Четвер, 02.05.2024, 15:52
Вітаю Вас, Гість
3.6. ПРУЖНІ ВЛАСТИВОСТІ БІОЛОГІЧНОЇ МАТЕРІЇ.

Для визначення модуля пружності (модуля Юнга) методом прогину балки досліджуване тіло у формі порожнистого циліндра розміщується горизонтально на двох опорах. Якщо прикласти силу до середини балки перпендикулярно до її поздовжньої осі, вона буде прогинатись.

Для однорідної порожнистої циліндричної балки, яка може служити моделлю середньої частини (діафаза) стегнової кістки, величина прогину виражається формулою .
де F ─ діюча сила, Н;
ℓ ─ довжина балки (відстань між точками опори), м;
D ─ зовнішній діаметр циліндра, м;
E ─ модуль Юнга, Па;
b=d/D; d ─ внутрішній діаметр циліндра, м.
Для стегнової кістки b=0,85. Замінивши F=mg, одержуємо формулу для визначення модуля Юнга: .

М’яз – в'язкопружна система. Основна частина м’яза – скоротливий (в’язкий) елемент 3, який складається з:
• протофібрил,
• поперечних містків.
Послідовно з ним – послідовний пружний пасивний елемент 2, у який входять:
Z-диски,
• ділянки прикріплення кінців міофібрил до сухожильних елементів м'язового волокна,
• зовнішні елементи м'яза і його волокон,
• місця кріплення м'яза до кісток.
У м'язах щурів послідовний пружний елемент становить 7% від оптимальної довжини м'яза, у кравецькому м’язі жаби – 2%.
Вздовж усього м'яза проходить паралельний пружний пасивний елемент 1, у який входять:
• поздовжня система саркоплазматичного ретикулуму,
• сарколема м'язового волокна,
• оболонки м’яза в цілому, пучків, волокон.

Приклад пружного елемента – ідеальна пружина, у якій деформація відбувається миттєво і для якої виконується закон Гука: Δℓ=F/k.

Приклад в'язкого елемента – циліндр із в'язкою рідиною і нещільним поршнем. Деформація не встигає за зміною напруги (сили). При прикладенні постійної сили довжина змінюється не миттєво, а є функцією часу. Ця властивість називається повзучістю: , або в загальному випадку для змінної у часі сили: .

Ізометричний пасивний розтяг виникає, якщо м’яз розтягнути, і його кінці закріпити. Тоді видовження паралельного пружного елемента і м’яза в цілому залишаються незмінними, а інших елементів – змінюються з часом. При ізотонічному пасивному розтязі загальна сила, що діє на м’яз, залишається постійною, а сили та видовження кожного з елементів змінюються з часом.

Для м'яза закон Гука не виконується, тому релаксована напруга не пропорційна до розтягу. Відповідно і модуль Юнга зростає при розтягу: