Exam text content

ELT-61150 Ihmisen fysikaaliset ominaisuudet a

Tentti 11.5.2017 / Juha Nousiainen

Oma laskin on sallittu.

1.

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. (max. 20 p.) =

Tarkastellaan kahta tilannetta, joissa selkäranka muodostaa kulman P=90" Poor liftina techniaue
(vaakasuora) ja 45* (viisto) 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 ovat lihasvoima M ja reaktiovoima R
em. kahdella nostokulman arvolla (eli M ja R selän nostokulman funktiona).

Päättele, kuinka suuria lihasvoima M ja reaktiovoima R ovat nostettaessa selkä
pystysuorassa.

Vastaa lyhyesti pääpiirteissään seuraaviin kysymyksiin (max. 20 p.):

Vertaile lyhyesti kävelyn ja juoksun kinematiikkaa (liike).

Vertaile lyhyesti luun ja jänteen mekaanisia ominaisuuksia liikunnan kannalta
Vertaile lyhyesti konsentrista ja eksentristä lihasaktiivisuutta.

Aineenvaihdunnan tuottama lämpö voi poistua kehosta monella tavalla. Vertaile lyhyesti
kahdessa tilanteessa, juokseminen kesähelteessä ja uiminen viileässä vedessä, millä
fysikaalisilla mekanismeilla lämpö poistuu kehosta ympäristöön ja mitkä tekijät siihen
vaikuttavat.

Tehtävät 3 ja 4 toisella sivulla

1(3)
d)

a)

b)

d)

 

 

Verenkierto. (vastaa lyhyesti muutamalla lauseella kuhunkin kohtaan) (max. 20 p.)
Luettele ja selitä tekijöitä, jotka vaikuttavat veren viskositeettiin.

Miten voi arvioida verenvirtauksen pyörteisyyttä ja mikä merkitys pyörteisyydellä on
verenkierrolle?

Selvitä, mitä tarkoittaa valtimoiden komplianssi ja mikä sen merkitys on verenkierron
fysikaalisen toiminnan kannalta.

Selvitä mitä tarkoittaa verisuonten virtausvastus ja mikä sen merkitys on verenkierron
fysikaalisen toiminnan kannalta.

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 (max. 25 p.):

Ioni — Sisäpuoli Ulkopuoli Läpäisevyys
Na* = 50 440 0,04
K* 400 20 1

Ratkaise Na"- ja K*-ionin Nernstin jännite 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 (esim. nuolien suunnan ja paksuuden avulla), millainen sähkökemiallinen
nettovoima (gradientti) vaikuttaa kuhunkin ioniin (Na, K, ja Cl) solun lepotilan aikana.

Selitä lyhyesti, mitä tarkoittaa käsite aksonin karakteristinen pituus ja mitä merkitystä sillä
on hermosolun toiminnan kannalta.

2 (3)

 
ELT-61150 Ihmiskehon fysikaaliset ominaisuudet
Kaavakokoelma

 

 

 

 

= 1
F = ma Ep = Yhmv*; E, = mgh Ar = vt + sat?
Av 1+e S=Yat? 2
GSI = 2,5 tootti a = p = : Vi p VTo
coll coll Ww=v+at = 29
FxF;:r, =rF'sinO
kL
o=F/A y= 2!
Fappticd — kLoL- Do A 145 2
F=-kr "4 va n E ON PE = 5*(L— 10)
0=Ye E o
Lo
AU = Omet + Oioss -W. O = Omet + Oloss:
140 ar AT
aa = Kat Kaz: AT=2 BMR = cmj/1 1 kcal = 4.2 KJ

di = he(Tskin — Tair)
R = eoT* = (3) = RA= Eskin OT din Askin a (W 7). = :
loss
pu? pud — ud

 

 

 

 

 

 

2wo 2T = =" "-——
AP = z or T=R(AP) AP=-3"-%R ad. = 00
P1+ 1 pu? + P9y1 = P2 + 1 pu? + P9Y2 Le Li 3
2 2 w=/f FaL= [ (F/AA az) = f, PAv.
AP AV AW
Ram = 5 Chow = TP lv
TR! —t/x
0-5 P) = VIP) =Va+ChP. Fa Parmtr t=RC
<h. P2/27 —P
= Rieti = 11101 = 1909
Z Pvs = Pn = Pe 101 202
(02) i) F = piin
7,+%, 1+12/%; Yi=1 to jo1 Piiri
k [e] k=1.38 - 10%] K!
V,=-— [c] 4=1.602-101c = 29
g jo 1=8i(Vm Vi) m Ygi
V < MT | PxlK Ji+ Paul Na I+ PAl CTT, 2= | Tm Tm 1,=—u
m + = = MTT s —rTe
4 PAIK 1,+Prdl Na'1,+ Pal CT], FT -

 

3(3)