Физика человеческого организма

Слайд 1

Слайд 2

ЗАКОНЫ НЬЮТОНА И ЧЕЛОВЕК Если рассматривать человека как объект изучения физики, то мы видим, что многие привычные нам действия полностью подчиняются законам механики. К нему, так же как и ко всем физическим телам применимы законы Ньютона.

Слайд 3

Если на тело не действуют другие тела, или действие тел скомпенсировано, то тело находится в покое или движется с постоянной скоростью. Такое движение называют движением по инерции. I закон Ньютона

Слайд 4

Типичным случаем использования инерции в живом мире являются прыжки: тело человека находится под действием силы, развиваемой мышцами ног , лишь в начале прыжка, пока ноги не отделил о сь от земли. В дальнейшем никакого двигательного усилия уже не нужно: тело движется вперед, преодолевая сопротивление воздуха и частично силу тяжести, исключительно вследствие инерции.

Слайд 5

II ЗАКОН НЬЮТОНА СИЛА – ПРИЧИНА УСКОРЕНИЯ. Ускорение прямо пропорционально действующей на тело силе F и обратно пропорционально массе тела m.

Слайд 6

Растягивая динамометр двумя руками, человек может развить силу, равную по меньшей мере 100 Н. Упираясь ногами в петлю, он сможет тянуть веревку вверх с силой около 1000 Н. Развиваемая при этом сила называется становой.

Слайд 7

Но есть способы, с помощью которых можно увеличить значение силы, развиваемой человеком. Нам на помощь приходит II закон Ньютона. Человек сможет развить большую силу, если будет двигаться с ускорением. Поэтому, чтобы прыгнуть дальше, спортсмен разгоняется. Сильнее получатся и удар, если он сделан с размаха.

Слайд 8

Мышечная ткань обладает свойством сокращаться и растягиваться, ей присущи эластичность и упругость, то есть способность восстанавливать свою форму после прекращения действия деформирующего усилия. При этом упругие характеристики мышечной ткани выше, чем такие же показатели искусственных материалов. «Источником» силы в теле человека являются мышцы. В теле человека их насчитывается около 600.

Слайд 9

III ЗАКОН НЬЮТОНА Оказывается и третий закон Ньютона оказывается справедливым, если его рассматривать, применительно к человеку. C ила действия, равна силе противодействия.

Слайд 10

СИЛА ТЯЖЕСТИ, ВЕС, НЕВЕСОМОСТЬ Силой тяжести называется сила, с которой любое тело притягивается Землей. Ускорение свободного падения для всех точек на поверхности Земли постоянно g =9,82 м/с 2 . Весом тела называется сила, с которой тело, действует на подставку, или растягивает подвес . Хотя вес возникает в результате притяжения тела Землей, он НЕ ВСЕГДА равен силе тяжести. Явление, при котором вес тела равен нулю называется невесомостью .

Слайд 11

В физиологии вес определяют как величину, пропорциональную силе, действующей со стороны жидкости в полукружных каналах внутреннего уха человека на нервные окончания. Возрастание ускорения по сравнению с ускорением свободного падения g , которое человек испытывает, находясь на Земле, называется перегрузкой. Большие перегрузки опасны для человека.

Слайд 12

Перегрузка

Слайд 13

Уже при ускорениях несколько больших, чем g , у человека нарушается зрение, и появляются галлюцинации. При перегрузках происходит замедление кровообращения. При ускорении 5 g , направленном вдоль тела в направлении ноги – голова, кровь утяжеляется настолько, что сердце не может гнать ее к голове. Человек испытывает ощущение «черной пелены» перед глазами и теряет сознание. Если ускорение направлено в противоположную сторону (голова – ноги), перед глазами встает «красная пелена» и наступает потеря сознания от прилива крови к голове.

Слайд 14

Перегрузку в 10 g человек выдерживает не более 1 секунды. Возникновение перегрузок связывают со стартами космических кораблей, при этом космонавт испытывает перегрузки, равные 7 – 9 g . Большие перегрузки (до 10 g ) возникают при раскрытии парашюта, управляемом спуске космического аппарата, резком маневрировании на скоростном самолете, автомобильной аварии. Методы борьбы с опасными перегрузками предложил К.Э. Циолковский. Один из них заключается в расположении тела космонавта так, чтобы ускорение было направлено перпендикулярно человеческо му тел у . В горизонтальном положении тренированный человек способен переносить без вреда для здоровья нагрузку до 30 g .

Слайд 15

НЕВЕСОМОСТЬ На практике в земных условиях состояние невесомости наблюдают: а) при иммерси и , т.е. погружени и тела в жидкость с плотностью, равной плотности тела. В этом случае вес тела уравновешивается архимедовой силой, тело становится «невесомым», приобретая способность свободно перемещаться в любом направлении. В невесомости у человека наруш ается вестибулярн ый аппарат, зрени е , кожн ая и мышечн ая чувствительност ь . Человек начинает такое ощущение, как будто он падает или совершает полет вниз головой .

Слайд 16

При невесомости происходит перераспределение массы циркулирующей крови: из нижней части тела она устремляется в верхнюю. Возрастающий поток крови к сердцу воспринимается нервными окончаниями, которые контролируют объем и давление крови; почки выделяют повышенное количество воды. Одновременно уменьшается чувство жажды, устанавливается отрицательный водный баланс.

Слайд 17

Еще одно действие невесомости : К ости и мышцы лишаются весовой нагрузки. Весь характер двигательной активности приобретает новые черты: человек не ходит, а плавает в космическом корабле. Для перемещения как внутри корабля, так и вне его, большие преимущества приобретают руки, а не ноги. Мышцы начинают атрофироваться, меняется . Для того чтобы не допустить детринерованности, космонавты провод ят специальные комплексы тренировок.

Слайд 18

СИЛА УПРУГОСТИ И ОПОРНОДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕКА Ходьба в вертикальном положении обусловила ряд серьезных механических недостатков организма человека. Это возрастание нагрузок на позвоночник. Для удержания мышц и обеспечения подвижности позвоночник человека приобрел сложную S – образную форму, для поддержания которой, в свою очередь требуются большие нагрузки на мышцы и связки тела.

Слайд 19

Позвоночник человека имеет сложное строение. Костная ткань собрана в нем в валики, по форме напоминающие маленькие барабаны, - позвонки. Между ними имеются межпозвонковые диски, состоящие из мягкой соединительной ткани и позволяющие позвонкам совершать смещения.

Слайд 20

Как правило, позвоночный столб подвергается общему сжатию как под воздействием веса тела, которое на нем держится, так и под воздействием натяжения различных мышц и сухожилий.

Слайд 21

Изменения позвоночного столба начинаются у человека уже с 18-летнего возраста, поэтому говорят, что позвоночник – наиболее рано стареющий орган тела человека .

Слайд 22

СИЛА ТРЕНИЯ В СУСТАВАХ Суставы человека похожи на шарниры: шаровой и цилиндрический . Вся поверхность сустава, испытывающего трение, покрыто особой хрящеватой тканью, пропитанной синовиальной жидкостью.

Слайд 23

СРАВНЕНИЕ УДАРОВ СПОРТСМЕНОВ Оба они развили обычные человеческие способности к нанесению спортивных ударов специальны ми тренировками. В обоих случаях сила удара возникает за счет изменения импульса стоящего человека, ускоряющего наносящую удар руку из состояния покоя до некоторой скорости, на пути, равном размаху человека. С равни м сил ы ударов двух спортсменов боксера и каратиста.

Слайд 24

График и зависимости силы удара спортсменов от времени F, 10 3 Н 3 3000Н  0,01с= 2 =30Нс 1 3000 Н 0 0,01 0,02 0,03 t, c 0,01 c F, 10 3 Н 3 300Н  0,1с=30Нс 2 1 300 H 0 0,02 0,1 c 0,012 t,c

Слайд 25

Боксер передает большой импульс, массе противника, сбивая его с ног. Каратист концентрирует свой удар на очень маленьком участке тела и старается завершить его на небольшой глубине. Поэтому каратист легко может своим ударом разрушить ткани и кости противника.

Слайд 26

МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА Механическая работа – физическая величина, равная произведению силы, действующей на тело, на перемещение, которое совершило тело под действием этой силы . С точки зрения физики, человек, удерживающий в руках груз, работу не совершает. Так ли это на самом деле?

Слайд 27

Мозг непрерывно посылает волокнам мышц руки, удерживающей груз, электрические импульсы – управляющие сигналы. Получившая сигнал мышца сокращается, а затем расслабляется. При работе мышцы в нее сплошным потоком идут нервные импульсы и пока одни волокна сокращаются, другие – отдыхают. Получившая сигнал мышца сокращается, а затем расслабляется.

Слайд 28

При работе мышцы в нее идут нервные импульсы и пока одни волокна сокращаются, другие отдыхают. Н апряжени е мышц требует непрерывного расходования энергии, приводящего к усталости мышц. К огда рука устает, она начинает дрожать. При накоплении мышечной усталости человек может уронить груз, упасть, потерять сознание. Человек тер яет энерги ю . Е сли расходуется энергия, то совершается работа . То есть, человек совершает работу, просто удерживая груз, не перемещая его на какое-либо расстояние.

Слайд 29

СТАТИКА В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА СТАТИКА занимается изучением сил, действующих на тела, находящиеся в равновесии. Значение сил, действующих в суставах и мышцах человека, очень важно для медицины (и прежде всего для лечения травм), не менее важно для научного подхода к занятиям спортом.

Слайд 30

Пример рычага в руке человека В теле человека много рычагов. Очень интересно свойство этих рычагов – у них очень высокий коэффициент полезного действия, достигающий 98 – 100%. Это объясняется тем, что в нем малы потери на трение .

Слайд 31

Основными рабочими мышцами руки, отвечающими за перемещение предплечья, являются бицепс (двуглавая мышца) и трицепс (трехглавая мышца). Как все мышц, они не могут создавать толкающих усилий – они могут только тянуть. Когда человек поднимает одной рукой предмет, бицепс сокращается, а трицепс удлиняется. Когда человек опускает предмет, происходит противоположное.

Слайд 32

ВЫВОДЫ В своей работе я не рассматривала вопросы, связанные с электрическими и электромагнитными явлениями в организме человека. Мне кажется, что очень интересно изучить и биоритмы природы и человека. Не описаны мною также тепловые свойства и законы тепловых явлений , процесс зрения, то есть связи человеческого организма с оптическими явлениями. Интересны вопросы, связанные с обменом веществ и влиянием радиоактивных явлений на наш организм.