Ответ: 14,9Вт

Ответ: 1,44Дж.

Решение.

Задачи для самоконтроля.

Задача №1 (типовые задачи – 2 уровень)

Найти потенциальную энергию, приходящуюся на единицу объема кости, если кость растянута так, что напряжение в ней составляет 3*10⁹Па. Модуль упругости кости принять равным 22,5*10⁹Па.

Решение:

1) Запишем краткое условие задачи.

s=3*10⁹Па

E=22,5*10⁹Па.

2) Запишем формулу потенциальной энергии упруго деформированного тела W=k(DL)²/2=ES(DL)²/2L₀

Определим удельную энергию, т.е. энергию единичного объема: W/V=ES(DL)²/(2L₀*V)= ES(DL)²/(2L₀²*S). Используем закон Гука в виде: DL/L₀=s/E. Проведя соответствующие сокращения и подстановки, получим: W/V=Es²/2E²=s²/2E

2) Подставим числовые значения: W/V=9*10¹⁸/2*22,5*10⁹ =2*10⁸ (Дж/м³)

Ответ: 2*10⁸Дж/м³.

Задача №2 (типовые задачи – 2 уровень)

При измерении силы кисти руки динамометр показал 600Н. Определить работу, совершаемую человеком при сжатии пружины динамометра, если для укорочения ее на 0,4мм требуется усилие 50Н.

1) Запишем краткое условие задачи, указав все величины в системе СИ.

F=600Н

F₀=50Н

DL₀=0,4мм=4*10^-4м

2) Запишем формулу для вычисления работы силы упругости: A=F²/2k. Подставим в данную формулу выражение для коэффициента k=F₀/DL₀, полученное из закона Гука. В этом случае формула работы примет вид: A=F²*DL₀/2F₀

3) Подставим числовые значения: А=600²*4*10^-4/100=1,44(Дж)

Задача №3 (типовые задачи – 2 уровень)

Какую среднюю мощность развивает человек при ходьбе, если продолжительность шага 0,5с? Считать, что работа затрачивается на ускорение и замедление нижних конечностей. Угловое перемещение ног около Dj=30^о. Момент инерции нижней конечности равен 1,7кг*м². Движение ног рассматривать как равнопеременное вращательное.

Решение:

1) Запишем краткое условие задачи:

Dt=0,5с

Dj=30⁰=p/6

I=1,7кг*м²

2) Определим работу за один шаг (правая и левая нога): A=Iw²/2*2=Iw²

Используя формулу средней угловой скорости w_ср=Dj/Dt, получим: w=2w_ср=2Dj/Dt; N=A/Dt=4I(Dj)²/(Dt)³

3) Подставим числовые значения: N=4*1,7*(3,14)²/(0,5³*36)=14,9(Вт)

Задача № 4 (ситуационные задачи – 3 уровень)

По законам механики шесть степеней свободы исчерпывают все возможные перемещения тела в пространстве. Какое значение имеет для человека наличие семи степеней свободы у кисти руки?

Ответ: Наличие более шести степеней свободы указывает на то, что одно и то же движение конечного звена может совершаться при разных положениях промежуточных звеньев.

Задача № 5 (ситуационные задачи – 3 уровень)

Какова роль движения рук при ходьбе?

Ответ: Движение ног, перемещающихся в двух параллельных плоскостях, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, создает момент сил, стремящийся повернуть корпус человека вокруг вертикальной оси. Руками человек размахивает «навстречу» движению ног, создавая тем самым момент сил противоположного знака.

Задача № 6 (ситуационные задачи – 3 уровень)

В теле человека встречаются рычаги I и II рода. Имеются ли у него рычаги, которые используются как рычаги обоих родов? Каковы причины проигрыша в силе большинства рычагов, входящих в кинематические цепи тела человека?

Ответ: Для разных мышц, прикрепленных в разных местах костного звена, рычаг может быть разного рода. Например, относительно своих сгибателей предплечье представляет рычаг II-го рода, относительно же мышц разгибателей (при удержании груза над головой) – рычаг I-го рода.

Проигрыш в силе рычагов, входящих в кинематические цепи тела человека, обусловлен малыми значениями величин плеч сил из-за того, что мышцы прикрепляются вблизи точек опор (суставов) и развиваемые ими усилия направлены под углом к рычагу (кости). Кроме того, при больших нагрузках напрягаются все мышцы, окружающие сустав, создавая дополнительное давление между соприкасающимися поверхостями и увеличивая тем самым силу трения между ними.

4.4. Основная литература:

1. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика, 1987, с.114-117, 120-124; 1982, с.47-50, 58-62.

2. Ю.А. Владимиров. Биофизика, 1983, с.213-219.

3. П.Г. Костюк. Биофизика, 1988, с.255-275, 464-469.

4. Лекция «Основы биореологии и гемодинамики»

4.5. Дополнительная литература:

1. Н.М. Ливенцев. Курс физики для медвузов,1974, с.44-47.

2. Н.И. Губанов. Медицинская биофизика, 1978, с. 252-270.

Методическую разработку подготовили: ст.препод. Афанасьева Л.А.

асс.,. к.ф.м.наук, Мандель А.В,

Дата добавления: 2015-05-10