Механични свойства на тъканите на организма Печат

Механични свойства на тъканите на организма
По своите механични свойства, костите са високо еластични материали. Те имат голям модул на линейна деформация, а границата на якост е близо до границата на издържливост. Костите като главен елемент на опорно - двигателния апарат на човека и животните имат голямо механично натоварване, както от собственото си тегло, така и от мускулните усилия при движенията. Те са подложени на деформации от най - разнообразен род. Например – свиване, огъване, опъване и др. Ако натоварването на елементите на опорно – двиателния апарат създава в тях напрежения, които са по - големи от границата на якост , настапват разрушения във вид на счупване или разтягане на вразки. Строежът на костите е приспособен към натоварванията, на които те са подложени. Съединителнотъканната основа – колагеновите нишки, осигуряват еластичност, а фосфорните и калциевите соли – твърдост и здравина. Деформацията на костите се подчинява на закона на Хук. Съобразно с този закон дългите кости на крайниците, които са подложени предимно на деформация при огъване в областта на неутралния слой, са кухи и имат спонгиозна структура. Това им осигурява нужната здравина при минимално тегло. Тази закономерност се среща навсякъде в природата, където е нужно да се осигури максимална издръжливост на огъване при минимално тегло – ствола на птичите пера, стъблата на растенията, костите на животните и др. Друг характер имат маханичните свойства на меките тъкани – мускулите, съединителната тъкан, които по своите свойства са близки до полимерите. Еластомери се наричат веществата , които при малък модул на линейна деформация са издържливи на големи еластични деформации. За тях са характерни две особености: първо, кривата на зависимостта на деформацията от еластичното напрежение не е линейна, а има S – образен характер, което показва, че те проявяват отклонение от закона на Хук и, второ, механичните им свойства са различни при рязко (динамично) и постепенно (статично) натоварване.

 

 



По своите механични свайства мускулите се отнасят към групата на биологичните еластомери. При внезапно натоварване те се отнасят като визкозни тела – деформацията постепенно нараства, като че веществото притежава разтегливост. При постепенно нарастване на деформацията напрежението в тях постепенно намялява. Следователно мускулите коже да се разглеждат като еластично - визкозни тела, за които са характерни следните две явления : 1) рзтегливост – постепенно изменения на дължината при внезапно изменение на напрежението; 2) релаксация на напрежението – постепенно изменение на напрежението при внезапно изменение на дължината. Биохимичният и биофизичният механизъм на мускулното съкращение при всички мускули е еднакъв: реализатори са белтъците актин и миозин, а източник на енергия е аденозинтрифосфатът (АТФ). Във връзка с някои различия по отношение на детайлите на устройството мускулите се разделят на два типа: напречно набраздени (скелетна мускулатура, сърдечен мускул) и гладки (мускули на вътрешните органи – в стените на червата, кръвоносните съдове, матката и др.). Мускулното съкращение като състояние на механична активност е два вида: изометрично и изотонично. Когато мускулът е фиксиран здраво и не може да се съкрати, активното му състояние се нарича изометрично съкращение (при постоянна дължина). Ако към единия край на мускула е закрепена тежест, при съкращението той я повдига. Такова съкращение се нарича изотонично (при постоянно натоварване). В действителност по време на съкращение се променя както дължината, така и натоварването на мускула. Макар че “чисто” изометрично и “чисто” изотонично съкращение не съществува, при изучаването на мускулната активност на изолирани мускулно влакна е удобно да се различават тези два вида съкращение. Изометричните съкращения дават сведения за възникващите сили, а изотоничните – за извършената работа.

Движение на кръвта по сърдечно – съдовата системa

Кръвоносната сиситема при човека представлява затворена система, която няма контакт с атмосферата. Тя се състои от система от силно раклонени тръби с разтегливи стени – артерии, артериоли, капляри, венули и вени. Сърцето е периодично работеща помпа, която създава разликите в налягането, необходими за движението на кръвта по кръвоносната система. Мощността на сърдечния мускул е 1,3W, което е около 1% от общата мощност, развивана от човешкото тяло.
Кръвната система има два кръка на кръвообращение – голям и малък. Големия кръг на кръвообращение можем да опишем така: при всяко съкращение на сърцето (наречено систола) в аортата, която е изпълнена с кръв се изтласква малък обем кръв, нарече ударен обем. Ударния обем за човек е около 60 – 75 кубични сантиметра. Стените на аортата се разтягат от повишеното налягане, което се нарича систолично. При отпускане на сърцето (наречено диастола) стените на аортата се свиват да изходното си положение и потенциалната енергия на еластичната деформация се превръща в кинетична енергия на кръвта, която се отдалечава от сърцето. Еластичните свойства на артериите са причина да се изглаждат пулсациите в налягането, предизвикани от периодичната работа на сърцето. Еластичната деформация на аортата се разпостранява по артериите като пулсова вълна. Кръвоносните съдове се разполагат в най - различни направления, в това число и вертикално. Артериалните и венозните съдове, по които кръвта тече в противоположни посоки, са разположени в повечето случаи успоредно и са свързани помеждуси с капилярни съдове,така че в известна степен хидростатичното налягане в тях взаимно се компен Скоростта на разпостранение на пулсовата вълна в артериите е около 6 – 8m/s, а честотата й при различните видове животни не е еднаква и зависи от някои постоянни или временни фактори. Например – порода, пол, възраст, нервна възбуда, бременност, температура и др. При говедото нормалната честота на пулса, измерен в удари за минута, е 28 – 80, при свинята – 60 - 80, при кучето – 60 - 120, а при човека – 70 – 80. С изключение на аортата, движението на кръвта по кръвоносните съдове е ламинарно(на слоеве, без завихряния). При някои патологични отклонения, например при непълно отваряне и непълно затваряне на атриовентикулярните или полулунните клапи, движението на кръвта в сърцето се променя, при което възникват характерни звукаве, наречени сърдечни шумове. Кръвоносната система е затворена и налягането на кръвта е по - високо от атмосферното. В медицината кръвно налягане се нарича разликата между налягането на кръвта в кръвоносния съд и атмосферното налягане. Стойността на кръвното налягане зависи от отдалечеността на кръвоносния съд, в който става измерването, до сърцето. За да бъдат сравними резултатите от измерванията е прито то да се измерва на точно определено място – при човека на лявата ръка.

Човешкото тяло като двигател:
Тялото и двигателите имат много общи характеристики. Тялото ползва гориво; изхвърля непотребни вещества; понятия кото работа, мощност, КПД и др., характерни за двигателите се дефинират по същия начин и при човешкото тяло. Тялото обаче е несравнимо по-сложно от който и да е двигател, сътворен от човека. То е и топлинен, и химичен двигател, и електродвигател, и производствена система, действията на която по много сложен начин се координират от система за управление с обратна връзка. Тялото е в състояние дори да произведе някои от своите части, когато те се повредят.

 

Взаимодействия на човека с околната среда чрез пряк контакт:
Кожата е най-външния пласт, който покрива цялото човешко тяло и е най-големият сетивен орган. Чрез кожата усещаме болка, допир, а също и ни предпазва от вредните влияния на околната среда. Най-външния слой се нарича епидермис и се състои от четири пласта. Под епидермиса се намира друг слой, наречен дерма. В дермата са разположени множество нервни окончания, които изпращат до мозъка сигнали. Така ние усещаме допир, студ, топлина, болка. Също така в дермата има мастни жлези, потни жлези, кръвоносни съдове, фоликули (космени канали).
За да почувства човек допир е необходим пряк контакт между него и околната среда. Енергията, която се пренася при допир, е механична и зависи от силата на контакта, т.е. от преместването на рецептора за допир(например една тежка книга предизвиква по-голямо преместване на кожата от друга, по-лека). Чувствителността на кожните рецептори, разположени в различни точки на човешкото тяло, е различна.Прагът на чувствителност се оценява с минималната енергия, необходима да създаде усещане за допир. Способността при допир човек да различи по сила два контакта също не е еднаква в различните части на тялото. Тя зависи от гъстотата на рецепторите в областта на контакта. Например с езика се различават два контакта на разстояние един микрон един от друг, докато за да се различат два контакта върху гърба те трябва да отстоят един от друг на няколко сантиметра. Пряк контакт на човека с околната среда има и при сетивата за вкус и температура. Вкусовите и топлинните рецептори разграничават различни видове дразнения, както и нивото и интензитета на дразнението. Например топлината и студа се възприемат от два различни вида рецептори, разпределени по различен начин върху кожата. Да речем предната част на ръката ( от китката до лакътя ) има десет пъти повече рецептори за студ отколкото за топлина върху единица площ. Предаването на определена миризма до органа на обонянието става чрез процеса дифузия. Самото усещана за аромат обаче се осъществява чрез допир на рецепторите да молекулите, носители на съответната миризма.
Взаимодействия на човека с околната среда от разстояние:
Звукът представлява механична вълна, с честота между 16Hz и 20kHz. Източникът на звук произвежда трептене, което се предава през дадена среда под формата на вълново движение (предаване на енергия между частиците, като в същото време те остават на местата си). Когато достигне до ухото, еханичната вълна предава трептенето на тъпанчевата мембрана и така се създава усещането за звук.
Вестибуларната система на човека представлява течна среда, в която плуват твърди тела, наречени отолити. Тя е разположена в средното ухо. Определя ориентацията на човека по отношение на гравитационната вертикала