Лекция 1 механика. Акустика

1.1. Биофизика – как наука. Практические задачи. Методы исследования

Наиболее широким понятием, включающим в себя все окружающее нас, и нас самих, является материя. Часто говорят, что материя есть объективная реальность, данная нам в ощущениях. Материя не существует без движения. Под движением понимают все происходящие во вселенной изменения и процессы. Условно различные и многообразные формы движения можно представить четырьмя разновидностями: физическая, химическая, биологическая и социальная. Это позволяет классифицировать различные науки в зависимости от того, какой вид движения они изучают. Физика изучает физическую форму движения материи. Более детально ее можно подразделить на механическую, молекулярно-тепловую, электромагнитную, атомную и внутриядерную. Естественно, что такое деление условно.

Биологическая физика – это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающие в биосистемах на разных уровнях организации и являются основой физиологических актов.

Задачи биофизики:

1. раскрытие общих закономерностей поведения открытых неравновесных систем. Теоретическое обоснование термодинамических основ жизни;

2. научное истолкование явлений индивидуального и эволюционного развития, саморегуляции и самовоспроизведения;

3. выяснение связей между строением и функциональными свойствами биологически активных веществ;

4. создание и теоретическое обоснование физ-хим методов исследования биообъектов;

5. физическое истолкование обширного комплекса функциональных явлений (генерация и распределение нервного импульса, мышечное сокращение, рецепция, фотосинтез и др.).

Биофизика, как и другие науки, использует различные методы исследования, но все они, в конечном счете, соответствуют единству теории и практики и отображают общий научный подход к познанию окружающей действительности: наблюдение, размышление, опыт. На основе наблюдений создаются новые теории, формулируются законы и гипотезы, они проверяются и используются на практике. Практика является критерием теорий, она позволяет их уточнять. Т.о. человек продвигается ко все более полному пониманию окружающего мира.

В исследовании биофизических явлений, процессов и систем достаточно широко используется метод моделирования, который основывается на использовании моделей. Модель – это объект любой природы, умозрительной или материально реализованный, который воспроизводит явление, процесс или систему с целью их исследования или изучения.

1.2. Механическая работа животного. Эргометрия

Механикой называют раздел физики, в котором изучается механическое движение материальных тел.

Механическая работа, которую способно совершить животное в течение дня, зависит от многих факторов, поэтому трудно указать какую-либо определенную величину. Это замечание относится и к мощности.

Так, например, при ходьбе животное совершает работу, так как при этом энергия затрачивается на периодическое небольшое поднятие тела и на ускорение и замедление конечностей.

Работа обращается в ноль, если перемещения нет. Поэтому когда груз находится на подставке или подвешен на нити, сила тяжести не совершает работу. Однако каждому из нас знакома усталость мышц руки и плеча, если держать неподвижно на вытянутой руке гирю или гантель. Точно так же устают мышцы спины и поясничной области, если сидячему человеку поместить на спину груз. В обоих случаях груз неподвижен и работы нет. Усталость же свидетельствует о том, что мышцы совершают работу. Такую работу называют статической работой мышц.

Статики (неподвижности) такой, как ее понимают в механике, на самом деле нет. Происходят очень мелкие и частые, незаметные глазу сокращения и расслабления, и при этом совершается работа против сил тяжести. Т.о., статическая работа на самом деле является обычной динамической работой.

Для измерения работы мышц применяют приборы, называемые – эргометрами. Соответствующий раздел измерительной техники называется эргометрией.