Добавил:
ilirea@mail.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабы / 3.doc
Скачиваний:
82
Добавлен:
22.08.2018
Размер:
2.35 Mб
Скачать

Лабораторная работа №3ф «Определение по ударному объёму крови сердца энергозатрат, кпд, расхода кислорода, при совершении механической работы»

Цель работы: На основании параметров функционирования сердечно-сосудистой системы (Vуд, МОК, f) при различных состояниях – в покое и после выполнения физической работы, определить количество энергии затрачиваемое организмом на выполнение физической работы и расход кислорода, найти кпд при выполнении механической работы.

Вопросы теории (исходный уровень):

Физические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости. Уравнение Бернулли. Течение вязкой жидкости, формулы Ньютона и Пуазейля. Гидродинамическое сопротивление. Методы определения вязкости.

Физические основы гемодинамики, реологические свойства крови. Распределение давления крови по сосудистой системе, роль эластичности сосудов, пульсовая волна.

Содержание занятия:

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

  2. Оформить отчет.

  3. Защитить работу с оценкой.

  4. Решить задачи.

Задачи.

  1. Определить, сколько процентов от суточного расхода энергии человека (2700 ккал) затрачивается сердцем на перемещение крови при частоте пульса 70 ударов в минуту, учитывая, что среднее давление в левом желудочке равно 90 мм рт. ст., а в правом в 6 раз меньше. Количество крови, выбрасываемое каждым желудочком, считать равным 60 мл, а скорость кровотока в обоих случаях 0,4 м/сек.

  2. Сердце человека, находящегося в покое, за 1 мин нагревает в аорту 5 л крови против среднего давления 90 мм рт. ст., а при физической нагрузке – 25 л против среднего давления 140 мм рт. ст. Определить, во сколько раз возрастает работа, совершаемая сердцем при нагрузке. Кинетической энергией крови пренебречь.

  3. Определить мощность сердца в момент систолы, если за 0,15 сек оно нагнетает 60 мл крови против давления, среднее которого равно 90 мм рт. ст. Кинетической энергией пренебречь.

  4. Определить вязкость плазмы крови, если время ее протекания в вискозиметре Оствальда составило 24,6 сек, а дистиллированной воды – 13 сек. Опыт проводился при температуре 300 С.

  5. Какой объем крови проходит через капилляр диаметром 8 мк и длиной 0,5 мм в течение часа, если давление на артериальном конце капилляра 30, а на венозном 10 мм рт. ст.

  6. При нормальной частоте сокращений сердца полный кругооборот крови происходит за 60 сек. Считая объем крови равным 5 л, определить общее сопротивление кровотоку. Перепад давления в сердце принять равным 100 мм рт. ст.

Лабораторная работа №3

«Определение по ударному объёму крови сердца энергозатрат, кпд , расхода кислорода, при совершении механической работы.»

В настоящее время не вызывает сомнения применение закона сохранения энергии к биологическим объектам. Калориметрические методы позволяют регистрировать все изменения количества теплоты и совершаемую работу, а также позволяет оценить дыхательный коэффициент , который указывают какие питательные вещества преимущественно окисляются при энергозатратах.

где [СО2] – количество выделившегося углекислого газа; [О2] – количество поглощенного кислорода.

Каждому соответствует свой энергетический эквивалент Q0– количества энергии, которое выделяется при поглощении 1л О2..

Установлено , что между объёмом потреблённого биологической системой кислорода и энергозатратами существует линейная зависимость.

Значение дыхательного коэффициентов и энергетических эквивалентов Q0при окислении различных питательных веществ

Вещества

Q0

кДж/л

Ккал/л

Углеводы

1.0

21.0

5.05

Белки

0.80

18.8

4.48

Жиры

0.71

19.6

4.69

Значение теплот , выделяемых при полном окислении углеводов и жиров до СО2и Н2О, а также окисление белков до мочевины , имеет важное значение для расчета калорического эквивалента Q0пищевых продуктов. Калорический эквивалент представляет количество выделившейся теплоты, отнесенной к единице массы вещества: для жиров Q0+ 39000 кДж/кг (9,3 ккал/г), для углеводов- 17000 кДж/кг (4,1 ккал/г) и для белков 17000 кДж/кг (4,1 ккал/г). Измерение теплопродукции позволяют с высокой точностью оценить энергетический баланс для животных и человека.

Энергетический баланс для человека ( за сутки)

Энергия , потребляемая с питательными веществами

Теплота измеренная калориметром, Q , кДж

Питательные вещества , кг

Q0, кДж/кг

Q, кДж

Белки – 0,0588

Углеводы- 0,0799

Жиры – 0,140

17000

17000

39000

965,8

1358,3

5460,0

Выделенная теплота-5743

Испарение через кожу – 949

Испарение через дыхание – 757

Выделение газа – 180

Моча и кал – 96

Поправки - 46

Всего:

7784,1

7771

Для оценки энергозатрат организма при выполнении механической работы важным является определение затраченного объёма кислорода .

Известно, что гемоглобин артериальной крови насыщен кислородом приблизительно на 96%. При этом ро2в интерстициальиой жидкости, окружающей капилляры различных тканей (кроме легких), точно измерить нельзя, однако в мышцах во время покоя оно, по-видимому, составляет около 35 мм рт. ст.; рсо2должно составлять приблизительно 50 мм рт. ст. Следовательно, 02диффундирует из эритроцитов через плазму в интерстициальную жидкость, а затем в клетки ткани, в то же вре­мя СО2диффундирует в обратном направлении. Несмотря на быстрое прохождение крови через капилляры, успевает устано­виться почти полное газовое равновесие, так что возвращающаяся от тканей во время покоя венозная кровь обычно имеет рсо2, рав­ное 46 мм рт. ст., а ро2 в ней равно приблизительно 40 мм рт. ст. Поскольку коэффициент диффузии СО2в 30 раз больше, чем ко­эффициент диффузии О2, нет необходимости в том, чтобы градиент парциального давления для СО2был бы столь же высок, как для О2. В рассматриваемых условиях венозный гемоглобин насыщен О2приблизительно на 64%. Уменьшение степени насыщения на 32% соответствует количеству О2, доставленному тканям. Прини­мая, что 100 мл крови содержат 15 г НЬ (12-15 г для женщин и 13-16г для мужчин) и что каждый грамм НЬ может связать 1,34 мл О2, находим, что

0,32 1,34 15 = 6,4 мл О2

доставляется тканям каждыми 100 мл крови, протекающими че­рез капилляры. При нагрузке, когда р02в тканях па­дает, а рсо2увеличивается, механизм доставки О2становится более эффективным. Рассмотренный молекулярный механизм, а так­же ускорение тока крови через работающую мышцу обеспечивают при нагрузке доставку большего количества 02.

Энергозатраты при выполнении механической работы человеком в зависимости от пола можно определить по количеству кислорода затраченного на эту работу. Для этого необходимо знать ударный обьем сердца в период до совершения работы V0и частоту сокращений сердца в минутуf0, а также ударный обьем сердца сразу после совершения работыV1и частоту сокращений сердца в минутуf1и время в течении которого совершалась работаt1в секундах.

Коэффициент полезного действия человека () при совершении работы определим по формуле

()=А/Q,

где А –работа,которую совершил человек при подъёме по лестнице . An=m•g•n•h, гдеm-масса человека,g-ускорение свободного падения,n-число ступеней,h-высота одной ступени.

Суммарные энергозатраты при совершении работы Qопределим по формуле

Q= K•19,684•t(V1f1-0,6V0f0)0,064/60000 кДж,

где: V0- ударный обьем сердца в период до совершения работы иf0- частота сокращения сердца в минуту, а такжеV1- ударный обьем сердца сразу после совершения работы иf1- частота сокращения сердца в минуту, аt- время в секундах, в течение которого совершалась работа. Коэффициент К связан с возникновением кислородной задолженности при выполнении интенсивной работы и в нашем случае равен 5.V0иV1- ударные обьемы сердца, которые рассчитывают по модернизированной формуле Старра.

V0илиV1=( 90,97 +0,54• Рпд - 0,57•Рд-0,61•В) •1,54 (мл) ,

где: Рпд– пульсовое давление (Рпд= Рс– Рд), Рс– систалическое и Рд– диастолическое давления, определяемые по методу Короткова, В – возраст человека в годах.

Кислородная задолженность при выполнении интенсивной работы определяется кислородом, потребляемым после совершения работы для превращения молочной кислоты в гликоген и восстановления нормальной концентрации креатинфосфата.

Цельработы: На основании параметров функционирования сердечно-сосудистой системы (Vуд, МОК,f) при различных состояниях – в покое и после выполнения физической работы, определить количество энергии затрачиваемое организмом на выполнение физической работы и расход кислорода, найти кпд при выполнении механической работы.

Оборудование:лестница , тонометр, секундомер, весы.

Ходработы:

1.Определить у испытуемого возраст (В) и массу (m) тела, а также расстояние на лестничной клетке между этажами ( Н=nh). Где Н расстояние между этажами,n– число ступенек между этажами,h– высота ступенки. Данные занести в таблицу.

2. Измерить у испытуемого в состоянии относительного покоя (в состоянии сидя без совершения каких-либо движений) артериальное давление Рс – систалическое , Рд- диасталическое, частоту пульсаf. Данные занести в таблицу. ( 1 пок)

3. Испытуемому совершить работу путем подъема на один этаж по лестнице в спокойном состоянии, измеряя время tподъема. Сразу по окончанию подъема измерить артериальное давление, Рс,, Рд,,f. Данные занести в таблицу. (1 оп)

4. Отдохнуть 5 минут, и после отдыха измерить артериальное давление, Рс,, Рд,,f. Данные занести в таблицу. (2 пок)

5. Испытуемому совершить работу путем подъема на один этаж по лестнице со скоростью примерно в 2 раза больше чем в спокойном состоянии, измеряя время tподъема. Сразу по окончанию подъема измерить артериальное давление, Рс,, Рд,,f. Данные занести в таблицу.(2 оп)

6. Отдохнуть 5 минут, и после отдыха измерить артериальное давление, Рс,, Рд,,f. Данные занести в таблицу. (3 пок)

7. Испытуемому совершить работу путем подъема на один этаж по лестнице бегом, измеряя время tподъема. Сразу по окончанию подъема измерить артериальное давление, Рс,, Рд,,f. Данные занести в таблицу. (3 оп)

8. По полученным результатам, определить по формулам энергетические затраты при совершении работы по подъему на один этаж результаты представить в таблицу.

9. Определить коэффициент полезного действия организма при совершении работы. Сделать вывод.

оп

H

m

t

f,

Pс,

Pд

V0

V1

Qосн

η

B

1 пок

1 оп

2 пок

2 оп

3 пок

3 оп

Физические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости. Уравнение Бернулли. Течение вязкой жидкости, формулы Ньютона и Пуазейля. Гидродинамическое сопротивление. Методы определения вязкости.

Физические основы гемодинамики, реологические свойства крови. Распределение давления крови по сосудистой системе, роль эластичности сосудов, пульсовая волна.

Соседние файлы в папке Лабы