3. Назвіть види насосів, які можна знайти в організмі людини.

Відповідь. Скорочення міжреберних м’язів, опускання діафрагми

приводить до збільшення об’єму грудної порожнини і забезпечення дихальних рухів (розріджувальний насос). Розрідження створюється також у ротовій порожнині, коли м’язи відтягують язик назад.

Прикладами нагнітальних насосів можуть бути: ротова порожнина; легені, що стискуються діафрагмою або ребрами; передсердя й особливо шлуночки серця; зрідка —спазматичні скорочення шлунка. 4. Більшість рухів у тілі людини відбувається за законами механіки, згідно з якими сила, прикладена до одного плеча важеля, передається через вісь обертання на інше плече важеля. М’язи розвивають силу, кістки служать важелями, а суглоби — осями руху частин тіла. Які типи важелів ви знаєте? Поясніть механізм їх роботи.

Відповідь. Відомо три типи важелів, характерні для організму людини. Важіль першого типу працює за принципом гойдалки, де вісь розташована між точками прикладання сили і ваги. Прикладом є дія м’язів задньої ділянки шиї, завдяки якій можна закидати голову назад. Атланто-потиличний суглоб при цьому слугує віссю обертання.

У важелі другого типу вага діє між точкою прикладання сили й віссю. Підіймання п’яти над землею є прикладом цього типу системи. М’язи литки розвивають силу для підіймання тіла, більша частина стопи утворює важіль, а плесно-фалангові суглоби слугують віссю.

У важелі третього типу (найпоширенішому) сила прикладається між точкою дії ваги і віссю обертання. Прикладом є згинання в лікті при скороченні біцепса з метою підіймання передпліччя і кисті.

5. Закриті травми голови, без ушкодження черепа, виникають унаслідок падіння чи удару. При цьому часто спостерігається втрата свідомості та порушення функції мозку, що може бути короткочасним або тривати все життя. Поясніть, як травмується мозок при раптовій зупинці людини, котра швидко рухалася, та у разі удару по голові під час поєдинку боксерів.

Відповідь. Справді, травма мозку можлива, якщо людина, котра швидко рухалася, раптово зупиниться, як під час падіння. Мозок при цьому вдаряється об тверду поверхню черепа, а потім рикошетом б’є об протилежну.

У разі ж удару по голові, як у боксі, поверхня черепа у місці удару вдаряється об мозок, а мозок під дією ударної хвилі — об протилежну поверхню черепа.

6. Переломи кісток — ушкодження, що стаються у будь-якому віці. Рівень таких ушкоджень коливається від незначної тріщини на поверхні до повного перелому кістки. Чим можуть бути спричинені переломи? Які види переломів ви знаєте та від чого залежить їх характер?

Відповідь. Переломи можуть бути спричинені раптовим ударом або стисканням. Так звані переломи напруження виникають унаслідок тривалого впливу сили, а іноді навіть від довготривалої ходьби. Зазвичай характер перелому залежить від кута, рівня дії сили та місця ураження. Так, сильний прямий чи під кутом удар може спричинити поперечний перелом кістки. А різке раптове скручування може зламати тіло кістки по діагоналі, іноді з утворенням зазублених кінців. Такий перелом називають гвинтоподібним.

Осколковий перелом виникає при сильному прямому ударі, що роздроблює кістку з утворенням кількох відламків. Такий вид перелому найчастіше стається внаслідок автомобільної аварії.

Існує також перелом типу «зеленої гілки». Цей перелом виникає тоді, коли значна сила діє на довгу кістку і може спричинити її деформацію й тріщину з одного боку. Найчастіше такий перелом трапляється в юному віці.

7. Щоб зростити зламані кістки або усунути пошкодження, необхідно фіксувати ці ділянки і ліквідувати сили, що зазвичай діють у місці перелому, аж поки кістки зростуться. Які закони статики застосовуються у цих випадках?

Відповідь. Умови рівноваги при поступальному й обертальному рухах, що є наслідком законів Ньютона.

8. Чому під час надання першої допомоги при травмах, як правило, використовують лід та сніг?

Відповідь. Холод — лікарський засіб. Під впливом холоду відбувається спазм дрібних судин, знижується нервова збудливість, уповільнюється рух крові, знижується проникність дрібних судин. Холодний компрес зменшує біль у разі забиття м’яких тканин, суглобів, розтягнень зв’язок.

9. Мільйони людей у всьому світі страждають від пошкодження хрящових структур організму (викривлення носової перегородки, хребта, «стирання» хрящових прокладок у колінних суглобах). Лікуванню ж хрящі піддаються досить складно. Яким чином учені-фізики розв’язали цю проблему?

Відповідь. Обдумуючи цю проблему, медики у тісній співпраці з фізиками вирішили зробити так: локально і короткочасно нагрівати хрящову тканину лазерним промінням, змінюючи її форму і не руйнуючи біологічних структур. Реалізації цієї ідеї передували численні медико-фізичні дослідження, зокрема: встановили інтервал температур, за яких хрящова тканина набуває властивостей отримувати задану форму без незворотних для неї змін, а також інтервал довжини хвиль лазерного випромінювання, яке інтенсивно поглинається хрящовою тканиною і нагріває її ніби із середини (без лазера досягти такого ефекту практично неможливо: відбувається перегрівання поверхні тканини і, відповідно, її руйнування). Потрібно було також вивчити можливість небажаних наслідків впливу лазерного випромінювання: по-перше, повернення хрящової тканини в початковий стан (з’ясовано, за яких умов це може відбутися); по-дпуге, відторгнення організмом (дослідження його реакції на деформовану тканину — чи не стане вона чужорідною).

Експерименти на кролях підтвердили можливість збереження хрящем після лазерного опромінення заданої форми. Згодом фізики-ядер-ники розробили, крім самого лазера потрібних параметрів, ще й методи контролю за всіма процесами зміни форми хрящової тканини під впливом лазерного опромінення, щоб спростити лікування й забезпечити його результативність.

Приблизно 15 років тому ро< ійські фізики у співпраці з лікарями розробили метод хірургічного лікування лазером аритмії. Зазвичай серце працює із частотою 60—80 уд./хв. Цей ритм зумовлений роботою певних клітин тканини правого передсердя. Виникнувши в них, він поширюється на ліве передсердя і шлуночки — частини серця скорочуються синхронно. Але якщо змінено чи пошкоджено місце виникнення ритму або порушені шляхи проходження сигналів, з’являється аритмія — захворювання, за якого елементи серця починають скорочуватися несинхронно, і воно погано постачається кров’ю. Раніше аритмію в основному лікували лікарськими препаратами; у деяких важких випадках робили операцію: вилучали той вузол, який зумовлював неправильний ритм. Потім у серцевий м’яз зашивали електроди, з’єднані з приладом, що задавав новий ритм серцю, — кар-діостимулятором. Людині рятували життя, але вона ставала заручником обставин, скажімо, випадкові травми, закінчення терміну дії стимулятора.