"Физика человека"

К Параду наук,

в январе-феврале 2012 г

учитель Долгушина Е.Е.

Рычаги в организме человека

В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами .

Рассмотрим условия равновесия рычага на примере соединения черепа с позвоночником . Здесь ось вращения рычага проходит через сочленение черепа с первым позвонком. Спереди от точки опоры на относительно коротком плече действует сила тяжести головы, позади – сила тяги мышц и связок, прикрепленных к затылочной кости

Рука - это совершенный рычаг , точка опоры которого находится в локтевом суставе. Под действием силы рычаг – рука поднимает груз, находящийся на ладони. Точка приложения силы находится на расстоянии =3 см (т.е. плечо силы =3 см), а плечо силы тяжести =30 см.

Другим примером работы рычага является действие свода стопы при подъеме на пальцы . Опорой О рычага, через которую проходит ось вращения, служат головки плюсневых костей. Преодолеваемая сила – вес всего тела.

• Система кровообращения основана на работе сердца , перекачивающего кровь со скоростью 11 м/с, то есть 40 км/ч.
• Каждую минуту спокойной работы сердце пропускает через себя 3,6 кг (около 3,6 л) крови.

Сокращения сердечной мышцы создают в жидкости т.н. избыточное давление, иначе говоря, напряжение, превышающее давление воздуха, который окружает наше тело. Избыточное давление, названное в медицине артериальным , измеряется от условного нуля, в качестве которого как раз и выступает атмосферное давление .

В кровеносных сосудах поддерживается различная скорость крови: в артериях - 50 см/с, в венах - 20 см/с. В капиллярах течение крови замедляется по причине их мелкого поперечного диаметра. Здесь скорость кровотока насчитывает максимум 2 мм/с.

Общая протяженность всех сосудов нашего тела насчитывает порядка 100 тыс. км, а их площадь приближенно составляет 7000 м2, что равняется площади 10 футбольных полей. На каждый квадратный сантиметр мышечной ткани приходится от 3000 до 5000 капилляров и более. Из этих сосудов постоянно функционируют лишь 10%, остальные "отдыхают", являясь закрытыми.

Они подключаются к работе лишь во время выполнения человеком движений, связанных с очень большими физическими нагрузками.

Емкость кровеносной системы (артерий, вен, капилляров) значительно больше общего объема крови в организме. Кровь не заполняет кровеносную систему до краев, а с большим или меньшим постоянством находится лишь в какой-то части организма, оставляя значительную долю сосудистой системы "пустой". Дело в том, что протяженность кровеносной системы человека может доходить до 100 000 километров для ее заполнения требуется 200000 литров, т.е. по 2 литра крови на один километр, тогда как наш организм располагает лишь 5-7 литрами. Грубо говоря, кровеносная система человека заполнена на 1/40 000 ее потенциального объема.

Сила, развиваемая сердцем при сокращении, Н

70-90

Работа сердца:

  при одном сокращении, Дж

1

  в течение суток, кДж

86,4

Средняя мощность, развиваемая сердцем, Вт

2,2

Объем крови, выбрасываемый сердцем за одно сокращение, см 3

60-80

Объем крови, выбрасываемый сердцем, л:

  за 1 мин

   при 70 сердцебиениях в минуту

4,2-5,6

   при лыжных гонках

25-35

   при работе средней интенсивности

18

  за 1 ч

252-336

  в сутки

6050-8100

  в год, млн.

2,2-3,7

Электрические параметры человека

Удельное сопротивление тканей тела

мышцы

1,5 Ом*м

кровь

1,8 Ом*м

верхний слой кожи (сухой)

3,3*10 5

кость без надкостницы

2*10 6

Диэлектрическая проницаемость

кровь

кожа сухая

85,5

40-50

кость без надкостницы

6-10

Сопротивление тела человека от конца одной руки до конца дргой, при неповрежденной сухой коже рук.

15 кОм

Безопасная сила тока через тело человека

1 мА

Сила тока через тело, с очень высокой вероятностью приводящая к серьезным повреждениям организма

100мА

Безопасное напряжение для сырых помещений

12В

Безопасное напряжение для сухих помещений

36 В

Тепловые параметры человека

1

Нормальная температура тела человека

3 6,7 0 С

лба человека

2

ладони рук человека.

33,4 0 С

32,8 0 С

Температура замерзания (плавления) крови.

3

- 0,56 – 0, 58 0 С

Благоприятная относительная влажность.

4

5

40 – 60 %

Поверхностное натяжение крови.

60 мН/м

Смертельная температура тела человека.

6

26 0 С

Удельная теплоемкость крови.

7

3900Дж/кг • 0 С

Плотность тела человека.

8

1036кг/м 3

Плотность крови.

1050 – 1064 кг/м 3