Gurdjieff. Luật ba

Chúng ta hãy đồng ý gọi một vật thể là tự do nếu chuyển động của nó không bị giới hạn bởi bất cứ điều gì. Một vật thể bị các vật thể khác hạn chế chuyển động được gọi là vật thể không tự do và những vật thể bị hạn chế chuyển động cơ thể nhất định, kết nối. Như đã đề cập, tại các điểm tiếp xúc, lực tương tác sẽ xuất hiện giữa vật thể nhất định và các kết nối. Các lực mà liên kết tác dụng lên một vật thể nhất định được gọi là phản lực của liên kết.

Các lực không phụ thuộc vào các liên kết được gọi là lực chủ động (đã cho), còn phản lực của các liên kết được gọi là lực thụ động.

Trong cơ học, quan điểm sau được chấp nhận, đôi khi được gọi là nguyên lý giải phóng: bất kỳ vật thể không tự do nào cũng có thể được coi là tự do nếu tác dụng của các liên kết được thay thế bằng phản ứng tác dụng lên vật thể nhất định.

Trong tĩnh học, các phản ứng của liên kết có thể được xác định hoàn toàn bằng cách sử dụng các điều kiện hoặc phương trình cân bằng của vật thể, sẽ được thiết lập sau, nhưng hướng của chúng trong nhiều trường hợp có thể được xác định bằng cách xem xét các tính chất của liên kết:

Các loại kết nối chính:

1. Nếu một vật rắn nằm trên một bề mặt nhẵn lý tưởng (không có gai), thì điểm tiếp xúc của vật rắn với bề mặt đó có thể trượt tự do dọc theo bề mặt, nhưng không thể di chuyển theo hướng pháp tuyến với bề mặt. Phản ứng của một bề mặt nhẵn lý tưởng được định hướng dọc theo pháp tuyến chung đến các bề mặt tiếp xúc.

Nếu cơ thể có bề mặt nhẵn và nằm trên một đầu thì phản ứng sẽ hướng bình thường lên bề mặt của cơ thể.

2. Khớp cầu.

3. Bản lề hình trụ là một giá đỡ cố định. Phản lực của một giá đỡ như vậy đi qua trục của nó và hướng của phản lực có thể là bất kỳ hướng nào (trong mặt phẳng song song với trục của giá đỡ).

4. Hỗ trợ khớp nối và di chuyển hình trụ.

NHIỆM VỤ CHÍNH CỦA THỐNG KÊ.

1. Vấn đề đưa một hệ lực: làm sao có thể thay thế hệ lực này bằng một hệ lực khác, cụ thể là hệ lực đơn giản nhất, tương đương với nó?

2. Bài toán cân bằng: một hệ lực tác dụng lên một vật cho trước phải thỏa mãn những điều kiện nào để nó trở thành một hệ cân bằng?

Nhiệm vụ chính đầu tiên không chỉ quan trọng về thống kê mà còn về động lực học. Vấn đề thứ hai thường được đặt ra trong trường hợp trạng thái cân bằng được biết là tồn tại. Trong trường hợp này, các điều kiện cân bằng thiết lập một mối quan hệ giữa tất cả các lực tác dụng lên vật. Trong nhiều trường hợp, bằng cách sử dụng những điều kiện này, có thể xác định được phản lực hỗ trợ. Mặc dù phạm vi quan tâm của tĩnh học vật thể rắn không bị giới hạn ở điều này, nhưng phải lưu ý rằng việc xác định các phản ứng liên kết (bên ngoài và bên trong) là cần thiết cho việc tính toán độ bền của kết cấu sau này.

Bằng vũ lựcđược gọi là thước đo tương tác cơ học của các vật thể vật chất.

Lực lượng F- xác định đại lượng vectơ và tác dụng của nó lên cơ thể:

• mô-đun hoặc giá trị số lực (F);
• phương hướng sức mạnh (ortom e);
• điểm áp dụng lực (điểm A).

Đường thẳng AB mà lực có hướng gọi là đường tác dụng của lực.

Sức mạnh có thể được thiết lập:

• về mặt hình học, nghĩa là, dưới dạng một vectơ có môđun F đã biết và hướng đã biết được xác định bởi vectơ đơn vị e ;
• về mặt phân tích, tức là các hình chiếu F x, F y, F z của nó lên các trục của hệ tọa độ đã chọn Oxyz.

Điểm tác dụng lực A phải được xác định bởi tọa độ x, y, z.

Các phép chiếu lực có liên quan đến mô đun của nó và cosin phương hướng(cosin các góc , , , mà lực tạo thành với các trục tọa độ Ox, Oy, Oz) với hệ thức sau:

F=(F x 2 +F y 2 +F x 2) ; e x =cos =F x /F; e y =cos =F y /F; e z =cos =F z /F;

Sức mạnh F, tác dụng lên một vật rắn tuyệt đối, có thể coi là áp dụng cho bất kỳ điểm nào trên đường tác dụng của lực (một vectơ như vậy được gọi là trượt). Nếu một lực tác dụng lên một vật thể rắn có thể biến dạng thì điểm tác dụng của nó không thể dịch chuyển được, vì với sự truyền lực đó thì nội lực trong vật thể sẽ thay đổi (vectơ này được gọi là đính kèm).

Đơn vị của lực SI là newton (N); Đơn vị lớn hơn 1kN=1000N cũng được sử dụng.

Các vật thể vật chất có thể tác động lên nhau thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc ở khoảng cách xa. Căn cứ vào điều này, lực lượng có thể được chia thành hai loại:

• hời hợt lực tác dụng lên bề mặt cơ thể (ví dụ, lực ép lên cơ thể từ phía môi trường);
• thể tích (khối lượng) lực tác dụng lên một phần thể tích nhất định (ví dụ: lực hấp dẫn).

Lực bề mặt và lực thể tích được gọi là phân phối lực lượng. Trong một số trường hợp, lực có thể được coi là phân bố dọc theo một đường cong nhất định (ví dụ, lực trọng lượng của một thanh mỏng). Lực lượng phân tán được đặc trưng bởi cường độ (mật độ), nghĩa là tổng lực trên một đơn vị chiều dài, diện tích hoặc thể tích. Cường độ có thể không đổi ( chia đêu lực) hoặc giá trị thay đổi.

Nếu có thể bỏ qua các kích thước nhỏ của diện tích tác dụng của các lực phân bố thì chúng ta xem xét tập trung lực tác dụng lên một vật tại một điểm (một khái niệm có điều kiện, vì thực tế không thể tác dụng lực lên một điểm của vật).

Các lực tác dụng lên vật đang xét có thể được chia thành bên ngoài và bên trong. Bên ngoài là những lực tác động lên cơ thể này từ các cơ thể khác, và bên trong là những lực mà các bộ phận của cơ thể này tương tác với nhau.

Nếu chuyển động của một vật thể nhất định trong không gian bị giới hạn bởi các vật thể khác thì nó được gọi là không có tự do. Những vật hạn chế sự chuyển động của một vật nhất định được gọi là kết nối.

Tiên đề của kết nối: các kết nối có thể bị loại bỏ về mặt tinh thần và cơ thể được coi là tự do nếu tác động của các kết nối lên cơ thể được thay thế bằng các lực tương ứng, được gọi là phản ứng kết nối.

Phản ứng của liên kết có bản chất khác với tất cả các lực khác tác dụng lên cơ thể mà không phải là phản ứng, thường được gọi là phản ứng. tích cực lực lượng. Sự khác biệt này là phản ứng của liên kết không hoàn toàn được xác định bởi chính liên kết. Độ lớn và đôi khi hướng của nó phụ thuộc vào các lực chủ động tác dụng lên một vật thể nhất định, các lực này thường được biết trước và không phụ thuộc vào các lực khác tác dụng lên vật thể đó. Ngoài ra, các lực chủ động tác động lên một vật thể đang đứng yên có thể truyền cho nó một chuyển động này hoặc chuyển động khác; phản ứng liên kết không có tính chất này nên còn được gọi là phản ứng thụ động lực lượng.

4. Phương pháp phân đoạn. Các yếu tố sức mạnh bên trong
Để xác định và sau đó tính toán các lực bổ sung trong bất kỳ phần nào của dầm, chúng tôi sử dụng phương pháp tiết diện. Bản chất của phương pháp cắt là chùm tia được cắt thành hai phần và xem xét trạng thái cân bằng của bất kỳ phần nào trong số chúng, dưới tác động của tất cả các ngoại lực và nội lực tác dụng lên phần này. Là nội lực của toàn cơ thể, chúng đóng vai trò là ngoại lực cho bộ phận được chọn.

Cho vật ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của các lực: (Hình 5.1, a). Hãy cắt nó bằng một chiếc máy bay S và loại bỏ phía bên phải (Hình 5.1, b). Trong trường hợp tổng quát, quy luật phân bố nội lực trên một mặt cắt chưa được biết. Để tìm ra nó trong từng tình huống cụ thể, cần phải biết vật thể đang xét bị biến dạng như thế nào dưới tác dụng của ngoại lực.

Vì vậy, phương pháp tiết diện chỉ có thể xác định được tổng nội lực. Dựa trên giả thuyết về cấu trúc liên tục của vật liệu, chúng ta có thể giả sử rằng nội lực tại tất cả các điểm của một phần cụ thể đại diện cho tải trọng phân bố.

Ta quy hệ nội lực tại trọng tâm về vectơ chính và mômen chính (Hình 5.1, c). Chiếu và trên các trục tọa độ, chúng ta nhận được bức tranh lớn trạng thái ứng suất - biến dạng của tiết diện dầm đang xét (Hình 5.1, d).

5. Lực kéo - nén dọc trục

Dưới kéo dãn (nén) hiểu loại tải trọng này trong đó chỉ có lực dọc phát sinh trong mặt cắt ngang của thanh và các hệ số lực khác bằng 0.

Lực dọc- nội lực bằng tổng hình chiếu của tất cả các ngoại lực, lấy từ một phía của phần, tới trục của thanh. Hãy chấp nhận những điều sau đây quy tắc dấu của lực dọc : lực dọc kéo là dương, lực nén là âm

Nguyên lý giải thoát.
Kết nối và phản ứng của kết nối

Như đã đề cập trong các bài viết trước, tĩnh học nghiên cứu các điều kiện trong đó các vật thể và các điểm vật chất ở trạng thái cân bằng. Có vẻ như nhờ vào các tiên đề tĩnh học mô tả các tính chất cơ bản của tương tác lực giữa các vật thể, việc giải quyết các vấn đề về trạng thái cân bằng của các vật thể sẽ không gặp khó khăn - có thể tìm thấy các lực chưa biết, biết rằng chúng phải được cân bằng bởi các lực đã biết, do đó chìa khóa của giải pháp.
Tuy nhiên, khó khăn chính trong tính toán là lực là đại lượng vectơ và để giải bài toán cần phải biết không chỉ các kích thước vô hướng (mô đun) của chúng mà còn cả hướng trong không gian cũng như các điểm ứng dụng. Kết quả là, hóa ra mọi lực chưa biết đều chứa đựng ba câu hỏi: nó được định hướng ở đâu, tác dụng vào đâu và chiều của nó là bao nhiêu?

Phân tích mối liên hệ giữa các vật giúp loại bỏ một số thành phần lực chưa biết. Như chúng ta đã biết, mọi vật thể và điểm vật chất đều được chia thành tự do và ràng buộc (không tự do). Trong tĩnh học, người ta thường phải giải các bài toán trong đó xem xét điều kiện cân bằng của các vật thể bị ràng buộc, tức là có một số (hoặc hoàn toàn) hạn chế đối với chuyển động trong không gian so với các vật thể khác.
Những hạn chế này được gọi kết nối.

Ví dụ về các kết nối hạn chế chuyển động của cơ thể có thể là bề mặt hoặc bất kỳ giá đỡ nào mà cơ thể nằm trên đó, sự gắn cứng của một bộ phận cơ thể vào một mảng, loại trừ bất kỳ chuyển động nào, cũng như các kết nối linh hoạt và khớp nối, mà hạn chế một phần khả năng di chuyển của cơ thể trong không gian.
Phân tích các kết nối như vậy cho phép chúng ta hiểu những yếu tố lực nào phát sinh trong chúng khi chống lại chuyển động của một vật thể được kết nối. Các hệ số lực này được gọi là lực lượng phản ứng hoặc phản ứng kết nối (thông thường chúng được gọi đơn giản là phản ứng) .
Lực mà vật tác dụng (ép) lên các liên kết được gọi là lực lực áp lực .
Cần lưu ý rằng lực phản ứng và áp suất được áp dụng cho cơ thể khác nhau, do đó chúng không đại diện cho một hệ lực.

Các lực tác động lên bất kỳ vật thể nào có thể được chia thành chủ động và phản ứng.
Lực lượng chủ động có xu hướng di chuyển cơ thể mà chúng gắn liền trong không gian, và lực lượng phản ứng - ngăn chặn chuyển động này. Lực phản ứng liên kết được phân loại là lực phản kháng.
Sự khác biệt cơ bản giữa lực chủ động và lực phản kháng là độ lớn của lực phản kháng phụ thuộc vào độ lớn của lực chủ động chứ không phải ngược lại. Lực lượng tích cực thường được gọi là.

Khi giải hầu hết các bài toán tĩnh học, một vật thể không tự do được mô tả một cách quy ước là tự do bằng cách sử dụng cái gọi là nguyên tắc giải phóng, được biểu diễn như sau: bất kỳ vật thể không tự do (bị ràng buộc) nào cũng có thể được coi là tự do nếu chúng ta loại bỏ các kết nối và thay thế chúng bằng các phản ứng.

Mối liên hệ điển hình giữa các cơ thể và phản ứng của chúng

Chúng ta hãy xem xét các kết nối phổ biến nhất, cũng như các phản ứng xảy ra trong chúng khi tác dụng tải.

Máy bay hoàn toàn trơn tru

Phản lực của một mặt phẳng nhẵn lý tưởng được hướng vuông góc với mặt phẳng tham chiếu về phía cơ thể, vì mối liên hệ như vậy ngăn cản cơ thể chuyển động theo một hướng - về phía mặt phẳng tham chiếu, tức là vuông góc với nó (xem Hình 1,a).
Nếu vật nằm trên một mặt phẳng nghiêng thì lực hấp dẫn của nó G có thể bị phân hủy thành hai thành phần, một trong số đó sẽ hướng song song với mặt phẳng (Xa), đường kia vuông góc với nó (Ừ). Trong trường hợp này, lực thứ nhất sẽ có xu hướng di chuyển vật dọc theo mặt phẳng về phía dốc và lực thứ hai sẽ ép vật vào mặt phẳng (xem Hình 1, b).
Phản lực của mặt phẳng nghiêng sẽ có độ lớn bằng thành phần vuông góc với mặt phẳng và hướng theo hướng ngược lại với thành phần này, cân bằng nó. Nếu một vật chạm vào một mặt phẳng bằng một điểm (ví dụ bóng hoặc góc), khi đó phản ứng sẽ được áp dụng vào điểm này của cơ thể.
Trong các trường hợp khác, khi một vật chạm vào một mặt phẳng với một bề mặt nào đó, tương tác xảy ra thông qua một tải trọng phân bố trên bề mặt này (tải trọng phân bố).

Bề mặt mịn hoàn hảo

Bề mặt mịn hoàn hảo (khác với mặt phẳng ở độ cong) phản ứng vuông góc với mặt phẳng tiếp tuyến, tức là vuông góc với bề mặt đỡ hướng về phía cơ thể, vì pháp tuyến là hướng chuyển động duy nhất của cơ thể mà kết nối này không cho phép (xem Hình 1, c).

Điểm neo hoặc cạnh góc

Nếu chuyển động của một vật thể bị giới hạn bởi một điểm cố định hoặc một cạnh của một góc thì phản lực của mối liên hệ sẽ hướng vuông góc với bề mặt của một vật thể nhẵn lý tưởng về phía vật thể, vì pháp tuyến đối với bề mặt của vật thể là hướng duy nhất trong đó chuyển động bị hạn chế bởi loại kết nối này (xem Hình 1, G).

Giao tiếp linh hoạt

Phản lực của mối nối mềm (sợi mềm) ngăn cản cơ thể di chuyển ra khỏi điểm treo và do đó được dẫn dọc theo mối nối từ cơ thể đến điểm treo, tức là điểm tác dụng của phản lực của mối nối đàn hồi và hướng của nó đã được biết. Hình 2 cho thấy một kết nối linh hoạt đóng vai trò liên kết giữa hai thanh và thân.

Trong các công trình, các kết nối được gọi là bản lề rất phổ biến. Bản lề là sự kết nối có thể di chuyển được của hai vật thể (bộ phận), chỉ cho phép quay xung quanh điểm chung(khớp cầu) hoặc xung quanh một trục chung (bản lề hình trụ). Hãy xem phản ứng nào xảy ra khi một vật bị buộc bằng bản lề.

Khớp trụ trơn tru hoàn hảo

Khi một vật thể được buộc bằng một bản lề hình trụ, nó có thể di chuyển dọc theo trục bản lề và quay tương đối với trục này. Phản lực của bản lề hình trụ nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục của nó và cắt trục này. Hướng của vectơ phản lực của bản lề trên mặt phẳng này phụ thuộc vào hướng của vectơ tải trọng.
Một ví dụ về bản lề hình trụ là ổ lăn thông thường.

Khớp bóng trơn tru hoàn hảo

Trong trường hợp này, tất cả những gì được biết trước là phản lực đi qua tâm của bản lề, vì vật thể được nối bằng khớp cầu có thể quay theo bất kỳ hướng nào so với trục bản lề, nhưng không thể thực hiện bất kỳ chuyển động tuyến tính nào trong không gian, tức là di chuyển ra khỏi tâm bản lề hoặc tiếp cận anh ta.

Vòng bi lực đẩy trơn tru hoàn hảo

Ổ đỡ chặn có thể coi là sự kết hợp giữa bản lề trụ và mặt phẳng đỡ, do đó phản lực của ổ đỡ được coi là gồm hai thành phần: Xá Và Vâng. Trong trường hợp này, một trong các phản lực sẽ hướng dọc theo đường pháp tuyến tới giá đỡ hướng về phía cơ thể (như tại mặt phẳng tham chiếu), phản lực còn lại - vuông góc với trục của ổ đỡ lực đẩy (giống như một bản lề hình trụ).
Phản lực tổng cộng của ổ đỡ lực đẩy sẽ bằng tổng vectơ của các thành phần sau: R a = X a + Y a.

Thanh bản lề

Một thanh, được cố định ở hai đầu bằng các bản lề hoàn toàn nhẵn và được tải ở hai đầu (Hình 2), chỉ phản ứng dọc theo đường nối các trục của bản lề, tức là dọc theo trục của nó (theo tiên đề III của tĩnh học). Trong trường hợp này, phản lực của thanh có thể hướng vào tâm của bản lề (Điểm đính kèm), và từ anh ấy (tùy thuộc vào hướng tải), vì kiểu kết nối này giữ cơ thể ở một khoảng cách cố định, ngăn không cho nó di chuyển ra xa hoặc đến gần. Về cơ bản, điều này phân biệt thanh truyền với một kết nối linh hoạt, trong đó phản lực luôn hướng từ điểm gắn vào kết nối. (kết nối linh hoạt chỉ giữ cho cơ thể không bị di chuyển ra xa mà không ngăn được nó tiếp cận điểm gắn).

Con dấu cứng

Kiểu kết nối này làm mất hoàn toàn khả năng di chuyển theo bất kỳ hướng nào và xoay tương ứng với bất kỳ trục hoặc điểm nào của cơ thể.
Khi một vật được gắn chặt (Hình 3), không chỉ xuất hiện phản lực R A trong giá đỡ mà còn xuất hiện mô men phản kháng M A.
Việc nhúng cứng nhắc là một con ngựa đen của người Viking trong tính toán, vì ban đầu cả hướng và độ lớn của phản ứng đều không được biết, đặc biệt nếu tải được biểu thị bằng một hệ lực. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng sự phân tích các lực chủ động thành các thành phần, có thể xác định một cách nhất quán lực phản kháng R A và mô men phản kháng M A tác dụng lên một vòng đệm cứng.
Nếu vật thể được kết nối không chỉ bằng một liên kết cứng mà còn bằng một loại liên kết khác, thì bài toán trở nên không thể giải được bằng các phương pháp tĩnh học thông thường, vì có nhiều phản ứng chưa biết hơn số phương trình cân bằng có thể có.

Một ví dụ về giải quyết vấn đề xác định phản ứng nhúng cứng nhắc được đưa ra trên trang này.

Khái niệm gỗ và dầm trong cơ khí kỹ thuật

Trong tĩnh học, người ta thường phải giải các bài toán về điều kiện cân bằng của các phần tử kết cấu gọi là dầm.
Brus Nói chung người ta chấp nhận coi một vật rắn có chiều dài lớn hơn đáng kể so với kích thước ngang của nó. Trục của dầm được coi là vị trí hình học (tập hợp) trọng tâm của tất cả các mặt cắt ngang của dầm này.
Một dầm có trục thẳng, đặt trên các giá đỡ và bị uốn cong do tải trọng tác dụng lên nó, được gọi là chùm tia.

Xem: bài viết này đã được đọc 64013 lần

Pdf Chọn ngôn ngữ... Tiếng Nga Tiếng Ukraina Tiếng Anh

Đánh giá ngắn

Toàn bộ tài liệu được tải về ở trên, sau khi chọn ngôn ngữ

Cơ khí kỹ thuật

Sản xuất hiện đại, được xác định bằng cơ giới hóa và tự động hóa cao, mang lại khả năng sử dụng số lượng lớn nhiều máy móc, cơ chế, dụng cụ và các thiết bị khác. Việc thiết kế, chế tạo và vận hành máy móc là không thể nếu không có kiến ​​thức về lĩnh vực cơ khí.

Cơ khí kỹ thuật - một môn học bao gồm các môn cơ khí cơ bản: cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu, lý thuyết về máy móc và cơ chế, các bộ phận máy và nguyên tắc thiết kế cơ bản.

Cơ học lý thuyết - một môn học nghiên cứu các luật chung chuyển động cơ học và tương tác cơ học của các vật chất.

Cơ học lý thuyết thuộc các ngành cơ bản và là nền tảng của nhiều ngành kỹ thuật.

Cơ học lý thuyết dựa trên các định luật gọi là định luật cơ học cổ điển hay định luật Newton. Những định luật này được thiết lập bằng cách tóm tắt kết quả của một số lượng lớn các quan sát và thí nghiệm. Giá trị của chúng đã được xác minh qua nhiều thế kỷ hoạt động thực tế của con người.

Tĩnh học - Phần cơ học lý thuyết trong đó nghiên cứu các lực, xác lập các phương pháp biến đổi hệ lực thành tương đương và xác lập điều kiện cân bằng lực tác dụng lên vật rắn.

Điểm vật chất - một vật thể có khối lượng nhất định, kích thước của nó có thể bị bỏ qua khi nghiên cứu chuyển động của nó.

Hệ thống điểm vật liệu hoặc hệ thống cơ khí - đây là tập hợp các điểm vật chất trong đó vị trí và chuyển động của từng điểm phụ thuộc vào vị trí và chuyển động của các điểm khác trong hệ thống này.

Chất rắn là một hệ thống các điểm vật chất.

Cơ thể cứng cáp tuyệt đối - một vật trong đó khoảng cách giữa hai điểm tùy ý của nó không đổi. Coi các vật thể là rắn tuyệt đối, chúng không tính đến những biến dạng xảy ra trong vật thể thật.

Lực lượng F- đại lượng là thước đo tương tác cơ học của các vật thể và xác định cường độ cũng như hướng của tương tác này.

Đơn vị của lực trong hệ SI là newton (1 N).

Như với bất kỳ vectơ nào, đối với một lực, bạn có thể tìm thấy hình chiếu của lực lên các trục tọa độ.

Các loại lực lượng

Bằng nội lực gọi các lực tương tác giữa các điểm (vật thể) của một hệ thống nhất định

Do ngoại lực được gọi là lực tác dụng lên các điểm vật chất (vật thể) của một hệ thống nhất định từ các điểm vật chất (vật thể) không thuộc hệ thống này. Ngoại lực (tải trọng) là lực chủ động và phản lực ghép nối.

Tải được chia ra làm:

• thể tích- phân bố khắp thể tích của cơ thể và tác dụng lên từng hạt của nó (trọng lượng riêng của cấu trúc, lực hút từ, lực quán tính).
• hời hợt- áp dụng cho các vùng bề mặt và mô tả sự tương tác tiếp xúc trực tiếp của vật thể với các vật thể xung quanh:
  • tập trung- tải trọng tác dụng lên bệ có kích thước nhỏ so với kích thước của chính bộ phận kết cấu (áp lực của vành bánh xe lên ray);
  • phân phối- tải trọng tác dụng lên sàn có kích thước không nhỏ so với kích thước của bản thân bộ phận kết cấu (đường ray máy kéo ép lên dầm cầu); cường độ tải phân bố dọc theo chiều dài của phần tử, q N/m.

Tiên đề tĩnh học

Tiên đề phản ánh tính chất của các lực tác dụng lên vật thể.

1.Tiên đề quán tính (định luật Galileo).
Dưới tác dụng của các lực cân bằng lẫn nhau, một điểm vật chất (vật thể) đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều và thẳng.

2.Tiên đề cân bằng của hai lực.
Hai lực tác dụng lên một vật rắn sẽ chỉ cân bằng nếu chúng có độ lớn bằng nhau và hướng dọc theo cùng một đường thẳng và ngược chiều nhau.

Tiên đề thứ hai là điều kiện để vật cân bằng dưới tác dụng của hai lực.

3.Tiên đề thêm và bớt các lực cân bằng.
Tác dụng của một hệ lực đã cho lên một vật rắn tuyệt đối sẽ không thay đổi nếu thêm vào hoặc bớt đi một hệ lực cân bằng nào đó khỏi vật đó.
Kết quả. Không làm thay đổi trạng thái của một vật rắn tuyệt đối, một lực có thể được truyền dọc theo đường tác dụng của nó đến bất kỳ điểm nào, giữ cho mô đun và hướng của nó không đổi. Nghĩa là, lực tác dụng lên một vật rắn tuyệt đối là một vectơ trượt.

4. Tiên đề hình bình hành của lực.
Hợp lực của hai lực cắt nhau tại một điểm được tác dụng tại điểm cắt ngang của chúng và được xác định bằng đường chéo của hình bình hành dựng trên các lực này làm các cạnh.

5. Tiên đề của hành động và phản ứng.
Mỗi hành động tương ứng với một phản ứng có độ lớn bằng nhau và ngược chiều.

6. Tiên đề cân bằng lực tác dụng lên một vật thể biến dạng trong quá trình hóa rắn của nó (nguyên lý đông cứng).
Sự cân bằng của các lực tác dụng lên một vật có thể biến dạng (hệ có thể thay đổi) được bảo toàn nếu vật được coi là rắn chắc (lý tưởng, không thể thay đổi).

7. Tiên đề giải phóng cơ thể khỏi sự ràng buộc.
Không làm thay đổi trạng thái của vật thể, bất kỳ vật thể không tự do nào cũng có thể được coi là tự do nếu các kết nối bị loại bỏ và hành động của chúng được thay thế bằng phản ứng.

Kết nối và phản ứng của họ

Cơ thể miễn phí là một vật thể có thể thực hiện các chuyển động tùy ý trong không gian theo bất kỳ hướng nào.

Kết nối được gọi là những vật hạn chế sự chuyển động của một vật thể nhất định trong không gian.

Cơ thể tự do là cơ thể mà chuyển động trong không gian bị giới hạn bởi các cơ thể khác (các mối liên hệ).

Phản ứng kết nối (hỗ trợ) là lực mà một liên kết tác dụng lên một vật thể nhất định.

Phản ứng của kết nối luôn hướng ngược lại với hướng mà kết nối chống lại chuyển động có thể có của cơ thể.

Lực hoạt động (đặt) , đây là lực đặc trưng cho hoạt động của các vật khác lên một vật nhất định và gây ra hoặc có thể gây ra sự thay đổi trạng thái động học của nó.

Lực phản kháng - một lực đặc trưng cho hoạt động của các liên kết trên một vật thể nhất định.

Theo tiên đề về việc giải phóng cơ thể khỏi những ràng buộc, bất kỳ cơ thể không tự do nào cũng có thể được coi là tự do bằng cách giải phóng nó khỏi những ràng buộc và thay thế hành động của chúng bằng phản ứng. Đây là nguyên tắc giải phóng khỏi các kết nối.

Hệ thống lực lượng hội tụ

Hệ thống lực lượng hội tụ − là hệ lực có các đường tác dụng cắt nhau tại một điểm.

Một hệ lực hội tụ tương đương với một lực - kết quả , bằng tổng vectơ của các lực và tác dụng tại mặt cắt ngang của các đường tác dụng của chúng.

Phương pháp xác định hệ hợp lực của các lực hội tụ.

1. Phương pháp hình bình hành lực - Dựa vào tiên đề hình bình hành của các lực, cứ hai lực của một hệ đã cho lần lượt bị quy về một lực - hợp lực.
2. Xây dựng đa giác vectơ lực - Tuần tự, bằng cách truyền song song từng vectơ lực đến điểm cuối của vectơ trước đó sẽ dựng được một đa giác có các cạnh là vectơ lực của hệ, cạnh đóng là vectơ của hệ hệ thống kết quả của các lực hội tụ.

Điều kiện cân bằng của hệ lực hội tụ.

1. Điều kiện hình học của sự cân bằng của một hệ lực hội tụ: để cân bằng của một hệ lực hội tụ, điều cần và đủ là đa giác vectơ lực xây dựng trên các lực này là khép kín.
2. Điều kiện giải tích sự cân bằng của một hệ lực hội tụ: để cân bằng một hệ lực hội tụ, điều cần và đủ là tổng đại số các hình chiếu của tất cả các lực lên các trục tọa độ đều bằng 0.

Ngôn ngữ: tiếng Nga, tiếng Ukraina

định dạng: pdf

Kích thước: 800 KV

Ví dụ tính toán bánh răng trụ
Ví dụ tính toán bánh răng trụ. Việc lựa chọn vật liệu, tính toán ứng suất cho phép, tính toán độ tiếp xúc và độ bền uốn đã được thực hiện.

Ví dụ giải bài toán uốn dầm
Trong ví dụ, biểu đồ lực ngang và mô men uốn đã được xây dựng, một phần nguy hiểm đã được tìm thấy và dầm chữ I đã được chọn. Bài toán đã phân tích việc xây dựng sơ đồ sử dụng các phụ thuộc vi phân và tiến hành phân tích so sánh các mặt cắt ngang khác nhau của dầm.

Ví dụ giải bài toán xoắn trục
Nhiệm vụ là kiểm tra độ bền của trục thép ở đường kính, vật liệu và ứng suất cho phép nhất định. Trong quá trình giải pháp, biểu đồ mô men xoắn, ứng suất cắt và góc xoắn được xây dựng. Trọng lượng riêng của trục không được tính đến

Ví dụ giải bài toán kéo-nén của thanh
Nhiệm vụ là kiểm tra độ bền của thanh thép ở ứng suất cho phép quy định. Trong quá trình giải, các biểu đồ lực dọc, ứng suất pháp và chuyển vị được xây dựng. Trọng lượng riêng của thanh không được tính đến

Ứng dụng định lý bảo toàn động năng
Ví dụ giải bài toán sử dụng định lý bảo toàn động năng của một hệ cơ học

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức thật đơn giản. Sử dụng mẫu dưới đây

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng kiến ​​thức trong học tập và công việc sẽ rất biết ơn các bạn.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đăng trên http://www.allbest.ru/

1. Màng tế bào: định nghĩa, chức năng của màng, tính chất vật lý

Màng tế bào là một màng siêu mỏng trên bề mặt tế bào hoặc cơ quan tế bào, bao gồm một lớp lipid lưỡng phân tử với các protein và polysacarit gắn vào.

Chức năng màng:

· Rào cản - cung cấp sự trao đổi chất có điều hòa, chọn lọc, thụ động và chủ động với môi trường. Ví dụ, màng peroxisome bảo vệ tế bào chất khỏi peroxit gây nguy hiểm cho tế bào. Tính thấm chọn lọc có nghĩa là tính thấm của màng đối với các nguyên tử hoặc phân tử khác nhau phụ thuộc vào kích thước, điện tích và tính chất hóa học. Tính thấm chọn lọc đảm bảo tế bào và các ngăn tế bào được tách biệt khỏi môi trường và được cung cấp các chất cần thiết.

· Vận chuyển - vận chuyển các chất vào và ra khỏi tế bào xảy ra qua màng. Vận chuyển qua màng đảm bảo: chất dinh dưỡng, loại bỏ các sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất, bài tiết các chất khác nhau, tạo ra các gradient ion, duy trì độ pH và nồng độ ion tối ưu trong tế bào, cần thiết cho hoạt động của các enzym trong tế bào. Các hạt vì bất kỳ lý do gì không thể xuyên qua lớp kép phospholipid (ví dụ, do đặc tính ưa nước, vì màng bên trong kỵ nước và không cho các chất ưa nước đi qua hoặc do kích thước lớn của chúng), nhưng cần thiết cho tế bào , có thể xuyên qua màng thông qua các protein vận chuyển đặc biệt (chất vận chuyển) và protein kênh hoặc bằng quá trình nhập bào. Trong vận chuyển thụ động, các chất đi qua lớp lipid kép mà không tiêu tốn năng lượng dọc theo gradient nồng độ bằng cách khuếch tán. Một biến thể của cơ chế này là khuếch tán thuận lợi, trong đó một phân tử cụ thể giúp một chất đi qua màng. Phân tử này có thể có một kênh chỉ cho phép một loại chất đi qua. Vận chuyển tích cực đòi hỏi năng lượng vì nó xảy ra ngược chiều gradient nồng độ. Có các protein bơm đặc biệt trên màng, bao gồm ATPase, tích cực bơm ion kali (K +) vào tế bào và bơm ion natri (Na +) ra khỏi tế bào.

· ma trận - đảm bảo vị trí và định hướng tương đối nhất định của protein màng, sự tương tác tối ưu của chúng.

· cơ học - đảm bảo tính tự chủ của tế bào, cấu trúc nội bào của nó, cũng như kết nối với các tế bào khác (trong mô). Vai trò lớn hơn trong việc đảm bảo chức năng cơ khí có thành tế bào, và ở động vật - chất nội bào.

· năng lượng - trong quá trình quang hợp ở lục lạp và hô hấp tế bào ở ty thể, hệ thống truyền năng lượng hoạt động trong màng của chúng, trong đó protein cũng tham gia;

· thụ thể - một số protein nằm trong màng là thụ thể (các phân tử mà tế bào nhận được các tín hiệu nhất định). Ví dụ, các hormone lưu thông trong máu chỉ tác động lên các tế bào đích có thụ thể tương ứng với các hormone này. Chất dẫn truyền thần kinh (hóa chất đảm bảo dẫn truyền xung thần kinh) cũng liên kết với các protein thụ thể đặc biệt trong tế bào đích.

· Enzyme - protein màng thường là enzyme. Ví dụ, màng sinh chất của tế bào biểu mô ruột có chứa enzyme tiêu hóa.

· Thực hiện việc tạo và dẫn truyền thế năng sinh học. Với sự trợ giúp của màng, nồng độ ion không đổi được duy trì trong tế bào: nồng độ ion K + bên trong tế bào cao hơn nhiều so với bên ngoài và nồng độ Na + thấp hơn nhiều, điều này rất quan trọng, vì điều này đảm bảo duy trì sự chênh lệch điện thế trên màng và tạo ra xung thần kinh.

· đánh dấu tế bào - có các kháng nguyên trên màng đóng vai trò là chất đánh dấu - “nhãn” cho phép xác định tế bào. Đây là những glycoprotein (nghĩa là các protein có chuỗi bên oligosaccharide phân nhánh gắn vào chúng) đóng vai trò là “ăng-ten”. Do có vô số cấu hình của chuỗi bên nên có thể tạo một điểm đánh dấu cụ thể cho từng loại tế bào. Với sự trợ giúp của các dấu hiệu, các tế bào có thể nhận ra các tế bào khác và phối hợp hoạt động với chúng, chẳng hạn như trong việc hình thành các cơ quan và mô. Điều này cũng cho phép hệ miễn dịch nhận biết kháng nguyên lạ.

Một số phân tử protein khuếch tán tự do trong mặt phẳng của lớp lipid; ở trạng thái bình thường, các phần phân tử protein nổi lên ở các phía khác nhau của màng tế bào không thay đổi vị trí của chúng.

Hình thái đặc biệt của màng tế bào quyết định Đặc điểm điện từ, trong đó quan trọng nhất là điện dung và độ dẫn điện.

Đặc tính điện dung chủ yếu được xác định bởi lớp kép phospholipid, không thấm các ion hydrat hóa và đồng thời đủ mỏng (khoảng 5nm) để cung cấp khả năng phân tách và lưu trữ điện tích hiệu quả cũng như tương tác tĩnh điện của cation và anion. Ngoài ra, đặc tính điện dung của màng tế bào là một trong những nguyên nhân quyết định đặc tính thời gian của các quá trình điện xảy ra trên màng tế bào.

Độ dẫn điện (g) là nghịch đảo của điện trở và bằng tỷ số giữa tổng dòng điện xuyên màng của một ion nhất định với giá trị xác định hiệu điện thế xuyên màng của nó.

Nhiều chất khác nhau có thể khuếch tán qua lớp kép phospholipid và mức độ thấm (P), tức là khả năng màng tế bào đi qua các chất này, phụ thuộc vào sự khác biệt về nồng độ của chất khuếch tán ở cả hai phía của màng, độ hòa tan của nó. lipid và tính chất của màng tế bào. Tốc độ khuếch tán của các ion tích điện trong điều kiện trường không đổi trong màng được xác định bởi độ linh động của các ion, độ dày của màng và sự phân bố của các ion trong màng. Đối với chất không điện ly, tính thấm của màng không ảnh hưởng đến độ dẫn điện của nó, vì chất không điện phân không mang điện tích, tức là chúng không thể mang dòng điện.

Độ dẫn điện của màng là thước đo độ thấm ion của nó. Sự gia tăng độ dẫn cho thấy sự gia tăng số lượng ion đi qua màng.

Một tính chất quan trọng của màng sinh học là tính lưu loát. Tất cả các màng tế bào đều là cấu trúc chất lỏng di động: hầu hết Các phân tử cấu thành lipid và protein của chúng có khả năng di chuyển khá nhanh trong mặt phẳng của màng.

2. Mô hình tinh thể lỏng của màng. Chức năng của protein màng, lipid, carbohydrate. Khuếch tán ngang và chuyển tiếp flip-flop của lipid. Màng nhân tạo. Liposome

Mô hình tinh thể lỏng hiện được công nhận là mô hình của tổ chức. Nó được Singer và Nicholson đề xuất lần đầu tiên vào năm 1972. Theo mô hình này, cơ sở của bất kỳ màng nào là lớp kép phospholipid. Các phân tử phospholipid được định hướng sao cho đầu ưa nước của chúng mở rộng ra bên ngoài và tạo thành bề mặt bên ngoài và bên trong của màng, còn đuôi kỵ nước của chúng hướng về giữa lớp lưỡng phân tử. Protein dường như nổi trong lớp lipid. Protein bề mặt nằm ở mặt ngoài và mặt trong của màng, được giữ lại chủ yếu bởi lực tĩnh điện. Các protein tích hợp có thể xuyên qua lớp kép. Những protein như vậy là thành phần chính chịu trách nhiệm về tính thấm chọn lọc của tế bào. màng.

Ngoài phospholipid và protein, màng sinh học còn chứa các hóa chất khác. các hợp chất (cholesterol, glycolipids, glycoprotein).

Chức năng của protein màng. Một số protein màng tham gia vào việc vận chuyển các phân tử nhỏ qua màng tế bào, làm thay đổi tính thấm của nó. Protein vận chuyển màng có thể được chia thành protein kênh và protein vận chuyển. Protein kênh chứa các lỗ chứa đầy nước bên trong cho phép các ion (thông qua kênh ion) hoặc phân tử nước di chuyển qua màng. Nhiều kênh ion được chuyên biệt hóa để chỉ vận chuyển một ion; Do đó, kênh kali và natri thường phân biệt giữa các ion giống nhau này và chỉ cho phép một trong số chúng đi qua. Protein vận chuyển liên kết từng phân tử hoặc ion được vận chuyển và có thể thực hiện vận chuyển tích cực bằng cách sử dụng năng lượng của ATP. Protein cũng đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống tín hiệu tế bào, trong phản ứng miễn dịch và trong tế bào. xe đạp.

Chức năng của carbohydrate màng. Phần carbohydrate của glycolipids và glycoprotein của màng sinh chất luôn nằm ở mặt ngoài của màng, tiếp xúc với chất gian bào. Polysaccharides, cùng với protein, đóng vai trò là kháng nguyên trong quá trình phát triển tế bào. khả năng miễn dịch. Chúng tham gia vận chuyển glycoprotein, hướng chúng đến đích trong tế bào hoặc trên bề mặt của nó.

Chức năng chính của lipid màng là chúng tạo thành ma trận hai lớp để protein tương tác.

Khuếch tán ngang là sự chuyển động nhiệt hỗn loạn của các phân tử lipid và protein trong mặt phẳng của màng. Trong quá trình khuếch tán ngang, các phân tử lipid gần đó đột ngột thay đổi vị trí và do sự nhảy liên tiếp từ nơi này sang nơi khác, phân tử di chuyển dọc theo bề mặt của màng. Chuyển động bình phương trung bình của các phân tử trong quá trình khuếch tán trong thời gian t có thể được ước tính bằng công thức Einstein: Sq = 2cor(Dt), trong đó D là hệ số. lat. khuếch tán phân tử.

Sự khuếch tán ngang của các protein tích hợp trong màng bị hạn chế, điều này là do kích thước lớn của chúng và sự tương tác với các màng khác. protein. Các protein màng không di chuyển từ bên này sang bên kia của màng (nhảy "lật mặt"), giống như phospholipid.

Sự chuyển động của các phân tử dọc theo bề mặt màng tế bào theo thời gian t được xác định bằng thực nghiệm bằng phương pháp nhãn huỳnh quang - nhóm phân tử huỳnh quang. Hóa ra, chuyển động bình phương trung bình của một phân tử phospholipid mỗi giây dọc theo bề mặt màng hồng cầu tương ứng với khoảng cách 5 micron, tương đương với kích thước của tế bào. Giá trị tương tự đối với các phân tử protein là 0,2 µm mỗi giây.

Các hệ số được tính bằng công thức Einstein. khuếch tán đối với lipid là 6 * 10 (v -12 st) kV.m/s, đối với protein - khoảng 10 (v - 14 st) kV.m/s.

Tần số nhảy của một phân tử từ nơi này sang nơi khác do vĩ độ. sự khuếch tán có thể được tính theo công thức: v = 2cor(3D/f), trong đó f là diện tích bị chiếm bởi một phân tử trên màng.

Màng nhân tạo thường là một vách ngăn cứng, có tính thấm chọn lọc, chia thiết bị truyền khối thành hai vùng làm việc, trong đó duy trì áp suất và thành phần khác nhau của hỗn hợp được phân tách. Màng có thể được chế tạo ở dạng tấm phẳng, ống, mao mạch và sợi rỗng. Các màng được sắp xếp thành hệ thống màng. Các màng nhân tạo phổ biến nhất là màng polymer. Trong những điều kiện nhất định, màng gốm có thể được sử dụng một cách thuận lợi. Một số màng hoạt động trong một loạt các hoạt động màng, chẳng hạn như vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngược, bay hơi, tách khí, lọc máu hoặc sắc ký. Phương pháp ứng dụng phụ thuộc vào loại chức năng có trong màng, có thể dựa trên cách nhiệt kích thước, ái lực hóa học hoặc tĩnh điện.

Liposome. hoặc các túi phospholipid (túi), thường thu được bằng cách làm phồng các phospholipid khô trong nước hoặc bằng cách bơm dung dịch lipid vào nước. Trong trường hợp này, xảy ra quá trình tự lắp ráp màng lipid lưỡng phân tử. Trong trường hợp này, tất cả các đuôi kỵ nước không phân cực đều nằm bên trong màng và không có đuôi nào tiếp xúc với các phân tử nước phân cực, nhưng thường thu được các liposome đa lớp hình cầu, bao gồm một số lớp lưỡng phân tử - liposome nhiều lớp.

Các lớp lưỡng phân tử riêng lẻ của liposome đa lớp được phân tách bằng môi trường nước. Độ dày của các lớp lipid tùy thuộc vào bản chất của lipid là 6,5 - 7,5 nm và khoảng cách giữa chúng là 1,5 - 2 nm. Đường kính của liposome đa lớp dao động từ 60 nm đến 400 nm hoặc hơn. Liposome một lớp có thể được chuẩn bị Các phương pháp khác nhau, ví dụ, từ huyền phù liposome nhiều lớp, nếu chúng được xử lý bằng siêu âm. Đường kính của liposome đơn lớp là 25 - 30 nm. Liposome theo một cách nào đó là nguyên mẫu của tế bào. Chúng phục vụ như một mô hình để nghiên cứu các tính chất khác nhau của tế bào. màng Liposome đã được ứng dụng trực tiếp trong y học (vi nang phospholipid để vận chuyển thuốc đến một số cơ quan và mô). Liposome không độc hại và được cơ thể hấp thụ hoàn toàn.

3. Vận chuyển chất không điện giải qua màng tế bào. Khuếch tán đơn giản. Phương trình Fick. Khuếch tán được tạo điều kiện: cơ chế vận chuyển (di động, chất mang cố định), sự khác biệt so với khuếch tán đơn giản

Việc vận chuyển các chất không điện giải (đường, axit amin và nucleotide, nước) qua màng tế bào được thực hiện bằng cách sử dụng các lỗ được hình thành bởi các protein vận chuyển hoặc lipid đắm trong màng.

Khuếch tán đơn giản là sự chuyển động tự phát của một chất từ ​​nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có nồng độ chất thấp hơn do chuyển động nhiệt hỗn loạn của các phân tử. Sự khuếch tán của một chất qua lớp lipid kép là do sự chênh lệch nồng độ trong màng.

Phương trình Fick:

J m = - D dC/ dx

J m là mật độ dòng chảy của chất.

dC/dx - gradient nồng độ

D- hệ số khuếch tán

“-” - sự khuếch tán được hướng từ nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có nồng độ thấp hơn

Trang 214- Antonov.

Mật độ thông lượng Fick

J m = -DdC/dx = -D(C m 2 - C m 1)/1 = D(C m 1 - C m 2)/L

C m - nồng độ của một chất gần mỗi bề mặt

L là độ dày của màng.

Một loại khuếch tán khác đã được phát hiện trong màng sinh học - khuếch tán thuận lợi. Khuếch tán được tạo điều kiện xảy ra với sự tham gia của các phân tử chất mang. Khuếch tán được tạo điều kiện xảy ra từ nơi có nồng độ chất được chuyển cao hơn đến nơi có nồng độ thấp hơn. Rõ ràng, sự khuếch tán thuận lợi cũng giải thích sự vận chuyển các axit amin, đường và các chất sinh học quan trọng khác qua màng sinh học.

Sự khác biệt giữa khuếch tán thuận lợi và khuếch tán đơn giản:

1) việc vận chuyển một chất với sự tham gia của chất mang diễn ra nhanh hơn nhiều;

2) khuếch tán thuận lợi có đặc tính bão hòa: khi tăng nồng độ ở một bên của màng, mật độ dòng của chất chỉ tăng đến một giới hạn nhất định, khi tất cả các phân tử chất mang đã bị chiếm giữ;

3) với sự khuếch tán thuận lợi, sự cạnh tranh giữa các chất được vận chuyển được quan sát thấy trong trường hợp chất mang vận chuyển các chất khác nhau; Hơn nữa, một số chất được dung nạp tốt hơn những chất khác và việc bổ sung một số chất sẽ làm phức tạp quá trình vận chuyển những chất khác;

4) có những chất ngăn chặn sự khuếch tán thuận lợi - chúng tạo thành một phức hợp mạnh với các phân tử mang.

Một loại khuếch tán thuận lợi là vận chuyển sử dụng các phân tử mang cố định được cố định theo một cách nhất định trên màng. Trong trường hợp này, một phân tử của chất được vận chuyển được chuyển từ phân tử chất mang này sang phân tử chất mang khác, giống như trong một cuộc chạy tiếp sức.

4. Vận chuyển ion qua màng tế bào. Tiềm năng điện hóa. Phương trình Tiorell. Phương trình Nerst-Planck. Ý nghĩa của phương trình

Hệ thống sống ở mọi cấp độ tổ chức - hệ thống mở Vì vậy, việc vận chuyển các chất qua màng sinh học là điều kiện cần thiết cho sự sống. Tầm quan trọng lớnđể mô tả sự vận chuyển các chất có khái niệm về tiềm năng điện hóa.

Thế năng hóa học của một chất nhất định là một giá trị bằng số với năng lượng Gibbs trên 1 mol chất này.

Về mặt toán học, thế năng hóa học được định nghĩa là đạo hàm riêng của năng lượng Gibbs G đối với lượng chất thứ k, ở nhiệt độ không đổi T, áp suất P và lượng của tất cả các chất khác m1:

m (mu) = (dG/dmk)P,T,m1

Đối với dung dịch loãng:

m = m0 +RTlnC,

trong đó m0 là thế năng hóa học tiêu chuẩn, về số lượng bằng thế năng hóa học của một chất nhất định ở nồng độ 1 mol/l trong dung dịch.

Thế năng điện hóa (mu với dấu gạch ngang) là một giá trị bằng số với năng lượng Gibbs G trên 1 mol của một chất nhất định được đặt trong điện trường.

Đối với dung dịch loãng

m (mu có dấu gạch ngang) = m0 + RTlnC + zFф(phi),

trong đó F = 96500 C/mol là số Faraday, z là điện tích của ion chất điện phân.

Sự vận chuyển các chất qua màng sinh học có thể chia thành 2 loại chính: thụ động và chủ động.

Vận chuyển thụ động là sự vận chuyển một chất từ ​​nơi có thế điện hóa cao đến nơi có giá trị điện hóa thấp hơn. Vận chuyển thụ động xảy ra khi năng lượng Gibbs giảm, và do đó quá trình này có thể xảy ra một cách tự phát mà không tiêu tốn năng lượng. Các loại: thẩm thấu, lọc, khuếch tán (đơn giản và nhẹ).

Vận chuyển tích cực là sự vận chuyển vật chất từ ​​nơi có giá trị điện hóa thấp hơn đến nơi có giá trị điện hóa cao hơn. Cùng với sự gia tăng năng lượng Gibs, nó không thể xảy ra một cách tự phát mà chỉ xảy ra khi tiêu tốn ATP.

Mật độ dòng chất jm trong quá trình vận chuyển thụ động tuân theo phương trình Theorell:

Jm = -UCdm(mu có dòng)/dx,

Trong đó U là độ linh động của các hạt, C là nồng độ. Dấu trừ chứng tỏ sự chuyển dịch xảy ra theo chiều điện hóa giảm dần. tiềm năng.

Mật độ từ thông của một chất là một giá trị bằng số với lượng chất được truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích bề mặt vuông góc với hướng truyền:

jm = m/S*t (mol/kV.m*s)

Thay thế biểu thức cho thế điện hóa, chúng ta thu được phương trình Nernst-Planck cho các dung dịch loãng ở m0 = const:

jm = -URTdC/dx - UczFdф(phi)/dx.

Phương trình Nernst-Planck mô tả quá trình vận chuyển thụ động của các ion trong trường thế điện hóa. Dòng ion tích điện tỷ lệ thuận với gradient thế điện hóa theo hướng trục x và phụ thuộc vào độ linh động và nồng độ của các ion:

Trong đó F là số Faraday, Z là hóa trị của ion, T là nhiệt độ tuyệt đối, hằng số khí R, là điện thế trên màng.

Vì vậy, có thể có hai lý do cho sự vận chuyển vật chất trong quá trình vận chuyển thụ động: gradient nồng độ dC/dx và gradient điện thế df/dx.

Dấu trừ ở phía trước gradient cho thấy gradient nồng độ gây ra sự chuyển dịch của một chất từ ​​nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có nồng độ thấp hơn và gradient điện thế gây ra sự chuyển điện tích dương từ nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có điện thế thấp hơn. .

5. Kênh ion. Sự định nghĩa. Thiết kế phân tử. Bộ lọc chọn lọc. Cơ chế vận chuyển ion qua kênh ion

Các kênh ion là các protein hình thành lỗ chân lông (đơn lẻ hoặc toàn bộ phức hợp) duy trì sự khác biệt tiềm năng tồn tại giữa mặt ngoài và mặt trong của màng tế bào của tất cả các tế bào sống. Chúng thuộc về protein vận chuyển. Với sự giúp đỡ của chúng, các ion di chuyển theo độ dốc điện hóa của chúng qua màng.

IC bao gồm các protein có cấu trúc phức tạp. Các protein IR có sự xác nhận nhất định, tạo thành lỗ xuyên màng và được “khâu” vào lớp lipid của màng. Phức hợp protein kênh có thể bao gồm một phân tử protein hoặc một số tiểu đơn vị protein, giống hoặc khác nhau về cấu trúc. Các tiểu đơn vị này có thể được mã hóa bởi các gen khác nhau, được tổng hợp riêng biệt trên các ribosome rồi tập hợp thành một kênh hoàn chỉnh. Các miền là các phần riêng lẻ, được hình thành nhỏ gọn của protein kênh hoặc các tiểu đơn vị. Các đoạn là một phần của protein hình thành kênh được cuộn lại và khâu vào màng. Hầu như tất cả các IC đều chứa các miền điều hòa trong các tiểu đơn vị của chúng có khả năng liên kết với các chất kiểm soát khác nhau (phân tử điều hòa) và do đó thay đổi trạng thái hoặc đặc tính của kênh. Trong IR kích hoạt tiềm năng, một trong các phân đoạn xuyên màng chứa một bộ axit amin đặc biệt có điện tích dương và hoạt động như một cảm biến về điện thế của màng. IC cũng có thể chứa các tiểu đơn vị phụ trợ thực hiện các chức năng điều biến, cấu trúc hoặc ổn định. Một loại tiểu đơn vị như vậy là nội bào, nằm hoàn toàn trong tế bào chất, còn loại thứ hai là gắn vào màng, bởi vì chúng có các miền xuyên màng trải dài qua màng.

Tính chất của kênh ion:

1) Tính chọn lọc là sự tăng tính thấm có chọn lọc của IR đối với một số ion nhất định. Đối với các ion khác, độ thấm giảm. Độ chọn lọc này được xác định bởi bộ lọc chọn lọc - điểm hẹp nhất của lỗ kênh. Bộ lọc, ngoài kích thước hẹp, còn có thể có điện tích cục bộ. Ví dụ, các kênh chọn lọc cation thường có dư lượng axit amin tích điện âm trong phân tử protein trong vùng của bộ lọc chọn lọc của chúng, thu hút các cation dương và đẩy lùi các anion âm, ngăn chúng đi qua lỗ chân lông.

2) Tính thấm có kiểm soát là khả năng mở hoặc đóng dưới tác động điều khiển nhất định trên kênh.

3) Bất hoạt là khả năng của kênh ion, một thời gian sau khi mở, sẽ tự động giảm tính thấm của nó ngay cả trong trường hợp yếu tố kích hoạt đã mở chúng tiếp tục hoạt động.

4) Chặn là khả năng của kênh ion, dưới tác động của các chất - chất chặn, cố định một trong các trạng thái của nó và không phản ứng với các ảnh hưởng điều khiển thông thường. Sự tắc nghẽn được gây ra bởi các chất gọi là chất chặn, có thể được gọi là chất đối kháng, chất chặn hoặc chất lylic.

5) Độ dẻo là khả năng kênh ion thay đổi tính chất, đặc tính của nó. Cơ chế phổ biến nhất tạo ra tính dẻo là sự phosphoryl hóa các axit amin của protein kênh với bên trong màng có enzyme protein kinase.

Kênh ion hoạt động:

Các kênh ion bị phối tử

Các kênh này mở ra khi một máy phát liên kết với các vị trí thụ thể bên ngoài của chúng và thay đổi xác nhận của chúng. Khi chúng mở ra, chúng cho các ion đi vào, do đó làm thay đổi điện thế màng. Các kênh có phối tử hầu như không nhạy cảm với những thay đổi về điện thế màng. Chúng tạo ra một điện thế, cường độ của điện thế này phụ thuộc vào lượng chất dẫn truyền đi vào khe hở tiếp hợp và thời gian nó tồn tại ở đó.

Các kênh ion phụ thuộc tiềm năng

Các kênh này chịu trách nhiệm truyền bá điện thế hoạt động và mở và đóng để đáp ứng với những thay đổi về điện thế màng. Ví dụ, kênh natri. Nếu điện thế màng được duy trì ở điện thế nghỉ thì kênh natri sẽ đóng lại và không có dòng natri. Nếu điện thế màng chuyển sang mặt tích cực, khi đó kênh natri sẽ mở và các ion natri sẽ bắt đầu đi vào tế bào theo gradient nồng độ. 0,5 ms sau khi điện thế màng mới được thiết lập, dòng natri này sẽ đạt cực đại. Và sau vài mili giây, nó giảm xuống gần như bằng không. Điều này có nghĩa là các kênh này sẽ đóng lại sau một thời gian do ngừng hoạt động, ngay cả khi màng tế bào vẫn bị khử cực. Nhưng sau khi đóng, chúng khác với trạng thái trước khi mở, bây giờ chúng không thể mở để đáp ứng với quá trình khử cực màng, nghĩa là chúng bị bất hoạt. Chúng sẽ duy trì ở trạng thái này cho đến khi điện thế màng trở về giá trị ban đầu và vượt qua thời gian phục hồi, mất vài mili giây.

6. Vận chuyển tích cực các ion. Bơm màng. Sự định nghĩa. Thiết kế phân tử của bơm natri-kali

Vận chuyển tích cực là sự vận chuyển một chất từ ​​nơi có thế điện hóa thấp hơn đến nơi có giá trị điện hóa cao hơn. Vận chuyển tích cực trong màng đi kèm với sự gia tăng năng lượng Gibbs; nó không thể xảy ra một cách tự nhiên mà chỉ đi kèm với quá trình thủy phân ATP, tức là do tiêu hao năng lượng dự trữ trong các liên kết năng lượng cao của ATP. Việc vận chuyển tích cực các chất qua màng sinh học có tầm quan trọng rất lớn. Do vận chuyển tích cực, gradient nồng độ, gradient điện thế, gradient áp suất, v.v. được tạo ra trong cơ thể, hỗ trợ các quá trình sống.

Bơm màng là bơm thể tích, bộ phận làm việc của nó là một tấm linh hoạt (màng, màng) cố định ở các cạnh; tấm uốn cong dưới tác động của cơ cấu đòn bẩy (bộ truyền động cơ học) hoặc do sự thay đổi áp suất không khí (bộ truyền động khí nén) hoặc chất lỏng (bộ truyền động thủy lực), thực hiện chức năng tương đương với chức năng của piston trong bơm pittông.

Trong số các ví dụ về vận chuyển tích cực ngược với gradient nồng độ, ví dụ được nghiên cứu tốt nhất là bơm natri-kali. Trong quá trình hoạt động, cứ hai ion K dương vào tế bào thì có ba ion Na+ dương được chuyển từ tế bào. Công việc này đi kèm với sự tích tụ của sự chênh lệch điện thế trên màng. Đồng thời, ATP được phân giải, cung cấp năng lượng. Trong nhiều năm, cơ sở phân tử của bơm natri-kali vẫn chưa rõ ràng. Hiện nay người ta đã xác định rằng protein vận chuyển Na/K là ATPase. Ở bề mặt bên trong của màng, nó phân hủy ATP thành ADP và photphat. Năng lượng của một phân tử ATP được sử dụng để vận chuyển ba ion natri từ tế bào và đồng thời hai ion kali vào tế bào, tức là tổng cộng một điện tích dương được lấy ra khỏi tế bào trong một chu kỳ. Do đó, bơm Na/K có tính chất điện tử (tạo ra dòng điện qua màng), dẫn đến độ âm điện của điện thế màng tăng khoảng 10 mV. Protein vận chuyển thực hiện hoạt động này với tốc độ cao: 150 đến 600 ion natri mỗi giây. Trình tự axit amin của protein vận chuyển đã được biết nhưng cơ chế vận chuyển trao đổi chất phức tạp này vẫn chưa rõ ràng. Quá trình này được mô tả bằng cách sử dụng các biểu đồ năng lượng của quá trình vận chuyển ion natri hoặc kali bằng protein (Hình 1.5,-6). Theo bản chất của những thay đổi trong các cấu hình này, liên quan đến những thay đổi liên tục về cấu hình của protein vận chuyển (một quá trình cần năng lượng), người ta có thể đánh giá tính năng cân bằng hóa học của quá trình trao đổi: hai ion kali được trao đổi cho ba ion natri.

Ngoài bơm Na/K màng sinh chất chứa mỗi ít nhất một máy bơm khác là canxi; Máy bơm này bơm các ion canxi (Ca2+) ra khỏi tế bào và tham gia vào việc duy trì nồng độ nội bào của chúng ở mức cực thấp. Máy bơm canxi có mặt rất mật độ cao trong mạng lưới cơ tương của các tế bào cơ, nơi tích tụ các ion canxi do sự phân hủy các phân tử ATP

7. Điện thế màng, định nghĩa, giá trị. Các phương pháp đo MP Điều kiện để xuất hiện MP. Vai trò của lực thụ động và chủ động

Điện thế màng là sự chênh lệch điện thế giữa bề mặt bên ngoài và bên trong của màng sinh học, gây ra bởi nồng độ ion không đồng đều, chủ yếu là Na và K.

MP (điện thế nghỉ) được ghi lại giữa mặt ngoài và mặt trong của tế bào sống. Sự hiện diện của nó là do sự phân bố ion không đồng đều. Mặt trong của màng tích điện âm so với mặt ngoài. Độ lớn của MP là khác nhau ở các tế bào khác nhau: tế bào thần kinh - 60-80 mV, sợi cơ vân - 80-90 mV, cơ tim - 90-95 mV. Với hằng số trạng thái chức năngđiện thế nghỉ của tế bào không thay đổi; duy trì giá trị không đổi của nó được đảm bảo bởi quá trình chuyển hóa tế bào bình thường. Dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau, độ lớn của MP có thể thay đổi.

Nghiên cứu của MP đã tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm y sinh và trong thực hành lâm sàng để chẩn đoán. nhiều bệnh khác nhau Hệ thần kinh trung ương, hệ tim mạch và hệ cơ. Khi phóng điện tổng số điện tử sinh học. điện thế từ các dây thần kinh của cơ, não, tim và các cơ quan khác, các điện cực vĩ ​​mô bề mặt được sử dụng. Trong một số trường hợp, các điện cực nội bào hoặc những điện cực được đưa trực tiếp vào mô được sử dụng. Để đăng ký số đo MP tế bào riêng lẻ Thông thường, các vi điện cực nội bào và điểm ngoại bào được sử dụng. Các điện cực được kết nối với bộ khuếch đại DC hoặc Dòng điện xoay chiều. Bộ khuếch đại có thể được kết nối với một thiết bị để xử lý tự động các tín hiệu điện sinh học. Cơ chế xảy ra gắn liền với sự có mặt của một số chất vật lý-hóa học. độ chênh lệch giữa các mô riêng lẻ của cơ thể, giữa chất lỏng bao quanh tế bào và tế bào chất của nó, giữa các thành phần tế bào riêng lẻ. Sự xuất hiện trong các tế bào sống là do nồng độ ion không đồng đều ở bề mặt bên trong và bên ngoài của màng và tính thấm khác nhau của nó đối với chúng.

8. Phương trình Nerst. Tiềm năng của Nerst, bản chất của anh ấy. Điện thế màng ở trạng thái ổn định Phương trình Goldman-Hodgkin

Điện thế hoạt động là một xung điện xảy ra giữa mặt trong và mặt ngoài của màng và được gây ra bởi sự thay đổi tính thấm ion của màng.

Giai đoạn Pd.

1) Giai đoạn khử cực-

Giai đoạn khử cực. Ví dụ, khi một kích thích khử cực tác động lên một tế bào, dòng điện, quá trình khử cực một phần ban đầu của màng tế bào xảy ra mà không làm thay đổi tính thấm của nó đối với các ion. Khi quá trình khử cực đạt khoảng 50% giá trị ngưỡng (50% ngưỡng điện thế), tính thấm của màng tế bào đối với Na+ tăng lên và lúc đầu tương đối chậm. Đương nhiên, tốc độ Na+ xâm nhập vào tế bào thấp. Trong giai đoạn này, cũng như trong toàn bộ giai đoạn đầu (khử cực), động lực đảm bảo sự xâm nhập của Na+ vào tế bào là nồng độ và gradient điện.

Chúng ta hãy nhớ lại rằng bên trong tế bào mang điện tích âm (các điện tích trái dấu hút nhau) và nồng độ Na+ bên ngoài tế bào lớn hơn bên trong tế bào 10-12 lần. Điều kiện đảm bảo sự xâm nhập của Na+ vào tế bào là sự tăng tính thấm của màng tế bào, được xác định bởi trạng thái cơ chế cổng của kênh Na (ở một số tế bào, đặc biệt là ở tế bào cơ tim, ở các sợi cơ trơn, các kênh được kiểm soát Ca2+ đóng vai trò quan trọng trong sự xuất hiện của AP). Thời gian tồn tại của kênh điều khiển điện ở trạng thái mở phụ thuộc vào giá trị điện thế màng. Tổng dòng ion tại bất kỳ thời điểm nào được xác định bởi số lượng kênh mở trong màng tế bào. Phần kênh ion hướng vào không gian ngoại bào khác với phần kênh hướng vào bên trong môi trường tế bào (P. G. Kostyuk).

Cơ chế cổng kênh Na nằm ở mặt ngoài và mặt trong của màng tế bào, cơ chế cổng kênh K nằm ở bên trong (K+ di chuyển ra khỏi tế bào). Các kênh Na+ có các cổng m kích hoạt được đặt ở vị trí ngoài màng tế bào (Na+ di chuyển vào trong tế bào trong quá trình kích thích của nó) và sự bất hoạt /g-gate nằm ở bên trong màng tế bào. Trong điều kiện nghỉ, cổng w kích hoạt đóng, cổng /r bất hoạt chủ yếu mở (khoảng 80%); Cổng hoạt hóa kali cũng bị đóng, không có cổng bất hoạt cho K+. Một số tác giả gọi cổng w là nhanh và cổng m là chậm, vì chúng phản ứng muộn hơn cổng m trong quá trình kích thích tế bào. Tuy nhiên, phản ứng cổng m sau này có liên quan đến sự thay đổi điện tích tế bào, cũng như cổng m, mở ra trong quá trình khử cực màng tế bào. Cổng r đóng trong pha nghịch đảo, khi điện tích bên trong tế bào trở nên dương, đó là lý do khiến nó đóng lại. Trong trường hợp này, mức tăng đỉnh AP dừng lại. Vì vậy, tốt hơn nên gọi cổng m sớm và cổng A muộn.

Khi quá trình khử cực tế bào đạt đến giá trị tới hạn (Ecr, mức khử cực tới hạn - KUD), thường là -50 mV (có thể có các giá trị khác), tính thấm của màng đối với Na+ tăng mạnh: một số lượng lớn phụ thuộc vào điện áp Cổng I của kênh Na và Na+ mở ra lao vào lồng như tuyết lở. Lên đến 6000 ion đi qua một kênh Na mở trong 1 ms. Do dòng Na+ mạnh đi vào tế bào nên quá trình khử cực diễn ra rất nhanh. Quá trình khử cực đang phát triển của màng tế bào gây ra sự gia tăng thêm tính thấm của nó và tất nhiên là độ dẫn Na+: ngày càng có nhiều cổng w kích hoạt của kênh Na mở, khiến dòng Na+ đi vào tế bào có đặc tính của quá trình tái tạo. Kết quả là PP biến mất và bằng 0. Giai đoạn khử cực kết thúc ở đây.

2) Giai đoạn tái cực.

Ở pha này, tính thấm của màng tế bào với ion K+ vẫn cao, ion K+ tiếp tục thoát ra khỏi tế bào nhanh chóng theo gradient nồng độ. Tế bào lại có điện tích âm ở bên trong và điện tích dương ở bên ngoài, do đó gradient điện ngăn K* rời khỏi tế bào, làm giảm độ dẫn điện của nó, mặc dù nó vẫn tiếp tục rời đi. Điều này được giải thích là do ảnh hưởng của gradient nồng độ mạnh hơn nhiều so với ảnh hưởng của gradient điện. Do đó, toàn bộ phần giảm dần của đỉnh AP là do sự giải phóng ion K+ ra khỏi tế bào. Thông thường, vào cuối AP, người ta quan sát thấy quá trình tái cực chậm lại, điều này được giải thích là do tính thấm của màng tế bào đối với các ion K + bị giảm và sự thoát ra khỏi tế bào của chúng bị chậm lại do kênh K bị đóng. cổng. Một lý do khác dẫn đến sự chậm lại của dòng ion K+ có liên quan đến sự gia tăng điện thế dương ở bề mặt ngoài của tế bào và hình thành gradient điện có hướng ngược nhau. Vai trò chính trong sự xuất hiện của AP được thực hiện bởi ion Na+, ion này xâm nhập vào tế bào khi tính thấm của màng tế bào tăng lên và cung cấp toàn bộ phần tăng dần của đỉnh AP. Khi thay thế ion Na+ trong môi trường bằng một ion khác, ví dụ choline, hoặc trong trường hợp chặn kênh Na bằng tetrodotoxin, AP không xảy ra trong tế bào thần kinh. Tuy nhiên, tính thấm của màng đối với ion K+ cũng đóng vai trò quan trọng. Nếu sự tăng tính thấm đối với ion K+ bị ngăn chặn bởi tetraethylammonium, thì màng sau khi khử cực sẽ được tái phân cực chậm hơn nhiều, chỉ do các kênh không được kiểm soát chậm (kênh rò rỉ ion), qua đó K + sẽ rời khỏi tế bào. Vai trò của ion Ca 2+ trong sự xuất hiện của AP trong tế bào thần kinh là không đáng kể; ở một số tế bào thần kinh, nó rất có ý nghĩa, ví dụ như ở sợi nhánh của tế bào Purkinje tiểu não.

9. Cơ chế hoạt động của ion xảy ra thế năng

Điện thế hoạt động dựa trên sự thay đổi tính thấm ion của màng tế bào phát triển tuần tự theo thời gian. Khi tế bào tiếp xúc với chất kích thích, tính thấm của màng đối với các ion Na + (Hình 1) tăng mạnh do sự kích hoạt (mở) các kênh natri. Trong trường hợp này, các ion Na + có nồng độ khác nhau.

Cơm. 1

Đồng thời ion Na+ di chuyển mạnh theo gradient nồng độ từ ngoài vào không gian nội bào. Sự xâm nhập của các ion Na + vào tế bào cũng được tạo điều kiện thuận lợi nhờ tương tác tĩnh điện. Kết quả là độ thấm của màng đối với Na+ lớn hơn 20 lần so với độ thấm của ion K+.

Do dòng Na + vào tế bào bắt đầu vượt quá dòng kali từ tế bào, nên điện thế nghỉ giảm dần xảy ra, dẫn đến sự đảo ngược - thay đổi dấu hiệu của điện thế màng. Trong trường hợp này, bề mặt bên trong của màng trở nên dương so với bề mặt bên ngoài của nó. Những thay đổi về điện thế màng này tương ứng với pha tăng dần của điện thế hoạt động (pha khử cực).

Màng được đặc trưng tăng tính thấm chỉ dành cho ion Na + một khoảng thời gian ngắn 0,2 - 0,5 mili giây. Sau đó, tính thấm của màng đối với các ion Na + lại giảm đi và đối với K + thì tăng lên. Kết quả là dòng Na + vào tế bào bị suy yếu mạnh và dòng K + từ tế bào tăng lên (Hình 2.).

Trong điện thế hoạt động, một lượng đáng kể Na+ đi vào tế bào và ion K+ rời khỏi tế bào. Việc phục hồi cân bằng ion của tế bào được thực hiện nhờ hoạt động của bơm Pha Na +, K + - AT, hoạt động của bơm này tăng lên khi nồng độ ion Na + bên trong tăng và nồng độ K bên ngoài tăng. + ion. Nhờ hoạt động của bơm ion và sự thay đổi tính thấm của màng đối với Na + và K +, nồng độ ban đầu của chúng trong không gian nội bào và ngoại bào dần dần được phục hồi.

Kết quả của các quá trình này là sự tái cực của màng: các chất bên trong tế bào lại thu được điện tích âm so với bề mặt bên ngoài của màng.

10. Chu kỳ cơ học của tim. Trái tim giống như một cái bơm 6 ngăn. Sốc lượng máu phút. Công việc, sức mạnh của trái tim

Công việc cơ học của trái tim. Chu kỳ tim.

Công việc cơ học của tim có liên quan đến sự co bóp của cơ tim. Công việc của tâm thất phải ít hơn ba lần so với công việc của tâm thất trái. Từ quan điểm cơ học, trái tim là một máy bơm hoạt động nhịp nhàng, được hỗ trợ bởi bộ máy van. Sự co bóp và thư giãn nhịp nhàng của tim đảm bảo lưu lượng máu liên tục. Sự co bóp của cơ tim được gọi là tâm thu, sự thư giãn của nó được gọi là tâm trương. Với mỗi tâm thu, máu được đẩy ra khỏi tim vào động mạch chủ và thân phổi. Trong điều kiện bình thường, tâm thu và tâm trương được phối hợp rõ ràng về mặt thời gian. Khoảng thời gian bao gồm một lần co bóp và sau đó là sự thư giãn của tim tạo thành chu kỳ tim. Thời gian của nó ở người trưởng thành là 0,8 giây với tần số co bóp 70 - 75 lần mỗi phút. Sự bắt đầu của mỗi chu kỳ là tâm nhĩ tâm thu. Nó kéo dài 0,1 giây. Vào cuối tâm nhĩ, tâm trương tâm nhĩ bắt đầu, cũng như tâm thu thất. Tâm thu thất kéo dài 0,3 giây. Vào thời điểm tâm thu, huyết áp ở tâm thất tăng lên, nó đạt tới 25 mm Hg ở tâm thất phải. Art., và ở bên trái - 130 mm Hg. Nghệ thuật. Vào cuối tâm thu, giai đoạn thư giãn chung bắt đầu, kéo dài 0,4 giây. Nói chung, thời gian thư giãn của tâm nhĩ là 0,7 giây và tâm thất là 0,5 giây. Ý nghĩa sinh lý của giai đoạn thư giãn là trong thời gian này cơ tim trải qua quá trình trao đổi chất giữa tế bào và máu, tức là chức năng của cơ tim được phục hồi.

Các chỉ số cơ bản của chức năng tim

Thể tích tâm thu (đột quỵ) là thể tích máu bị đẩy ra khỏi tim trong một tâm thu. Trung bình, khi nghỉ ngơi ở một người trưởng thành là 150 ml (75 ml cho mỗi tâm thất). Bằng cách nhân thể tích tâm thu với số lần co thắt mỗi phút, bạn có thể tìm ra thể tích phút. Nó trung bình 4,5 - 5,0 lít. Thể tích tâm thu và phút không cố định, chúng thay đổi mạnh tùy thuộc vào căng thẳng về thể chất và tinh thần.

Công việc của trái tim

Ac=Alzh+Apzh

Apzh=0,2Alzh

Alzh=P*Vud+ (mv 2 /2)

m=mật độ trên mỗi khối lượng tác động

Ac=1,2Vsp (P+ Mật độ* v 2 /2)

Công của tim trong 1 lần co xấp xỉ bằng 1 J

Sức mạnh của tim N=Ac

11. Cơ chế chuyển dòng máu tống ra từ tim thành dòng máu liên tục trong động mạch. Lý thuyết về buồng xung. Xung, sóng xung. Tim ngoại vi

Do máu được tim đẩy ra thành từng phần riêng biệt nên dòng máu trong động mạch có tính chất dao động nên vận tốc tuyến tính và thể tích luôn thay đổi: chúng lớn nhất ở động mạch chủ và động mạch phổi tại thời điểm tâm thu thất và giảm trong thời kỳ tâm trương. Trong mao mạch và tĩnh mạch, lưu lượng máu không đổi, nghĩa là tốc độ tuyến tính của nó không đổi. Các đặc tính của thành động mạch đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi dòng máu đập thành dòng không đổi. Dòng máu liên tục chảy khắp hệ thống mạch máu được xác định bởi đặc tính đàn hồi rõ rệt của động mạch chủ và các động mạch lớn. Trong hệ thống tim mạch, một phần động năng do tim phát triển trong thời kỳ tâm thu được dùng để kéo căng động mạch chủ và các động mạch lớn kéo dài từ nó.

Loại thứ hai tạo thành một buồng đàn hồi hoặc nén, trong đó một lượng máu đáng kể đi vào, kéo căng nó; trong trường hợp này, động năng do tim phát triển được chuyển thành năng lượng căng đàn hồi của thành động mạch. Khi tâm thu kết thúc, thành động mạch bị căng có xu hướng thoát ra ngoài và đẩy máu vào mao mạch, duy trì lưu lượng máu trong thời kỳ tâm trương.

Mạch động mạch là sự dao động nhịp nhàng của thành động mạch do sự gia tăng áp lực trong thì tâm thu.

Sóng xung, hoặc những thay đổi dao động về đường kính hoặc thể tích của mạch máu động mạch, được gây ra bởi một làn sóng tăng áp lực xảy ra trong động mạch chủ tại thời điểm máu tống ra khỏi tâm thất. Lúc này, áp lực trong động mạch chủ tăng mạnh và thành của nó căng ra. Sóng huyết áp cao và các rung động của thành mạch do sự kéo căng này gây ra sẽ lan truyền với một tốc độ nhất định từ động mạch chủ đến các tiểu động mạch và mao mạch, nơi sóng xung sẽ tắt.

Tim ngoại vi

Với nhiều cơn co thắt khác nhau, các sợi cơ tác động lên những sợi cơ nằm song song với chúng mạch máu, và dưới dạng nhiều máy bơm siêu nhỏ tiêm bắp độc đáo, chúng hút máu động mạch ở lối vào cơ, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động bơm của tim, đẩy lượng máu này qua các mạch tiêm bắp và bơm nó ra khỏi cơ xương máu tĩnh mạchđến tim với năng lượng vượt quá huyết áp tối đa 2-3 lần. Nếu trái tim, như chúng ta biết rõ, bơm Máu động mạch với áp suất 120 mm Hg. Nghệ thuật., Cơ xương có khả năng bơm máu tĩnh mạch với lực 200, 250 và thậm chí 300 mm Hg. Nghệ thuật., trả nó về trái tim để lấp đầy nó.

Một cơ được cách ly hoàn toàn với cơ thể, được bao bọc trong một vòng tuần hoàn máu nhân tạo, có khả năng di chuyển máu một cách độc lập qua vòng tròn này trong quá trình co bóp theo hình ảnh và hình dáng của trái tim. Vì vậy, nó có thể được gọi là “trái tim ngoại vi” (PS). Điều cực kỳ quan trọng là vô số “trái tim ngoại vi” này - và có hơn 1000 trong số chúng xét theo số lượng cơ xương ở người - hoạt động độc lập như những chiếc máy bơm vi mô hút-xả không chỉ trong các loại cơn co thắt khác nhau: nhịp nhàng, rối loạn nhịp tim, thuốc bổ, uốn ván, phụ trợ, v.v., mà còn trong quá trình kéo giãn. Mặt khác, chúng ta có thể nói rằng họ không có “tốc độ không tải”.

12. Huyết động học trong một mạch máu. Phương trình Paulel. Kháng thủy lực. Quy luật huyết động học toàn hệ thống

Huyết động học là sự chuyển động của máu trong mạch do sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh trong khu vực khác nhau hệ tuần hoàn(máu di chuyển từ khu vực áp suất cao xuống vùng thấp).

Chúng ta coi một bình đơn lẻ là một ống có tiết diện tròn, được kéo dài so với kích thước ngang của nó. Độ đàn hồi của thành đề cập đến khả năng thay đổi mặt cắt ngang của mạch máu dưới tác động của áp lực.

Poisel đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng tốc độ trung bình của dòng chất lỏng chảy qua một ống tròn nằm ngang hẹp có tiết diện không đổi tỷ lệ thuận với chênh lệch áp suất P1 và P2 ở đầu vào và đầu ra của ống, bình phương bán kính ống và tỷ lệ nghịch với chiều dài ống l và độ nhớt n.

Vav = (R (theo kV) / 8n)*(P1 - P2)/l

Sức cản thủy lực, khả năng chống lại sự chuyển động của chất lỏng (và khí) qua đường ống, kênh, v.v., do độ nhớt của chúng.

w = 8nl/pi r (trong 4 giây)

Giá trị w được gọi là lực cản thủy lực. Nó tỷ lệ nghịch với lũy thừa bậc 4 của bán kính và do đó tăng đáng kể khi bán kính ống giảm.

Lực tạo ra áp lực trong hệ thống mạch máu là tim. Ở người trung niên, với mỗi lần tim co bóp, 60-70 ml máu (thể tích tâm thu) hoặc 4-5 l/phút (thể tích phút) được đẩy vào hệ thống mạch máu. Động lực máu được tạo ra bởi sự chênh lệch áp suất xảy ra ở đầu và cuối ống.

Hầu như ở tất cả các khoa hệ thống mạch máu dòng máu có bản chất là tầng - máu di chuyển thành các lớp riêng biệt song song với trục của mạch. Trong trường hợp này, lớp tiếp giáp với thành mạch gần như bất động, lớp thứ hai trượt dọc theo lớp này, và dọc theo nó, lần lượt là lớp thứ ba, v.v. plasma di chuyển đến gần thành tàu hơn. Do đó, đường kính của bình càng nhỏ thì các lớp trung tâm càng nằm gần thành và tốc độ chuyển động của chúng càng bị chậm lại do tương tác nhớt với thành. Nói chung, điều này có nghĩa là tốc độ dòng máu ở mạch nhỏ thấp hơn ở mạch lớn. Có thể dễ dàng xác minh tính đúng đắn của vị trí này bằng cách so sánh vận tốc dòng máu ở các phần khác nhau của giường mạch. Trong động mạch chủ là 50-70 cm/s, trong động mạch - từ 40 đến 10, tiểu động mạch - 10-0,1, mao mạch - dưới 0,1, tiểu tĩnh mạch - dưới 0,3, tĩnh mạch - 0,3--5,0, tĩnh mạch chủ - - 5--20 cm/giây.

Cùng với chuyển động tầng trong hệ thống mạch máu, còn có chuyển động hỗn loạn với sự hỗn loạn đặc trưng của máu. Các hạt máu không chỉ di chuyển song song với trục của mạch, như trong dòng máu tầng, mà còn vuông góc với nó. Kết quả của chuyển động phức tạp như vậy là ma sát trong của chất lỏng tăng lên đáng kể. Trong trường hợp này, vận tốc thể tích của dòng máu sẽ không còn tỷ lệ thuận với gradient áp suất mà xấp xỉ bằng căn bậc hai của nó. Chuyển động hỗn loạn thường xảy ra ở những vùng động mạch phân nhánh và thu hẹp, ở những vùng mạch máu có khúc cua gấp.

Máu là hỗn dịch của các yếu tố hình thành trong dung dịch muối keo, nó có độ nhớt nhất định, không phải là một giá trị không đổi. Khi máu chảy qua mao mạch có đường kính nhỏ hơn 1 mm thì độ nhớt giảm. Việc giảm đường kính mao mạch sau đó càng làm giảm độ nhớt của máu chảy. Nghịch lý huyết động này được giải thích là do trong quá trình chuyển động của máu, các tế bào hồng cầu tập trung ở trung tâm dòng chảy. Lớp gần thành bao gồm plasma nguyên chất có độ nhớt thấp hơn nhiều, dọc theo đó các phần tử hình thành dễ dàng trượt qua. Kết quả là, điều kiện lưu lượng máu được cải thiện và áp suất giảm xuống, nói chung, bù đắp cho sự gia tăng độ nhớt của máu và giảm tốc độ dòng chảy của nó trong các động mạch nhỏ. Sự chuyển đổi từ dòng máu tầng sang dòng máu hỗn loạn đi kèm với sự gia tăng đáng kể khả năng chống lại dòng máu.

Mối quan hệ giữa bản chất của dòng chất lỏng trong ống cứng và áp suất thường được xác định bằng công thức Poiseuille. Sử dụng công thức này, bạn có thể tính sức cản R đối với dòng máu tùy thuộc vào độ nhớt R, chiều dài l và bán kính r của mạch:

Toàn bộ hệ thống mạch máu có thể được biểu diễn dưới dạng các ống nối nối tiếp và song song có chiều dài và đường kính khác nhau. Trong trường hợp nối nối tiếp, tổng điện trở là tổng điện trở của các mạch riêng lẻ:

R = R 1 + R 2 + … + Rn.

Trong kết nối song song, giá trị điện trở được tính bằng công thức khác:

1/R = 1/R 1 + 1/R 2 + ... + + 1/Rn.

Xem xét sự phức tạp về hình dạng của các mạch trong toàn bộ sinh vật, sự biến đổi của nó, tùy thuộc vào việc mở và đóng các shunt, các cơ tuần hoàn, mức độ co cơ trơn, độ đàn hồi của thành, sự thay đổi độ nhớt của máu và các lý do khác, trong điều kiện thực tế Rất khó để tính toán giá trị của sức cản mạch máu. Do đó, nó thường được định nghĩa là thương số huyết áp P chia cho thể tích máu phút Q:

Đối với toàn bộ hệ thống mạch máu của cơ thể, công thức này chỉ được áp dụng với điều kiện là ở phần cuối của hệ thống, tức là ở tĩnh mạch chủ gần nơi chúng chảy vào tim, áp suất gần bằng số không. Theo đó, nếu cần tính sức cản của một phần riêng biệt của hệ thống mạch máu thì công thức có dạng

R=P 1 --P 2 /Q

Giá trị P 1 và P 2 phản ánh áp suất ở đầu và cuối đoạn xác định.

Động năng chính cần thiết cho chuyển động của máu được tim truyền vào trong thời kỳ tâm thu. Một phần năng lượng này được dùng để đẩy máu, phần còn lại được chuyển thành năng lượng tiềm năng của thành đàn hồi của động mạch chủ, các động mạch lớn và vừa, bị kéo căng trong thì tâm thu. Đặc tính của chúng phụ thuộc vào sự hiện diện của sợi đàn hồi và sợi collagen, độ giãn dài của chúng cao hơn khoảng sáu lần so với các sợi cao su có cùng độ dày. Trong thời kỳ tâm trương, năng lượng của thành động mạch chủ và mạch máu được chuyển thành động năng của chuyển động của máu.

Ngoài tính đàn hồi và khả năng giãn nở, tức là đặc tính thụ động, mạch máu còn có khả năng phản ứng tích cực với những thay đổi về huyết áp ở chúng. Khi áp suất tăng, các cơ trơn của thành mạch co lại và đường kính của mạch giảm. Do đó, dòng máu đập do chức năng của tim tạo ra, do đặc điểm của động mạch chủ và các mạch lớn, sẽ được san bằng và trở nên tương đối liên tục.

Các chỉ số chính của huyết động học là vận tốc thể tích, tốc độ tuần hoàn máu, áp lực ở các vùng khác nhau của hệ thống mạch máu.

Vận tốc thể tích của chuyển động của máu đặc trưng cho lượng máu (tính bằng mililit) chảy qua mặt cắt ngang của mạch trong một đơn vị thời gian (1 phút). Vận tốc thể tích của dòng máu tỷ lệ thuận với chênh lệch áp suất ở đầu và cuối mạch và tỷ lệ nghịch với sức cản của nó đối với dòng máu. Trong cơ thể, dòng máu chảy ra từ tim tương ứng với dòng máu chảy vào cơ thể. Điều này có nghĩa là thể tích máu chảy trong một đơn vị thời gian qua toàn bộ hệ thống động mạch và tĩnh mạch của tuần hoàn hệ thống và tuần hoàn phổi là như nhau.

Tốc độ tuyến tính của chuyển động của máu (v) đặc trưng cho tốc độ di chuyển của các hạt dọc theo mạch trong dòng chảy tầng. Nó được biểu thị bằng centimet trên giây và được định nghĩa là tỷ lệ giữa tốc độ dòng máu thể tích Q và diện tích mặt cắt ngang của mạch pr 2:

Giá trị thu được theo cách này chỉ là một chỉ số trung bình thuần túy, vì theo quy luật chuyển động của lớp, tốc độ di chuyển của máu ở trung tâm mạch là tối đa và giảm ở các lớp tiếp giáp với thành mạch.

Tốc độ tuyến tính của dòng máu cũng khác nhau ở các phần riêng lẻ của giường mạch dọc theo cây mạch máu. Nó phụ thuộc vào tổng diện tích lumen của các tàu có cỡ nòng này trong khu vực đang được xem xét. Động mạch chủ có tiết diện nhỏ nhất nên tốc độ di chuyển của máu trong đó là cao nhất - 50-70 cm/s. Các mao mạch có tổng diện tích mặt cắt ngang lớn nhất, ở động vật có vú là khoảng 600-800 lần. nhiều diện tích hơn mặt cắt ngang của động mạch chủ. Theo đó, tốc độ máu ở đây vào khoảng 0,05 cm/s. Ở động mạch là 20-40 cm/s, ở tiểu động mạch là 0,5 cm/s. Do khi các tĩnh mạch hợp nhất, tổng lượng lumen của chúng giảm, tốc độ tuyến tính của dòng máu lại tăng lên, đạt 20 cm/s trong tĩnh mạch chủ (Hình 9.30).

Máu được đẩy ra ngoài theo từng phần riêng biệt, do đó dòng máu trong động mạch chủ và động mạch đập theo nhịp. Đồng thời, vận tốc tuyến tính của nó tăng lên trong thì tâm thu và giảm trong thì tâm trương. Trong mạng lưới mao mạch, do đặc điểm cấu trúc của các động mạch trước nó, các xung xung biến mất và tốc độ tuyến tính của dòng máu trở nên không đổi.

Tài liệu tương tự

Cơ sở vật lý của việc sử dụng công nghệ laser trong y học. Các loại tia laser, nguyên lý hoạt động. Cơ chế tương tác Bức xạ laser với các mô sinh học. Đầy hứa hẹn phương pháp laser trong y học và sinh học. Sản xuất hàng loạt thiết bị laser y tế.

tóm tắt, thêm vào ngày 30/08/2009


Đạo trình lưỡng cực của điện tâm đồ (theo Einthoven). Vị trí đặt điện cực ngực cho ECG. Bản đồ tiền tim. Sự hình thành trục điện của tim, ngoại tâm thu. Cơ chế xuất hiện của sóng P và T, đoạn P-Q và ST và phức bộ QRS.

trình bày, thêm vào ngày 08/01/2014


Khái niệm về đo lường và tiêu chuẩn hóa, lịch sử và các giai đoạn phát triển chính, các văn bản quy định và cơ sở pháp lý. Tầm quan trọng của điện tâm đồ trong y học hiện đại, cơ chế thực hiện của nó. Biện minh và tối ưu hóa việc xác minh điện tâm đồ.

luận văn, bổ sung 15/02/2014


Nguồn năng lượng cần thiết cho sự di chuyển của máu trong mạch. Chức năng cơ bản của tim. Vị trí của trái tim khoang ngực. Kích thước trái tim trung bình của một người trưởng thành. Công việc của tâm thất trái và phải, van hai lá và động mạch chủ.

trình bày, thêm vào ngày 25/12/2011


Cơ sở sinh lý của điện tâm đồ. Đỉnh đập của trái tim. Các phương pháp cơ bản để nghiên cứu âm thanh của tim, sơ đồ các điểm chính khi nghe chúng. Các thành phần chính của điện tâm đồ bình thường và bất thường (sóng, khoảng, đoạn).

trình bày, thêm vào ngày 08/01/2014


Việc phát hiện ra tia X của Wilhelm Roentgen, lịch sử và ý nghĩa của quá trình này trong lịch sử. Cấu trúc của ống tia X và mối quan hệ giữa các bộ phận chính, nguyên lý hoạt động của nó. Tính chất của bức xạ tia X, tác dụng sinh học của nó, vai trò trong y học.

trình bày, thêm vào ngày 21/11/2013


Lịch sử phát hiện ra tia X. Cơ chế sản xuất của nó bằng cách sử dụng ống âm cực. Tác dụng sinh học của bức xạ tia X. Ứng dụng của nó trong y học và khoa học. Chụp cắt lớp chùm tia điện tử. Ảnh hưởng của hiện tượng đến chất lượng hình ảnh trong quá trình quét.

trình bày, được thêm vào ngày 29/03/2016


Công thức tính cung lượng tim hoặc thể tích nhát bóp. Các yếu tố làm tăng thể tích máu phút. Hoạt động cơ học của tim và nguyên tắc chụp đa tim. Các chỉ số chung về hoạt động cơ học của tim. Các loại tác dụng điều hòa trên tim.

trình bày, thêm vào ngày 13/12/2013


tính chất vật lýâm thanh. Khái niệm siêu âm và nguyên lý hoạt động của máy phát điện cơ. Ứng dụng y sinh của siêu âm. Phương pháp chẩn đoán và nghiên cứu: siêu âm Doppler hai chiều, hình ảnh hài hòa.

trình bày, được thêm vào ngày 23/02/2013


Tổ chức của màng. Vận chuyển các chất qua màng. Cơ chế trung tâm điều hòa các cơ quan hô hấp. Nephron là đơn vị cấu trúc và chức năng của thận. Các kết nối chức năng của vùng dưới đồi với tuyến yên. Vấn đề định vị các chức năng ở vỏ não.