Применимость законов физики к живому организму (физика человека)
статья по теме

Применимость законов физики к живому организму (физика человека)

Ниязова Маржона Улукбековна

студентка I курса  группы 34.02.01 Сестринское дело

ГБПОУ ЯНАО "Новоуренгойский многопрофильный колледж"

Преподаватель: Абалымова Алевтина Васильевна

ГБПОУ ЯНАО "Новоуренгойский многопрофильный колледж"

В курсе физики,  изучаемом  в колледже,  практически не  уделяется внимания на  физические   параметры,  характеризующие   человека.  Однако  в  связи  с   изучением  вопросов  психологии,  моделировании   процессов,  происходящих  в  живых   организмах ,  в  технике, развитием  такой  науки  как  бионика   у   нас - студентов  всё  чаще  проявляется  повышенный   интерес  к  изучению физики человека.

В  ходе   изучения   физики человека студенты не   только   удовлетворят   свои   образовательные потребности,  но  и  получат  навыки  исследовательской  деятельности,  познакомятся   с   методами исследования   в  физике  и  биологии,  получат  краткие  данные  о  медицинской   и  биологической аппаратуре.  Навыки,  полученные  при   работе   с   измерительными  приборами,  выполнение практических   работ  и  постановка   эксперимента   пригодятся нам  в  дальнейшей  научно - технической деятельности.  Объяснение  отдельных   процессов,  происходящих  в  живых   организмах ,  на   основе  физических  законов  поможет   обучающимся  установить   причинно - следственные   связи,  существующие   в  живой  и неживой  природе,  сформирует интерес не  только  к физике,  но и биологии.

Например, электропроводность - один из параметров, характеризующих жизненную деятельность живого существа. Известно, что с возникновением живого организма любого вида начинаются биоэлектрические явления, которые прекращаются при гибели живого существа. Человек при этом не является исключением.

Тело человека представляет собой по своим электрофизическим свойствам соленый раствор (раствор электролита). Разные ткани тела человека характеризуются разной концентрацией раствора электролита и разным его составом, вследствие чего различаются по своим диэлектрическим свойствам.

Как любой проводник тело человека можно охарактеризовать его электрической емкостью. Приближенно емкость любого проводника может быть рассчитана как емкость шара, имеющего такую же площадь поверхности.

Решим  задачу:

Какова приблизительно емкость тела человека, если площадь поверхности тела человека равна площади поверхности шара диаметром 1 м ?

Поскольку внутриклеточная жидкость содержит ионы и хорошо проводит электрический ток, внутренние ткани тела человека обладают довольно низким сопротивлением. В целом же сравнительно высокое сопротивление тела человека электрическому току определяется в основном сопротивлением поверхностных слоев кожи (эпидермиса). Проводимость кожи в значительной степени зависит от ее состояния и осуществляется через потовые и сальные железы. Внутри тела человека ток разветвляется и проходит преимущественно вдоль протоков тканевых жидкостей (кровеносных сосудов, нервных стволов, лимфатических узлов и т. д.). Значения сопротивлений разных тканей тела человека приведены в справочниках.

Общее сопротивление тела человека постоянному току (от конца одной руки до конца другой) при сухой неповрежденной коже рук составляет 104-106 Ом. Влажная кожа может уменьшить сопротивление тела до 1000 Ом и ниже.

Задача. Почему опасно работать с электрическим током при повышенной влажности воздуха?

Решение

Ток, проходящий при случайном касании рукой через тело человека;

Ток,    проходящий    через    тело    человека    при    касании    влажной    рукой,

А такая сила тока может оказаться смертельной.

По отношению к переменному току человеческое тело можно рассматривать как параллельносоединенные резистор и конденсатор. Постоянный ток идет только через резистор, и, если активное сопротивление тела большое, сила тока будет невелика. Переменный ток идет и через резистор, и через конденсатор. Так как резистор и конденсатор включены параллельно, их полное сопротивление меньше чисто активного сопротивления и сила тока при данном напряжении должна быть больше, чем в случае постоянного тока.

Сопротивление человеческого тела току различно для разных индивидуумов. Оно также зависит от состояния здоровья человека. Определенно известно, что наличие алкоголя в крови заметно уменьшает сопротивление человеческого тела.

Встречаются люди с уникальными электрическими характеристиками. Например, электрик из болгарского города Габрово Г.Иванов обладает электрическим сопротивлением, в 8 раз более высоким, чем у обычных людей. Он может работать с электрическими цепями, находящимися под напряжением 380В, без защитных средств и не отключая питания. (Для обычного человека напряжение 380В смертельно.)

Определению сопротивления тканей тела человека току (постоянному и переменному) мы делаем специальную лабораторную работу.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ ЧЕЛОВЕКА ПОСТОЯННОМУ И ПЕРЕМЕННОМУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ ТОКУ.

Цель работы:  определить  сопротивление тканей тела человека постоянному  и переменному электрическому току.

Приборы и принадлежности: элементы электрических цепей, изображенных на рисунках, проводники, свинцовые пластинки-электроды, применяемые для электропроцедур.

Последовательность выполнения работы. Упражнение 1

Определение сопротивления тканей тела человека постоянному электрическому

току.

Соберите цепь в соответствии с рисунком. Выключите потенциометр. Переключатель П поставьте в положение а.

Замкните ключ и медленным перемещением движка потенциометра установите силу тока 100 мкА.

Измерьте U и I

Перебросьте  переключатель  П  в  положение  b  и  по  максимальному  отбросу милливольтметра определите ЭДС поляризации.

Вычислите сопротивление R=(U-е)/I

Повторите опыт для другого участка тела.

Запишите ответ, сделайте вывод.

 Упражнение 2

Определение сопротивления тканей тела человека переменному электрическому

току.

Соберите цепь в соответствии с рисунком. Закрепите электроды на том же участке тела, что и в упражнении 1.

Установите ползунком реостата U=0. Замкните ключ. Медленным перемещением движка установите ток 100 мА.

 Измерьте U и I.

 Вычислите сопротивление R.

 Опыт повторите трижды.

 (Больше трех опытов делать не рекомендуется, так как скапливающиеся у клеточных мембран ионы рассасываются медленно, что ведет к искажению результатов.)

              Итак, человек - это сложная биологическая система, которую необходимо изучать с точки зрения, как биологии, так и физики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Безденежных Е.А., Брикман И.С. Физика в живой природе и медицине. - Киев, 1976.
2. Бутырский  Г.А.   Экспериментальные  задачи  по  физике   10-11   класс.   -  М.: Просвещение, 2000.
3. Беркинблит М.Б. и др. Электричество в живых организмах. - М.: Наука, 1988.
4. Гуминский А.А., Леонтьев Н. Н., Маринова К.В. Руководство к лабораторным занятиям по общей и возрастной физиологии. - М., 1990.
5. Енохович А. С. Справочник по физике. - М.: Просвещение, 1991.
6.  Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии, биологии. - М.: Просвещение, 1986.
7. Манойлов В. Е. Электричество и человек. - Л.: Энергоатомиздат, 1988.
8. Хрипкова А. Г. Физиология человека. - М.: Просвещение, 1971.