Слайд 2
Виды деформации:
растяжение (сжатие)
сдвиг
кручение
Слайд 4
Физическая величина, равная модулю разности конечной и начальной
длины деформированного тела, называется абсолютной деформацией:
ΔL = ⎢L – L0 ⎢
Физическая величина, равная отношению абсолютной деформации тела к его начальной длине, называют относительной деформацией:
при растяжении ε > 0, при сжатии ε < 0
Слайд 5
Упругие деформации подчиняются закону Гука
Роберт Гук (1635
— 1703) — английский физик, член Лондонского королевского общества,
его работы посвящены теплоте, упругости, оптике, небесной механике.
Гук усовершенствовал микроскоп, что привело его к открытию клеточного строения организма.
Слайд 6
Закон Гука для деформации растяжение - сжатие
коэффициент пропорциональности
Е, входящем в закон Гука, называется модулем упругости или
модулем Юнга.
Е=1[Па]
σ механическое напряжение
Слайд 7
Диаграмма растяжения
ОАВ – область упругих деформаций
т.В – предел
упругости
ВС – область пластических деформаций
т.С – предел пластичности
СД
– область текучести
ДЕ – с увеличением нагрузки удлинение быстро начинает возрастать
т.Е – предел прочности
ЕК - разрушение образца
Слайд 8
Механические свойства биологических тканей.
процессы биологической подвижности: сокращение мышц
животных, рост клеток, движение хромосом в клетках при их
делении и др., называют активными механическими свойствами биологических систем
рассматриваются в курсе биохимии
пассивные механические свойства биологических тел
рассматриваются в курсе биофизики
Слайд 9
ткани человека подразделяют по плотности и типу пространственной
структуры на
твердые (кость, эмаль и дентин зубов);
мягкие
(мышцы, эпителий, эндотелий, соединительная ткань, паренхима);
жидкие (кровь, лимфа, ликвор, слюна, сперма).
Слайд 10
Модуль упругости (модуль Юнга) некоторых материалов
Слайд 11
Механические свойства тканей животных и
человека обусловлены в значительной
степени
следующими биополимерами:
коллагеном;
эластином;
гликозаминогликанами;
гликопротеинами;
растворимыми протеинами.
Во внеклеточной среде коллаген
и эластин образуют волокна, а остальные биополимеры — основное вещество соединительной ткани.
Слайд 12
Коллагеновые волокна могут растягиваться на 10—20%;
Эластиновые волокна могут
растягиваться до 200%;
В разных тканях преобладают разные типы коллагена,
а это, в свою очередь, определяется той ролью, которую коллаген играет в конкретном органе или ткани.
Слайд 13
в пластинчатой костной ткани, из которой построено большинство
плоских и трубчатых костей скелета, коллагеновые волокна имеют строго
ориентированное направление: продольное — в центральной части пластинок, поперечное и под углом — в перифирической.
Поперечно ориентированные коллагеновые волокна могут вплетаться в промежуточные слои между костными пластинками, благодаря чему достигается прочность костной ткани.
Слайд 14
В сухожилиях коллаген образует плотные параллельные волокна, которые
дают возможность этим структурам выдерживать большие механические нагрузки;
В
хрящевом матриксе коллаген образует фибриллярную сеть, которая придает хрящу прочность;
Слайд 15
в роговице глаза коллаген участвует в образовании гексогональных
решёток десцементовых мембран, что обеспечивает прозрачность роговицы, а также
участие этих структур в преломлении световых лучей;
В дерме фибриллы коллагена ориентированы таким образом, что формируют сеть, особенно хорошо развитую в участках кожи, которые испытывают сильное давление (кожа подошв, локтей, ладоней), а в заживающей ране они агрегированы весьма хаотично.
Слайд 16
Эластические волокна имеют модуль Юнга от 105 до
107 Па и способны растягиваться более чем в 2
раза, т. е. на 200%
. В шее копытных млекопитающих выйная связка образована главным образом эластином (он составляет почти 100% сухой массы). Благодаря этому животное может низко (до земли) опускать голову и довольно экономно расходовать мышечные усилия на поддержание головы в поднятом положении.
Слайд 17
Основное вещество соединительной ткани образовано гликопротеинами и гликозаминогликанами.
Оно имеет очень невысокий модуль Юнга, относится к вязким
средам и выполняет три биомеханические функции:
перераспределение нагрузки между волокнами;
эффективную изоляцию отдельных волокон, что предотвращает распространение разрывов при их локальном возникновении;
уменьшение трения при распрямлении коллагеновых волокон.
Слайд 18
Костная ткань
2/3 массы компактной костной ткани составляет
неорганический материал - гидроксилапатит ЗСа3(РО4)2 • Са(ОН)2, в форме
микроскопических кристалликов
в остальном кость состоит из органического материала, главным образом коллагена (высокомолекулярное соединение, волокнистый белок, обладающий высокой эластичностью)
Слайд 19
У человека 50% всего коллагена содержится в костях,
где он составляет 90% органического матрикса.
Вторая половина сосредоточена
в соединительной ткани, хряще, стенках сосудов, базальных мембранах многомембранных систем и т. д
Слайд 20
Бедренная кость в вертикальном положении выдерживает нагрузку до
1,5т, а большая берцовая до 1,8т. (это в 20
– 30 раз больше веса нормального человека)
плотность костной ткани 2400 кг/м3
модуль Юнга около 10 ГПа, предел прочности 100 МПа.
совпадает с данными для капрона, армированного стеклом
Слайд 21
При различных способах деформирования (нагружения) кость ведет себя
по-разному.
Прочность на сжатие выше, чем на растяжение или
изгиб.
Так, бедренная кость в продольном направлении выдерживает нагрузку 45 000 Н,
а при изгибе - 2500 Н.
Слайд 22
Механическая деформация костей,
сопровождающаяся пьезоэлектрическим эффектом
При изгибе
образца кости в виде пластинки возникает разность электрических потенциалов
со знаком «плюс» на выпуклой стороне.
Эта разность потенциалов в интервале упругих деформаций пропорциональна величине механического напряжения.
Слайд 23
Кожа
состоит из волокон коллагена и эластина (так же
как и коллаген, волокнистый белок) и основной ткани —
матрицы
коллаген составляет около 75% сухой массы,
а эластин — около 4%
кожа является вязкоупругим материалом с высокоэластическими свойствами
