Эргометрия. Механические свойства тканей организма.

Человек с помощью мышц совершает механическую работу, которая обусловлена силой мышц и развиваемой ими мощностью. Средняя мощность, развиваемая человеком, не занятым специально физическим трудом, весьма невелика и, например, при ходьбе по ровной местности составляет 100-200 вт в зависимости от скорости.

Усталость свидетельствует о том, что мышцы совершают работу, хотя перемещения нет и работа равна нулю. Такую работу называют статической работой мышц.

Исследование работоспособности мышц называется эргометрией, а соответствующие приборы -эргомерами.

Пример: тормозной велосипед (велоэргометр). F- сила трения между лентой и ободом колеса, измеряемая динамометром. Вся работа испытуемого затрачивается на преодоление силы трения.

Тогда A = F_тр × l = F_тр × 2p r - за один оборот,

A = n × F_тр × 2p r - за nоборотов,

- средняя мощность.

Когда мышцы совершают работу, в них освобождается химическая энергия, накопленная в процессе метаболизма; она частично превращается в механическую работу, а частично теряется в виде тепла.

Во время работы используемых на велоэргометре можно рассчитать к.п.д. превращения химической энергии в механическую. КПД варьирует в зависимости от скорости вращения педалей и достигает максимальной величины - 22% - при нажимании ногой на педаль через каждые 0,9 (то есть при одном обороте педалей за 1,8 с). С помощью велоэргометра можно измерить не только к.п.д. мускулатуры ног, но и максимальную мощность, которую она способна развить - эта мощность достигает 40 Вт на 1 кг мышечной ткани. На таком уровне она может оставаться лишь короткое время, так как мышцы не могут получать кислород с необходимой для этого скоростью.

Заключение

Мы рассмотрели биомеханические закономерности, являющимися основанием, функционирования опорно-двигательной системы организма, процессов деформации тканей и клеток, распространения волн упругой деформации, сокращения и расслабления мышц, конвекционное движение биологических жидкостей и легочного газа.

Задание для студентов по лабораторной работе №3.

« Определение скорости звука в воздухе»

Цель работы:Используя,для определения скорости звука явление акустического резонан­са воздушного столба, когда час­тота вынужденных колебаний будет практически совпадать с соб­ственной частотой воздушного столба, определить скорость распространения звука в воздухе.

Вопросы теории (исходный уровень):

Механические колебания: гармонические, затухающие, вынужден­ные. Резонанс. Автоколебания. Энергия гармонических колебаний. Разложение колебаний в гармонический спектр. Теорема Фурье. Применение гармонического анализа для обработки диагностических данных. Механическая волна их виды и скорость распространения. Уравнение волны .Энергетические характеристики волны., поток энергии волны, интенсивность (плотность потока энергии). Эффект Доплера и его применение для неинвазивно­го измерения скорости кровотока. ( Лекция №3)

Содержание занятия:

1.Выполнить работу по указаниям в руководстве к данной работе.

2.Оформить отчет.

3.Защитить работу с оценкой.

2. Решить задачи.

Задачи.

1. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний имеет вид: . Найти период и частоту этих колебаний.

2. Тело массой m= 5 кг совершает гармонические колебания с амплитудой А = 4 см. Найти период колебаний, если максимальная кинетическая энергия колеблющегося телаЕ_к.макс= 0,98 Дж.

3. Логарифмический декремент затухания камертона, колеблющегося с частотой = 100 Гц, равен= 0,002. Через какой промежуток времени амплитуда колебаний камертона уменьшится в 100 раз?

4. Точка, находящаяся на расстоянии у= 0,5 м от источника колебаний, имеет в моментt = 1/3 Tсмещение, равное половине амплитуды. Найти длину волны, если приt =0 смещение источника равно нулю.

5. Определить разность фаз в пульсовой волне между двумя точками артерии, расположенным на расстоянии у= 20 см друг от друга. Скорость пульсовой волны считать равной= 10 м/с, а колебаний сердца – гармоническими с частотой= 1,2 Гц.

6. Разность хода звуковых волн, приходящих в левое и правое ухо человека, составляет 1 см. Определить сдвиг фаз между обоими звуковыми ощущениями для тона с частотой = 1000 Гц.