Exam text content

 

ELT-61150 Ihmiskehon fysikaaliset ominaisuudet

Tentti 14.5.2014 / Juha Nousiainen

Oma laskin on sallittu.

15

b»)

D)

Henkilö nostaa oheisen kuvan mukaisesti selkälihasten 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
D=90", 45? ja 0* pystyakselin suhteen.

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

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

 

Tulkitse tuloksia turvallisuuden kannalta. Poor liflina Lechnigue
Luunäytettä on koestettu puristamalla sitä kasvavalla FON 4
voimalla F ja mittaamalla puristuma AI. Testin tulokset on a
esitetty viereisessä kuvassa. Sylinterimäisen luunäytteen 5
pituus oli 20 mm ja halkaisija 10 mm. -
1, (
g

204

Määritä oheisen kuvan avulla kyseisen luunäytteen

 

   

elastinen alue,
e plastinen alue, o
e kimmokerroin (Young's modulus),

e myötölujuus (yield stress, YS),

e murtolujuus (ultimate tensile stress, UTS)

180,0 Alnm)

e maksimaalinen venymä (ultimate percent elongation, UPE)

Sovella em. testituloksia juoksevaan henkilöön, jonka sääriluuhun kohdistuu maksimissaan
6000 N voima. Sääriluun pienin poikkipinta-ala on 3 cm?. Kuinka paljon sääriluu enintään
lyhenee kantakontaktin aikana, kun sen lepopituus on 50 cm.
 

a)

b)

a)

b)

 

Ajatellaan, että ihmisen fyysistä suorituskykyä voidaan kuvata niin, että suoritetaan
mekaanista työtä mahdollisimman voimakkaasti ja nopeasti. Tarkastele tuki- ja
liikuntaelimistön (luusto ja lihakset) toimintaa ja suorituskykyä sellaisten biofysikaalisten ja
fysiologisten tekijöiden avulla, jotka vaikuttavat siihen, että voidaan tehdä mekaanista työtä
mahdollisimman tehokkaasti. Jaottele tekijöitä eri ryhmiin ja luettele yksittäisiä tekijöitä
listana allekkain, ja kerro lyhyesti, miten ne vaikuttavat suorituskykyyn.

Vastaa muutamalla lauseella (kuhunkin) seuraaviin kysymyksiin:

Miksi tuulisella säällä tuntuu kylmemmältä kuin tuulettomalla säällä, ja miksi ilman
suhteellisen kosteuden ollessa korkeampi tuntuu kuumemmalta, vaikka ilman lämpötilan
olisikin sama?

Miksi kuumeen noustessa tuntuu, että paleltaa ja kuumeen noustessa, että hikoiluttaa, ja miksi
sormet tuntuvat kylmiltä viileässä ja lämpöisiltä lämpimässä ilmassa?

Miten rasvat ja hiilihydraatit eroavat toisistaan kehon energianlähteinä?
Mitä tarkoittaa metabolinen ekvivalentti (MET)?

Miten keho hyödyntää fyysisen rasituksen aikana kehon erilaisia energiavarastoja?

 

Miten ultraääniaalto käyttäytyy fysikaalisesti kudoksissa ja miten näitä ilmiöitä voidaan *
hyödyntää lääketieteellisissä tutkimuksissa?

Miten kehon ulkopuolelta kehoon syötetty sähkövirta kulkee kehon kudosten läpi ja miten
näitä ilmiöitä voidaan hyödyntää lääketieteellisissä tutkimuksissa?
ELT-61150 Ihmiskehon fysikaaliset ominaisuudet
Kaavakokoelma 2014

 

 

 

 

1 vo GSI (2 ) i
= 2 = 1 =|— a
Ww=v+at Az = vt + p € = Jlcoll =
Fapptied — kloL-NW
= = jot i 0=Ye
[0 = Omet + Oross: AU = Omet < loss =
AT 9 1d2. p AT dR (ME) dOmet
me A dt dz Ae X dt df
2hc2e/15
0000 1 R= el"

1 /d
a (3). = helTskin a Tr)

(3) = A= Ekin Thin Aak
loss

 

 

 

dt
0 121 x
1 (d0 — 1/00 0 K =
1) =) 409 — (8)
mot i
10 m
Z = pvs inn
(25) = (17)
aa hy säe
sat