7. Визначення порога слухової чутливості.

Електрика й магнетизм (2 год)

Електричні властивості тіла людини. Електричний опір органів людини постійному й змінному струму. Магнітне поле й живі організми.

Лабораторна робота

8. Визначення опору тканин людини постійному й змінному електричному струму.

Оптичні параметри людини (1 год)

Особливості зору людини. Роздільна здатність ока людини. Як виходить, що ми бачимо. Теорія кольорового зору.

Фізична екологія людини (1 год)

Біологічна дія радіоактивних випромінювань. Значення води в житті людини.

Розглянемо із запропонованої програми елективного курсу зміст уроку на тему «Важелі в тілі людини».

Важелі в тілі людини.

Важіль – це тверде тіло, що може обертатися навколо нерухомої опори. Найменшу відстань від осі обертання до напрямку дії сили називають плечем сили.

Досліди показують, що важіль перебуває в рівновазі під дією двох сил, якщо:

прикладені до важеля сили намагаються обертати його в протилежних напрямках;
модулі прикладених до важеля сил обернено пропорційні, плечам цих сил: .

Добуток сили на її плече називають моментом сили:

М = Fl.

З умови рівноваги важеля випливає, що, використовуючи важіль, можна одержати виграш у силі. Силою, прикладеною до більшого плеча важеля, можна зрівноважити силу, що значно більша за прикладену.

Важіль має дуже важливу властивість, що обумовила його значне поширення в природних механізмах, таких, наприклад, як кістяки людини й тварин. Ця властивість забезпечує дуже високий коефіцієнт корисної дії, що досягає 98-100 %. Високий ККД важеля визначено тим, що в ньому малі втрати на тертя.

Важільними механізмами в кістяку людини є майже всі кості, що вільно рухаються: кістки кінцівок, нижня щелепа, череп (точка опори — перший хребець), фаланги пальців.

Головні кістки й м’язи руки людини показані на рисунку. Кисть за допомогою лучезап’ястного суглоба кріпиться до променевої кістки, що, у свою чергу, прикріплюється до ліктьової кістки за допомогою ліктьового суглоба. За допомогою плечового суглоба рука кріпиться до лопатки. Основними робочими м’язами руки, відповідальними за переміщення передпліччя, є біцепс (двоголовий м’яз) і трицепс (триголовий м’яз). Як і всі м’язи, вони не можуть створювати штовхальних зусиль, вони можуть тільки тягти. Коли людина піднімає однією рукою предмет, біцепс скорочується, а трицепс подовжується. Коли людина опускає предмет, відбувається протилежне, у чому неважко переконатися на досвіді.

Зокрема, щоб удержати вантаж якоїсь маси, необхідне зусилля м’яза, яке майже в 10 разів перевищує силу ваги, що діє на вантаж.

Рис. 1

Інший приклад важеля в тілі людини – череп. Вісь обертання цього важеля проходить через зчленування черепа з першим хребцем. Попереду від точки опори на відносно короткому плечі діє сила ваги голови за – сила тяги м’язів і зв’язок, прикріплених до потиличної кістки.

Рис. 2

Ще одним прикладом важеля в тілі людини є дія стопи під час підйому на напівпальці. Опорою важеля в цьому випадку править голівка плюсневих кісток. Подолана сила – вага тіла, прикладена до таранної кістки. М’язова сила, що здійснює підйом тіла, передається через ахілесове сухожилля, прикладене до виступу п’яти.

Знання сил, що діють у суглобах і м’язах людини, дуже важливе для медицини (і насамперед для лікування травм) й не менш важливе для наукового підходу до занять спортом.

Багато завдань на рівновагу сил можна сформулювати, розглядаючи системи витягування кісток. У лікарській практиці для цього застосовують різні системи витягування, які передбачають вантажі, троси й блоки. Конструкція всіх цих систем заснована на тому, що натяг тросу однаковий у всіх його точках і дорівнює Мg, де М – маса вантажу, що створює натяг. Блоки зазвичай служать для зміни напрямку, у якому діє сила.

Рис. 3

Для закріплення матеріалу пропонуємо учням розв’язати таку задачу:

Визначте силу, що виникає у двоголовому м’язі ліктьового суглоба (біцепс), коли людина тримає в руці куб масою 10 кг.

Т очка приєднання біцепса до кістки знаходиться на відстані d₁ = 3 см від ліктя. Відстань від ліктя до центра мас руки d₂= 14 см, а центра мас куба d₃ = 30 см. Маса системи «рука — кисть» 2 кг.