Tentin tekstisisältö

BME-1110 Ihmiskehon fysikaaliset ilmiöt ja niiden mittaaminen

Kesätentti 2.7.2012

Laskin on sallittu.

1.

a)

b)

D)
»
o)

2)
b)

o)

Henkilö on aikeissa nostaa kuvan 1. mukaisesti painavaa taakkaa, niin että selkäranka muodostaa
kulman &=30” vaakatason kanssa. Selkään ja alaselkään vaikuttavat voimat ovat kuvan 2. mukaiset.
Henkilön pituus L=170 cm. Selkälihaksen voima M muodostaa 12? kulman selkärangan kanssa.
Olkoon henkilön massa m,=90 kg ja sitä vastaava painovoima Wi. Olkoon vartalon paino Wi=0.4 W,
ja pään, käsien ja taakan paino W,=0.4 W), sekä vipuvarret kuvan 2 mukaiset.

Ratkaise, kuinka monikertaiseksi ristiselkään vaikuttava reaktiovoima R kasvaa verrattuna
tilanteeseen, jossa henkilö nostaa samaa taakkaa selkä suorana (P=90") jalkoja polvista ojentaen.

Kuinka paljon viidennen lannenikaman ja ensimmäisen ristinikaman välinen sylinterimäinen
välilevy, jonka halkaisija levossa on 4 cm, pullistuu, kun siihen vaikuttaa a-kohdassa laskettu R-
voima? Välilevyyn vaikuttava kuormitus (R-voima) aiheuttaa kuvan 3 mukaisen välilevyn
supistumisen selkärangan suunnassa. Oletetaan, että välilevyn materiaali kokoon puristumatonta.

Mitä vaikutuksia tällä selän kuormittamisella voi olla henkilölle? i == N

Loading in kilograms

  

Kuva 1. Kuva 2. Kuva 3.

Kuvaa kehon ja maanpinnan välisen törmäyksen kinematiikkaa tilanteessa, jossa hyppäät tasolta alas
maahan molemmille jaloille. Mistä tekijöistä törmäyksestä kehoon vaikuttava voima muodostuu?
Mitkä tekijät vaikuttavat siihen, tapahtuuko törmäyksen seurauksena luunmurtuma? Jos törmäyksen
seurauksena isket pääsi kovaan kohteeseen, kuinka voit arvioida vammautumisriskiä, joka
törmäyksestä syntyy?

Selitä

Laplacen laki. Miten sitä voidaan soveltaa kehon järjestelmien tutkimiseen?
Bernoullin yhtälö (periaate) ja sovella sitä Venturi-tyyppiseen erikoistapaukseen.
Poiseullen laki viskoosille virtaukselle. Mitä sovelluksia sillä on ihmiskehon tutkimisessa?

Selitä

kehon kudosten sähköinen johtavuus ja sen mittaus ja mittauksen hyödyntäminen lääketieteessä
lepotilassa olevan hermosolun kalvojännitteen syntymekanismin fysiikkaa ja kuinka kalvojännite
voidaan laskea

hermoimpulssin johtuminen aksonia pitkin ja kuinka johtumisnopeus voimaan mitata.