Природа – это все то, что нас окружает и радует глаз. С древних времен она становилась объектом исследований. Именно благодаря ей люди смогли постичь основные принципы мироздания, а также сделать для человечества немыслимое количество открытий. Сегодня условно природу можно разделить на живую и неживую со всеми присущими только данным типам элементами и особенностями.

Неживая природа – это своеобразный симбиоз простейших элементов, всевозможных веществ и энергий. Сюда можно отнести ресурсы, камни, природные явления, планеты и звезды. Неживая природа часто становится предметом для изучения со стороны химиков, физиков, геологов и других ученых.

Живая природа – это все, что имеет возможность расти, дышать, питаться и развиваться. Сюда относятся многочисленные животные, растения, микроорганизмы. Можно сказать, что живая природа – это все, что делает мир краше, живее и интереснее. В своей совокупности живая природа может образовывать отдельные виды и подвиды, экосистемы, которые будут характерны для определенной местности в определенное время.

Неживая природа

Литосфера

Землю, как планету, относят к неживой природе. Сегодня она является единственной известной человечеству планетой, которая содержит жизнь. История возникновения нашей планеты уходит далеко-далеко в прошлое. Структура Земли не ограничивается лишь наличием почвы и растительности сверху. В самом центре планеты находится ядро, которое состоит из расплавленных сплавов металлов, которые все время находятся в раскалённом добела состоянии. Поверх ядра находится мантия в расплавленном виде. Слой мантии очень толстый и в несколько десятков раз больше почвенного слоя.

В процессе эволюции земной коры были образованы материки и океаны. Всего существует 6 континентов: Евразия, Северная и Южная Америка, Антарктида, Австралия и Африка. Структура рельефа и климата на каждом континенте своя и все они имеют свои особенности. На сегодняшний день можно выделить несколько природных зон: пустынная, степная, тундровая, таежная, тропическая, лесная и другие. Ближе к экватору располагаются степная, пустынная и тропическая зоны. При приближении к Северному полюсу Земли начинают преобладать таежная, лесная и тундровая зоны.

Кроме того очень много богатств хранится и в недрах нашей планеты. Большое количество природных ресурсов, которые помогают нам в продолжении жизнедеятельности играют большую роль в развитии городов и стран современности.

Гидросфера

Водная составляющая Земли играет очень важную роль в процессе жизнедеятельности всех живых организмов на ней. Вода состоит из водорода и кислорода в ее химической формуле. Но в природе такой химический состав встречается крайне редко. Во многом, это связано с тем, что в воде имеется очень много разных примесей. Водная сфера нашей планеты представлена океанами, морями, реками, озерами и ручьями. Всего на поверхности Земли 4 океана, которые воедино образуют Мировой Океан, который омывает все материки. Им покрыто более 70% всей поверхности планеты. Те части океана, вокруг которых имеется суша, называется морем. Но есть озера, которые не имеют выхода к Мировому океану, но при этом называются морями из-за своих размеров. Этими примерами являются Большое соленое море и Аральское море.

Озеро – это водоем, который не имеет выхода к океану. При этом многие озера пресноводные. Озера бывают как естественными, так и искусственно созданными водоемами. Пруд обладает теми же характеристиками, что и озера за исключением размера. Иными словами можно сказать, что пруд – это небольшое озеро. И пруды и озера отличаются своей стоячей водой. В них может развиваться рыбный промысел. Реки и ручьи — это артерии нашей планеты. Они обладают скоростными потоками и пополняют озера водой. Реки от ручьев отличаются шириной и длиной. Все крупные реки нанесены на географическую карту мира, в то время как о существовании многих ручьев может знать только определенный круг людей.

Атмосфера и погода

Атмосфера является главной причиной существования жизни на нашей планете. Именно благодаря воздушной оболочке, которая окружает Землю, на ней могут развиваться различные организмы. Атмосфера состоит из нескольких слоев, а доминирующим газом является азот, который составляет 78% от всего объема воздушной среды. 21% занимает кислород обеспечивающий жизнь человека и большинства живых организмов. Оставшийся процент распределяется на остальные газы.

Погода – это атмосферные явления, которые могут наблюдаться в разных точках планеты. Сегодня можно заметить, что погодные явления бывают разными в зависимости от часового пояса и месторасположения той или иной точки на планете. Где-то часто случаются ураганы и тайфуны, а где-то мечтают о дожде. Где-то идут бесконечные дожди, а где-то круглый год идет снег. Сегодня существует множество методик, которые позволяют предсказать погоду относительно того, куда идет циклон или антициклон. Но все равно погодные явления нельзя предугадать на 100%, так как часто они носят хаотический характер. То есть погода может меняться в доли секунды под воздействием совершенно разных факторов. Средняя полоса Земли характеризуется очень засушливым климатом, а экваториальная – продолжительными дождями.

Живая природа

Жизнь

Жизнь – это главное свойство, которым обладает любой живой организм. Сегодня нет точеного понятия жизни, но можно сказать, что основными функциями, которыми определяется организм – это процессы роста, питания, реакции на окружающую среду. Сегодня существует множество совершенно разных организмов. Все они дошли до наших дней за счет удивительной способности к выживанию и приспособлению. На протяжении всей истории существования Земли было много случаев, когда при совершенно ужасных обстоятельствах одни живые организмы стирались с лица планеты, а другие, наоборот, выживали и адоптировались. Ярким примером является вымирание динозавров. Хотя далеко не все динозавры исчезли. Некоторые из них просто уменьшились в своих размерах.

Сегодня жизнь есть везде. Самым интересным объектом жизни является человек. На сегодняшний день нет ни одного человека, который бы сказал, что он знает структуру своего тела от А до Я.
ганизм человека представляет собой очень сложную и интересную систему, которую необходимо досконально изучать. Многие считают, что только человек обладает интеллектом, что позволяет ему быть доминирующим на Земле. Именно за счет своей способности думать и анализировать сегодня нельзя встретить абсолютно идентичных людей. Кто-то любит музыку или кино, а кто-то предпочитает проводить время за чтением трудов по физики или химии. Общие интересы и цели позволяют людям создавать союзы и общины. Несмотря на то, что сегодня существует много рас и народностей, общества могут пополняться абсолютно разными людьми. Это также является особенностью человека.

Микроорганизмы

Задолго до появления животных на Земле впервые появились живые существа. Это были микроорганизмы. Пожалуй, только такую форму жизни можно с уверенностью назвать самой долгоживущей. Микроорганизмы появились более одного миллиарда лет назад, но по истечении долгих лет они до сих пор встречаются практически в каждой экосистеме. Микроорганизмы представляют собой микроскопические одноклеточные организмы, которые имеются в каждой среде. Среди них можно выделить бактерии, вирусы, грибы и др.

Микроорганизмы способны выжить практически в любых условиях, где есть вода. Они присутствуют даже в твердых горных породах. Особенностью микроорганизмов является возможность быстрого и интенсивного размножения. Все микроорганизмы обладают горизонтальной передачей генов, то есть для того, чтобы распространить свое влияние, микроорганизму не обязательно передавать гены своим потомкам. Они могут развиваться с помощью растений, животных и прочих живых организмов. Именно этот фактор позволяет им выживать в любой среде. Некоторые микроорганизмы способны выжить даже в космосе.

Следует различать полезные микроорганизмы и вредные. Полезные способствуют развитию жизни на планете, в то время как вредные созданы для того, чтобы ее разрушать. Но в некоторых случаях вредные микроорганизмы могут стать и полезными. Например, при помощи некоторых вирусов лечат тяжелые заболевания.

Растительный мир

Растительный мир сегодня велик и многогранен. В наши дни существует множество природных парков, которые собирают у себя большое количество потрясающих растений. Без растений не может быть жизни на Земле, потому что благодаря им происходит выработка кислорода, который необходим для большинства живых организмов. Также растения поглощают углекислый газ, который наносит ущерб климату планеты и здоровью человека.

Растение – многоклеточные организмы. Сегодня без них нельзя представить ни одну экосистему. Растения служат не только элементом красоты на Земли, но они также очень полезны для человека. Помимо выработки свежего воздуха растения служат ценным источником пищи.

Условно растения можно разделить по пищевому признаку: которые можно употреблять в пищу и которые нельзя. К годным в пищу растениям можно отнести различные травы, орехи, фрукты, овощи, зерновые культуры, а также некоторые водоросли. К несъедобным растениям относят деревья, многие декоративные травы, кустарники. Одно и то же растение может содержать одновременно как съедобный элемент, так и несъедобный. Например, яблоня и яблоко, кустарник смородины и ягода смородины.

Животный мир

Животный мир удивительный и разнообразный. Он представляет собой всю фауну нашей планеты. Особенностями животных является возможности двигаться, дышать, питаться, размножаться. В процессе существования нашей планеты многие животные исчезли, многие эволюционировали, а некоторые просто появились. Сегодня животных разделяют по разным классификациям. В зависимости от места обитания и способа выживания они бывают водоплавающими или земноводными, плотоядными или травоядными и т.д. Также животных классифицируют в зависимости от степени приручения: дикие и домашние.

Дикие животные отличаются своим вольным поведением. Среди них выделяют, как травоядных, так и хищников, которые питаются мясом. В разных точках планеты обитают самые разнообразные виды животных. Все они стараются приспособиться к месту, в котором они обитают. Если это ледники и высокие горы, то раскраска животных будет светлой. В пустыне и степи превалирует больше цвет охра. Каждое животное старается выжить любыми способами, и изменение цвета их шерсти или перьев является главным тому доказательством адаптации.

Домашние животные тоже когда-то были дикими. Но их приручил человек для своих нужд. Он стал разводить свиней, коров и овец. В качестве защиты стал использовать собак. Для развлечения приручил кошек, попугаев и другую живность. Важность домашних животных в жизни человека очень высока, если он не является вегетарианцем. От животных он получает мясо, молоко, яйца, шерсть для одежды.

Живая и неживая природа в искусстве

Человек всегда уважал и ценил природу. Он понимает, что его существование возможно лишь в гармонии с ней. Поэтому существует множество творений великих художников, музыкантов и поэтов о природе. Некоторые художники в зависимости от приверженности к тому или иному элементу природы создавали свои течения в искусстве. Появились такие направления как пейзаж и натюрморт. Великий итальянский композитор Вивальди посвятил природе много своих произведений. Одним из выдающихся его концертов является «Времена года».

Природа очень важна для человека. Чем больше он заботиться о ней – тем больше получает в замен. Необходимо любить и уважать ее, и тогда жизнь на планете будет куда лучше!

Источник: natworld.info

Біомеханічні ланки являють собою своєрідні важелі і маятники.

Як відомо, важелі бувають першого роду (коли сили прикладені по різні сторони від точки опори) і другого роду. Приклад важеля другого роду представлений на рис. 1.8, А: гравітаційна сила (F₁) і протидіюча їй сила м’язової тяги (F₂) прикладені по одну сторону від точки опори, що знаходиться в даному випадку в ліктьовому суглобі. Подібних важелів у тілі людини більшість. Але є і важелі першого роду, наприклад голова і таз в основній стійці.

Важіль знаходиться в рівновазі, якщо рівні моменти протидіючих сил :

F₂l_{2cos α}= F₁ l₁,

де F₁ – сила ваги утримуваного вантажу (силою ваги передпліччя зневажаємо); l₁ –- довге плече важеля; F₂ – сила тяги двоголового м’яза плеча; l₂ – коротке плече важеля, рівне відстані від місця прикріплення сухожилля до осі обертання; α – кут між напрямком дії сили і перпендикуляром до подовжньої осі передпліччя.

Важільне влаштування рухового апарату дає людині можливість виконувати далекі кидки, сильні удари тощо. Але ніщо на світі даром не дається. Ми виграємо у швидкості і потужності руху ціною збільшення сили м’язового скорочення. Наприклад, для того щоб, згинаючи руку в ліктьовому суглобі, переміщувати вантаж масою 1 кг (тобто із силою ваги 10 Н) так, як показано на рис. 1.8, А, двоголовий м’яз плеча повинен розвити силу 100-200 Н.

“Обмін” сили на швидкість тим більше виражений, чим більше співвідношення пліч важеля. Проілюструємо це важливе положення прикладом з веслування (рис. 1.9). Усі точки весла-тіла, що рухається навколо осі, мають одну й ту ж кутову швидкість . Але їхні лінійні швидкості неоднакові. Лінійна швидкість (V) тим вище, чим більше радіус обертання (r): V = ω ∙ r·. Отже, для збільшення швидкості потрібно збільшувати радіус обертання. Але тоді прийдеться в стільки ж разів збільшити і силу, що прикладається до весла. Саме тому довгим веслом важче гребти, ніж коротким, кинути важкий предмет на далеку дистанцію важче, ніж на близьку, тощо. Про це знав ще Архімед, що керував обороною Сіракуз від римлян який винайшов підоймові пристосування для метання каменів.

Руки і ноги людини можуть робити коливальні рухи. Це робить наші кінцівки схожими на маятники. Найменші витрати енергії на переміщення кінцівок мають місце, коли частота рухів на 20-30% більше частоти власних коливань руки чи ноги:

 

де g =9,8 м/с²; l – довжина маятника, рівна відстані від точки підвісу до центра мас руки чи ноги.

Ці 20–30% порозуміваються тим, що нога не є одноланковим циліндром, а складається з трьох сегментів (стегна, гомілки і стопи). Зверніть увагу: власна частота коливань не залежить від маси хитного тіла, але зменшується при збільшенні довжини маятника.

Роблячи частоту кроків чи гребків при ходьбі, бігу, плаванні і т.п. резонансною. (тобто близької до власної частоти коливань чи руки ноги), вдається мінімізувати витрати енергії.

Встановлено, що при найбільш економічному сполученні частоти і довжини кроків чи гребків людина демонструє істотно підвищену фізичну працездатність. Це корисно враховувати не тільки при тренуванні спортсменів, але і при проведенні фізкультурних занять в школах і групах здоров’я.

Допитливий студент може запитати: чим порозумівається висока економічність рухів, виконуваних з резонансною частотою? Це відбувається тому, що коливальні рухи верхніх і нижніх кінцівок супроводжуються рекуперацією механічної енергії (від лат. Rесuреrаtіо – отримання знову чи повторне використання). Найпростіша форма рекуперації – перехід потенційної енергії в кінетичну, потім знову в потенційну і т.д. (рис. 1.10).

При резонансній частоті рухів такі перетворення здійснюються з мінімальними втратами енергії. Це означає, що метаболічна енергія, один раз створена в м’язових волокнах і, що перейшла у форму механічної енергії, використовується багаторазово – і в цьому циклі рухів, і в наступних. А якщо так, то потреба в припливі метаболічної енергії зменшується.

Завдяки рекуперації енергії виконання циклічних рухів з темпом, близьким до резонансної частоти коливань кінцівок, – ефективний спосіб збереження і накопичення енергії. Резонансні коливання сприяють концентрації енергії, і у світі неживої природи вони іноді небезпечні. Наприклад, відомі випадки руйнування моста, коли по ньому йшов військовий підрозділ, чітко відбиваючи крок. Тому по мосту покладено йти не в ногу.

4. Механічні властивості кісток і суглобів.

 

Механічні властивості кісток визначаються їхніми різноманітними функціями; крім рухової, вони виконують захисну й опорну функції.

Кісти черепа, грудної клітки і таза захищають внутрішні органи. Опорну функцію виконують кістки кінцівок і хребта.

Кістки ніг і рук довгасті і трубчасті. Трубчаста будівля кісток забезпечує протидію значним навантаженням і разом з тим у 2-2,5 рази знижує їхню масу і значно зменшує моменти, інерції.

Розрізняють чотири види механічного впливу на кісту: розтягання, стиск, вигин і крутіння.

При подовжній силі, що розтягує, кіста витримує напруга 150 Н/мм². Це в 30 разів більше, ніж тиск, що руйнує цеглу. Установлено, що міцність кісти на розтягання вище, ніж у дуба, і майжедорівнює міцності чавуна.

На стиск міцність кісток ще вища. Так, сама масивна кістка – великогомілкова витримує вагу 27 чоловік. Гранична сила стиску складає 16000 – 18 000 Н.

При вигині кісти людини також витримують значні навантаження. Наприклад, сили 12000 Н (1,2 т) недостатньо, щоб зламати стегнову кісту. Подібний вид деформації широко зустрічається й у повсякденному житті, і в спортивній практиці. Наприклад, сегменти верхньої кінцівки деформуються на вигин при утриманні положення «хрест» у висі на кільцях.

При рухах кістки не тільки розтягуються, стискуються і згинаються, але також і скручуються. Наприклад, при ходьбі людини моменти сил, що скручують, можуть досягти 15 Нм. Ця величина в декілька разів менша межі міцності кісток. Дійсно, для руйнування, наприклад, великогомілкової кісти момент сили, що скручує повинний досягти 30 – 140 Нм.

Особливо великі припустимі механічні навантаження у спортсменів, тому що регулярні тренування призводять до робочої гіпертрофії кісток. Відомо, що у штангістів товщають кісти ніг і хребта, у футболістів – зовнішня частина кісти плюсни, у тенісистів – кісти передпліччя тощо.

Механічні властивості суглобів залежать від їхньої будови. Суглобна поверхня змочується синовіальною рідиною, що, як у капсулі, зберігає суглобна сумка. Синовіальна рідина забезпечує зменшення коефіцієнта тертя в суглобі приблизно в 20 разів. Разючий характер дії змащення, що “вичавлюється”, що при зниженні навантаження на суглоб поглинається губчатими утвореннями суглоба, а при збільшенні навантаження вичавлюється для змочування поверхні суглоба і зменшення коефіцієнта тертя.

Дійсно, величини сил, що впливають на суглобні поверхні, величезні і залежать від виду діяльності і її інтенсивності (табл. 1.2).

Таблиця 1.2

Источник: studopedia.su

Важливість інформації

Отримання і перетворення даних необхідно для життєдіяльності будь-якого довільного організму. Без цього не обходяться навіть найпростіші одноклітинні. Так, вони збирають дані про температуру, хімічний склад середовища, щоб вибрати найбільш підходящі умови свого існування. Причому живі істоти можуть не тільки сприймати інформацію, одержувану з навколишнього середовища завдяки органам почуттів, але і обмінюватися нею. Це повною мірою відноситься і до людини. Так, для отримання даних використовуються органи почуттів, яких налічується п’ять, а обмін здійснюється з використанням мов (жестів, природних, формальних).

Інформаційні процеси

Вони можуть здійснюватися не тільки в живій природі (між людьми у суспільстві зокрема). Так, людством були створені різноманітні пристрої – автомати. Їх робота тісно пов’язана з процесами отримання, зберігання і передачі даних. Наприклад, є таке автоматичне пристрій, як термостат. Він займається роботою з інформацією про температуру приміщення. Залежно від налаштованого людиною температурного режиму і ситуації, яка є зараз, він може включити/виключити опалювальні прилади. Розрізняють три типи інформаційних процесів:

Обробка.

Передача.

Зберігання.

Як бачите, інформація живої і неживої природи має багато чого спільного. Слід сказати, що людина все ж є більш складно організованим, ніж та ж техніка, хоча деяким може бути, складно повірити в це. Завдяки органам почуттів ми можемо сприймати дані, осмислювати їх і, комбінуючи свій досвід, знання та інтуїцію, приймати якісь рішення. Вони потім втілюються в реальні дії, з допомогою яких здійснюється зміна навколишнього світу.

Інформація в живій природі

Це дуже цікава тема. Найбільш вагомим сховищем у даному випадку є геном. У ньому містяться дані, які визначають будова і розвитку живих організмів. Генетична інформація передається по спадку. Зберігається вона в молекулах ДНК. Вони складаються з чотирьох складових, які називаються нуклеотидами. Разом вони утворюють генетичний алфавіт. Якщо мова йде про приклади інформації в живій природі, він дозволяє краще всього представити її. Окремі ділянки відповідають за будову і функціонування конкретних частин організму. Гени визначають можливості та схильності до талантам або спадковим хвороб. Чим складнішою є організм, тим більше окремих ділянок можна виділити в молекулах ДНК. Так, людський геном має понад 20 тисяч генів, в яких міститься понад 3 мільярдів нуклеотидних залишків. Розшифровка ДНК тривала десятиліттями. Незважаючи на широкомасштабне застосування комп’ютерних технологій, основний масив робіт був завершений лише в нульових роках. Але це не єдині приклади інформації в живій природі. Давайте згадаємо про дерева і рослинність взагалі. До зими вони занурюються в сон, а навесні прокидаються. Це справжня передача інформації в живій природі: клітини рослинності відчувають, що змінюються умови, і починають згортати свою діяльність. Подібний приклад можна привести і говорячи про тварин. Так, подивіться на ведмедів. Передача інформації в живій природі у даному випадку проявляється у тому, що вони збирають жир, а при настанні холодів впадають в режим сплячки. Тут процеси протікають як на рівні всього організму, так і окремих систем. Тут існує один цікавий аспект, який має інформація в живій природі. Інформатика – ось наука, яка вивчає всі процеси, пов’язані з даними. Зараз під цим розуміють в основному технічний напрямок, а біологічне в її рамках майже не розглядається. Для цього були спеціально створені мікробіологія, біохімія, біофізика та цілий ряд інших наук, які займаються процесами в живих організмах.

Інформація в суспільстві

Людина є соціальною істотою. Щоб спілкуватися з іншими людьми, необхідно обмінюватися з ними даними. У нашому суспільстві для них існують такі позначення: повідомлення, відомості, обізнаність про стан справ. Що цікаво, так це те, що інформаційні процеси не є виключною прерогативою людського суспільства. Чому до осені трава жовтіє, листя опадає і взагалі вся рослинність переходить в режим сну на період холодів? І чому навесні все відроджується? Це все є результатом інформаційних процесів, що протікають у рослинах. Так, їх клітини можуть сприймати зміни, які відбуваються у зовнішньому середовищі і відповідно реагують на них.

Інформація в техніці

Цим напрямком займається кібернетика. У даній науці про управління саме поняття інформації застосовується, щоб описувати організаційні процеси у різних динамічних системах (в якості яких можуть виступати живі організми або технічні пристрої). Їх життєдіяльність або нормальне функціонування є тісно пов’язаними з процесами управління. Тому всі необхідні процеси підтримуються в необхідному діапазоні значень параметрів. До них відносяться одержання, збереження, перетворення і передача інформації. В будь-якому процесі подібного типу завжди взаємодіє два об’єкта – керівник і керований. Вони з’єднані каналом прямого і зворотного зв’язку. По першому передаються керуючі сигнали. З їх допомогою об’єкт управління виводиться на необхідний діапазон параметрів. По каналу зворотного зв’язку здійснюється передача інформації про стан і поточне положення справ.
Давайте розглянемо, як це здійснюється на прикладі регулювання температури в приміщенні завдяки кондиціонеру. В якості керуючого об’єкта в даному випадку виступає людина. Керованим є кондиціонер. У приміщенні розміщується термометр, який надає людині дані про величину температури. Це канал зворотного зв’язку. Щоб збільшити або зменшити температуру, або змінити діапазон, людина може включити або вимкнути кондиціонер. Це приклад роботи каналу прямого зв’язку. В кінцевому результаті температура приміщення підтримується в певному, комфортному для людини, діапазоні. Подібним чином можна проаналізувати і роботу за комп’ютером. Людина тут знову виступає в якості керуючого (а техніка – керованого об’єкта. Завдяки органам почуттів, таких як зір і слух) виходить інформація про стан комп’ютера за допомогою пристрою виведення інформації (монітора або акустичних колонок), яке виступає в ролі каналу зворотного зв’язку. Людина аналізує отримані дані і приймає рішення про вчинення певних керуючих дій. З допомогою пристроїв введення інформації (миші або клавіатури), які виступають в ролі каналу прямого зв’язку, вони вчиняються щодо комп’ютера. Ось бачите, які особливості має інформація живої і неживої природи.

Сприйняття людиною

Окремо варто зупинитися на тих, хто надає найбільший інтерес – людях. Щодо нас можна сказати, що найціннішим, тим, що робить нас такими высокоорганизованными істотами, є людське мислення. Це дуже розвинений процес обробки інформації – на даний момент, найкращий на території Землі. Людина може виступати в ролі носія великого обсягу даних, які представлені як зорові образи, різні факти, теорії тощо. Весь процес пізнання, який майже безперервно протікає, полягає в отриманні та накопиченні інформації.

Підхід з боку науки

Кібернетика вивчає технічні аспекти. У цілому даний напрямок реалізується в рамках інформатики, яка займається вивченням даних і всіх їх особливостей. Але особливість кібернетики полягає в тому, що ця наука спеціалізується на управлінні процесами, які відбуваються. Вона вивчає можливості впливу і обережного спостереження за переміщенням інформації та її оптимізацією.

Висновок

Як бачите, є інформація в живій природі, суспільстві, техніці, нас самих – куди ні глянь, її можна знайти. Обійтися без неї неможливо. А в разі відсутності частини інформації людина часто відчуває значні труднощі.

Источник: poradu.pp.ua

Важіль – один з найбільш поширених і простих типів механізмів у світі, який присутній як у природі, так і в рукотворному світі, створеному людиною.

Тіло людини як важіль

Приміром, скелет і опорно-рухова система людини або будь-якої тварини складається з десятків і сотень важелів. Погляньмо на ліктьовий суглоб. Променева і плечова кістки з’єднаються разом хрящем, до них так само приєднуються м’язи біцепса і трицепса. Ось ми і отримуємо найпростіший механізм важеля.

Якщо ви тримаєте в руці гантелі вагою в 3 кг, яке зусилля при цьому розвиває ваша м’яза? Місце з’єднання кістки та м’язи ділить кістку в співвідношенні 1 до 8, відтак, м’яза розвиває зусилля в 24 кг! Виходить, ми сильніші самих себе. Але система важеля нашого скелета не дозволяє нам повною мірою використовувати нашу силу.

Наочний приклад більш вдалого застосування переваг важеля в скелетно-м’язовій системі організму зворотні задні коліна у багатьох тварин:

• всі види кішок;
• коні;
• зебри і т.д.

Їх кістки довші наших, а особливий пристрій їх задніх ніг дозволяє їм набагато ефективніше використовувати силу своїх м’язів. Так, безсумнівно, їх м’язи набагато сильніше ніж у нас, але і вага їх більше на порядок.

Середньо-статистичний кінь важить близько 450 кг, і при цьому може легко стрибнути на висоту близько двох метрів. Нам же з вами, щоб виконати такий стрибок, треба бути майстрами спорту зі стрибків у висоту, хоча ми важимо в 8-9 разів менше, ніж кінь.

Раз вже ми згадали про стрибки у висоту, розглянемо варіанти застосування важеля, які придумані людиною. Стрибки у висоту з жердиною дуже наочний приклад.

За допомогою важеля довжиною близько трьох метрів (довжина жердини для стрибків у висоту близько п’яти метрів, отже, довге плече важеля, що починається в місці перегину жердини в момент стрибка, становить близько трьох метрів) і правильного прикладання зусилля, спортсмен злітає на запаморочливу висоту до шести метрів.

Важіль в побуті

Важелі так само поширені і в побуті. Вам було б набагато складніше відкрити туго загвинчений водопровідний кран, якщо б у нього не було ручки в 3-5 см, яка являє собою маленький, але дуже ефективний важіль.

Те ж саме відноситься до гайкового ключа, яким ви відкручуєте або закручуєте болт або гайку. Чим довше ключ, тим легше вам буде відкрутити цю гайку, або навпаки, тим тугіше ви зможете її затягнути.

При роботі з особливо великими і важкими болтами і гайками, наприклад при ремонті різних механізмів, автомобілів, верстатів, використовують гайкові ключі з рукояткою до метра.

Інший яскравий приклад важеля в повсякденному житті звичайнісінькі двері. Спробуйте відкрити двері, штовхаючи їх біля кріплення петель. Двері будуть піддаватися дуже важко. Але чим далі від дверних петель буде розташовуватися точка докладання зусиль, тим легше вам буде відкрити двері.

Важелі в техніці

Звісно, важелі так само повсюдно поширені і в техніці. Найбільш очевидний приклад важіль перемикання коробки передач в автомобілі. Коротке плече важеля та його частина, що ви бачите в салоні.

Довге плече важеля приховано під днищем автомобіля, і довше короткого приблизно в два рази.

Коли ви переставляєте важіль з одного положення до іншого, довге плече в коробці передач перемикає відповідні механізми.

Тут так само дуже наочно можна побачити, як довжина плеча важеля, діапазон його ходу і сила, необхідна для його зсуву, співвідносяться один з одним.

Наприклад, у спортивних автомобілях, для більш швидкого перемикання передач, важіль зазвичай встановлюють короткий, і діапазон його ходу так само роблять коротким.

Проте, в цьому випадку водію необхідно докладати більше зусиль, щоб перемкнути передачу. Навпаки, в великовантажних автомобілях, де механізми самі по собі важче, важіль роблять довшими, і діапазон його ходу також довше, ніж в легковому автомобілі.

Таким чином, ми можемо переконатися в тому, що механізм важеля дуже широко поширений як у природі, так і в нашому повсякденному побуті, і в різних механізмах.

Источник: moyaosvita.com.ua

 

Рухомі частини|частки| механізмів звичайно сполучені|з’єднані| з|із| іншими рухомими|жвавими,рухливими| або нерухомими частинами|частками|. Рухоме|жваве,рухливе| з’єднання|сполучення,сполука| декількох ланок утворює кінематичний зв’язок. Тіло людини — приклад|зразок| кінематичного зв’язку.

Розглянемо|розгледимо| систему з|із| двох ланок А і В, сполучених|з’єднаних| віссю (мал. 1.1). Це одновісне дволанкове| з’єднання|сполучення,сполука|. При нерухомій ланці В ланка А має одну міру свободи як тіло, що обертається навколо|навкруг,довкола| нерухомої вісі. Прикладами|зразками| одновісного зчленування в організмі людини є|з’являються,являються| плечоліктьове, надп’яткове і фалангове| з’єднання|сполучення,сполуки|. Вони допускають тільки|лише| можливість|спроможність| згинання і розгинання з|із| однією мірою свободи. Збільшимо дволанкову| систему на одну ланку з|із| віссю, яка є паралельною вісі (мал. 1.2). При нерухомій ланці С|із| всі точки ланки В володіють однією мірою свободи, у тому числі і вісь, яка може переміщатися по колу. Ланка ж А, обертаючись навколо|навкруги,довкола|, має ще один ступінь|міру|. Таким чином, в одноосній триланковій системі закріплена ланка не має свободи переміщення, друга ланка має одну міру свободи і третя — дві. Фаланги пальців сполучені|з’єднані| суглобами, що представляють|уявляють| одноосні з’єднання|сполучення,сполуки|. Нігтьова фаланга має дві міри свободи відносно основний і один ступінь|міру| відносно середньої.

Малюнок 1.1-Дволанкове з’єднання Малюнок 1.2-Триланкове з’єднання

 

Двовісне з’єднання|сполучення,сполука| допускає обертання ланок за двома взаємно перпендикулярним вісями. Воно має дві міри свободи обертання. Таке двовісне з’єднання|сполучення,сполука| здійснюється в організмі людини двома близько|поблизу| розташованими|схильними| зчленуваннями: атлантопотиличним| і епістрофоатлантовим|. Перше зчленування має горизонтальну вісь, направлену|спрямовану| від правого плеча до лівого. Воно здійснює обертання черепа вперед і назад. Епістроф, що є| примикаючим до атланта шийним хребцем — має маленьку циліндрову шпильку, яка утворює з|із| кільцем атланта одновісне циліндрове зчленування з|із| вертикальною віссю. Це зчленування забезпечує обертання голови навколо|навкруг,довкола| вертикальної вісі.

Тривісне з’єднання|сполучення,сполука| здійснює обертання навколо|навкруги,довкола| трьох взаємно перпендикулярних вісей. Це з’єднання|сполучення,сполуку| має три міри свободи обертання. Кульовий шарнір здійснений в тазостегновому суглобі людини. Зчленована| западина тазу має форму майже правильної півкулі. Відповідну форму має і головка|голівка| стегнової кістки|кісті|, що входить в западину (мал. 1.3).

Малюнок 1.3-Тазостегновий суглоб людини

 

Приєднання нових ланок збільшує кінематичну рухливість. Так, наприклад, череп завдяки деякій рухливості міжхребетних суглобів (правда, досить обмеженої) має всі шість мір свободи.

Опорно-рухова система людини, що складається із зчленованих між собою кісток|кістей| скелета і м’язів, представляє,|уявляє| з погляду фізики, сукупність важелів, що утримують людину у рівновазі.

У анатомії розрізняють важелі сили, які мають виграш у силі, але|та| програші у переміщенні, та важелі швидкості, які, програючи у силі, виграють у швидкості переміщення. Хорошим|добрим| прикладом|зразком| важеля швидкості є|з’являється,являється| нижня щелепа. Діюча сила здійснюється жувальним м’язом|. Протидіюча сила — опір роздавлюваної їжі — діє на зуби. Плече діючої сили значно коротше, ніж у|в,біля| сил протидії, тому жувальний м’яз короткий і сильний. Коли треба розгризти що-небудь тверде, людина діє корінними зубами, при цьому зменшується плече сили опору.

Якщо розглядати|розглядувати| скелет як сукупність окремих ланок, сполучених|з’єднаних| в один організм, то виясниться, що всі ці ланки у нормальному стані|стойці| утворюють систему, що знаходиться|перебуває| у вкрай|надто| нестійкій рівновазі. Так, опора тулуба представлена|уявлена| кульовими поверхнями тазостегнового зчленування. Центр мас тулуба розташований|схильний| вище опори, що при кульовій опорі створює нестійку рівновагу. Те ж відноситься до колінного з’єднання|сполучення,сполуки| та до гомілковостопного. Всі ці ланки знаходяться|перебувають| в стані нестійкої рівноваги.

Центр маси тіла людини розташований|схильний| у нормальному стані|стойці| якраз на одній вертикалі з|із| центрами тазостегнового, колінного та гомілковостопного зчленувань ноги, на 2-2,5 см нижче за мис крижів і на 4-5 см вище за тазостегнову вісь. Таким чином, це самий нестійкий стан нагромаджених ланок скелета. Якщо при цьому вся система тримається у рівновазі, то тільки|лише| завдяки постійній напрузі м’язів, що |напруженню| підтримують систему.

Источник: helpiks.org