- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Лекция № 3 презентация
Содержание
- 1. Лекция № 3
- 2. План лекции Определение и разделы биомеханики.
- 3. БИОМЕХАНИКА – это раздел биофизики, изучающий механическое
- 4. РАЗДЕЛЫ БИОМЕХАНИКИ Кинематика сочленений костей Свойства
- 5. Основной механической характеристикой механической системы является число степеней свободы
- 6. ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ – это количество
- 7. ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ n = 6N –
- 8. ОБЩЕЕ ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА 240
- 9. Жесткое тело, которое соединяется шарниром с другим телом, называется ЗВЕНОМ
- 10. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ – это подвижная механическая система, состоящая из нескольких неподвижных звеньев
- 11. ОДНООСНОЕ ДВУХЗВЕНЬЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ А В
- 12. ДВУОСНОЕ ТРЕХЗВЕНЬЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ С
- 13. ТРЕХОСНОЕ ЧЕТЫРЕХЗВЕНЬЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
- 14. РЫЧАГ – это твердое тело, имеющее неподвижную
- 15. Виды рычагов Рычаг I рода Рычаг II рода Рычаг силы Рычаг скорости
- 16. РЫЧАГ I РОДА – точки приложения действу-ющей
- 17. РЫЧАГ II РОДА –точки приложения сил находятся по одну сторону от точки опоры.
- 18. ТИПЫ РЫЧАГОВ II РОДА Рычаг скорости, в
- 19. РЫЧАГ СКОРОСТИ F а
- 20. РЫЧАГ СКОРОСТИ F R
- 21. РЫЧАГ СИЛЫ а b F
- 22. ЭРГОМЕТРИЯ – это метод измерения совер-шенной человеком
- 23. Биомеханические процессы организма функционирование опорно-двигательного аппарата восприятие
- 24. Группы биомеханических процессов Биологическая подвижность
- 25. Под действием внешней силы в тканях и
- 26. Деформация тела - изменение взаимного расположения
- 27. В деформируемых биообъектах в результате противодействия приложенным
- 28. Упругой называется сила, которая возникает в результате
- 29. Виды деформации Упругая деформация (эластичная) – деформация,
- 30. Виды деформации Продольная деформация – деформация, возникающая
- 31. Продольная деформация –изменение длины тела при растяжении и сжатии. |Fr| = |F|
- 32. Закон Гука Величина растяжения
- 33. Модуль Юнга представляет собой упругую характеристику материала,
- 34. Модуль упругости, представленный коэффициентом Пуассона μΔl /l
- 35. Закон Гука для костной ткани Зависимость механического
- 36. Механическая деформация костей, сопровождающаяся пьезоэлектрическим эффектом
- 37. Модуль упругости 1 Касательный модуль упругости статического растяжения. 2. Динамический модуль упругости.
- 38. Скелетные мышцы определяют 3 вида механических
- 39. Виды мышечного сокращения Изометрическое – происходит при неизменной длине мышц. Изотоническое-происходит при неизменном напряжении.
- 40. В процессе сокращения мышцы выделяется тепло, состоящее
- 41. Важнейший тепловой феномен в сокращающейся мышце
- 42. Теплота поддержания сокращения qh = ah, где
- 43. Соотношение скорости мышечного сокращения и напряжения мышцы
- 44. Уравнение Хилла Для вывода этого уравнения мы
- 45. Дифференцируя уравнение (1) по времени t, получим
- 46. Кроме того, Хилл экспериментально установил, что скорость
- 47. Приравнивая (2) и (3), найдем
- 48. и окончательно (P + a) (v +
План лекции Определение и разделы биомеханики. Степень свободы перемещения. Число степеней свободы. Кости скелета как рычаги. Виды и типы рычагов. Эргометрия. Виды биомеханических процессов Общие закономерности деформации
Слайд 2План лекции
Определение и разделы биомеханики.
Степень свободы перемещения. Число степеней свободы.
Кости скелета как рычаги.
Виды и типы рычагов.
Эргометрия.
Виды биомеханических процессов
Общие закономерности деформации органов и тканей
Закон Гука
Модуль упругости различных тканей организма
Мышцы как эластомер
Соотношение скорости мышечного сокращения и напряжение мышц
Уравнение Хилла и его биофизическая характеристика
Слайд 3БИОМЕХАНИКА – это раздел биофизики, изучающий механическое движение материи животных и
человека под влиянием различных воздействий
Слайд 4РАЗДЕЛЫ БИОМЕХАНИКИ
Кинематика сочленений костей
Свойства костей как рычагов
Действие мышечных сил
Слайд 6ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ – это количество независимых направлений, в которых
могут перемещаться механические системы. Свободное твердое тело может иметь максимально 6 степеней свободы, то есть перемещаться и вращаться по 3 взаимно-перпендикулярным плоскостям.
Слайд 7ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ
n = 6N – Σi P(i),
i = 5, 4,
3
где:
n – число степеней свободы
N – число подвижных звеньев
i – число ограничений степеней свободы в соединениях
P(i) – число соединений, имеющих i ограничений
где:
n – число степеней свободы
N – число подвижных звеньев
i – число ограничений степеней свободы в соединениях
P(i) – число соединений, имеющих i ограничений
Общее число степеней свободы равно разности между степенями свободы звеньев, когда они свободны, и числом ограничений (связей) в соединениях.
Слайд 10КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ – это подвижная механическая система, состоящая из нескольких неподвижных
звеньев
Слайд 11ОДНООСНОЕ ДВУХЗВЕНЬЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
А
В
О
О’
Система состоит из двух звеньев А и В,
соединенных осью ОО’.
При неподвижном звене В звено А имеет одну степень свободы как тело, вращающееся вокруг неподвижной оси.
Пример: плечелоктевое, фаланговое соединение.
1 степень свободы – сгибание и разгибание.
При неподвижном звене В звено А имеет одну степень свободы как тело, вращающееся вокруг неподвижной оси.
Пример: плечелоктевое, фаланговое соединение.
1 степень свободы – сгибание и разгибание.
Слайд 12ДВУОСНОЕ ТРЕХЗВЕНЬЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
С
А
В
L
L’
О
О’
Система состоит из трех звеньев: А, В и
С, соединенных осями ОО’ и LL’. Закрепленное звено В не имеет свободы перемещения, второе звено А – имеет одну степень свободы и третье – С – две степени свободы.
Пример: лучезапястный сустав.
1 степень свободы – сгибание, разгибание.
2 степень свободы – отведение, приведение.
Пример: лучезапястный сустав.
1 степень свободы – сгибание, разгибание.
2 степень свободы – отведение, приведение.
Слайд 13ТРЕХОСНОЕ ЧЕТЫРЕХЗВЕНЬЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
С
А
В
D
L
L’
О
О’
N
N’
Трехосное соединение осуществляет вращение вокруг 3-х взаимно- перпендикулярных
осей.
Пример: тазобедренный и плечевой суставы.
1 степень свободы – сгибание, разгибание (в сагиттальной плоскости).
2 степень свободы – отведение, приведение (в фронтальной плоскости).
3 степень свободы – вращение вокруг продольной оси.
Пример: тазобедренный и плечевой суставы.
1 степень свободы – сгибание, разгибание (в сагиттальной плоскости).
2 степень свободы – отведение, приведение (в фронтальной плоскости).
3 степень свободы – вращение вокруг продольной оси.
Слайд 14РЫЧАГ – это твердое тело, имеющее неподвижную ось вращения (точку опоры),
к которому приложены силы, создающие моменты относительно этой оси.
Слайд 16РЫЧАГ I РОДА – точки приложения действу-ющей силы F и силы
сопротивления R нахо-дятся по обе стороны от точки опоры.
а
b
F
R
Fa = Rb
О
Слайд 18ТИПЫ РЫЧАГОВ II РОДА
Рычаг скорости, в котором происходит выигрыш в скорости
перемещения, но проигрыш в силе.
Рычаг силы, в котором происходит выигрыш в силе, но проигрыш в скорости.
Слайд 22ЭРГОМЕТРИЯ – это метод измерения совер-шенной человеком работы при помощи эргометра.
A = Fтр × l × n , где
А – работа
Fтр – сила трения между лентой и ободом колеса
l – длина окружности колеса
n – число оборотов
Слайд 23Биомеханические процессы организма
функционирование опорно-двигательного аппарата
восприятие звука в органе слуха
сокращение и расслабление
мышц
деформация органов, тканей и клеток
генерации и распространение волн упругой деформации
деформация органов, тканей и клеток
генерации и распространение волн упругой деформации
Слайд 24 Группы биомеханических процессов
Биологическая подвижность – генерация механической силы и
движения опорно-двигательного аппарата происходят благодаря действию сократительных белков и расходованию энергии АТФ.
Биологическая пассивность-биомеханические процессы, протекающие под действием внешней силы.
Биологическая пассивность-биомеханические процессы, протекающие под действием внешней силы.
Слайд 26Деформация тела - изменение взаимного расположения материальных точек тела, которое приводит
к изменению его формы и размеров.
Слайд 27В деформируемых биообъектах в результате противодействия приложенным внешним силам возникают внутренние
силы, противоположные по направлению и отличающиеся по физической природе:
упругая сила
сила внутреннего трения
сила поверхностного натяжения
Слайд 28Упругой называется сила, которая возникает в результате смещения частиц в новое
положение равновесия.
Частный случай упругости –эластичность.
Слайд 29Виды деформации
Упругая деформация (эластичная) – деформация, исчезающая после прекращения действия внешних
сил.
Неупругая деформация (пластическая) – деформация, которая сохраняется и после прекращения внешнего воздействия.
Упругопластическая деформация – неполное исчезновение деформации после прекращения внешнего воздействия.
Неупругая деформация (пластическая) – деформация, которая сохраняется и после прекращения внешнего воздействия.
Упругопластическая деформация – неполное исчезновение деформации после прекращения внешнего воздействия.
Слайд 30Виды деформации
Продольная деформация – деформация, возникающая в стержне при действии силы,
направленной вдоль его оси.
Сдвиговая деформация –деформация, возникающая под действием силы, касательно приложенной к одной грани прямоугольного параллелепипеда, превращающая его в косоугольный параллелепипед.
Сдвиговая деформация –деформация, возникающая под действием силы, касательно приложенной к одной грани прямоугольного параллелепипеда, превращающая его в косоугольный параллелепипед.
Слайд 32Закон Гука
Величина растяжения мышцы пропорциональна величине деформирующей силы.
τе=Eε
ε=Δl/l
τе=Fr/s=F/s
F/S=E.Δl
/l ,
где
τе - механическое напряжение
ε - относительная деформация
l - исходная длина мышцы
Δl - абсолютное удлинение
F - деформирующая сила
Fr - равновесная упругая сила
E - модуль упругости или модуль Юнга
Слайд 33Модуль Юнга представляет
собой упругую характеристику материала, из которого сделано деформируемое тело.
E=
ε/ τе, [ E ] = 1 Н/м2
Слайд 34Модуль упругости, представленный коэффициентом Пуассона
μΔl /l = - Δh/Δh,
где Δl/l –относительная
деформация растяжения
- Δh/Δh – относительная деформация поперечного укорочения
μ-коэффициент Пуассона
- Δh/Δh – относительная деформация поперечного укорочения
μ-коэффициент Пуассона
Связывает относительную деформацию рас-тяжения с относительной деформацией поперечного укорочения
μ=0,25-0,5
Слайд 35Закон Гука для костной ткани Зависимость механического напряжения (τ) от относительной деформации
(ε) при сжатии диафиза бедренной кости человека.
Слайд 36Механическая деформация костей,
сопровождающаяся пьезоэлектрическим эффектом
При изгибе образца кости в
виде пластинки возникает разность электрических потенциалов со знаком «плюс» на выпуклой стороне. Эта разность потенциалов в интервале упругих деформаций пропорциональна вели-чине механического напряжения.
Слайд 37Модуль упругости
1 Касательный модуль упругости статического растяжения.
2. Динамический модуль упругости.
Слайд 38Скелетные мышцы определяют
3 вида механических явлений:
Поддержание позы
Перемещение тела в пространстве
Движение
частей тела относительно друг друга
Слайд 39Виды мышечного сокращения
Изометрическое – происходит при неизменной длине мышц.
Изотоническое-происходит при неизменном
напряжении.
Слайд 40В процессе сокращения мышцы выделяется тепло, состоящее из 2 компонентов:
Теплота активации,
выделяемая в латентный период при генерации потенциалов действия
Теплота поддержания сокращения (теплота укорочения).
Теплота поддержания сокращения (теплота укорочения).
Слайд 41Важнейший тепловой феномен в
сокращающейся мышце –
эффект Фенна.
Эффект Фенна –
выделение дополнительной порции тепла в ходе укорочения мышцы
Слайд 42Теплота поддержания сокращения
qh = ah,
где
qh-теплота укорочения
h – величина укорочения
а –
коэффициент пропорциональности
Теплота поддержания сокращения ( теплота укорочения) при одной и той же нагрузке пропорциональна величине укорочения.
Слайд 43Соотношение скорости мышечного сокращения и напряжения мышцы
10 20
30 40 50 60 70
Согласно Хиллу, скорость сокращения мышцы находится в гиперболической зависимости от величины нагрузки.
Нагрузка, кг
Слайд 44Уравнение Хилла
Для вывода этого уравнения мы будем исходить из уравнения энергии
в фазе сокращения:
E = A + Px + ax, (1) где
A – теплота активации (постоянная величина)
Px — теплота работы,
ax — теплота укорочения
a — постоянная величина.
E = A + Px + ax, (1) где
A – теплота активации (постоянная величина)
Px — теплота работы,
ax — теплота укорочения
a — постоянная величина.
Слайд 45Дифференцируя уравнение (1) по времени t, получим уравнение мощности теплообразования в
фазе сокращения:
N = dE/dt = P dx/dt + a dx/dt = (P + a) v, (2)
где v – скорость сокращения.
Слайд 46Кроме того, Хилл экспериментально установил, что скорость изменения энергии, выделяемой мышцей
в фазе сокращения, есть линейная функция разности (Р0 - Р), где Р0 – максимальное напряжение, развиваемое мышцей в состоянии тетануса при данной длине, и Р – нагрузка, под которой мышца укорачивается. Отсюда
dE/dt = b (P0 – P), (3)
где b = const.
Слайд 47Приравнивая (2) и (3), найдем (P + a) v = b
(P0 – P) (4)
Прибавляя к обеим частям уравнения (4) произведение ab, получим уравнение Хилла
Pv + av + ab = bP0 – bP + ab,
Pv + av + bP + ab = bP0 + ab
Слайд 48и окончательно (P + a) (v + b) = (P0 + a)
b = const, (5)
где v – максимальная скорость сокращения.
Таким образом, кривая скорости представляет собой отрезок гиперболы с асимптотами a и b. Константа b имеет размерность скорости; она пропорциональна длине мышцы и сильно зависит от температуры. Константа a представляет собой силу, строго пропорциональную максимальной изометрической силе P0.
