Exam text content

ELT-61150 Ihmiskehon fysikaaliset ominaisuudet

Tentti 3.5.2016 / Juha Nousiainen

Oma laskin on sallittu.

15

b)

Henkilö nostaa oheisen kuvan mukaisesti aluksi selkälihasten ja sitten
jalan ojentajalihasten avulla selkä suorana painavaa taakkaa. Mallinnetaan
koko ylävartaloa (torso, pää ja yläraajat) yhtenä jäykkänä kappaleena,
jonka pituus on L=65 cm. Koko ylävartalon massa on 50 kg, ja sen
massakeskipiste sijaitsee 45 cm etäisyydellä ristiselän alimmasta
nikamasta, jonka suhteen selkä kääntyy. Taakan massa on 20 kg, ja siihen
vaikuttava maan vetovoima vaikuttaa vapaakappaleen yläpäähän
etäisyydellä L=65 cm ristiselästä. Oletetaan, että selän ojentajalihaksen
voima M vaikuttaa ylävartalon massakeskipisteeseen, ja sen suunta
muodostaa 10 asteen kulman suoran selkärangan kanssa. Ristiselkään
vaikuttaa reaktiovoima R.

 

Tarkastellaan kolmea tilannetta, joissa selkäranka muodostaa kulman Poor lifting technigue
D=90? (vaaka-), 45" (viisto-) ja 0* (pystyasento) pystyakselin suhteen.

Piirrä vapaakappalekuva nostotilanteesta, siinä vaikuttavista voimista ja vääntömomenteista
tilanteessa, jossa selkäranka muodostaa 45 asteen kulman yläviistoon.

Ratkaise ja esitä tulokset taulukkona, kuinka suuria lihasvoima M ja reaktiovoima R
absoluuttisesti ja suhteessa nostettavaan kokonaiskuormaan (eli ylävartalon paino + taakan
paino) em. kolmella nostokulman arvolla (eli M ja R selän nostokulman funktiona).

Tulkitse tuloksia turvallisuuden kannalta.

Vastaa lyhyesti pääpiirteissään seuraaviin kysymyksiin:

Kuvaa, mitä tapahtuu ihmisen juostessa kehon kineettiselle energialle ja potentiaalienergialle
juoksun eri vaiheissa?

Kuvaa luun jännitys-puristumayhteys.

Kuvaa fysikaalisia mekanismeja, joilla kehon tuottama hukkalämpö poistetaan kehosta eri
tilanteissa ja olosuhteissa.

Tehtävät 3 ja 4 toisella sivulla
3.2)

b)

2)

b)

 

Selvitä verisuonten komplianssi ja virtausvastus ja niiden merkitys verenkierron fysikaalisen
toiminnan kannalta.

Selvitä, miten voit fysikaalisesti arvioida valtimolaajentuman (aneurysma) vakavuutta.

Tarkastellaan jättiläismustekalan hermosolua, jossa on mitattu lämpötilassa T=6 *C solun
lepotilan aikana seuraavat solun sisäiset ja ulkoiset ionikonsentraatiot (mM) sekä solukalvon
suhteelliset ioniläpäisevyydet eri ioneille:

Toni — Sisäpuoli Ulkopuoli Läpäisevyys

Na' = 50 440 0,04
K" = 400 20 1

Ratkaise Na"- ja K*-ionin tasapainojännite sekä solukalvon kalvojännite.

Ratkaise, kuinka suuri on likimain solun sisäisen nesteen CI pitoisuus, kun solun
ulkopuolisen nesteen Cl-ionipitoisuus on 560 mM ja solukalvo läpäisee hyvin Cl-ioneja.

Kuvaile, millainen sähkökemiallinen voima (gradientti) vaikuttaa kuhunkin ioniin sekä
millainen ionivirta (voimakkuus ja suunta) solukalvon läpi näistä ioneista muodostuu solun
petotilan aikana.
 

 

:LT-61150 Ihmiskehon fysikaaliset ominaisuudet

Kaavakokoelma

—>

F =ma

Ex =

Av
tcoll

 

= A=
GSI =a 5 Cool a =
T=FxF:r, =rFsin0

Foppticä — kLoL-Do

== —kzx. = A Do
AU == ni < Oloss — W.
140 — = AT
14 00 &

Ru - (3) my
* / loss

OT

AP =

1 1
Pi + 5Pui + pgyi = P2 + 5PU3 + PIY?

TR!
0= KTTAASÄ =)

 

Ymv?; E, = mgh

 

T=R(AP) OP="-R =

Clow =

V(P) = Va + CnowP.

 

Ax = vt + jat”

 

=Vat?
= = S=nat 5 Vin
CO Ww=v tat 2
o=F/A - klo 1
: PE = 5h(L— Lo)?
0—=Yec N
Lo
O = Omet + Oloss:
AT="" BMR=0cm/t 1Kcal=42K
me

1 di
3 (37) = HelTäiin — Tase)

2wo 27

jo

AW
n

E. (£) = I T= RC

€ Le Vv
= AdL) = PdaV.
PaL= [ (e/ayaan =)

AV
AP

 

= = PRA PE =
Z = p het =7= Pon * n101 = 1209.
s 10) j- n;
= 12+7) 1+2/% Otus iti
kT [c] k=1.38 - 103) K1
Vs "lc g=1.602 -10%C - DA
g 5 1:=g;(Vn-V)) 57

= n Pl K ];+Pydl Na 1: Pal CI,
"4 PdKI,' D lNa 1, +1 [CP]

 

4= |! jan 1,= -
n+n Vn Rll-e