Рух рідини у трубках із пружними стінками.

Гумова трубка внаслідок власної пружності то розширюється, то звужується відповідно до зміни тиску. Ці періодичні зміни супроводжують плин рідини в трубці. Під час розширення трубки кінетична енергія рідини частково перетворюється в потенціальну енергію пружнодеформованих стінок трубки, а при її звуженні частина потенціальної енергії перетворюється в кінетичну енергію рідини. У трубці зі жорсткими стінками таке перетворення енергії не відбувається, а втрачена внаслідок тертя механічна енергія цілком перетворюється у внутрішню енергію. Все сказане стосується також кровообігу та підтверджує дані фізіологічного спостереження, що пружність кровоносних судин — важливий і визначальний фактор для нормального кровообігу.

Судинна система

Судинна система — це замкнена система, що складається з еластичних трубок (судин) різного діаметра.

Від серця кров рухається спочатку по аорті — еластичній трубці діаметром 2...З см. Чим далі від серця, тим більше розгалужуються судини, спрямовуючи кров в усі розгалуження судин — артерії. Діаметр артерій зменшується з віддаленням від серця.

На вході у тканини органів артерії теж розгалужуються і переходять у дуже дрібні судини — артеріоли. Артеріоли дають початок численним волосяним судинам — капілярам. Стінки капілярів мають специфічну властивість — нагадують "сито". В отвір між клітинами, які утворюють один шар, у тканину вільно входять кисень та поживні речовини. Капіляри не закінчуються, а поступово їх діаметр збільшується, і вони перетворюються у венули, які з'єднуються у вени, що несуть кров до серця. Коло закінчується, і до "місця старту" кров повертається приблизно через 20 с. Кров в артеріях за 1с проходить приблизно 0,5 м, у венах — 10...20 см, у капілярах — 0,05...0,1 см. Вени вміщують найбільшу частину циркулюючої крові, тому їх називають ємнісними судинами, а артерії — судинами опору. Вени є ніби функціональним "депо" крові. За збільшення потреби у кровопостачанні будь-якого органа, наприклад м'язів під час фізичного навантаження, коли серцевий викид зростає, м'язи вен скорочуються, тиск у них підвищується, і до серця надходить більше крові. Тоді ємність вен і кількість крові в них зменшується внаслідок надходження її в розширені судини працюючих м'язів.

Порівнюючи діаметри судин та швидкості плину крові в різних судинах, можна виявити, що умова неперервності струмини для кровоносної системи не виконується — чим менший діаметр судин, тим менша швидкість кровоплину. Проте пояснити це можна тим, що в таблиці наведено діаметр однієї судини. При розгалуженні судин сумарна площа розгалужень зростає. Сумарна площа капілярів у 800 разів більша, ніж площа аорти, чим і пояснюється мала швидкість руху крові в капілярах.

Швидкість плину крові зменшується в напрямі від аорти до капілярів, відтак у венах зростає. Отже, тиск має бути більшим у капілярах, а меншим — в аорті і венах (за рівнянням Бернуллі). Проте таке твердження безпідставне, тому що кров може рухатися лише в напрямі зменшення тиску. Таке протиріччя і пояснюється роботою серця, яке "накачує" кров в аорту і створює тиск до 150 мм рт.ст., відтак тиск спадає, а у венах навіть набуває від'ємних значень.

З точки зору біофізики аналіз кровообігу полягає у виявленні зв'язку між тиском та швидкістю руху крові, їх залежності від фізичних параметрів крові, діаметра, еластичності судин і роботи серця. Повна система кровообігу дуже складна, і моделювати її загалом неможливо, а тому моделюють окремі судини або невелику їх сукупність, досліджуючи рух крові.