприкасающихся по сечению частей тела заменяют силами. В пределах упругости материала зависимость между Н. и деформациями описывается соотношениями теории упругости (см. Гука закон); в упругопластическом состоянии — уравнениями теории пластичности. Опытное изучение Н. производится методом тензометрии, а также с помощью оптических методов (например, поляризационно-оптического метода исследования напряжений).

Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — 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. Деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия(другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей); в основе необратимых — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия(т.е. выход за рамки межатомных связей, после снятия нагрузки переориентация в новое равновесное положение).

Наиболее простые виды деформации тела в целом:

растяжение-сжатие,

сдвиг,

изгиб,

кручение.

В большинстве практических случаев наблюдаемая деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций. В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.

Деформация сжатия аналогична рассмотренной деформации растяжения. Силы, деформирующие брус при сжатии, направлены вдоль оси бруса, но навстречу друг другу. Величина действительных напряжений при сжатии σсж=N:F, где N - равнодействующая внутренних сил упругости (продольная сила).

Особенностью деформации сжатия является то, что оно может сопровождаться деформацией смятия. Смятие возникает на опорной поверхности А-В (рис. 229) контактирующих тел, если одно из них нажимает на другое. Именно в этом основное отличие смятия от сжатия: сжатие происходит во внутренних сечениях материала, а смятие - на его поверхности.

Рис. 229. Взаимодействие тел, приводящее к деформациям смятия

Величина действительных напряжений смятия определяется по формуле σсм=P:F,

где Р - равнодействующая величина сил, приложенных к опорной поверхности контактирующих тел; F - площадь опорной поверхности контакта тел.

Деформация сдвига (см. рис. 228, в) возникает в тех случаях, когда внешние силы, действующие на брус, расположены в параллельных плоскостях на очень малом расстоянии друг от друга и направлены в противоположные стороны. Характерным примером для сдвига является резание материалов ножницами, при этом происходит разрушение, называемое срезом. При деформациях сдвига возникают касательные напряжения, определяемые формулой τср=Q:F.

При сдвиге справедлив закон Гука, который определяется таким образом:

τ=Gγ, где γ - относительный сдвиг, a G - величина модуля упругости при сдвиге.

Порядок расчета на прочность при сдвиге такой же, как и при расчетах при растяжении (сжатии).

Для определения [τср] пользуются найденными из опыта закономерностями: для хрупких материалов [τср]≈[σр]; для пластических материалов [τср]≈0,5[σр].

Деформация растяжения возникает в том случае, если внешние силы направлены по одной прямой в разные стороны вдоль оси бруса. Если представить себе, что в брусе воображаемые продольные волокна, то ясно, что все они удлиняются, и очевидно, удлинения всех волокон будут одинаковыми. Иначе говоря, материал в любой точке поперечного сечения будет испытывать одинаковую деформацию. Следовательно, и внутренние силы упругости также во всех точках будут одинаковыми, так как они пропорциональны величине деформации. Но это означает, что во всех точках будут одинаковые напряжения. Очевидно, что при таком равномерном распределении внутренних сил по сечению величину действительных нормальных напряжений можно получить, разделив равнодействующую N внутренних сил (продольную силу) на площадь F поперечного сечения бруса, т. е. σр=N:F.

Круче́ние — один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил (момента) в его поперечной плоскости. При этом в поперечных сечениях тела возникает только один внутренний силовой фактор — крутящий момент. На кручение работают пружины растяжения-сжатия и валы.

При деформации кручения смещение каждой точки тела перпендикулярно к её расстоянию от оси приложенных сил и пропорционально этому расстоянию.

Угол закручивания цилиндрического стержня в границах упругих деформаций под действием момента T может быть определён из уравнения закона Гука для случая кручения

где:

J0 — геометрический полярный момент инерции;

— длина стержня;

G — модуль сдвига.

Отношение угла закручивания φ к длине называют относительным углом закручивания

Деформация кручения является частным случаем деформации сдвига.

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.

Если при прямом или косом изгибе в поперечном сечении бруса действует только изгибающий момент, то соответственно имеется чистый прямой или чистый косой изгиб. Если в поперечном сечение действует также и поперечная сила, то имеется поперечный прямой или поперечный косой изгиб.

Зако́н Гу́ка — уравнение теории упругости, связывающее напряжение и деформацию упругой среды. Открыт в 1660 году английским учёным Робертом Гуком (Хуком) (англ. Robert Hooke). Поскольку закон Гука записывается для малых напряжений и деформаций, он имеет вид простой пропорциональности.

В словесной форме закон звучит следующим образом:

Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации

Для тонкого растяжимого стержня закон Гука имеет вид:

Здесь F — сила натяжения стержня, Δl — абсолютное удлинение (сжатие) стержня, а k называется коэффициентом упругости (или жёсткости).

Модуль Юнга (модуль упругости) — коэффициент, характеризующий сопротивление материала растяжению/сжатию при упругой деформации. Назван в честь английского физика XIX века Томаса Юнга. В динамических задачах механики модуль Юнга рассматривается в более общем смысле — как функционал среды и процесса.

Модуль Юнга рассчитывается следующим образом:

где:

E — модуль упругости, измеряемый в паскалях

F — сила в ньютонах,

S — площадь поверхности, по которой распределено действие силы,

l — длина деформируемого стержня,

x — модуль изменения длины стержня в результате упругой деформации (измеренного в тех же единицах, что и длина l).

Через модуль Юнга вычисляется скорость распространения звука в веществе:

где ρ — плотность вещества.

В материаловедении модулем сдвига (обозначается буквой G или μ), называется отношение касательного напряжения к сдвиговой деформации

где

— касательное напряжение;

F — действующая сила;

A — площадь, на которую действует сила;

— сдвиговая деформация;

Δx — смещение;

I — начальная длина.

Модуль сдвига измеряется в ГПа (гигапаскалях).

Модуль сдвига связан с модулем Юнга через коэффициент Пуассона:

где ν - значение коэффициента Пуассона для данного материала.

33. Классификация пломбировочных материалов

Стоматологические пломбировочные материалы можно разделить на три группы: временные, постоянные и материалы для корневых каналов.

Временные пломбировочные материалы используются для установки временных пломб.

В состав временных пломб может входить дентин, цинкэвгеноловая паста, белкор цемент, поликарбоксилатный цемент, темпопро, провикол, симпа.

Постоянные пломбировочные материалы в стоматологии используются для восстановления зуба.

В состав постоянных пломб входят: цементы, композиционные материалы, пластмасса, амальгама, компомеры.

Для пломбирования корневых каналов используют временные пломбировочные материалы, герметики (пасты), твердые корневые наполнители.

Также пломбировочные материалы различают по способу отверждения: пломбы химического отверждения (пломбировочный материал Charisma) и светового (Filtek, Спектрум).

Требования ко всем видам пломбировочных материалов

Антисептические свойства.

Не должны вызывать химические реакции при соприкосновении со слюной (окрашивать зуб, растворяться).

Должны быть пластичными и герметично закрывать кариозную полость на зубах.

Прочность и износостойкость.

В эстетическом плане должны обеспечивать выбор оттенка в соответствии с натуральным цветом зубов пациента.

К выбору стоматологического пломбировочного материала нужно подходить внимательно, так как от него зависит качество изготовленной пломбы.

34. РЕОЛОГИЯ (от греч. rheos-течение, поток и logos-слово, учение), наука, изучающая деформац. св-ва реальных тел. Реология рассматривает действующие на тело мех. напряжения и вызываемые ими деформации, как обратимые, так и необратимые (остаточные). В узком смысле-термин "реология" иногда относят только к изучению течения вязких и пластичных тел. Объектами реологии являются самые разнообразные материалы: полимеры (расплавы, р-ры, армированные и наполненные композиц. материалы, резины), дисперсные системы (пены, эмульсии, суспензии, порошки, пасты), металлы и сплавы (особенно при высоких т-рах), нефтепродукты, грунты, гор-ные породы, строит. материалы (бетоны, битумы, силикаты), пищ. продукты и т.п. Биореология изучает механические св-ва биологических жидкостей (крови, синовиальной, плевральной жидкостей) и деформац. св-ва мышц, сосудов и пр.

36. Пытаясь объяснить Фарадеевскую теорию силовых линий, индукцию электрических токов и Эрстедовскую теорию вихреобразности характера магнитных явлений Максвелл создает свою механическую модель (рис.5).

Модель представляла собой ряды молекулярных вихрей, вращающихся в одном направлении, между которыми помещен слой мельчайших шарообразных частичек, способных к вращению. Несмотря на свою громоздкость, модель объясняла многие электромагнитные явления, в том числе электромагнитную индукцию. Сенсационность модели была в том, что она объясняла теорию о действии магнитного поля под прямым углом по отношению к направлению тока, сформулированную Максвеллом («правило буравчика»).

37. Механическая модель подпорного блока полимерных элементов, применяемых в поглощающих аппаратах, достоверно описывается моделью Кельвина-Фойгта (рис. 2).

Снижение деформации после снятия нагрузки по модели представляется экспоненциальной зависимостью [1; 5]: ,

где τ - время релаксации системы, т.е. время, в течение которого деформации в системе уменьшатся в e (2,718) раз, ε0 - относительная начальная деформация. Таким образом, можно ввести в математическую модель аппарата зависимость начальной затяжки от времени, как сумму накопленной остаточной деформации.

Для учета фактора релаксации необходимо установить время релаксации системы τ, а также найти время, при котором накопление остаточной деформации отсутствует.

Ползучесть описывается так называемой кривой ползучести, которая представляет собой зависимость деформации от времени при постоянных температуре и приложенной нагрузке (или напряжении).

Её условно делят на три участка, или стадии:

АВ — участок неустановившейся (или затухающей) ползучести (стадия I),

BC — участок установившейся ползучести — деформации, идущей с постоянной скоростью (стадия II),

CD — участок ускоренной ползучести (стадия III),

E0 — деформация в момент приложения нагрузки (стадия IV),

точка D — момент разрушения.

38. Химический состав и строение биологических мембран. Состав М.б. зависит от их типа и функций, однако основными составляющими являются липиды и белки, а также углеводы (небольшая, но чрезвычайно важная часть) и вода (более 20% общего веса).

Функции

Отграничивают содержимое клетки от внешней среды и содержимое органелл от цитоплазмы.

Обеспечивают транспорт веществ в клетку и из нее, из цитоплазмы в органеллы и наоборот.

Выполняют роль рецепторов (получение и преобразование сит-налов из окружающей среды, узнавание веществ клеток и т. д.).

Являются катализаторами (обеспечение примембранных химических процессов).

Участвуют в преобразовании энергии.

Пассивный транспорт — перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой, без затрат энергии (например, диффузия, осмос). Диффузия — пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации. Осмос — пассивное перемещение некоторых веществ через полупроницаемую мембрану (обычно мелкие молекулы проходят, крупные не проходят).

Активный транспорт — перенос вещества через клеточную или внутриклеточную мембрану (трансмембранный А.т.) или через слой клеток (трансцеллюлярный А.т.), протекающий против градиента концентрации из области низкой концентрации в область высокой, т. е. с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев, но не всегда, источником энергии служит энергия макроэргических связей АТФ.

Различные транспортные АТФазы, локализованные в клеточных мембранах и участвующие в механизмах переноса веществ, являются основным элементом молекулярных устройств — насосов, обеспечивающих избирательное поглощение и откачивание определенных веществ (например, электролитов) клеткой. Активный специфический транспорт неэлектролитов (молекулярный транспорт) реализуется с помощью нескольких типов молекулярных машин — насосов и переносчиков. Транспорт неэлектролитов (моносахаридов, аминокислот и других мономеров) может сопрягаться с симпортом — транспортом другого вещества, движение которого против градиента концентрации является источником энергии для первого процесса.

Искусственная мембрана обычно представляет собой жесткую селективно-проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси.

Мембраны могут быть выполнены в виде плоских листов, труб, капилляров и полых волокон. Мембраны выстраиваются в мембранные системы. Наиболее распространенные искусственные мембраны — полимерные мембраны. При определённых условиях, преимущественно могут быть использованы керамические мембраны.

Некоторые мембраны работают в широком диапазоне мембранных операций, таких, как микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, первапорация, сепарация газа, диализ или хроматография. Способ применения зависит от типа функциональности включеной в мембрану, которые могут быть основаны на изоляции по размеру, химическом родстве или электростатике.

Физические свойства мембран

Важным элементом функционирования мембран является их способность пропускать или не пропускать молекулы (атомы) и ионы. Вероятность такого проникновения частиц зависит как от направления их перемещения (например, в клетку или из клетки), так и от разновидности молекул и ионов.

Явления переноса – это необратимые процессы, в результате которых в физической системе происходит пространственное перемещение (перенос) массы импульса, заряда или какой-либо другой физи30б ческой величины. К явлениям переноса относят диффузию (перенос массы вещества), вязкость (перенос импульса), теплопроводность (перенос энергии), электропроводность (перенос электрического заряда).

На мембране существует разность потенциалов, следовательно, в мембране имеется электрическое поле. Оно оказывает влияние на диффузию заряженных частиц (ионов и электронов). Перенос ионов определяется двумя факторами: неравномерностью их распределения (т. е. градиентом концентрации) и воздействием электрического поля

39. Биопотенциал (биоэлектрический потенциал, устар. биоток) — обобщённая характеристика взаимодействия зарядов, находящихся в исследуемой живой ткани, например, в различных областях мозга, в клетках и других структурах.

Измеряется не абсолютный потенциал, а разность потенциалов между двумя точками ткани, отражающая её биоэлектрическую активность, характер метаболических процессов. Биопотенциал используют для получения информации о состоянии и функционировании различных органов.

Потенциалом действия называют потенциал, возникающий при возбуждении ткани. Обычно он быстро достигает своего максимума (за время ~0,1—10 мсек), а затем более медленно (миллисекунды — секунды) снижается до нуля.

Потенциал покоя — потенциал, существующей между средой, в которой находится клетка, и её содержимым.

Потенциал повреждения — потенциал между повреждённой и не повреждённой частями ткани. Повреждённая часть ткани получает отрицательный потенциал по отношению к неповреждённой.

Электрическое поле, образующееся системами из нескольких положительных и отрицательных зарядов, имеет определённые специфические особенности. Простейшая из таких систем - электрический диполь - два равных по величине и противоположных по знаку электрических заряда, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, называемом плечом диполя.

Многие атомы и молекулы представляют собой электрические диполи. Например, молекула . У неё избыток отрицательного заряда около кислородного атома и положительного - около водородных атомов. Молекула, в которой центры отрицательного и положительного заряда ядер не совпадают, является электрическим диполем.Токовый диполь – система из двух полюсов источника тока (истока и стока), помещенных в проводящую электролитическую среду. Дипольный момент токового диполя - это вектор, модуль которого равен произведению общего тока I текущего между истоком и стоком на расстояние L между ними D =I·L.

Эйнтховена теория (W. Einthoven) — теория формирования электрокардиограммы, согласно которой сердце рассматривается как бесконечно малый диполь, расположенный в центре треугольника Эйнтховена и непрерывно меняющий величину и направление вектора электродвижущей силы; проекции вектора на каждую из сторон треугольника определяют форму электрокардиограммы в трех стандартных отведениях

Электрокардиография

Каждая клетка сердечной мышцы создаёт электрическое поле, которое имеет характеристики, подобные в общих чертах характеристикам электрического поля других типов мышечных клеток. Но потенциал действия (ПД) сердечных клеток отличается от ПД клеток поперечнополосатых мышц своей формой и длительностью. Электрическое поле сердца в целом образуется наложением электрических полей отдельных клеток. Изменения электрического поля сердца происходят при деполяризации и реполяризации мембраны клеток сердца (Рис.4). Эти изменения достаточны, чтобы создать изменения разности потенциалов между различными точками поверхности тела и чтобы обнаружить указанные изменения на большом расстоянии от их источника.

Графическая запись электрического потенциала, созданного возбуждением клеток сердца, называется электрокардиограммой (ЭКГ). Таким образом, ЭКГ характеризует возбуждение сердца, но не его сокращения.

Кардиограмма

Впервые электрокардиограмма была записана голландским физиологом Эйнтховеном посредством сравнительно простого инструмента струнного гальванометра. В настоящее время для записи ЭКГ используют специальные электронные приборы, называемые электрокардиографами. Амплитуда электрического потенциала записанного с поверхности тела может быть менее 1мВ. Следовательно, перед записью потенциал должен быть усилен с помощью устройства, называемого усилителем. Электрокардиограф включает также высокочастотное сито, не пропускающее медленные изменения электрического потенциала, и калибратор, который генерирует электрические импульсы 1мВ, что необходимо для расчета амплитуды зубцов электрокардиограммы.