1.БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЫШЦЫ СОКРАЩЕНИЕ ЗА СЧЁТ МЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК И КАЛЬЦИЯ. Биомеханические свойства мышц
К ним относятся сократимость, а также упругость, жесткость, прочность и релаксация.
Сократимость — это способность мышцы сокращаться при возбуждении. В результате сокращения происходит укорочение мышцы и возникает сила тяги.Для рассказа о механических свойствах мышцы воспользуемся моделью (рис. 12), в которой соединительнотканные образования (параллельный упругий компонент) имеют механический аналог в виде пружины (/). К соединительнотканным образованиям относятся: оболочка мышечных волокон и их пучков, сарколемма и фасции. Уравнение Хилла (Дж.Хилл, 1886[1]) — линейное дифференциальное уравнение второго порядка:
где f(t) периодическая функция. Важными частными случаями уравнения Хилла являются уравнение Матьё и уравнение Мейснера.Уравнение Хилла очень важно для понимания устойчивости движения в осцилляторных системах. В зависимости от конкретной формы периодической функции f(t) решения могут иметь вид устойчивых квазипериодических колебаний, либо колебания будут раскачиваться с нарастающей экспоненциально амплитудой.В физике ускорителей уравнение Хилла необычайно важно, поскольку описывает поперечную линейную динамику частиц в фокусирующих магнитных полях (бетатронные колебания).
2. Вентиляция легких и легочные объемы
Величина легочной вентиляции определяется глубиной дыхания и частотой дыхательных движений.
Количественной характеристикой легочной вентиляции служит минутный объем дыхания (МОД) - объем воздуха, проходящий через легкие за 1 минуту. В покое частота дыхательных движений человека составляет примерно 16 в 1 минуту, а объем выдыхаемого воздуха - около 500 мл. Умножив частоту дыхания в 1 минуту на величину дыхательного объема, получим МОД, который у человека в покое составляет в среднем 8 л/мин.
Максимальная вентиляция легких (МВЛ) - объем воздуха, который проходит через легкие за 1 минуту во время максимальных по частоте и глубине дыхательных движений, Максимальная вентиляция возникает во время интенсивной работы, при недостатке содержания 02 (гипоксия) и избытке СО2 (гиперкапния) во вдыхаемом воздухе. В этих условиях МОД может достигать 150 - 200 л в 1 минуту.
Объем воздуха в легких и дыхательных путях зависит от конституционально-антропологических и возрастных характеристик человека, свойств легочной ткани, поверхностного натяжения альвеол, а также силы, развиваемой дыхательными мышцами
При спокойном вдохе и выдохе через легкие проходит сравнительно небольшой объем воздуха. Это дыхательный объем (ДО), который у взрослого человека составляет примерно 500 мл. При этом акт вдоха проходит несколько быстрее, чем акт выдоха. Обычно за 1 минуту совершается 12- 16 дыхательных циклов.
Такой тип дыхания обычно называется "эйпноэ" или "хорошее дыхание".
При форсированном (глубоком) вдохе человек может дополнительно вдохнуть еще определенный объем воздуха. Этот резервный объем вдоха (РОвд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть человек после спокойного вдоха. Величина резервного объема вдоха составляет у взрослого человека примерно 1,8-2,0 л.
После спокойного выдоха человек может при форсированном выдохе дополнительно выдохнуть еще определенный объем воздуха. Это резервный объем выдоха (РОвыд), величина которого составляет в среднем 1,2 - 1,4 л.
Объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха и в легких мертвого человека, - остаточный объем легких (00). Величина остаточного объема составляет 1,2 -1,5 л. У аборигенов высокогорья из-за бочкообразной грудной клетки сохраняются более высокие величины этого показателя, благодаря чему удается сохранить в организме необходимое содержание СО2, достаточное для регуляции дыхания в этих условиях. Различают следующие емкости легких:
общая емкость легких (ОЕЛ) - объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха - все четыре объема;
3 Исследование микроструктур в поляризационном свете
В основе приборов, используемых для исследований в поляризованном свете, лежит система из поляризатора и анализатора, расположенных вдоль направления световых лучей, между которыми помещается исследуемый объект. Анализатор устроен подобно поляризатору, но приспособлен для вращения вокруг продольной оси системы. Если плоскости поляризатора П и анализатора А совпадают, то свет полностью проходит через анализатор и образует на экране Э светлое пятно (рис. 5, а; поляризатор П и анализатор А - поляроидные пленки, плоскости колебаний на которых обозначены стрелками).
При повороте анализатора яркость пятна на экране убывает. Убывание интенсивности I света, прошедшего через анализатор, происходит по соотношению (закон Малюсa) IА = IП cos2, где IП и IА - интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор соответственно, и - угол поворота плоскости анализатора (рис. 5, б). При взаимно перпендикулярном расположении плоскостей поляризатора и анализатора свет полностью гасится (рис. 5, в) анализатором. Таким образом, за один полный оборот (на 360°) анализатора экран дважды полностью освещается и дважды полностью затемняется.
Поляризованный свет применяется при исследовании оптически анизотропных элементов различных структур, в частности тканей организма. Во многих случаях при этом, возможно, установить расположение и строение элементов структуры, которые не выявляются при микроскопировании в естественном свете.
4 Корпускуля́рно-волново́й дуали́зм (или Ква́нтово-волново́й дуали́зм) — принцип, согласно которому любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства. Был введён при разработке квантовой механики для интерпретации явлений, наблюдаемых в микромире, с точки зрения классических концепций. Дальнейшим развитием принципа корпускулярно-волнового дуализма стала концепция квантованных полей в квантовой теории поля.Как классический пример, свет можно трактовать как поток корпускул (фотонов), которые во многих физических эффектах проявляют свойства электромагнитных волн. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, даже одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране интерференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла[1].Тем не менее, эксперимент показывает, что фотон не есть короткий импульс электромагнитного излучения, например, он не может быть разделён на несколько пучков оптическими делителями лучей, что наглядно показал эксперимент, проведённый французскими физиками Гранжье, Роже и Аспэ в 1986 году[2]. Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте и в эффекте Комптона. Фотон ведет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами), или вообще могут считаться точечными (например, электрон).
5. Метод темного поля. Используется для получения изображений прозрачных неабсорбирующих объектов, которые не могут быть видны, если применить метод светлого поля. Свет от осветителя и зеркала направляется на препарат конденсором специальной конструкции (конденсором тёмного поля).
Конденсор темного поля состоит из нескольких линз особой формы, образующих наклонные пучки света, которые освещают препарат, но затем приходят мимо объектива (рис. 13,б). Ход лучей через конденсор К, предмет П и объектив О при наблюдении в светлом поле показан на рис. 13,а. Аналогичный ход лучей при наблюдении в темном поле - на рис. 13,б. Изображение в микроскопе формируется при помощи лишь небольшой части лучей, рассеянных микрочастицами находящегося на предметном стекле препарата внутрь конуса и прошедшими через объектив. Темнопольная микроскопия основана на эффекте Тиндаля, известным примером которого служит обнаружение пылинок в воздухе при освещении их узким лучом солнечного света. В поле зрения на тёмном фоне видны светлые изображения элементов структуры препарата, отличающихся от окружающей среды показателем преломления. У крупных частиц видны только светлые края, рассеивающие лучи света. Используя этот метод, нельзя определить по виду изображения, прозрачны частицы или непрозрачны, больший или меньший показатель преломления они имеют по сравнению с окружающей средой.
6. Методы исследования функции внешнего дыхания
Основной функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и удаление двуокиси углерода, образующейся в тканях в процессе обменных реакций
При нормальном функционировании системы внешнего дыхания газовый состав крови остается постоянным даже при выполнении тяжелой физической работы, что обеспечивается достаточно мощным функциональным резервом системы внешнего дыхания. Статистический и динамические методы .тахометрия – исследования частоты ударов сердца.
7 Микропроекция и микрофотография. Мнимое изображение в микроскопе обусловлено тем, что промежуточное действительное изображение, образуемое объективом, располагается ближе переднего фокуса окуляра. Если это условие нарушить, например, передвинуть окуляр так, что изображение, которое дает объектив, окажется дальше фокусного расстояния окуляра (рис. 9), то последний будет давать действительное изображение, которое может быть спроецировано на экран или фотопленку. Окуляр при этом служит проекционной линзой. Аналогичные результаты можно получить, смещая весь тубус относительно предмета. Наконец, можно удалить окуляр и проецировать на экран или фотопленку действительное изображение, даваемое только объективом, хотя при этом будет реализовано значительно меньшее увеличение.
Наблюдение на экране действительного изображения предмета, полученного одним из указанных способов, называется микропроекцией. Микроскоп в этом случае ставят горизонтально и предмет освещают сильным источником света.
Фотографирование полученного таким образом действительного изображения называется микрофотографией. Обычно для этого употребляется специальная фотонасадка к микроскопу, которая (рис. 10) представляет собой фотокамеру, надеваемую на окулярный конец тубуса Т микроскопа М. Изображение предмета проецируется на плоскость расположения фотопластинки Ф. Насадка снабжена вспомогательным микроскопом с призмой П для наблюдения в процессе подготовки
к съемке.