Biofizyczny opis ustroju człowieka #1

Question 1

Własności sprężyste ciał:

Answer 1

• Prawo Hooke’a stosuje się zawsze dla małych naprężeń.

* Moduł Younga wzrasta, gdy rośnie gęstość materiału

Question 2

Prawo Hooke’a możemy zastosować do:

Answer 2

• ścian tętnic

* pęcherzyków płucnych

Question 3

Prawo Hooke’a mówi o:

Answer 3

odkształcenie jest proporcjonalne do siły działającej na ciało, która wywołała odkształcenie

Question 4

Prawo Hooke’a:

Answer 4

• zawsze dla małych naprężeń

* pozwala wyliczyć moduł Younga

Question 5

Rozważmy prawo Hooke’a:

Answer 5

• określa związek odkształcenia i naprężenia w pewnym zakresie naprężeń
• stosuje się tylko do naprężeń odkształceń
• naprężenia i odkształcenia są do siebie proporcjonalne

Question 6

O współczynniku Poissona (WP)

Answer 6

• WP z definicji jest to stosunek względnego wydłużenia poprzecznego do względnego wydłużenia podłużnego
• dla ciał rzeczywistych WP zawsze

Question 7

Współczynnik Poissona

Answer 7

Dla tkanek miękkich może wynosić 0,49 / 0,47

Question 8

Pozioma, prosta belka, na którą działają dwie siły, aby zapewnić równowagę układu:

Answer 8

• działające siły = 0
• siły są równe, belka podparta w połowie długości
• siły działają równolegle do belki i mają przeciwne zwroty

Question 9

Kość długą, której geometrię przybliżamy rurką o długości L i promieniu zewnętrznym R i
wewnętrznym r podpieramy na końcach i obciążamy w środku siłą F. Stwierdzenia odnośnie
strzałki ugięcia S, zakładając, że moduł Younga materiału kostnego wynosi E mówią, że :

Answer 9

strzałka ugięcia jest odwrotnie proporcjonalna do modułu Younga (S do E)

Question 10

Kość długa jest podparta na obu końcach i zginana przez działającą narastającą siłę przyłożoną w jej środku.

Answer 10

Złamanie rozpocznie się w miejscu przyłożenia siły po drugiej stronie kości

Question 11

Kość długa (o długości l) podparta na obu końcach i obciążona po środku; strzałka ugięcia:

Answer 11

• S jest odwrotnie proporcjonalna do modułu Younga (E)
• jest proporcjonalna do L^3
• jest odwrotnie proporcjonalna do R^4-r^4

Question 12

Znamy wielkość modułu Younga dla kości; możemy obliczyć:

Answer 12

wielkość danego odkształcenia dla danego (małego) zakresu

Question 13

Właściwości sprężyste kości:

Answer 13

• Dla kości długich moduł sprężystości jest rzędu 10 GPa (18GPa)
• Do wywołania skręcenia kości długiej musi zadziałać moment siły (strzałka ugięcia)

Question 14

Dorosły stoi na lewej nodze ile wynosi odkształcenie:

Answer 14

0,01%

Question 15

O ile procent trzeba rozciągnąć kość aby uległa zerwaniu?

Answer 15

2%

Question 16

Gdzie bada się ultrasonograficzne gęstości kości?

Answer 16

Pięta

Question 17

Prawo Wolff’a

Answer 17

Przebudowa kości jest taka, by przeciwdziałać działającym naprężeniom.

Question 18

Struktura ludzkich kości przypomina

Answer 18

Żelbeton = żel (kolagen) +beton (hydroksyapatyt)

Question 19

Szkliwo:

Answer 19

• jest zbudowane z fosforanów wapnia
• jest substancją polikrystaliczną
• zawartość minerałów przekracza 90%
• kryształy anizotropowe

Question 20

Syntetyczny odpowiednik minerału kostnego:

Answer 20

hydroksyapatyt; wzór Ca5(PO4)3(OH); jest substancją polikrystaliczną

Question 21

Wybrać wzory syntetycznych odpowiedników minerałów w ciele człowieka

Answer 21

Ca10(PO4)6OH2

Ca₂(HPO₄)₄(OH)

Question 22

Opór przewodnika o długości l, przekroju S i oporze właściwym p; zwiększenie oporu 2 razy:

Answer 22

R=p*l/S

• 2x zwiększyć l
• 2x zwiększyć p
• 2x zmniejszyć S

Question 23

Przepływ prądu przez ciało człowieka:

Answer 23

• podłączając napięcie do 2 elektrod na powierzchni skóry o wartości płynącego prądu decyduje opór skóry
• podłączając napięcie do 2 elektrod na powierzchni skóry wartość płynącego prądu zależy od częstotliwości przyłożonego napięcia

Question 24

Przez RLC płynie prąd zmienny o ω; Z spełnia zależność:

Answer 24

• Z zawsze > R
• Dla L=0, Z maleje jak C rośnie
• Dla L=0, Z maleje jak ω rośnie

Question 25

Prąd płynący przez komórkę:

Answer 25

• Prąd stały DC nie płynie przez komórkę

* Najprostszy zastępczy układ elektryczny ludzkiego ciała dla prądu DIC to szeregowo połączone oporniki i kondensator;

Question 26

Sztywna rurka o długości L i promieniu R - przepływ krwi

Answer 26

równanie ciągłości przepływu można zawsze zastosować w tym przypadku

Question 27

Prawo ciągłości przepływu:

Answer 27

4x zmniejszenie pola przekroju spowoduje 4x zwiększenie prędkości przepływu (S*V=const)

Question 28

Rurka o średnicy D rozgałęsia się na n rurek o średnicy d; prędkość liniowa v i przepływ objętościowy Q

Answer 28

• Q w rurce o średnicy D równa się sumie Q w rurkach d
• Liczba Reynoldsa maleje po rozgałęzieniu (dla d=D*0,5 może się nie zmieniać)
• Opór naczyniowy wzrasta po rozgałęzieniu
• v jest większe w rurkach d

Question 29

Przepływ krwi w tętnicy biodrowej (TB); prawo Bernoulliego jest spełnione tylko w przybliżeniu, bo:

Answer 29

• Lepkość krwi > 0

* prawo to tylko dla płynów nielepkich

Question 30

Brawo Bernoulliego:

Answer 30

• Dla płynów o 0 lepkości
• Można stosować dla gazów
• Można traktować jako zasadę zachowania energii odniesioną do przepływającej cieczy

Question 31

Poprawne stwierdzenia o lepkości krwi:

Answer 31

LK maleje ze wzrostem T krwi

Question 32

Poprawne uszeregowanie subst w 17 stopniach C zgodnie z malejącą wartością lepkości krwi

Answer 32

glicerol, alkohol etylowy, woda, powietrze

Question 33

Liczba Reynoldsa wynosi 1000; aby zachować laminarny przepływ

Answer 33

• zwiększyć lepkość cieczy
• zmniejszyć gęstość cieczy
• zmniejszyć prędkość cieczy w rurce
• zmniejszyć średnicę rurki
• zmieniać gęstość i lepkość tak by ich iloraz pozostał niezmieniony

Question 34

Przepływ turbulentny w tętnicy:

Answer 34

• sztucznie wywoływany w diagnostyce
• nie można do niego zastosować prawa Bernoulliego
• liczba Reynoldsa wynosi 1000-10000
• można zastosować prawo ciągłości przepływu

Question 35

Układ tętniczy w organizmie człowieka:

Answer 35

• liczba Reynoldsa maleje

* opory naczyniowe rosną

Question 36

Sztywna rurka z płynącą laminarnie cieczą lepką; opór naczyniowy K

Answer 36

• rośnie gdy długość rurki rośnie

* rośnie gdy lepkość cieczy rośnie

Question 37

Przy przepływie zbyt duży opór naczyniowy; jak go zmniejszyć?

Answer 37

podnieść T płynu, zmniejszyć lepkość płynu

Question 38

Przez rurkę płynie nieściśliwa lepka ciecz, jakie prawa można zastosować?

Answer 38

Równanie Poiseuilla i ciągłości przepływu

Question 39

Zgodnie z prawem Poiseuille’a by zwiększyć 16-krotnie przepływ objętościowy należy (R –
promień rurki):

Answer 39

· R zwiększyć 2 razy
· Zmniejszyć lepkość 16 razy
Można też zwiększyć różnicę ciśnień/zmniejszyć długość rurki 16-krotnie.

Question 40

Aorta to sztywna rura, serce pracuje prawidłowo:

Answer 40

· Minimalne ciśnienie w aorcie = 0*
· Minimalny przepływ objętościowy w aorcie jest równy 0*
· Minimalny przepływ objętościowy w aorcie zależy od pojemności wyrzutowej serca
· Prędkość fali tętna w aorcie jest bardzo duża 80ml/s

Question 41

Sztywna rurka o średnicy D rozgałęzia się na dwie sztywne rurki o średnicy d (d = 0,5D); o
liczbie Reynoldsa (Re) i oporze naczyniowym (K) możemy powiedzieć:

Answer 41

· K rośnie po rozgałęzieniu

· Re się nie zmieni

Question 42

Fala tętna (FT) w żyle głównej (ŻG):

Answer 42

· FT nie występuje w ŻG, ponieważ biegnąca od serca FT jest całkowicie tłumiona na poziomie
kapilar
· Propagacja fali tętna zależy od średnicy naczynia i modułu Younga ściany naczynia
· Dla sztywnej rury jest nieskończenie duża
· Jeśli wypełnimy układ krwionośny wodą, prędkość FT wzrośnie