1. Biofizika va radiobiologiya fani, uning predmeti. Qattiq jismlar. Tirik organizmlarda deformatsiya turlari
Yüklə 262,71 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- BIOMEXANIKA
| E
o (1.12) Bunda 0
, 0 E , 0
lar
nisbiy deformasiya,
mexanik kuchlanish. c 1 0
,
E 5 0 10
, c 5 1 0
1 2 T 2 T 1
2 E
L F B L
T 4
3
Faol muskul uchun qovushqoq element o’rniga qisqaruvchi element kiritiladi.
mexanokimyoviy reaksiyada Ca 2+ ionlari konsentrasiyasi bilan bog’liqdir. Unda ushbu model uchun ; 2 1
;
(
1
E 2
E ;
o
; oc oc c
bo’lganda o ,
o
c
va (1.12) tenglama quyidagi ko’rinishni oladi: f E
]
( )[
) (
(1.13)
da (
reaksiya kechishi uchun bo’sag’a konsentrasiyasi) o
,
o E E ,
o f bo’ladi va (1.11) tenglama (1.12) bilan bir xil bo’ladi. *
const bo’lsa, muskulning tetanus holatiga mos keladi ) , (
C c F F va (1.13) tenglama quyidagi ko’rinishni oladi:
0 ~
) (
( )
(1.14) Bunda ,....) (
) ,
~ y E y F c
Tajriba natijalariga ko’ra, faollashtirishning optimal chastotasida , 5 ,
; 1c
;
~ 6
E
Ca bo’sag’a konsentrasiyasi л моль 7 10
tenglama yordamida muskul qisqarishlarini to’la xarakterlash uchun Xill tenglamasida tezlikni ning hosilasi deb olish kerak. Yuqorida ko’rib o’tilgan modellarning quyidagi kamchiliklari mavjud: a) ular bir o’lchamli; b) muskul qovushqoq elastik jism sifatida qaralganda qisqarayotgan muskul bilan bunday jism termodinamikasida farq borligi hisobga olinmagan; s) tenglamalardagi munosabatlar faqat bitta muskul uchun to’g’ri. Xill tenglamasidan faydalanib, muskullar qisqarish paytida bajariladigan ishni oson topish mumkin. ) /( )
max a F F F t bF t FV A
Ishning muskul kuchi F ga bog’liqligi murakkab bo’lib, F F max
) ( max
F F b dt dA (1.16)
a a a F F
1 max
qiymatga erishadi. Muskul kuchi vaqtga bog’liq bo’lmagan deb olinganda skelet muskullarining quvvati ularning kuchlanishiga proporsional deb qarash mumkin. Sut emizuvchilar harakati davomida skelet suyaklariga gravitasiya kuchlaridan tashqari tezlanish yoki tormozlanish paytida paydo bo’ladigan kuchlar ham ta`sir etadi. XX asrning 70-80 yillarida R.Aleksandr tomonidan o’tkazilgan tadqiqotlarda oyoqning suyaklariga maksimal kuchlanishi chopayotgan kenguruda, sakrayotgan itda, tez harakatlanayotgan kiyikda, ho’kizda va filda aniqlangan. Bu hayvonlar massasi 7 dan 2500 kg gacha bo’lib, 350 marotaba farq qilsa xam, maksimal kuchlanishlar kam farq qilgan: 50 dan 150 2 / m MH gacha. Bivenerli tadqiqotlarida massasi 0,1 kg bo’lgan burunduk va olmaxon uchun oyok suyaklarida maksimal kuchlanish 58 dan 86 2 / m МH gacha bo’lgani aniqlangan. Bundan, shunday xulosaga kelamizki, massalari 25000 marta farq qiladigan hayvonlar uchun suyaklarga to’g’ri keladigan mexanik kuchlanish sezilarli darajada farq qilmaydi va suyaklar mustahkamlik chegarasi bilan taqqoslanarli qiymatlarga egadir. Hayvonlar massasiga bog’liq bo’lmagan holda maksimal kuchlanishda naysimon suyaklarning nisbiy deformasiyasi 0,2-0,3% dan oshmaydi. (1-jadval). Naysimon suyaklar siqilishda nisbiy deformasiyaning maksimal qiymatlari 1-jadval Hayvonlar Suyaklar Harakat turi Nisbiy deformasiya Mustahkaml ik zahirasi Ot It G’oz Xo’roz Qo’y Indyuk Katta boldir Yelka Tirsak Katta boldir Bilak Katta boldir Sakrab chopish Sakrab chopish Uchish Qanotini qoqish Sakrab chopish Yugurish 0,32 0,21 0,28 0,21 0,23 0,235 2,1 3,2 2,4 3,2 3,0 2,9 Hayvonlar hamda odam tayanch-harakat tizimining faoliyatini chuqurroq o’rganish suyaklarning, muskullar, bo`g’in, paylarning xavfsiz ishlash mexanizmlarini, biomexanik tizimlar mustahkamlik chegarasini aniqlash, qishloq xo’jaligi va veterinariya tibbiyotini asosiy masalalarini yechish imkonini beradi. BIOMEXANIKA Qattiq jismlarga kuch bilan ta’sir qilganda uning elastik xossalar unga javob beradi. Jismni yaxlit ishlab turuvchi kuchlar qay darajada katta? Buni aniqlash uchun tajriba o‘tkazish mumkin. Masalan, uzunligi 1 m bo‘lgan mis simga vertikal yo‘nalishda yuk qo‘yamiz. Misning ko‘ndalang kesim yuzi 𝟏𝟎 −𝟔 𝐦 𝟐
5 kg yuk qo‘shsak, u holda sim 𝟓 ∙ 𝟏𝟎 −𝟒 𝐦 ga uzayadi (taxminan 0,5 mm). Agarda biz yana 10 kg yuk qo‘shsak, uzayish 𝟏𝟎 −𝟑 𝐦 ga etadi, ya’ni 2 marta ko‘proq cho‘ziladi. Xuddi shunday ko‘ndalang kesimi kalta sim bunchalik uzaymagan bo‘lar edi. Masalan, 0,1 m uzunlikdagi sim 10 kg yukda 𝟏𝟎 −𝟒 𝐦 cho‘zilgan bo‘lar edi. Uzunligi 1m bo‘lgan qalinroq sim ham kamroq cho‘zilar edi. Ko‘nlalang kesimi 𝟏𝟎
𝐦 𝟐
𝟏𝟎 −𝟒 𝐦 cho‘ziladi. 2-rasm. Deformatsiyalangan o’tkazgich. Agarda biz kuchni olsak, sim dastlabki holatiga qaytadi. Bu hodisaga elastik deformatsiya deyiladi. Agarda ko‘p yuk qo‘yilsa, bunday qaytish yuz bermaydi. (bu plastik deformatsiyadir). Elastik deformatsiyani quyidagi tenglama orqali yozish mumkin: 𝐅 𝐀 = 𝛄
∆𝐋
Bunda
∆𝐋 −cho‘zilish, 𝛄 −elastiklik yoki YUng moduli. U 𝐧/𝐦 𝟐 da o‘lchanadi. 𝛄 −si
tomonidan 𝐅 𝐀 −kuchlanish deyiladi, u ham 𝐧/𝐦 𝟐 da yoki plekalda o‘lchanadi. ∆𝐋
−nisbiy deformatsiya o‘lchamsiz kattalik. Misol 3.8. Mis uchun Yung modulini baholaymiz. Echish. mis sim ko‘ndalang kesim yuzi 𝟏𝟎 −𝟔 𝐦 𝟐
, uzunligi 1m, yuk 10 kg, ∆𝐋 = 𝟏𝟎 −𝟑
𝟏𝟏 𝐧/𝐦 𝟐
Elastiklik atom tuzilishi bilan bog‘liqdir. Qattiq jismdagi atom va molekulalar elektromagnit kuchlar bilan bir-biri bilan bog‘langan. Buni prujinalar bilan bog‘langan sharlar kabi tasavvur qilish mumkin. Kichik deformatsiyalar uchun bu yaxshi model hisoblanadi. Tashqi kuchlar ta’sirida qattiq jism deformatsiyalanadi. Agar jism absolyut qattiq bo‘lganda hech qanday deformatsiya bo‘lmagan bo‘lar edi. Haqiqatda har qanday real qattiq jism deformatsiyaga uchraydi. Biologiyada ko‘plab strukturali qattiq jismlar mavjud va ularda deformatsiya kuzatiladi. Bularga suyak, yumshoq to‘qima, etri, qon tomirlari, muskallar, daraxt va boshqalar kiradi. Bundan tashqari tibbiyotda qo‘llaniladigan sun’iy implantlar ham kiradi. 3-rasm. Boldir suyagining kuchlanganligi 3-rasmda boldir suyagiga kuchlanish qo‘yilgan. Agar boldir suyakka
4-rasm.
Kuchlanish kam bo‘lganda nisbiy deformatsiya va kuchlanish orasidagi bog‘lanish chiziqli bo‘ladi.agar kuchlanish oshirilsa, bu bog‘lanish chiziqli bo‘lmaydi. Kuchlanish yana oshirilsa, suyak uzilishi mumkin. Katta yoshli odam suyagi 3% gacha cho‘zilishi mumkin. Boshqa moddalar uchun, masalan, metall, shisha, polimerlar uchun deformatsiya plastik hisoblanadi. Elastik deformatsiya quyidagi formula bo‘yicha sodir bo‘ladi: 𝐅 = 𝛄𝐀
𝟎 ∆𝐋 yoki
𝐋 𝟎
Mustahkamlik chegarasi cho‘zilishiga qaraganda siqilishda 25% ga ko‘proq bo‘ladi. Yuqoridagi formula Guk qonunidir. Misol 3.9YUng modulini suyak uchun qismi deformatsiyasi uchun baholaymiz. Agar odam massasi 85 kg bo‘lsa va suyak uzunligi 0,5m ko‘ndalang kesim yuzi 𝟔𝐬𝐦 𝟐
mm ga siqiladi. Agar elastiklik chegarasi 𝟎, 𝟕 ∙ 𝟏𝟎 𝟖 𝐩𝐚 bo‘lsa, bu suyak qancha kuchlanishga chidam bera oladi? Echish. 100 kg massali odam ikki oyog‘i bilan ko‘taradi, u holda har bir oyoq suyagiga 𝟓𝟎𝐤𝐠 ∙ 𝟗, 𝟖 = 𝟒𝟗𝟎𝟒 kuch to‘g‘ri keladi.bu holda 𝐅 𝐀 = 𝟖. 𝟐 ∙ 𝟏𝟎 𝟓
u holda nisbiy deformatsiya
𝟎,𝟓𝐦
−𝟓
𝟏𝟎
𝐩𝐚. Demak, bu suyakning ko‘tarish kuchi 𝐅 (mustahkamlik chegarasi) 𝟏, 𝟕 ∙ 𝟏𝟎 𝟖 𝟔 ∙ 𝟏𝟎
= 𝟏𝟎 𝟓
5-rasm. F kuch ta’sirida deformatsiyalangan qattiq jism
Yüklə 262,71 Kb. Dostları ilə paylaş:
|