LəNKƏran döVLƏt universiteti
Yüklə 73,48 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Tələbə
- Qüvvələr və hərəkət üçün Nyuton qanunları.
- Nyuton qanunlarının əzələlərə və oynaqlara tətbiqi.
- Qolların və əllərin hərəkət mexanikası.
- Çeynəməni təmin edən qüvvələr.
- Dartı sistemi və sümüklərin sınıqdan müalicəsi.
- Şəkil 4.
- Nyuton qanunlarının molekullara tətbiqi.
- Nyutonun üçüncü qanunu və Osminoqun hərəkəti.
- Müxtəlif növ hərəkətlərdə əzələlərin görünüşü.
|
LƏNKƏRAN DÖVLƏT UNİVERSİTETİ Fakültə: Təbiət Ixtisas: Biologiya Kurs: III Fənn: Biofizika Müəllim: Fizika-riyaziyyat elmlər namizədi, dosent Bəşirov Mirnamik Tələbə: Məlikov Emil Mövzü 2. Dinamika qanunları. Plan:
Ədəbiyyat:
2
Nyutonun birinci qanununa əsasən sükunətdə olan və ya bərabərsürətli hərəkət edən cismə heç bir qüvvə təsir etmirsə və ya təsir edən qüvvələr balanslaşmışsa cisim olduğu vəziyyətini daima saxlamağa çalışacaq. Bu qanuna ətalət qanunu da deyilir. Ətalət cismin sükünət və ya düzxətli bərabər sürətli hərəkət halında qalmasını xarakterizə edən keyfiyyətdir. Bu keyfiyyətin kəmiyyət ölçüsü cismin kütləsi ilə xarakterizə olunur və Beynəlxalq Vahidlər Sistemində (BS) kq-la müəyyən edilir. Qüvvə cismin ətalətini dəyişdirməyə yönəlmş qüvvələr həm daxili və həm də xarici ola bilər. Bu qüvvələrin istiqaməti, qiymətləri bir-birindən fərqli olduqda onlar cismin fiziki halını, vəziyyətini və koordinatlarını dəyişdirə bilir. Cismə təsir edən bu qüvvələrin əvəzləyicisinin nəticədə cismə hansı təcili verdiyini Nyutonun ikinci qanunu ilə müəyyən etmək olar. Nyuton bu qanunun riyazi ifadəsini belə vermişdir.
1kqm
BS-də qüvvənin vahidi Nyutonun şərəfinə 1N = ──── ilə verilir. san2 Cisim və ona təsir edən qüvvələri göstərən diaqrama sərbəst –cisim diaqramı deyilir. Nyutonun üçüncü qanunu isə iki cisim arasında fiziki qarşılıqlı münasibəti müəyyən edir. Belə ki, hər hansı cisim başqa cismə müəyyən qüvvə ilə (xarakterindən asıı olmayaraq) təsir edirsə, onda həmin cisim də ona əks olaraq həmin qüvvə ilə cavab verir. Bu qanuna Nyutonnun təsir və əks təsir qanunu adlandırmışdır. Qanunun iki A və B cisimləri üçün riyazi ifadəsi belədir: FA = -FB Nyutonun ümümdünya cazibə (qravitasiya) qanunu isə kainatda olan bütün cisimlərin (mikro, makrokütləli) bir-birilərini cəzb etmələri haqqındadır. Bir-birindən r məsafədə olan, iki müxtəlif m1 və m2 kütləli cisimlərin arasında olan cazibə qüvvəsini Nyuton belə ifadə etmişdir:
F = ────── (2) r2
Ağırlıq qüvvəsinin cismi saxlayan səthə yönəlmiş komponentinə normal qüvvə və ya cismin çəkisi deyilir. Cismin hərəkət etdiyi səthlə və ya fəzanı təşkil edən cisimlərələ qarşılıqlı təsirini xarakterizə edən qüvvələrə sürtünmə qüvvəsi deyilir. 3 Sürtünmə qüvvəsi həmişə cismin hərəkət istiqamətinin əksinə yönəlir və onun hərəkətinə mane olur. Sürtünmə qüvvəsinin riyazi ifadəsini belə yazmaq olar: Ff = μN (3) μ – sürtünmə əmsalıdır, N isə cismə durduğu səthin təsir qüvvəsidir. Ona normal qüvvə də deyilir. Sürtünmə qüvvəsi sürüşən cismin sürətindən və səthlə kontakda olan sahəsindən asılı deyil, o cismə təsir edən normal qüvvənin qiyməti ilə mütənasibdir. Səthdə hərəkət edən cismə iki cür sürtünmə qüvvəsi təsir edir. Əgər cisim sükunət vəziyyətindədirsə, onda onunla səth arasında yaranan qüvvə sükünət sürtünmə qüvvəsi adlanır. Sükünət sürtünmə qüvvəsi cismi səthdə sükunətdə saxlayır: Fs.s ≤ μN (4) μ – sükünət sürtünmə əmsalıdır. Fs – sükünət sürtünmə qüvvəsi cismi ükunətdə saxlamaq üçün həmişə maksimum qiymət almağa çalışır. Cismə bu qüvvədən böyük təsir edən kimi cisim hərəkət etməyə başlayır. Hərəkətdə olan zaman da cismə həmin qüvvə təsir edir və hərəkəti yavaşıtmağa yönəlir. Ona görə də bu qüvvəyə kinetik (sürüşmə) sütnümə qüvvəsi deyilir. Fs.k = μkN (5) Harada ki, μk – sürüşmə sürtünmə əmsalı adlanır. Qüvvələrə təsir edən cisimlərdə bəzən gərginlik anlayışından da istifadə edirlər. Məsələn; kəndirin hər iki ucuna qüvvə tətbiq olunubsa, onda kəndirdə gərginlik yaranıb deyirlər. Bu yaranan gərginlik vasitəsi ilə kəndir qüvvəni bir ucundan o biri ucuna ötürür. Cisimlərin fiziki halını öyrənən zaman ən çox rast gəlinən vəziyyət, onların tarazlıq halıdır. Cismin tarazlıq halı o zaman yaranır ki, ona təsir edən qüvvələrin cəmi 0 olur. Tarazlıq halında cismə təsir edən qüvvələrin həm x və həm də y komponentləri 0 qiymət alır: ΣFx = 0, ΣFy = 0. Bu komponentlərin qiyməti 0-dan fərqli olarsa, onda cisim təcillə hərəkət etməyə başlayır:
Fiziki prinsiplərdən, o cümlədən Nyutonun ikinci və üçüncü qanunlarından istifadə edərək əzələlərin və oynaqların işini yaxşı öyrənmək olur. Ümumi halda götürsək əzələlər bağlar vasitəsi ilə ən azı iki müxtəlif sümüklərlə birləşmiş olur. 4 Oynaqlarda isə iki və ya daha çox sümüklər bir-biri ilə elastik birləşmişdir (məsələn; dirsəklərdə, dizdə, bud sümükləri çanaqda). Əzələləri sinirlər vasitəsi ilə gələn siqnallar gərginləşdirir və onun lifləri yığılıb açılır. İki sümüyü bir-birinə yaxınlaşdıran (məsələn; qol sümüklərini) əzələlərə yığılan əzələlər (flexor) deyilir. Sümükləri bir-birindən uzaqlaşdıran (və ya əvvəlki vəziyətinə qaytaran) əzələlərə açılan əzələlər (extensor) deyilir. Hər hansı bir əşyanı qaldırmaq üçün yığılan əzələlər, kürəni itələmək üçün isə açılan əzələlər fəaliyyət göstərir. İnsan skleti 220-yə qədər müxtəlif sümüklərdən təşkil olunmuşdur ki, onların əksəriyyəti çox müxtəlif qüvvələrin təsirindən orqanizmin hər cür hərəkətini təmin etməyə imkan verir. Bu sümükləri isə hərəkətə gətirən əzələlərdir. Əzələlərin köməyi ilə məhz bu qüvvələr generasiya olunur və sümüklərə ötürülür. Qüvvələrin yaranması üçün əzələlər bioloji enerjidən istifadə edərək iş görürlər. Beləliklə onların köməyi ilə orqanizm və hətta onun hər bir hüceyrəsi hərəkətdə olur, orqanlar öz funksiyalarını yerinə yetirirlər. Əzələlər elektrik təbiətli stimulun vasitəsi ilə yığılaraq qüvvə generasiya edirlər. Əzələlərin dalbadal yığılması zamanı bağlar və ya vətərlərdə gərginlik yaranır. Vətərlərin əsas funksiyası əzələləri ətraflara bağlamaqdır. Əzələlər daima çalışır ki, vətərlərin bağlandığı bu iki nöqtəni bir-birinə yaxınlaşdırsın, lakin onları bir-birindən uzaqlaşdıra bilmirlər. Odur ki, sümüyün hərəkət etməsi üçün iki əzələ lazımdır. Məsələn; dizlərin yığılması (bükülməsi) üçün bud sümüklərinin əzələləri yığılmalıdır. Onun əvvəlki vəziyyətə qayıtması üçün (dizlərin açılması) budun ön tərəfindəki əzələ yığılmalıdır. Bəzi əzələlər özünə arxadan birləşir və onlar yığılıb-açıla biir. Belə əzələlərə sfinkter əzələlər deyilir. Onlar bir neçə funksiyanı yerinə yetirirlər. Düz bağırsağın qurtaracağında yerləşən sfinkter əzələ yoğun bağırsaqda olan nəcisi tökülməyə qoymur. Gözlərdə olan sfinkter əzələlər isə göz büllurundakı linzanın fokus məsafəsini dəyişdirərək yaxını və uzağı görməni təmin edir. Çiyinlərdə olan əzələlər qolların hərəkətini təmin edir və qollara düşən qüvvələri tənzimləyir. Bu qüvvələrdən yuxarı və aşağı yönəlmiş qüvvələr bir-birini kompensasiya etdikdə üfüqi qüvvə qolları üfüqi saxlamağa imkan verir. Hər hansı bir əzələni orqanizmdən ayırıb duzlu məhlula salsaq və məhlula elektrik cərəyanı tətbiq etsək əzələ stimullaşaraq yığılacaq. Əzələnin uzunluğunu dəyişməmək üçün onun uclarını bərkitmək lazımdır. Əzələnin uzunluğunu dəyişmədən onda yaranan gərginliyi ölçmək olar. Bu gərginliyə izometrik gərginlik deyilir. Digər tərəfdən izometrik qüvvə ona bərkidilmiş yüklə təyin edilir. Bu zaman əzələnin generasiya etdiyi maksimal izometrik qüvvənin Fmax, əzələnin en kəsiyinin sahəsi S ilə mütənasib olduğunu müəyyən edə bilərik. Beləliklə, Fmax = σS (6) Fmax qiyməti nyutonla verilərsə onda σ ölçüsü N/m2 olacaq. Ölçmələr göstərmişdir ki, bütün onurğalıların əzələləri üçün σ-nın qiyməti eyni olub σ = 0,3*106Pa bərabərdir. Əzələ ayrı-ayrı əzələ liflərindən ibarətdir ki, bu liflərin hər biri qüvvə generasiya edir. Buradan aydın olur ki, nə üçün yekun qüvvənin qiyməti əzələnin en kəsiyinin sahəsi ilə mütənasibdir. 5 Nümunə üçün, gənc oğlanın qoltuqaltı əzələsinə baxaq. Bu əzələnin sahəsi 1,5*10-2m2 və generasiya etdiyi maxsimal qüvvə 4500 N olur. Bu əzələlər insana öz çəkisini saxlamağa imkan verir. Əgər cavan oğlanın kütləsi 70kq və çəkisi 690N olarsa, onda qoltuqaltı əzələlərin onun çəkisindən 6 dəfə artıq çəkini saxlaya bildiyini müəyyən edə bilərik. Bu isə adamın tullanma və qaçma hərəkətlərinə imkan verir. İnsanın dik durması onun ağırlıq qüvvəsi ilə yerin əks istiqamətində (Nyutonun III qanuna görə) ona təsir edən qüvvələrin tarazlaşmasının nəticəsində mümkün olur. Qaçış zamanı ayaqlara üç qüvvə təsir edir: 1) yuxarı yönəlmiş, ayaq pəncələrinə tətbiq edilmiş və bədənin ağırlıq qüvvəsinə əks olan qüvvə; 2) Axilles bağlarında ayaqlara təsir edən qüvvə; 3) Baldır sümüyünün pəncəyə yönəlmiş qüvvəsi.
Qolların yuxarı qaldırılmasında əsasən deltavari əzələlər iştirak edir. Bu əzələlər yuxaridan çiyinlərə birləşərək, çiyin sümükləri boyunca dirsək sümüyə çatır. Qolların qaldırılmasında üç qüvvə iştirak edir. Birinci qüvvə Fs çiyinlərə tətbiq olunub və çiyin sümüklərindən keçən x oxu istiqamətində yönəlib.  Fd
F Fa
Fa= Qolun aşağı yönəlmiş ağırlıq qüvvəsi Fd = Deltayabənzər əzələnin yaratdığı qüvvə Fs = Çiyin sümüyünə təsir edən qüvvə İkinci Fa qolların ağırlıq qüvvəsidir və aşağı yönəlmişdir. Üçüncü qüvvə Fdx oxunun əksi istiqamətinə təqribən 15˚ bucaq altında təsir edir. Bu qüvvələrin tətbiq nöqtələri və istiqamətləri Şəkil 1.də göstərilmişdir. Əgər biz qəbul etsək ki, qolun ağırlığı Fa = 15N, onda biz Fd və Fs qüvvələrinin qiymətini tapa bilərik: x istiqamətində təsir edən Fs qüvvəsinin qiyməti Fdcos15˚ = Fa (7) F oxu istiqamətində təsir edən qüvvənin Fa qiyməti isə 6 Fdsin15˚ = Fa (8) olacaq. (8) düsturundan 15 Fd = ───── = 57,92N (9) 0,259
Aşağı ətrafların, ayaqların hərəkətini bir-birindən asılı olmayan üç əzələ qrupu idarə edir. Onlar bir yerdə bud əzələləri (abductor hip) adlanır və onlar çanağa birləşirlər. Onların əsas işi ayaqları yanlara doğru yelləməkdir (Şəkil 2.). Bu əzələlərin üfüqi x oxuna nisbətən əmələ gətirdiyi qüvvələri və tətbiq bucaqları aşağıdakı kimi olacaq: F1 : 75N α1 = 90˚ - θ1 = 86˚ F2 : 220N α2 = 90˚ - θ2 = 78˚ F3 : 100N α3 = 90˚ - θ3 = 48˚
F2    θ2
F3  
θ3 
B  ud sümüyü
X Şəkil 2. Uzaqlaşdırıcı əzələlərin yaratdığı qüvvələr 7 Bu rəqəmlər şəkili izah etmək üçün nisbi seçilmişdir. Əvəzləyici qüvvənin x oxunun müsbət istiqamətində qiyməti Fx və y oxunun müsbət istiqamətindəki qiymətini Fy aşağıdakı kimi yazmaq olar: Fx = (75N)cos86˚ + (220N)cos78˚ + (100N)cos48˚ = 117,88N (10) Fy = (75N)sin86˚ + (220N)sin78˚ + (100N)sin48˚ = 364,31N (11) Əvəzləyici qüvvənin R qiymətini isə R  = √ F2x + F2y = 382,91N (12)
və bu qüvvənin x oxu ilə əmələ gətirdiyi bucaq θ-nın qiyməti 
Fy θ = tan-1 ─── 72,1˚ (13) Fx
Çeynəmə zamanı bir qrup əzələlər alt və üst çənələrin hərəkətini təmin edir və dişlərin qidanı xırdalaması üçün lazım olan qüvvələri generasiya edir. Bu qüvvələr iki əzələ qrupu ilə gücləndirilir. Bunlardan ən böyüyü alt çənəni aşağı endirir və ağır açılır. Başqa bir əzələ bu əzələyə köməkçi rol oynayır və alt çənənin geri qayıtmasına yardım edir və ağız başlanır. Bu əzələlərin generasiya etdiyi qüvvələr və onların əvəzləyiciləri Şəkil 3.də göstərilmişdir.
Sümüklərin sınığı zamanı onların müalicəsində dartı sistemindən istifadə edirlər. Bu sümüklərin hərəkətinin qarşısını alır və onarın tez bitişməsini təmin edir. Şəkil 4.də xəstənin başını tərpənməz saxlayan dartı sisteminin sxemi verilmişdir. Bu sistem 4 diyircəkdən, onları birləşdirən kəndirdən və yükdən ibarətdir. Diyircəklərdən birincisi xəstənin başında, ikinci və üçüncüsü onun başı üstündə tavana, dördüncüsü isə bir qədər aralı tavana birləşdirilmişdir. Kəndirin bir ucu xəstənin başındakı diyircəyə, o biri ucu isə 4-cü diyircəkdən asılmış M yükə bağlanır. Kəndirdə yaranan hər hansı gərginlik onun istənilən nöqtəsində kritik qiymətdən çox olan kimi kəndir qırılır. Tutaq ki, kəndirdə yaranan gərginliyin qiyməti T. Bu qüvvə xəstənin başı üzərində yuxarı yönəlmiş kəndirə və onun I və III diyircəkdən keçən hissəsinə də tətbiq olunur. Onun da qiyməti T olacaq. Odur ki, xəstənin başına təsir edən yekun qiyməti T olacaq. Odur ki, xəstənin başına təsir edən qüvvənin yekun qiyməti
FT FM Ağız bağlı Ağız açıq    
FT -FT R -R
FT = gicgah əzələsinin qüvvəsi R = əvəzləyici qüvvə FM = çeynəmə əzələsinin qüvvəsi Şəkil 3. Çeynəmə və gicgah əzələlərinin qüvvə vektorları və onların əvəzləyici vektoru. (üç kəndir olduğundan)
1
Şəkil 4. Başı düz saxlamaq üçün diyircəkli kəndirdən asılmış yük.
Oynaqlı birləşmiş sümüklər oynaq yerində qığırdaqla örtülü olduğundan onlar bir-birinə sürtünmür. Bundan əlavə qığırdağın özü də sinovial maye ilə əhatə olunduğundan sürtünmə demək olar ki, minimum olur. Bu mayenin tərkibində su var və insanın oynaqlı sümük birləşmələrində μ sürtünmənin qiyməti 0,005-0.002 intervalında olur. Sadə bir misala, bud oynaqlarında sürtünmə qüvvəsinə baxaq. İnsanın hərəkət sürətindən asılı olan sürtünmə qüvvəsinin qiyməti
W adamın çəkisidir. Kütləsi 70kq olan, normal adamın bud oynaqlarında sürtünmə qüvvəsinin qiyməti Ff ≥ (2,5)(0,005)(70)(9,8m/s2) = 8,58N (16) olar. Qocalma prosesində oynaqların vəziyyəti və sinovial mayenin tərkibi dəyişdiyindən sürtünmə qüvvəsinin də qiyməti dəyişir. Nəticədə mayenin “yağlama” qabiliyyəti aşağı düşdüyündən və qığırdaqlar nazikləşdiyindən sümüklər bir-birinə sürtünür. Sümüklərin sürtünməsi isə oynaqlarda istiliyin əmələ gəlməsinə səbəb olur 10 və uzun müddət davam edən bu hal oynaqların sıradan çıxmasına səbəb olur. Bundan başqa oynaqlarda soyuqdəymə halları çoxalır və ağrılar əmələ gəir. Biz bu hallarda sürtünmə əmsalının 0,5-ə yaxın olduğunu nəzərə alsaq, oynaqda sürtünmə qüvvəsinin qiyməti Ff = (2,5)(0,5)(70) = 9,8m/s2) = 858N (17) Qüvvənin bu qiymətində isə ağrıların kəskinləşməsi baş verir.
Nyuton qanunlarını molekullara da tətbiq etməkolur. Buna misal olaraq şəkil5.də verilmiş zülal-zülal qarşılıqlı təsirini göstərmək olar. Xarici səthində bir-biriə uyğun gələn komplementar formaları (strukturları) olan iki zülal arasında qarşılıqlı təsir qüvvələri əmələ gəlir və onlar cəzb olunaraq birləşirlər. 
Substrat
FSE  FS kompleksi
  Aktiv
 tərəf
Ferment FSE = -FES Şəkil 5. İki molekul üçün açar və kilid mexanizmi: (S) substrat zülal və (E) ferment zülal. Substrata təsir edən qüvvə onu fermentə tərəf çəkir. Bu qüvvənin FSE qiyməti fermentə təsir edən FSE qüvvənin qiymətinə bərabər olub əks tərəfə yönəlmişdir. 11 Şəkil 5.də açar-kilid kimi bir-birinə uyğun gələn iki zülalın sxemi verilmişdir. Zülallar arasında əmələ gələn qüvvələr hidrogen rabitə qüvvələri, Van-der-Vals qüvvələri, elektrostatik və hidrofob qarşılıqlı təsir qüvvələri təbiətli ola bilər. Molekulların səth formaları uyğun gəldiyindən onlar güclü cazibə qüvvəsinə məruz qalırlar. Digər tərəfdən əgər onların səth formaları uyğun gəlmirsə onda bu zülallar bir-biri ilə birləşə bilməzlər. Bu cür selektiv qarşılıqlı cazibə açar-kilid mexanizmi adlandırılmışdır. İndi çox güclü kompyüterlərdə proqram təminatının köməyi ilə zülallar arasındakı kontakt qüvvələrini hesablamaq olar. Bu hesablamalardan aydın olur ki, A zülalın B zülalına təsir qüvvəsinin qiyməti, B zülalının A zülalına təsir qüvvəsinə bərabər olur. Bu isə Nyutonun üçüncü qanununda deyildiiyi kimi təsir əks təsirə bərabər olur.
Çox yaxşı inkişaf etmiş Osminoq gününün çox hissəsini okean sahili qayalıqlarda keçirir. Öz şikarını tutmaq üçün o daima hərəkət etməlidir. Bu zaman onun hərəkəti sürüşmə hərəkəti və reaktiv hərəkətə oxşayır. Reaktiv hərəkətdə olduğu kimi Osminoq da öz ayaqlarında ola su “çənlərindən” suyu böyük sürətlə atmaqla hərəkət edir. Nyutonun üçüncü qanununda olduğu kimi təsirə bərabər olur və su Osminoqu əks tərəfə itələyir. Osminoq ayaqlarında olan suyun atılma sürətini dəyişərək öz sürətini artırıb azalda bilir. O, bu hərəkətə uyğunlaşmışdır. 12  
 
Müxtəlif növ hərəkətlərdə əzələlərin görünüşü. Yüklə 73,48 Kb. Dostları ilə paylaş:
|
s
y
θ1 F1
8
2 3 4
M
