Фізика людського організму, соціальна мережа працівників освіти
Підписи до слайдів:
ФІЗИКА ЛЮДСЬКОГО ОРГАНІЗМУ ВИКОНАВ Учениця 9 класу Сергієнко Ксенія Керівник: вчитель фізики Даневич Н.А.
ЗАКОНИ Ньютона І ЛЮДИНА Якщо розглядати людину як об'єкт вивчення фізики, то ми бачимо, що багато звичних нам дії повністю підпадають під дію законів механіки. До нього, так само як і до всіх фізичних тіл застосовні закони Ньютона.
Якщо на тіло не діють інші тіла, або дію тел скомпенсировано, то тіло знаходиться в спокої або рухається з постійною швидкістю. Такий рух називають рухом по інерції. I закон Ньютона
Типовим випадком використання інерції в живому світі є стрибки: тіло людини знаходиться під дією сили, що розвивається м'язами ніг. лише на початку стрибка, поки ноги не відділив про сь від землі. Надалі ніякого рухового зусилля вже не потрібно: тіло рухається вперед, долаючи опір повітря і частково силу тяжкості, виключно внаслідок інерції.
II ЗАКОН Ньютона СИЛА - ПРИЧИНА ПРИСКОРЕННЯ. Прискорення прямо пропорційно діючої на тіло силі F і обернено пропорційно масі тіла m.
Розтягуючи динамометр двома руками, людина може розвинути силу, рівну щонайменше 100 Н. Упираючись ногами в петлю, він зможе тягти мотузку вгору з силою близько 1000 Н. Развиваемая при цьому сила називається становий.
Але є способи, за допомогою яких можна збільшити значення сили, що розвивається людиною. Нам на допомогу приходить II закон Ньютона. Людина зможе розвинути велику силу, якщо буде рухатися з прискоренням. Тому, щоб стрибнути далі, спортсмен розганяється. Сильніше вийдуть і удар, якщо він зроблений з розмаху.
М'язова тканина має властивість скорочуватися і розтягуватися, їй притаманні еластичність і пружність, тобто здатність відновлювати свою форму після припинення дії деформуючого зусилля. При цьому пружні характеристики м'язової тканини вище, ніж такі ж показники штучних матеріалів. «Джерелом» сили в тілі людини є м'язи. У тілі людини їх налічується близько 600.
III ЗАКОН Ньютона Виявляється і третій закон Ньютона виявляється справедливим, якщо його розглядати, стосовно людини. C мулу дії, дорівнює силі протидії.
СИЛА ВАГИ, ВЕС, НЕВАГОМІСТЬ Силою тяжкості називається сила, з якою будь-яке тіло притягається Землею. Прискорення вільного падіння для всіх точок на поверхні Землі постійно g = 9,82 м / с 2. Вагою тіла називається сила, з якою тіло, діє на підставку, або розтягує підвіс. Хоча вага виникає в результаті тяжіння тіла Землею, він НЕ ЗАВЖДИ дорівнює силі тяжіння. Явище, при якому вага тіла дорівнює нулю називається невагомістю.
У фізіології вага визначають як величину, пропорційну силі, що діє з боку рідини в півколових каналах внутрішнього вуха людини на нервові закінчення. Зростання прискорення в порівнянні з прискоренням вільного падіння g. яке людина відчуває, перебуваючи на Землі, називається перевантаженням. Великі перевантаження небезпечні для людини.
Уже при прискореннях кілька великих, ніж g. у людини порушується зір, і з'являються галюцинації. При перевантаженнях відбувається уповільнення кровообігу. При прискоренні 5 g. направленому уздовж тіла в напрямку ноги - голова, кров стає важчим настільки, що серце не може гнати її до голови. Людина відчуває відчуття «чорної пелени» перед очима і непритомніє. Якщо прискорення направлено в протилежну сторону (голова - ноги), перед очима постає «червона пелена» і настає втрата свідомості від припливу крові до голови.
Перевантаження в 10 g людина витримує не більше 1 секунди. Виникнення перевантажень пов'язують зі стартами космічних кораблів, при цьому космонавт відчуває перевантаження, рівні 7 - 9 g. Великі навантаження (до 10 g) виникають при розкритті парашута, керованому спуску космічного апарату, різкому маневруванні на швидкісному літаку, автомобільної аварії. Методи боротьби з небезпечними перевантаженнями запропонував К.Е. Ціолковський. Один з них полягає в розташуванні тіла космонавта так, щоб прискорення було направлено перпендикулярно человеческо му тел у. У горизонтальному положенні тренований людина здатна переносити без шкоди для здоров'я навантаження до 30 g.
НЕВАГОМІСТЬ На практиці в земних умовах стан невагомості спостерігають: а) при іммерсіей і. тобто Занурення і тіла в рідину з щільністю, рівною щільності тіла. У цьому випадку вага тіла врівноважується архимедовой силою, тіло стає «невагомим», набуваючи здатність вільно переміщатися в будь-якому напрямку. В невагомості у людини наруш ается вестибулярного ий апарат, зір е. Кожн а й м'язові а чутливість ь. Людина починає таке відчуття, ніби він падає або здійснює політ вниз головою.
При невагомості відбувається перерозподіл маси циркулюючої крові: з нижньої частини тіла вона спрямовується у верхню. Зростаючий потік крові до серця сприймається нервовими закінченнями, які контролюють обсяг і тиск крові; нирки виділяють підвищену кількість води. Одночасно зменшується почуття спраги, встановлюється негативний водний баланс.
Ще одну дію невагомості. До ості і м'язи позбавляються вагового навантаження. Весь характер рухової активності набуває нових рис: людина не ходить, а плаває в космічному кораблі. Для переміщення як усередині корабля, так і поза ним, великі переваги набувають руки, а не ноги. М'язи починають атрофуватися, змінюється. Для того щоб не допустити детрінерованності, космонавти провід ят спеціальні комплекси тренувань.
СИЛА ПРУЖНОСТІ І опорно-рухового СИСТЕМА ЛЮДИНИ Ходьба в вертикальному положенні зумовила ряд серйозних механічних недоліків організму людини. Це зростання навантажень на хребет. Для утримання м'язів і забезпечення рухливості хребет людини придбав складну S - подібну форму, для підтримки якої, в свою чергу потрібні великі навантаження на м'язи і зв'язки тіла.
Хребет людини має складну будову. Кісткова тканина зібрана в ньому в валики, які за формою нагадують маленькі барабани, - хребці. Між ними є міжхребцеві диски, що складаються з м'якої сполучної тканини і дозволяють хребців здійснювати зсуву.
Як правило, хребетний стовп піддається загальному стиску як під впливом ваги тіла, яке на ньому тримається, так і під впливом натягу різних м'язів і сухожиль.
Зміни хребетного стовпа починаються у людини вже з 18-річного віку, тому говорять, що хребет - найбільш рано старіючий орган тіла людини.
СИЛА ТЕРТЯ В СУГЛОБАХ Суглоби людини схожі на шарніри: кульовий і циліндричний. Вся поверхня суглоба, що зазнає тертя, покрите особливої хрящуватою тканиною, просоченою синовіальною рідиною.
ПОРІВНЯННЯ УДАРІВ СПОРТСМЕНІВ Обидва вони розвинули звичайні людські здібності до нанесення спортивних ударів спеціальні ми тренуваннями. В обох випадках сила удару виникає за рахунок зміни імпульсу стоїть людини, що прискорює завдає удар руку зі стану спокою до деякої швидкості, на шляху, що дорівнює розмаху людини. З равни м сил и ударів двох спортсменів боксера і каратиста.
Графік і залежності сили удару спортсменів від часу F, 10 3 Н 3 3000Н 0,01 с = 2 = 30нс 1 3000 Н 0 0,01 0,02 0,03 t, c 0,01 c F, 10 3 Н 3 300Н 0,1 с = 30нс 2 1 300 H 0 0,02 0,1 c 0,012 t, c
Боксер передає великий імпульс, масі противника, збиваючи його з ніг. Каратист концентрує свій удар на дуже маленькій ділянці тіла і намагається завершити його на невеликій глибині. Тому каратист легко може своїм ударом зруйнувати тканини і кістки противника.
МЕХАНІЧНА РОБОТА Механічна робота - фізична величина, що дорівнює добутку сили, що діє на тіло, на переміщення, яка вчинила тіло під дією цієї сили. З точки зору фізики, людина, що утримує в руках вантаж, роботу не робить. Чи так це насправді?
Мозок безперервно посилає волокнам м'язів руки, що утримує вантаж, електричні імпульси - керуючі сигнали. Отримавши сигнал м'яз скорочується, а потім розслабляється. При роботі м'язи в неї суцільним потоком йдуть нервові імпульси і поки одні волокна скорочуються, інші - відпочивають. Отримавши сигнал м'яз скорочується, а потім розслабляється.
При роботі м'язи в неї йдуть нервові імпульси і поки одні волокна скорочуються, інші відпочивають. Н апряжені е м'язів вимагає безперервного витрачання енергії, що приводить до втоми м'язів. До оли рука втомлюється, вона починає тремтіти. При накопиченні м'язової втоми людина може впустити вантаж, впасти, втратити свідомість. Людина тер яет енергі ю. Е слі витрачається енергія, то відбувається робота. Тобто, людина робить роботу, просто утримуючи вантаж, що не переміщує його на будь-яке відстань.
СТАТИКА В ТІЛІ ЛЮДИНИ СТАТИКА займається вивченням сил, що діють на тіла, що знаходяться в рівновазі. Значення сил, що діють в суглобах і м'язах людини, дуже важливо для медицини (і перш за все для лікування травм), не менш важливо для наукового підходу до занять спортом.
Приклад важеля в руці людини У тілі людини багато важелів. Дуже цікаво властивість цих важелів - у них дуже високий коефіцієнт корисної дії, що досягає 98 - 100%. Це пояснюється тим, що в ньому малі втрати на тертя.
Основними робочими м'язами руки, що відповідають за переміщення передпліччя, є біцепс (двоголовий м'яз) і трицепс (триголовий м'яз). Як все м'язів, вони не можуть створювати штовхають зусиль - вони можуть тільки тягнути. Коли людина піднімає однією рукою предмет, біцепс скорочується, а трицепс подовжується. Коли людина опускає предмет, відбувається протилежне.
ВИСНОВКИ У своїй роботі я не розглядала питання, пов'язані з електричними і електромагнітними явищами в організмі людини. Мені здається, що дуже цікаво вивчити і біоритми природи і людини. Чи не описані мною також теплові властивості і закони теплових явищ. процес зору, тобто зв'язку людського організму з оптичними явищами. Цікаві питання, пов'язані з обміном речовин і впливом радіоактивних явищ на наш організм.