Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 203
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
). Максимальная сила Р0, которую может развивать мышца, зависит от ее начальной длины и области перекрытия актиновых и миозиновых нитей, в которой могут замыкаться мостики: при начальной длине саркомера 2,2 мкм в сокращении участвуют все мостики.
Если длина мышцы больше, то и количество мостиков в мышце больше, поэтому и возникающая сила будет больше. На рис. б большей длине мышцы (l1 > l2) соответствует большая сила (Р01 > Р02).
Изотонический режим — когда искусственно поддерживается постоянство напряжения мышцы. Например, мышца поднимает постоянный груз Р = const, а регистрируется изменение ее длины при сокращении.
Схема опыта для реализации этого режима показана на рис. а.
Изотонический режим:
а) схема установки для реализации режима: Р — нагрузка, Д, — датчик изменения
длины; б) временная зависимость изменения длины мышцы ∆l одиночного
сокращения мышцы , Р — нагрузка
При этом режиме к незакрепленному концу мышцы подвешивается груз Р, а на электроды подается электрический импульс. Регистрируется сокращение мышцы, т. е. изменение ее длины ∆l со временем. В изотоническом режиме мышца быстро сокращается до определенной длины, а затем расслабляется. Вид зависимости ∆l (t) для двух различных нагрузок показан на рис. б. При изотоническом режиме имеет место следующее: чем больше груз Р, тем меньше укорочение мышцы и короче время удержания груза. При некоторой нагрузке Р = Р0мышца совсем перестанет поднимать груз. Это значение Р0 и будет максимальной силой изометрического сокращения для данной мышцы.
При увеличении нагрузки угол наклона восходящей части кривой изотонического сокращения уменьшается: α2 < α2 рис.б. Это означает, что скорость укорочения с ростом нагрузки падает.
Уравнения Хилла
Между нагрузкой (Р) и скоростью укорочения мышцы (v) при изотоническом сокращении существует зависимость, выражаемая уравнением Хилла:
, или 
где а — постоянная, имеющая размерность силы;
Ро— постоянная, соответствующая максимальной силе, развиваемой в изотоническом режиме (максимальный груз, который удерживает мышца без ее удлинения); b — константа, имеющая размерность скорости.
Анализ уравнения показывает, что в зависимости от нагрузки Р поведение мышцы, т. е. ее сокращение, проявляется по-разному.
Развитие наибольшей мощности и эффективности сокращения достигается при усилиях 0,3—0,4 от максимальной изометрической нагрузки Р0 для данной мышцы. Это используют, например, спортсмены-велогонщики: при переходе с равнины на горный участок нагрузка на мышцы возрастает и спортсмен переключает скорость на низшую передачу, тем самым уменьшая P, приближая ее к Ропт.
6.Сосудистая ткань. Эластические свойства сосудов
Ткань кровеносных сосудов (сосудистая ткань). Механические свойства кровеносных сосудов определяются главным образом свойствами коллагена, эластина и гладких мышечных волокон. Содержание этих составляющих сосудистой ткани изменяется по ходу кровеносной системы: отношение эластина к коллагену в общей сонной артерии 2:1, а в бедренной артерии 1:2. С удалением от сердца увеличивается доля гладких мышечных волокон, в артериолах они уже являются основной составляющей сосудистой ткани.
П
ри детальном исследовании механических свойств сосудистой ткани различают, каким образом вырезан из сосуда образец (вдоль или поперек сосуда). Можно, однако, рассматривать деформацию сосуда в целом как результат действия давления изнутри на упругий цилиндр.
Рассмотрим цилиндрическую часть кровеносного сосуда длиной l, толщиной h и радиусом внутренней части r. Сечения вдоль и поперек оси цилиндра показаны на рис. 8.22, а, б. Две половины цилиндрического сосуда взаимодействуют между собой по сечениям стенок цилиндра (заштрихованные области на рис. 8.22, а). Общая площадь этого «сечения взаимодействия» равна 2hl. Если в сосудистой стенке существует механическое напряжение а, то сила взаимодействия двух половинок сосуда равна
Эта сила уравновешивается силами давления на цилиндр изнутри (они показаны стрелками на рис. 8.22, б). Силы направлены под разными углами к горизонтальной плоскости (на рисунке). Для того чтобы найти их равнодействующую, следует просуммировать горизонтальные проекции. Однако проще найти равнодействующую силу, если умножить давление на проекцию площади полуцилиндра на вертикальную плоскость ОО'. Эта проекция равна 2rl. Тогда выражение для силы через давление имеет вид
(3) Приравнивая (2) и (3) , получаем σ • 2hl = р • 2rl, откуда
Это уравнение Ламе.
Эластические свойства сосудов или отделов сосудистой системы часто характеризуются такой величиной, как растяжимость (С), которая отражает, насколько изменяется их объем (Д V) в ответ на определенное изменение трансмурального давления(АР):
Трансмуральное давление представляет собой разность между внутренним и внешним давлением на сосудистую стенку.
Эластические свойства вен важны для их функции по депонированию крови. Так как вены столь растяжимы, что даже небольшие изменения периферического венозного давления могут вызвать перемещение существенного объема циркулирующей крови в периферический венозный пул или из него. Переход в вертикаль – нос положение тела, например, увеличивает венозное давление в нижних конечностях и способствует накоплению крови (создание пула) в этих сосудах. К счастью, данный процесс может быть уравновешен активным сужением вен. В суженных венах объем крови может соответствовать норме (точка С) или даже быть ниже нормы (точка D), несмотря на более высокое, чем венозное давление. Сужение периферических вен само по себе способно повышать периферическое венозное давление и перемещать кровь из венозного резервуара.
Эластические свойства артерий позволяют им функционировать в качестве резервуара в промежутке между сокращениями сердца. Артерии играют важную роль в превращении пульсирующего потока крови, изгоняемого из сердца, в постоянный поток через сосудистое русло системных органов. С этой точки зрения, артерии выполняют функцию буфера. В начале фазы быстрого изгнания объем артериальной крови увеличивается, так как кровь поступает в 1 аорту быстрее, чем она проходит в просвет системных артериол. Таким образом, часть той работы, которую сердце выполняет при выбросе крови, уходит на растяжение эластических стенок артерий. Ближе к концу систолы и на протяжении диастолы, артериальный объем уменьшается, поскольку кровоток, выходящий из артерий, превышает кровоток, поступающий в аорту. Находящаяся в растянутом состоянии артериальная стенка сокращается и при этом утрачивает накопленную потенциальную энергию. Данная энергия, перешедшая из одной формы в другую, и обеспечивает работу по продвижению крови через периферическое сосудистое русло во время диастолы. Если бы артерии представляли собой жесткие трубки, не способные аккумулировать энергию за счет эластического растяжения, артериальное давлением немедленно падало бы до нуля при окончании процесса каждого сердечного выброса.
7. Заключение
Для начала хотелось бы сказать о роли различных типов биологических тканей в организме человека. Эпителиальные ткани образуют покровы животных (людей), выстилают полости тела и внутренних органов.. Выполняет защитную, секреторную, газообменную, высасывающую и некоторые другие функции. Защищают тело от ударов, переохлаждений, пере греха и повреждений.
Соединительные ткани состоят из небольшого числа клеток, разбросанных в массе межклеточного вещества, и выполняют опорную, поддерживающую, защитную и связываю щурю функции. Кровь - своеобразная соединительная ткань.
Мышечные ткани придают форму телу, поддерживают и защищают внутренние органы. Скелет образует структурную основу тела и в значительной мере определяет его форму и размер. Роль костей не ограничивается функцией опоры. Входящие в состав их тканей минеральные соли--одни из важнейших элементов обменных процессов. В костях находится также один из основных органов кроветворения -- костный мозг.
Следовательно нам, как будущим врачам, чья работа напрямую будет связана в человеческим организмом, а вследствие и с его биологическими тканями, необходимо знать как структуру, функции так и свойства тканей с физической точки зрения.
8. Список литературы
А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко «Медицинская и биологическая физика» М. 2010.
Г. Ильич, В. Лещенко «Медицинская и биологическая физика». М. 2009.
Лекция по Медицинской и Биологической Физике
Ресурсы сети Интернет
http://ru.wikipedia.org
http://www.medikalsite.ru
Если длина мышцы больше, то и количество мостиков в мышце больше, поэтому и возникающая сила будет больше. На рис. б большей длине мышцы (l1 > l2) соответствует большая сила (Р01 > Р02).
Изотонический режим — когда искусственно поддерживается постоянство напряжения мышцы. Например, мышца поднимает постоянный груз Р = const, а регистрируется изменение ее длины при сокращении.
Схема опыта для реализации этого режима показана на рис. а.
Изотонический режим:а) схема установки для реализации режима: Р — нагрузка, Д, — датчик изменения
длины; б) временная зависимость изменения длины мышцы ∆l одиночного
сокращения мышцы , Р — нагрузка
При этом режиме к незакрепленному концу мышцы подвешивается груз Р, а на электроды подается электрический импульс. Регистрируется сокращение мышцы, т. е. изменение ее длины ∆l со временем. В изотоническом режиме мышца быстро сокращается до определенной длины, а затем расслабляется. Вид зависимости ∆l (t) для двух различных нагрузок показан на рис. б. При изотоническом режиме имеет место следующее: чем больше груз Р, тем меньше укорочение мышцы и короче время удержания груза. При некоторой нагрузке Р = Р0мышца совсем перестанет поднимать груз. Это значение Р0 и будет максимальной силой изометрического сокращения для данной мышцы.
При увеличении нагрузки угол наклона восходящей части кривой изотонического сокращения уменьшается: α2 < α2 рис.б. Это означает, что скорость укорочения с ростом нагрузки падает.
Уравнения Хилла
Между нагрузкой (Р) и скоростью укорочения мышцы (v) при изотоническом сокращении существует зависимость, выражаемая уравнением Хилла:
, или где а — постоянная, имеющая размерность силы;
Ро— постоянная, соответствующая максимальной силе, развиваемой в изотоническом режиме (максимальный груз, который удерживает мышца без ее удлинения); b — константа, имеющая размерность скорости.
Анализ уравнения показывает, что в зависимости от нагрузки Р поведение мышцы, т. е. ее сокращение, проявляется по-разному.
Развитие наибольшей мощности и эффективности сокращения достигается при усилиях 0,3—0,4 от максимальной изометрической нагрузки Р0 для данной мышцы. Это используют, например, спортсмены-велогонщики: при переходе с равнины на горный участок нагрузка на мышцы возрастает и спортсмен переключает скорость на низшую передачу, тем самым уменьшая P, приближая ее к Ропт.
6.Сосудистая ткань. Эластические свойства сосудов
Ткань кровеносных сосудов (сосудистая ткань). Механические свойства кровеносных сосудов определяются главным образом свойствами коллагена, эластина и гладких мышечных волокон. Содержание этих составляющих сосудистой ткани изменяется по ходу кровеносной системы: отношение эластина к коллагену в общей сонной артерии 2:1, а в бедренной артерии 1:2. С удалением от сердца увеличивается доля гладких мышечных волокон, в артериолах они уже являются основной составляющей сосудистой ткани.
П
ри детальном исследовании механических свойств сосудистой ткани различают, каким образом вырезан из сосуда образец (вдоль или поперек сосуда). Можно, однако, рассматривать деформацию сосуда в целом как результат действия давления изнутри на упругий цилиндр.Рассмотрим цилиндрическую часть кровеносного сосуда длиной l, толщиной h и радиусом внутренней части r. Сечения вдоль и поперек оси цилиндра показаны на рис. 8.22, а, б. Две половины цилиндрического сосуда взаимодействуют между собой по сечениям стенок цилиндра (заштрихованные области на рис. 8.22, а). Общая площадь этого «сечения взаимодействия» равна 2hl. Если в сосудистой стенке существует механическое напряжение а, то сила взаимодействия двух половинок сосуда равна
Эта сила уравновешивается силами давления на цилиндр изнутри (они показаны стрелками на рис. 8.22, б). Силы направлены под разными углами к горизонтальной плоскости (на рисунке). Для того чтобы найти их равнодействующую, следует просуммировать горизонтальные проекции. Однако проще найти равнодействующую силу, если умножить давление на проекцию площади полуцилиндра на вертикальную плоскость ОО'. Эта проекция равна 2rl. Тогда выражение для силы через давление имеет вид
(3) Приравнивая (2) и (3) , получаем σ • 2hl = р • 2rl, откуда Это уравнение Ламе.Эластические свойства сосудов или отделов сосудистой системы часто характеризуются такой величиной, как растяжимость (С), которая отражает, насколько изменяется их объем (Д V) в ответ на определенное изменение трансмурального давления(АР):
Трансмуральное давление представляет собой разность между внутренним и внешним давлением на сосудистую стенку.Эластические свойства вен важны для их функции по депонированию крови. Так как вены столь растяжимы, что даже небольшие изменения периферического венозного давления могут вызвать перемещение существенного объема циркулирующей крови в периферический венозный пул или из него. Переход в вертикаль – нос положение тела, например, увеличивает венозное давление в нижних конечностях и способствует накоплению крови (создание пула) в этих сосудах. К счастью, данный процесс может быть уравновешен активным сужением вен. В суженных венах объем крови может соответствовать норме (точка С) или даже быть ниже нормы (точка D), несмотря на более высокое, чем венозное давление. Сужение периферических вен само по себе способно повышать периферическое венозное давление и перемещать кровь из венозного резервуара.
Эластические свойства артерий позволяют им функционировать в качестве резервуара в промежутке между сокращениями сердца. Артерии играют важную роль в превращении пульсирующего потока крови, изгоняемого из сердца, в постоянный поток через сосудистое русло системных органов. С этой точки зрения, артерии выполняют функцию буфера. В начале фазы быстрого изгнания объем артериальной крови увеличивается, так как кровь поступает в 1 аорту быстрее, чем она проходит в просвет системных артериол. Таким образом, часть той работы, которую сердце выполняет при выбросе крови, уходит на растяжение эластических стенок артерий. Ближе к концу систолы и на протяжении диастолы, артериальный объем уменьшается, поскольку кровоток, выходящий из артерий, превышает кровоток, поступающий в аорту. Находящаяся в растянутом состоянии артериальная стенка сокращается и при этом утрачивает накопленную потенциальную энергию. Данная энергия, перешедшая из одной формы в другую, и обеспечивает работу по продвижению крови через периферическое сосудистое русло во время диастолы. Если бы артерии представляли собой жесткие трубки, не способные аккумулировать энергию за счет эластического растяжения, артериальное давлением немедленно падало бы до нуля при окончании процесса каждого сердечного выброса.
7. Заключение
Для начала хотелось бы сказать о роли различных типов биологических тканей в организме человека. Эпителиальные ткани образуют покровы животных (людей), выстилают полости тела и внутренних органов.. Выполняет защитную, секреторную, газообменную, высасывающую и некоторые другие функции. Защищают тело от ударов, переохлаждений, пере греха и повреждений.
Соединительные ткани состоят из небольшого числа клеток, разбросанных в массе межклеточного вещества, и выполняют опорную, поддерживающую, защитную и связываю щурю функции. Кровь - своеобразная соединительная ткань.
Мышечные ткани придают форму телу, поддерживают и защищают внутренние органы. Скелет образует структурную основу тела и в значительной мере определяет его форму и размер. Роль костей не ограничивается функцией опоры. Входящие в состав их тканей минеральные соли--одни из важнейших элементов обменных процессов. В костях находится также один из основных органов кроветворения -- костный мозг.
Следовательно нам, как будущим врачам, чья работа напрямую будет связана в человеческим организмом, а вследствие и с его биологическими тканями, необходимо знать как структуру, функции так и свойства тканей с физической точки зрения.
8. Список литературы
А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко «Медицинская и биологическая физика» М. 2010.
Г. Ильич, В. Лещенко «Медицинская и биологическая физика». М. 2009.
Лекция по Медицинской и Биологической Физике
Ресурсы сети Интернет
http://ru.wikipedia.org
http://www.medikalsite.ru