Понятие моторной единицы. Закон силы для скелетных мышц

Сравнение увеличения затрат энергии с увеличением тяжести работы показывает, что величина затрачиваемой энергии за вычетом основного обмена всегда больше совершаемой человеком «полезной» механической работы. Причина такого несоответствия заключается прежде всего в том, что при превращении химической энергии питательных веществ в работу значительная часть энергии теряется в виде тепла, не переходя в механическую энергию. Некоторая часть энергии расходуется на поддержание статических напряжений, которые только частично учитываются при подсчете совершенной человеком механической работы. Каждое движение человека требует и статических и динамических напряжений, причем соотношение тех и других при различных работах различно. Так, поднятие груза с высоты 1 м на высоту 1,5 м при выпрямленном туловище требует меньшей затраты энергии, чем поднятие такого же груза с высоты 0,5 м на высоту 1 м при наклонном положении туловища, так как удержание последнего в наклонном состоянии требует более значительного статического напряжения мышц спины.

Определенная часть энергии, образовавшейся при химических реакциях, расходуется на преодоление сопротивлений движению со стороны растягиваемых во время движения мышц-антагонистов и эластичных тканей в суставах, на преодоление вязкого сопротивления деформации мышц и на преодоление инерции движущихся звеньев тела при изменениях направления движения. Отношение количества выполненной человеком механической работы, выраженное в калориях, к величине затрат энергии, также в калориях, называется энергетическим коэффициентом полезного действия.

Величина коэффициента полезного действия зависит от способа работы, ее темпа и состояния тренированности и утомления человека. Иногда величину коэффициента полезного действия используют для оценки качества рабочих приемов. Так, при изучении движений опиловки металла было установлено, что на каждый килограмм-сила-метр работы затрачивается 0,023 ккал, что соответствует коэффициенту полезного действия 1/ = 10,2
Этот сравнительно невысокий коэффициент полезного действия объясняется значительной статической работой при опиловке, требующей напряжения мышц туловища и ног для сохранения рабочей позы. При других видах работы коэффициент полезного действия может быть больше или меньше величины, найденной для опиловки металла. Ниже приведены величины коэффициента полезного действия для некоторых работ:
Подъем тяжестей........................8,4
Работа напильником......................10,2
Работа вертикальным рычагом (толкание) 14,0
Вращение рукоятки.................20,0
Езда на велосипеде.....................30,0
Наибольшее значение, которого может достичь коэффициент полезного действия человеческого организма,- 30%. Эта величина достигается при выполнении хорошо освоенной, привычной работы с участием мускулатуры ног и туловища.

Величина коэффициента полезного действия работы в отдельных случаях позволяет установить более рациональные условия выполнения физической работы, в частности определить оптимальную скорость (темп), нагрузку, производительность работы. Большей частью величина энергетических трат на единицу продукции бывает наименьшей, а обратная ей величина коэффициента полезного действия - наибольшей при средних степенях скорости и нагрузки в середине периода работы, если она продолжается до утомления.

Изменение коэффициента полезного действия в отдельных случаях, в частности, когда сравниваются однородные работы, различающиеся лишь способом выполнения, может служить одним из критериев для оценки рациональности некоторых конкретных сторон труда. Однако этот критерий для работающего человека ни в какой мере не имеет того определяющего и универсального значения, которым он обладает в оценке работы машины. В то время как в паровой машине только внешняя механическая работа является основным полезным эффектом превращений энергии, а остальная извлеченная из топлива энергия справедливо считается бесполезно потерянной, для организма человека полезна и та часть потребляемой энергии, которая идет не на внешнюю механическую работу, а на повышение жизнедеятельности клеток во время работы и на восстановление временно уменьшающейся работоспособности.

Более точным и универсальным критерием физиологической оценки рациональности конкретных рабочих приемов и отдельных движений является длительность поддержания высокого уровня работоспособности, что проявляется в увеличении производительности труда и в таком приспособлении физиологических функций, которое ведет к дальнейшему развитию физических и духовных способностей человека.

Пешком вокруг экватора

Подсчитано, что в течение дня человек делает до 30 тысяч шагов, то есть около 20 километров. За каждые 5,5 лет он незаметно совершает путь, равный окружности экватора.

Сколько весит скелет человека?

Масса скелета человека составляет около 11 килограммов.

Когда человек выше: утром или вечером?

За счёт уплощения межпозвоночных хрящей рост человека к вечеру уменьшается примерно на 1,5 см. рост человека к 80 годам уменьшается на 5–7 см по сравнению с сорокалетним возрастом.

Сколько в черепе костей?

Человеческий череп состоит из 23 костей. Только две кости черепа - нижнечелюстная и подъязычная - подвижны, остальные прочно соединены швами.

Прочнее кирпича и гранита

Костный материал в 30 раз крепче кирпича и в 2,5 раза крепче гранита. Большая бедренная кость выдерживает вертикальную нагрузку в полторы тонны.

Она выдерживает нагрузку в 350 килограммов

Самая крепкая связка человеческого тела - бертиниева связка, укрепляющая тазобедренный сустав, - выдерживает нагрузку в 350 килограммов.

Сколько в человеке мышц?

Количество мышц у человека не является одинаковым для всех людей. В пределах нормы оно составляет от 400 до 680 мышц. Если бы все эти мышцы напряглись, они бы вызвали давление, равное приблизительно 25 тонн. У кузнечика - около 900 мышц, а у некоторых видов гусениц - даже около 4 000. Суммарный вес всех мышц составляет у мужчин 40% от общего веса тела, у женщин - 30%.

Какой орган много теряет тепла?

Коэффициент полезного действия мышц человека равен 20%. Остальные 80% расходуются на тепловые потери.

Где расположены самые сильные мышцы?

Самые сильные те, что расположены по обе стороны рта и отвечают за сжатие челюстей. Они способны развивать усилие около 70 килограммов.

Кто больше теряет энергии: плачущий или смеющий человек?

Согласно исследованиям французских невропатологов, у плачущего человека задействованы 43 мышцы лица, в то время как у смеющегося - всего 17. Таким образом, смеяться энергетически выгодней, чем плакать.

Время, когда проявляется наивысшая мышечная активность?

Отмечено, что наиболее эффективно мышцы работают в 13 час. 30 минут.

Кислородопотребляющий орган. Кто он?

До 60% кислорода поступающего в организм потребляют мышцы.

Ритм - твой помощник

Ритм - важный элемент работы, и каждому стоит в этом отношении поучиться у своего сердца: если работать ритмично, то работа будет продуктивной и хватит сил работать долго.

Когда сломаются «биологические часы»

Частые нарушения физиологического цикла «день–ночь» способны привести к болезненному расстройству внутренних «биологических часов» человека.

Дыхание

Сколько можно вдохнуть воздуха?

Вентиляция лёгких (число вдохов, умноженное на объём вдыхаемого воздуха) у здорового человека достигает 5–9 литров в минуту. В состоянии покоя человек совершает в среднем 16 дыхательных движений в минуту. В сутки это составляет около 23 000. При этом через лёгкие проходит около 7 000 литров воздуха. Минутный объём дыхания человека (количество воздуха, пропускаемого через лёгкие за одну минуту) составляет в состоянии покоя 5–8 литров в минуту, а во время физической работы может достигать более 100 литров в минуту.

Дышите спокойно

Человек в состоянии покоя расходует в сутки 400–500 литров кислорода, делая 12–20 вдохов и выдохов в минуту. Частота дыхания лошади - 12 вдохов и выдохов в минуту, крысы - 60, канарейки - 108.

Кто нас бодрит?

Отрицательно заряженные ионы газов воздуха - друзья здоровья; они делают человека бодрым, работоспособным.

Биопылесос

Мерцательный эпителий дыхательных путей человека выносит из них наружу до 20–30 г пыли в сутки.

Кровообращение

Плазма крови… и древние моря

Состав плазмы крови напоминает состав воды древних земных морей, в которых зародилась жизнь.

В два раза больше длины экватора

Общая длина кровеносных капилляров в организме человека примерно 100 000 километров. Это в 2,5 раза превышает длину земного экватора, а общая внутренняя площадь - 2 400 м 2 .

Насос, работающий всю жизнь

За 60 лет обычной, не очень напряжённой жизни, человеческое сердце совершает более 2 000 000 000 сокращений. Такую же работу проделал бы тягач, если бы поднял от уровня моря до высоты 5 500 метров валун массой 65 тонн.

Когда больше холестерина?

100 мл крови здорового человека содержат осенью и зимой 20–250 мг холестерина, а летом и весной - только 170–180 мг.

Сердечная «сорочка»

Сердце имеет сорочку - слой соединительной ткани; между сердцем и «сорочкой» имеется небольшое количество жидкости. Околосердечная сумка («сердечная сорочка») защищает работающую сердечную мышцу.

Сплющенные красные шарики

Кровяные тельца красного цвета, или эритроциты, чья суммарная поверхность составляет 3 400 м 2 . Каждый день их отмирает в организме около 2 000 000 000, что составляет 0,01% от их общего числа. Суммарная площадь поверхности всех эритроцитов составляет 3 400 м 2 . В каждом мм3 крови - 5 000 000 эритроцитов, а во всех пяти литрах, содержащихся в организме взрослого человека, - 25 000 000 000 000. Если выложить все эти эритроциты в ряд, образовавшаяся цепочка вытянется на 200 000 километров, пять раз опоясав земной шар по экватору.

«Спринты» внутри нас

Практически все клетки человеческого организма имеют ядра, которые управляют всеми физиологическими процессами в самой клетке и участвуют в процессе деления клеток. Единственное исключение составляют эритроциты. Рождаются они с ядром, но уже на ранних стадиях развития, теряют его, тем самым утрачивая способность к размножению. Новые эритроциты образуются в красном костном мозге из стволовых клеток. Ежесекундно образуется около 2 500 000 эритроцитов и примерно столько же погибает. За один день эритроцит проходит в кровеносных сосудах около 15 километров, снабжая ткани кислородом и забирая от них углекислый газ. За время существования один эритроцит в среднем проходит расстояние в 1 800 километров.

Они живут, чтобы умереть

Клетки крови постоянно отмирают и заменяются новыми. Жизнь эритроцитов (красных кровяных телец) продолжается 90–125 дней, лейкоцитов (белых кровяных телец) - от нескольких часов до нескольких месяцев, в зависимости от вида лейкоцитов. В крови взрослого человека каждый час отмирает около миллиарда эритроцитов и пять миллиардов лейкоцитов. Их заменят новые кровяные тельца. В течение суток полной регенерации подвергается 25 граммов крови.

Тоньше волоса

Кровеносные капилляры имеют толщину в 10 раз меньше, чем волос.

Вот так скорость!

В течение одной минуты сердце выбрасывает в аорту около 4 литров крови. Скорость движения в аорте 0,5 м/сек, а по капиллярам, кровь течёт, со скоростью 0,5 мм/сек. Полный оборот крови через оба круга кровообращения совершается, за 21–22 сек.

Особое вещество крови

В каждом эритроците содержится 265 000 000 молекул гемоглобина. Сборка его молекулы занимает всего 90 секунд. Ежесекундно в организме человека синтезируется 6,5∙1014 молекул гемоглобина. В 100 мл человеческой крови содержится 13–16 г гемоглобина. Один грамм гемоглобина может связывать до 1,34 мл кислорода. В состоянии покоя через сердце человека протекает около 4 л/мин, что обеспечивает получение тканям около 400 мл кислорода.

Ах, эти «тоненькие трубочки»!

Толщина стенок артерий составляет 0,8–0,9 мм. Диаметр различных артерий человека - 0,4–2,5 см. Средний диаметр капилляров у человека - около 7 мкм, что чуть меньше диаметра эритроцита. В артериях объём крови составляет в среднем 950 мл.

«Сахарная царица»

Так называли печень древние тибетские врачи. Она хранит питательные запасы и, если человек голоден, она превращает их в сахар, тем самым, подкармливая его. В состоянии покоя у человека до 50% крови может находиться в «депо крови» - печени и селезёнке, откуда в случае необходимости выбрасывается в кровяное русло. Кровоток в почках составляет 420 мл/мин, в сердце - 84, в печени - 5,7, в мозгу - 53, в поперечнополосатой мускулатуре - всего 2,7 мл/мин. Печень потребляет в 10 раз больше кислорода, чем равная ей по массе мышца, и выделяет больше тепла. Она мощный защитный барьер на пути кровотока от органов пищеварения к другим органам. Наиболее эффективно печень разлагает алкоголь между 6 и 8 часами вечера. Через печень в течение одной минуты протекает 1,5 литра крови, а в сутки - до 2 000 литров.

У женщин бьётся чаще

Сердце взрослого человека перекачивает за сутки около 10 000 литров крови. Нормальный пульс мужчины в состоянии покоя составляет 60–80 ударов в минуту. Сердце женщины бьётся на 6–8 ударов чаще. Тяжёлая физическая нагрузка увеличивает пульс до 200 ударов в минуту. Частота пульса у слона - 20, у быка и лягушки - 25, у кролика - 200, у мыши - 500.

Пищеварение

Даже сабля тупится

Остриё сабли при ударе о зубную эмаль тупится. По твёрдости эмаль можно сравнить с кварцем.

Сколько, два или четыре?

Молочные зубы заменяются постоянными. Последний коренной зуб прорезается обычно к 18–20 годам, а иногда и позднее, когда человек «благодаря учению приобретает мудрость» - так думал Гиппократ. Этот зуб он и назвал зубом «мудрости». Половина человечества имеет только два, а не четыре зуба мудрости.

Обнажённая часть нашего скелета

Удельный вес зубной эмали зуба - 2,9–3,05 г/см 2 . Дентин зуба имеет удельный вес всего лишь 2,2 г/см 2 . В дентине зуба взрослого человека содержится около 65% минеральных солей, 28% органических веществ и 8% воды. В состав зубного цемента входит около 30% органических веществ, более 55% фосфата кальция, около 8% карбоната кальция, а также фториды кальция и магния.

Терпеть нельзя!

Самое болезненное место человеческого организма - зубы. На квадратный сантиметр кожи обычно приходится не более 200 болевых рецепторов, а на такой же площади дентина зуба - от 15 000 до 30 000 рецепторов. На границе эмали и дентина их ещё больше - до 75 000 рецепторов.

«Желудь» или «желудок»?

Слово «желудок» является производным от слова «жёлудь» (в старину «маленькие жёлуди называли желудками»). На 1 см 2 слизистой желудка приходится сто желудочных желёз. Они расположены вплотную. В отличие от других пищеварительных соков, желчь почти не содержит ферментов.

«Зубатые» ферменты

В течение суток у человека выделяется около 1 литра слюны, 3 литра желудочного сока, 2 литра поджелудочного сока, 3,5 кишечного сока, 2один литр желчи. За сутки у человека выделяется в среднем один литр слюны.

Что означает для желудка час дня?

Больше всего желудочного сока образуется в 13 часов, даже если человек ничего не ел.

И это всё в нас?

Длина кишечника у человека превышает длину тела в 3–4 раза. Общая площадь поверхности ворсинок тощей кишки составляет 37 м 2 , двенадцатиперстной - 1,3 м 2 , подвздошной - 5,3 м 2 .

В нас ещё и газы?

В процессе брожения пищевой кашицы в правом (восходящем) отделе толстого кишечника образуется водород и углекислый газ, а в процессе гниения в левом (нисходящем) отделе - метан и сероводород. Всё это смешивается с воздухом, попадающим в кишечник в процессе еды вместе с пищей. При переваривании обеда образуется около 15 литров газов.

Вот так ворсинки!

На одном см 2 внутренней поверхности кишки 3 000–4 000 ворсинок. Каждая покрыта 3 000 клеток, которые, в свою очередь, имеют по 100 всасывающих трубочек. Поверхность всасывания в тонких кишках около 5 м 2 , т.е. в три раза больше поверхности тела.

Короткая «жизнь»

Ежедневно погибает около 70 000 000 000 клеток кишечного эпителия, каждая из которых живёт всего 1–2 дня.

Она нужна, чтобы дышать, двигаться, думать

В состоянии покоя и на голодный желудок человеческое тело вырабатывает за сутки столько энергии, что её хватило бы для нагревания 20 литров воды от 10ºС до кипения. Тепла, выделяющегося при работе дровосека в течение восьми часов, достаточно, чтобы нагреть до кипения 100 литров воды.

Кого боятся кишечные бактерии?

В бруснике и клюкве много бензойной кислоты. Она убивает гнилостные бактерии в кишечнике.

Из чего мы «сделаны»?

Все из клеток

Организм человека состоит из 100 000 миллиардов клеток. Для сравнения: организм слона состоит из 6 500 000 миллиардов клеток.

Вода, вода…

Вода составляет 80% массы тела ребёнка и 70% массы тела взрослого человека. В клетках головного мозга человека содержится 80%, в мышцах - 76%, в костях - около 25% воды. Глоток воды - это для мужчин 20 миллилитров жидкости, а для женщины - 14. Самая богатая водой ткань человеческого организма - стекловидное тело глаза, в котором её 99%, а самая бедная - зубная эмаль. В её составе всего 0,2% .

Так ли важна вода?

Потеря влаги в размере 6–8% от веса тела вызывает у человека полуобморочное состояние, 10% - галлюцинации и нарушение глотательного рефлекса. Потеря 12% жидкости влечёт за собой остановку сердца.

А газы, тоже есть?

Более 96% массы человеческого тела составляют четыре химических элемента. На долю кислорода приходится около 60% массы, на долю углерода - около 20%. За ними следуют водород - 10% и азот - 4%.

Не только туда, но и оттуда!

Человек в сутки может выделять 0,5–12 литров пота, который содержит 9899% воды, 0,1% мочевины, мочевую, молочную, пировиноградную, лимонную кислоты, аммиак, креатинин, серин, жиры, летучие жирные кислоты, холестерин, ароматические оксикислоты, ацетон, минеральные соли.

Кожные образования

Не снимаемая «одежда»

Кожа - самый тяжёлый орган человеческого тела. Она весит в среднем 2,7 кг. Кожа не пропускает воду, микробы, грязь. Защищает нас от ударов, уколов, укусов. Через кожу в организм поступает около 2% потребляемого человеком кислорода. Человек среднего роста теряет каждый час около 800 000 микрочастиц кожи, а за год в среднем 675 граммов. К семидесяти годам общие потери кожи составляют чуть больше 47 кг, то есть 70% среднего веса человека. Человеческий организм выделяет через кожу около 0,5 литров воды в сутки. Твёрдых веществ выделяется около 10 граммов.

Кто скажет, нам холодно или жарко?

Вся кожная поверхность тела человека содержит около 250 000 «холодовых» рецепторов и только 30 000 «тепловых». Температура кожи различна на разных участках тела. Так, в подмышечной впадине она составляет 36,6ºС, то на животе - 34ºС, а на лице - 25ºС. Кровь и внутренние органы имеют температуру 37,2–38,5ºС.

Лучше быть чистым или грязным?

На одном см 2 грязной кожи насчитывают около 40 000 микробов.

Передающие «SOS!»

В нашей коже скрыто 250 000 нервных окончаний, реагирующих на холод, 30 000 - реагирующих на тепло, около 1 000 000 - реагирующих на боль.

Кожа и время

Кожа наименее чувствительна к уколам в 9 часов утра и наиболее проницаема для косметических средств между 6 и 8 часами вечера.

Космические «антенны»

Человеческий волос в 500 раз толще стенок мыльного пузыря, в 5 раз толще капилляра, в 12 раз толще стенок альвеол и в 20 раз - паутины. Волосы растут у новорождённых со скоростью 0,2 мм в сутки, позднее - до 0,3–0,5 мм в сутки. Волосы бровей, ресниц и подмышечные волосы живут 3–4 месяца, волосы головы - 4–6 лет. За месяц волос подрастает на один сантиметр. Ежедневно на голове отмирает около 100 волос. Отмершие волосы могут сразу и не выпадать, поэтому на голове подчас скапливается до 20% мёртвых волос.

Коса - не только девичья краса

Самая длинная коса у одной японки - 3 метра, она её выращивала 20 лет. Самые длинные волосы носил Свами Пандарасаннади, глава индийского монастыря Тирудадутурай. В 1949 году длина его волос была 7 метров 92 сантиметра.

И борода и усы

Самая длинная борода принадлежала Гансу Лангсету - 5 метров 33 сантиметра, а самые длинные усы были у шведа Биргера Пелласа - 2 метра 90 сантиметров.

Достояние приматов

Кончики всех двадцати пальцев на наших конечностях несут плотные плоские роговые образования - ногти. Ногти - достояние приматов. Растёт ноготь за счёт эпителия ногтевого ложа. Ногти защищают особенно чувствительные концы пальцев. Ноготь на руке растёт со скоростью сотой доли миллиметра в сутки, а на ноге - пяти сотых. За год на пальце рук ноготь удлиняется в сумме на три сантиметра. Самый длинный ноготь на руке (на большом пальце левой руки) достигает в длину 101,6 сантиметра. Он принадлежал индийцу Шридхару Чиллару. Общая длина ногтей на пальце его левой руки при измерении в марте 1990 года составляла 4 метра 40 сантиметров. Он не обрезал ногти с 1952 года.

Выделение

Зачем мы плачем?

Дети плачут, чтобы привлечь внимание, чтобы выразить свои эмоции: страх, гнев или радость. А ещё чтобы со слезами из организма ушли вредные вещества, которые вырабатываются от боли и страданий. Кроме этого, когда мы моргаем, слёзы омывают глазное яблоко, очищая его от пыли и микробов. Здоровый человеческий организм вырабатывает примерно 0,5 литров слёзной жидкости в год. Даже самый суровый мужчина проливает ежедневно от 1–3 миллилитров слёз.

Фильтры крови

Общая длина почечных канальцев составляет 120 километров. В обеих почках у человека около 2 000 000 нефронов. За день почки пропускают через себя 2 000 литров крови, а это целая цистерна. Взрослый человек в сутки выделяет 1 200–1 600 мл мочи и должно выходить с мочой 15–45 мг щавелевой кислоты.

Что такое уролиты?

Химический состав уролитов - почечных камней - может быть разным. 40% уролитов - это оксалаты (соли щавелевой кислоты), 27% - фосфаты (соли ортофосфорной кислоты), 12–15% — ураты (соли мочевой кислоты), 2% цистиновые, ксантиновые и белковые камни и 20–30% - камни смешанного типа.

Зрение

Сложный оптический прибор

До 14 месяцев у новорождённых девочек и до 16 месяцев у мальчиков наблюдается период полного невосприятия цветов. Затем появляется восприятие красного, потом зелёного, а ещё позже синего цвета. Формирование цветоощущения заканчивается в 7,5 годам у девочек и к 8 годам у мальчиков. Глаз способен различить 130–250 чистых цветов и 5–10 000 000 000 смешанных оттенков.

После часа в темноте

После одного часа пребывания в темноте светочувствительность глаза повышается в 200 раз.

Палочки и колбочки

Сетчатка глаза человека содержит 125 000 000 палочек и 6 500 000 колбочек, при этом, вместе взятые, они настолько чувствительны, что человек теоретически мог бы увидеть огонёк свечи на расстоянии 200 километров.

Слух, обоняние, осязание

«Алло, вас не слышу!»

Среднее ухо человека содержит 2 500 клеток, реагирующих на звуки. Верхний предел воспринимаемых нами частот достигает 16–20 млн герц. С течением лет чувствительность уха, особенно к высоким звукам, уменьшается.

Вкусно, когда +24ºС

На поверхности языка находится около 9 000 нервных окончаний, реагирующих на вкус. Они лучше всего функционируют при температуре 24ºС.

Мал, да удал

Поверхность зоны обоняния носа всего 5 см 2 , но на ней размещается около 1 000 000 нервных окончаний. Ощущение запаха возникает при возбуждении не менее 40 нервных окончаний.

Вот почему он мёрзнет!

Самая холодная часть человеческого тела - нос. Температура его кончика обычно не превышает +22ºС.

Нервная система

Гигантское количество и… один процент

Нервная система человека состоит из 10 000 000 000 нейронов и 70 000 000 000 вспомогательных клеток. Из этого гигантского количества лишь один процент выполняет самостоятельную работу, то есть принимает сигналы и управляет работой мышц; остальные 99% - это посреднические клетки.

Центр всех центров или главный орган ума

В три года мозг человека развит уже на 80%. Наивысшего развития он достигает примерно к 20 годам. В дальнейшем происходит уменьшение его массы. Кора больших полушарий составляет примерно 44% объёма головного мозга. Поверхность коры в целом равна 1 468–1 670 см 2 .

Мы на третьем месте

Человек стоит на третьем месте по массе мозга (1 400 г) в живой природе после слона (5 кг) и кита (2,5 кг).

Вот такие площади!

Общая площадь коры больших полушарий у человека составляет в среднем 83 591 мм 2 , шимпанзе - 24 353 мм 2 , собаки - 6 523 мм 2 , кролика - 843 мм 2 , крысы - 254 мм 2 .

Природа не справедлива

Начиная с тридцатилетнего возраста у человека, ежедневно отмирает 30 000 до 50 000 нервных клеток головного мозга.

Вода и нервная клетка

Нервная клетка - нейрон - содержит 65–68% воды и 32–35% твёрдых веществ, среди которых на долю белков приходится 68–70%. 20–25% составляют липиды, 2–5% - нуклеиновые кислоты, 1–2% - углеводы.

С ним сосуды в тонусе

В организме человека может образовываться оксид азота (II). Он обеспечивает связь между нейронами и поддерживает тонус сосудов.

Чем больше, тем лучше

Чем больше диаметр волокна нерва, тем с большей скоростью по нему распространяется возбуждение. У теплокровных животных скорость возбуждения - 0,5–120 м/сек.

«Нервные» помощники

Ни одно действие человека не может осуществиться без участия нервной системы. Чтобы перевести тело из горизонтального положения в вертикальное, головной мозг человека отправляет через нервы к мышцам сотни нервных импульсов - сигналов.

Всё для зрения

В составе черепномозговых нервов в мозг входит 2 600 000 нервных волокон, а выходит 140 000. около половины выходящих волокон несут приказы к мышцам глазного яблока, управляя быстрыми и сложными движениями глаз. Остальные нервы управляют мимикой, жеванием, глотанием и деятельностью внутренних органов. Из входящих нервных волокон 2 000 000 - зрительные.

Мужчины и женщины

«Сильный пол»

• Мужской мозг весит на 200 г больше, чем женский.
• Юноша в возрасте 15–24 лет неудачно падают в 6 раз чаще, чем девушки того же возраста.
• Среди выдающихся математиков мужчин в 12 раз больше, чем женщин.
• Отклонения от нормы цветового зрения встречаются гораздо чаще у мужчин (8%), чем у женщин (0,5%).
• У мужчин объём лёгких на 20% больше, чем у женщин.
• Храпят во сне 48% мужчин и только 22% женщин.
• Мальчики чаще, чем девочки, бывают левшами и вообще свободно владеют левой рукой, что объясняется ведущей ролью правого полушария мужского мозга.
• 80% всех заикающихся людей - мужчины.
• Объём крови составляет в среднем у мужчин 5,2 л, а у женщин - 3,9 литра.
• Масса сердца мужчины в среднем 330 г женщины - 250 г.

«Слабый пол»

• Девочки начинают разговаривать раньше, чем мальчики.
• Обоняние у женщины на 20% лучше, чем у мужчины.
• Психические депрессии у женщин встречаются в два раза чаще, чем у мужчин.
• Музыкальный слух у женщин лучше, чем у мужчин: на 6 не фальшивящих женщин приходится 1 мужчина.
• Три четверти всех мигреней приходится на долю женщин.
• Женщины в два раза чувствительнее к алкоголю, чем мужчины.
• Женщины предпочитают сладкие блюда, а мужчины - солёные.
• У женщин острее видит правый глаз и лучше слышит правое ухо, а у мужчины - наоборот.
• Жировая ткань составляет 11% веса мужчины и 23% веса женщины.
• Женщины, чаще мужчины, страдают кариесом зубов.
• На бессонницу жалуются 42% мужчин и 62% женщин.

Источником энергии мышечного сокращения служит энергия гидролитического расщепления АТФ с помощью фермента миозин-АТФ-фазы до АДФ и неорганического фосфата (3 молекулы АТФ на 1 «гребок»). Расщепление 1 моля АТФ обеспечивает около 48 кДж. 50-60% этой энергии превращается в тепло и лишь 40-50% идет на работу мышц, причем лишь 20-30 % превращается в механическую энергию, остальное идет на работу ионных насосов и окислительного восстановления АТФ.

Системы восстановления атф

Восстановление АТФ осуществляется сразу же после ее расщепления до АДФ. Этот процесс осуществляется при участии 3 энергетических систем.

1) фосфогенная система , где используется энергия креатинфосфата (система АТФ-КрФ). Эта система обладает наибольшей скоростью действия, мощностью, но незначительной емкостью, поэтому используется в самом начале работы или при работе максимальной мощности (но не более 5 с). Это анаэробный процесс, т.е. он протекает без участия кислорода.

2)система окислительного фосфорилирования разворачивается по мере удлинения времени работы (через 2-3 мин). Если интенсивность работы мышц не максимальна, то их потребности в кислороде удовлетворяются полностью. Поэтому работа может выполняться на протяжении многих часов. Необходимая для ресинтеза АТФ энергия поступает в результате окисления жиров и углеводов, причем чем больше интенсивность, тем меньше вклад жиров. Это аэробный процесс.

3) гликолитическая система , где восстановление АТФ идет за счет энергии анаэробного расщепления углеводов (гликогена, глюкозы) до молочной кислоты. Во время этой реакции скорость образования АТФ в 2-3 раза выше, а механическая работа в 2-3 раза больше, чем при длительной аэробной работе. Однако, емкость гликолитической системы в тысячи раз меньше, чем окислительной (хотя в 2,5 раза больше фосфогенной. Поэтому такая система может обеспечивать работу на время от 20 с до 1-2 мин. и заканчивается она значительным накоплением молочной кислоты.

Коэффициент полезного действия

Необходимо заметить, что и хемомеханическая реакция в системе актомиозиновых мостиков, и все последующие процессы идут с потерей энергии в форме теплоты.Коэффициент полезного действия (КПД) мышцы как механи­ческой машины (здесь надо оговориться, что мышца не только механическая машина, но и основной обогреватель организма, поэтому ее тепловой выход не бесполезен) может быть вычислен по формуле:

где А – совершаемая работа, а Q- тепловой выход мышцы.

Тепловой выход мышцы

Тепловой выход мышцы ( Q ) сложен. Во-первых, существует выход теплоты при изометрическом напряжении мышцы, при задержке ее сокращения стопо­ром. Этот выход называюттеплотой активации . Если на фоне этого состояния мышца с грузом освобождается от стопора и, сокращаясь, поднимает груз, то она выделяет дополнительную теплоту -теплоту укорочения , пропорциональную механической работе(эффект Фенна ). По-видимому, пере­мещение нитей с подключением в работу все новых (заряженных энергией) мостиков способствует высвобождению дополнительной энергии (и механиче­ской, и тепловой).

В условиях свободного подъема груза теплота активации (соответстствующая фазе напряжения сухожилия) и теплота укорочения сливаются, образуя так называемое начальное теплообразование . После сокращения (одиночного или краткого тетануса) в мышце возникаетзадержанное теплообразование , которое связано с процессами, обеспечивающими ресинтез АТФ, оно длится секунды и минуты. Если рассчитывать КПД мышцы по начальному теплообра­зованию, то он составит примерно 50-60% (для оптимальных условий стиму­ляции и нагрузки). Если же вести расчет КПД исходя из видов теплопродук­ции, связанных с данной механической работой, то КПД составит примерно 20-30% (КПД мышц млекопитающих падает при адаптации к холоду, что способствует усилению теплопродукции в организме).

Мы́шечными тка́нями называют ткани, различные по строению и происхождению, но сходные по способности к выраженным сокращениям. Они обеспечивают перемещения в пространстве организма в целом, его частей и движение органов внутри организма и состоят из мышечных волокон.

Мышечное волокно представляет собой вытянутую клетку. В состав волокна входят его оболочка - сарколемма, жидкое содержимое - саркоплазма, ядро, митохондрии, рибосомы, сократительные элементы - миофибриллы, а также содержащий ионы Са 2+ , - саркоплазматический ретикулум. Поверхностная мембрана клетки через равные промежутки образует поперечные трубочки, по которым внутрь клетки проникает потенциал действия при ее возбуждении.

Функциональной единицей мышечного волокна является миофибрилла. Повторяющаяся структура в составе миофибриллы называется саркомером. Миофибриллы содержат 2 вида сократительных белков: тонкие нити актина и вдвое более толстые нити миозина. Сокращение мышечного волокна происходит благодаря скольжению миозиновых филаментов по актиновым. При этом перекрывание филаментов увеличивается и саркомер укорачивается.

Главная функция мышечного волокна - обеспечение мышечного сокращения.

Преобразование энергии при мышечном сокращении. Для сокращения мышцы используется энергия,освобождающаяся при гидролизе АТФ актомиозином,причем процесс гидролиза тесно сопряжен с сократительным процессом. По количеству выделяемого мышцей тепла можно оценить эффективность преобразования энергии при сокращении.. При укорочении мышцы скорость гидролиза повышается в соответствии с ростом производимой работы. освобождаемой при гидролизе энергии достаточно для обеспечения только совершаемой работы, но не полной энергопродукции мышцы.

Коэффициент полезного действия (кпд) мышечной работы (r ) представляет собой отношение величины внешней механической работы (W ) к общему количеству выделенной в виде тепла (Е ) энергии:

Наиболее высокое значение кпд изолированной мышцы наблюдается при внешней нагрузке, составляющей около 50% от максимальной величины внешней нагрузки. Производительность работы (R ) у человека определяют по величине потребления кислорода в период работы и восстановления по формуле:

где 0,49 - коэффициент пропорциональности между объемом потребленного кислорода и выполненной механической работой, т. е. при 100% эффективности для выполнения работы, равной 1 кгс ․м (9,81 Дж ), необходимо 0,49 мл кислорода.

Двигательное действие / КПД

Ходьба/23-33%; Бег со средней скоростью/22-30%; Езда на велосипеде/22-28%; Гребля/15-30%;

Толкание ядра/27%; Метание/24%; Поднятие штанги/8-14%; Плавание/ 3%.

4. Изотонический режим работы мышц. Статическая работа мышц.

Изотонический режим (режим постоянного тонуса мышцы) наблюдается при отсутствии нагрузки на мышцу, когда мышца закреплена с одного конца и свободно сокращается. Напряжение в ней при этом не изменяется. Так как при этих условиях величина нагрузки Р = 0, то механическая работа мышцы также равна нулю (А = 0). В таком режиме работает в организме человека только одна мышца - мышца языка.

Статическая работа не предполагает сильного напряжения, однако в некоторых случаях статическая работа мышц может быть очень напряженной, например при удержании штанги, при некоторых упражнениях на кольцах или параллельных брусьях. Такая работа требует одновременного сокращения всех или почти всех волокон мышц и может продолжаться лишь очень короткое время. При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц, причем некоторые мышцы работают то динамически, производя движение в суставе, то статически, обеспечивая на некоторое время неподвижность костей того же сустава. Степень напряжения мышц может быть различной.

Статическая работа утомляет скелетную мускулатуру больше, чем динамическая.

5. Общая характеристика системы кровообращения. Скорость движения крови в сосудах. Ударный объем крови. Работа и мощность сердца.

К системе кровообращения относятся сердце и сосуды - кровеносные и лимфатические.. Сердце млекопитающих четырехкамерное. Кровь движется по двум кругам кровообращения.

функции всех элементов сердечно-сосудистой системы: 1) трофическая – снабжение тканей питательными веществами; 2) дыхательную – снабжение тканей кислородом; 3) экскреторную – удаление продуктов обмена из тканей; 4)регуляторную – перенос гормонов, выработка биологически активных веществ, регуляция кровоснабжения, участие в воспалительных реакциях.

При движении крови по сосудам различают линейную и объемную скорость кровотока.

Линейная скорость кровотока определяется суммарным сечением сосудистой системы. Она максимальна в аорте - до 50 см/сек и минимальна в капиллярах - около нуля. В венозном отделе сосудистой системы линейная скорость вновь возрастает. Линейная скорость в полых венах в два раза меньше, чем в аорте и равна примерно 25 см/мин.

Объемная скорость кровотока - это количество крови, протекающее через общее сечение сосудистой системы в единицу времени. Она одинакова во всех отделах сосудистой системы крови.

Время полного кругооборота крови - это то время, за которое кровь проходит через большой и малый круги кровообращения. При 70-80 сокращениях сердца в минуту полный кругооборот крови происходит приблизительно за 20-23 сек.

Движение крови в организме: аорта – 500-600 мм/c, артерии – 150-200 мм/c, артериолы – 5 мм/c, капилляры – 0,5 мм/c, средние вены – 60-140 мм/c, полые вены - 200 мм/c. Гипертония – повышенное АД. Гипотония – пониженное АД.

Систолический объем крови . Объем крови, нагнетаемый каждым желудочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца, обозначают как систолический, или ударный, объем крови.

Работа, совершаемая сердцем , затрачивается на преодоление сопротивления и сообщение крови кинетической энергии.

Рассчитаем работу, совершаемую при однократном сокращении левого желудочка.

V у – ударный объем крови в виде цилиндра. Можно считать, что сердце поставляет этот объем по аорте сечением S на расстояние I при среднем давлении р. Совершаемая при этом работа равна:

A1 = FI = pSI = pV y .

На сообщение кинетической энергии этому объему крови затрачена работа:

где р – плотность крови;υ – скорость крови в аорте. Таким образом, работа левого желудочка сердца при сокращении равна:

Эта формула справедлива как для покоя, так и для активного состояния организма, но эти состояния отличаются разной скоростью кровотока.

6. Уравнение Пуазейля. Понятие о гидравлическом сопротивлении кровеносных сосудов и о способах воздействия на него.

Уравнение Пуазёйля - закон, определяющий расход жидкости при установившемся течении вязкой несжимаемой жидкости в тонкой цилиндрической трубе круглого сечения.

Согласно закону, секундный объёмный расход жидкости пропорционален перепаду давления на единицу длины трубки (градиенту давления в трубе) и четвёртой степени радиуса (диаметра) трубы:

Где Q - объемный секундный расход жидкости; R - радиус трубопровода; p1-p2- перепад давлений на трубке; n-коэффициент трения; L- длина трубки.

Закон Пуазёйля работает только при ламинарном течении и при условии, что длина трубки превышает так называемую длину начального участка, необходимую для развития ламинарного течения в трубке.

Гидравлическое сопротивление прямо пропорционально длине сосуда и вязкости крови и обратно пропорционально радиусу сосуда в 4-й степени, то есть больше всего зависит от просвета сосуда , а также от состояния стенок сосудов и от их эластичности.

Так как наибольшим сопротивлением обладают артериолы, общее периферическое сопротивление сосудов(ОПСС) зависит главным образом от их тонуса. Различают центральные механизмы регуляции тонуса артериол (нервные и гормональные влияния)и местные (миогенная, метаболическая и эндотелиальная регуляция).

На артериолы оказывают постоянный тонический сосудосуживающий эффект симпатические нервы. Основные гормоны, в норме участвующие в регуляции тонуса артериол, - это адреналин и норадреналин.

Миогенная регуляция сводится к сокращению или расслаблению гладких мышц сосудов в ответ на изменения трансмурального давления; при этом напряжение в их стенке остается постоянным. Тем самым обеспечивается ауторегуляция местного кровотока - постоянство кровотока при меняющемся перфузионном давлении.

Метаболическая регуляция обеспечивает расширение сосудов при повышении основного обмена (за счет выброса аденозина и простагландинов) и гипоксии (также за счет выделения простагландинов).

Разбираться в таких величинах как КПД бензинового или дизельного ДВС - практически дело чести для каждого мужчины. Магические цифры 33% или 40% - могут стать серьезным поводом для жаркой дискуссии на целый вечер. Разобраться в КПД собственного организма обычно не хватает времени и желания, и, кстати, зря. Коэффициент полезного действия нашего организма напрямую зависит от того, как мы о нем заботимся, насколько хорошо понимаем и удовлетворяем его потребности.

На чем основывается жизнь? Правильно, на энергии! Энергия - это все! Все процессы, происходящие в нашем организме, нуждаются в энергии. Энергию мы получаем из продуктов питания. Углеводы, жиры и белки расщепляются в процессе метаболизма, снабжая организм строительным материалом и энергией. Основной вид топлива, который быстро и легко утилизируется организмом - это углеводы. Наряду с углеводами важнейшим источником энергии являются составные компоненты жиров - жирные кислоты.

Окисление жирных кислот обеспечивает почти половину потребности взрослого организма в энергии. Этот важный процесс («бета-окисление») происходит в энергетических фабриках клеток - в митохондриях. Кстати, на заметку любителям цифр: КПД митохондрий составляет 55%! Есть повод задуматься, насколько изобретения человека еще отстают от «изобретений» природы.

Для того чтобы «энергетические фабрики» организма исправно работали и поставляли достаточное количество энергии, должна быть налажена бесперебойная поставка топлива, т. е. жирных кислот. Именно за этот важный этап ответственен L- карнитин. Он является ключевым участником процесса транспорта жирных кислот в митохондрии.

По химическому строению L-карнитин - это аминокислота, вещество родственное витаминам группы В. L-карнитин в своей естественной форме присутствует практически во всех органах и тканях человека, причем в максимальных концентрациях там, где избыток энергии нужен для поддержания основных функций организма (мышцы, сердце, мозг, печень, почки). Потребность в L-карнитине для каждого индивидуальна и может меняться в зависимости от нагрузок. Потребление L-карнитина также увеличивается при стрессах и во время физических нагрузок . Недостаточное количество L-карнитина может вызывать различные заболевания.

Поддерживать необходимый уровень L-карнитина или восполнить его недостаток в напряженные периоды жизни поможет препарат Элькар отечественной фармацевтической компании «ПИК-ФАРМА».
Элькар представляет собой водный раствор L-карнитина для применения внутрь. Уникальность препарата заключается в том, что он не обладает побочными эффектами, и не вызывает привыкания.

Когда и кому следует применять Элькар? Элькар жизненно необходим, если:
работа или учеба сопровождается повышенными нервно-психическими ;
текущий период жизни наполнен стрессовыми ситуациями;
тренировки в зале или фитнес-центре стали приносить вместо удовольствия
усталость;
грипп, ОРВИ или простуда никак не хотят «отцепляться»;
выходные и отпуск проходят под лозунгом «Быстрее, выше, сильней!»;
до пенсии осталось меньше 10 лет;
налицо симптомы «энергетического голода» организма.
Во всех этих случаях Элькар улучшит адаптационные возможности организма, повысит иммунитет, поможет побороть синдром хронической усталости и поспособствует
повышению работоспособности.