Эргометрия. Механические свойства тканей организма.

Человек с помощью мышц совершает механическую работу, которая обусловлена силой мышц и развиваемой ими мощностью. Средняя мощность, развиваемая человеком, не занятым специально физическим трудом, весьма невелика и ,например, при ходьбе по ровной местности составляет 100-200 вт в зависимости от скорости.

Усталость свидетельствует о том, что мышцы совершают работу, хотя перемещения нет и работа равна нулю. Такую работу называют статической работой мышц.

Исследование работоспособности мышц называется эргометрией, а соответствующие приборы - эргомерами.

Пример: тормозной велосипед (велоэргометр). F - сила трения между лентой и ободом колеса, измеряемая динамометром. Вся работа испытуемого затрачивается на преодоление силы трения.

Тогда A = F_тр  l = F_тр  2 r - за один оборот,

A = n  F_тр  2 r - за n оборотов,

- средняя мощность.

Когда мышцы совершают работу, в них освобождается химическая энергия, накопленная в процессе метаболизма; она частично превращается в механическую работу, а частично теряется в виде тепла.

Во время работы используемых на велоэргометре можно рассчитать к.п.д. превращения химической энергии в механическую. КПД варьирует в зависимости от скорости вращения педалей и достигает максимальной величины - 22% - при нажимании ногой на педаль через каждые 0,9 (то есть при одном обороте педалей за 1,8 с). С помощью велоэргометра можно измерить не только к.п.д. мускулатуры ног, но и максимальную мощность, которую она способна развить - эта мощность достигает 40 Вт на 1 кг мышечной ткани. На таком уровне она может оставаться лишь короткое время, так как мышцы не могут получать кислород с необходимой для этого скоростью.

Микроскоп. Формула для увеличения.

Оптическая система простейшего микроскопа состоит из двух линз: объектива и окуляра. Объектив - короткофокусная собирающая линза, окуляр - длиннофокусная.

Рассматриваемый предмет АВ помещается на расстоянии немного большем f_об, т.е. между фокусом и двойным фокусом. Действительное, увеличенное и перевернутое изображение А₁ В₁ оказывается на расстоянии немного меньшем f_ок от окуляра; оно рассматривается в окуляр, как в лупу. В результате получается мнимое, увеличенное и перевернутое (относительно предмета) изображение А₂В₂, находящееся от окуляра на расстоянии L (расстоянии наилучшего зрения). Расстояние l между “внутренними” фокусами объектива и окуляра называется оптической длиной тубуса микроскопа (обычно l = 16 см).

Найдем увеличения объектива и окуляра.

где f - фокусное расстояние всей системы, равное f=f_обf_ок / l.

Итак, увеличение окуляра равняется отношению расстояния наилучшего зрения к фокусному расстоянию линзы. Окуляр может дать увеличение до 20-25 раз . Увеличение микроскопа равняется отношению произведения оптической длины тубуса на расстояние наилучшего зрения к произведению фокусных расстояний объектива и окуляра.

Увеличение, даваемое микроскопом может быть сделано значительным. Так, например, при f_об = 2 мм, f_ок = 15 мм, l = 160 мм имеет f = 0,19 мм и Км = 1330. Впрочем, предел полезному увеличению, даваемому микроскопом, кладут дифракционные явления, и поэтому приведенный расчет имеет лишь ориентировочное значение.