ДВИЖЕНИЕ МЫШЦ
Скелетная мышца состоит из волокон, а волокно — из последовательно соединённых структурных единиц — саркомеров. В саркомере расположены тонкие нити белка актина и толстые нити белка миозина. При сокращении головки миозина прикрепляются к актину и подтягивают тонкие нити между толстыми; длина самих нитей при этом не меняется. После каждого «гребка» для отсоединения головки миозина от актина необходима молекула АТФ. Сигналом к сокращению служит выход ионов кальция в цитоплазму волокна. Длина покоящегося саркомера — 2,4 мкм, при сокращении — 1,8 мкм. Рассмотрим одну цепочку из 10 000 последовательно соединённых саркомеров (1 мм = 1000 мкм).
Мышцы действуют на кости как на рычаги. Сухожилие двуглавой мышцы (бицепса) прикреплено к лучевой кости на расстоянии 4 см от локтевого сустава (оси вращения). В кисти, на расстоянии 32 см от сустава, неподвижно удерживают груз массой 2 кг. Примите g = 10 Н/кг, массу предплечья не учитывайте, предплечье считайте рычагом, находящимся в равновесии.
При работе мышцы только около 25% химической энергии, высвободившейся при расщеплении АТФ, переходит в механическую работу, остальная часть превращается в тепло. За время упражнения мышца израсходовала 480 кДж химической энергии.
Какую силу должен развивать бицепс, чтобы неподвижно удерживать груз в кисти, если сухожилие прикреплено на расстоянии 4 см от сустава, а груз находится на расстоянии 32 см?
Показать ответ и разборСкрыть ответ и разбор
Верный ответ
- D160 Н
Разбор
Вес груза: P = 2 кг · 10 Н/кг = 20 Н. Условие равновесия рычага: F · 4 см = 20 Н · 32 см. Отсюда F = 20 · 32 / 4 = 160 Н. Значение «20 Н» — это просто вес груза, «2,5 Н» получается при перевёрнутом отношении плеч, «80 Н» — при умножении веса на 4.