B. Mechanika és biomechanika (4, 5, 6, 20, 33)

4. A kar biomechanikai előnye

Kísérlet

A kar biomechanikai előnyének bemutatása a karhossz és teher eloszlásával.

Eszközök

• 1 m hosszú rúd
• állítható súlyok (100–500 g)
• forgásponti tartó

Kísérlet menete

• Tehetsz súlyokat különböző távolságokra a forgásponttól.
• Mérd a forgatónyomatékot: M = F · r.
• Hasonlítsd össze a könyökhajlításkor érzett terheléssel.

Adatfeldolgozás

• Forgatónyomaték–távolság grafikon.
• Karerő-követelmények kiszámítása.

5. Testsúlypont (CoM) meghatározása

Cél Az emberi törzs (modellezett alumínium rudakból) testsúlypontjának kísérleti elhelyezése.

Eszközök

• alumínium rudak, csuklópántok
• finom mérleg
• függőón

Lépések

• Állítsd össze a modell "törzset" mozgatható csuklóval.
• Függeszd fel különböző pontokon, jelöld meg a függőleges vonalat.
• A metszéspont adja a test tömegközéppontját.

Tapasztalat

• Pontok koordinátáinak ábrázolása.
• CoM eltolódásának elemzése testtartásonként.

6. Izületi nyomaték és forgatónyomaték mérés

Kísérlet A térdízületi nyomaték kiszámítása guggolás közben dinamikus erőmérővel.

Eszközök

• force plate vagy dinamikus erőmérő
• akcelerométer és jeladó a combra
• adatgyűjtő

Kísérlet menete

• Végeztesd a vizsgálati alannyal lassú guggolást.
• Mérd a függőleges erőt és a comb dőlésszögét.
• Számítsd ki a nyomatékot M = F · d, ahol d a súlyvonal és a térd forgáspontja közti távolság.

Következtetés

• Időfüggő nyomatékprofil.
• Izoterm és dinamikus összehasonlítás.

20. Az emberi test mint elektromos vezető

Kísérlet

Az emberi test elektromos vezetőképességének és töltésmegosztási képességének vizsgálata elektrosztatikus eszközökkel.

🛠️ Eszközök

Elektroszkóp

Ebonit vagy műanyag rúd

Szőrme vagy gyapjú kendő

Fémgömb vagy fémpohár szigetelő talpon

Kis alufólia lamellák

📋 Kísérlet menete

Dörzsöld meg az ebonit rudat szőrmével, hogy elektrosztatikus töltést kapjon.

Közelítsd a rudat a fémpohárhoz, amely szigetelő talpon áll.

Figyeld meg, hogy az alufólia lamellák szétállnak – ez jelzi a töltés jelenlétét.

Most érintsd meg a fémpoharat kézzel, és figyeld meg, hogy a lamellák visszaállnak – az emberi test elvezeti a töltést.

Ismételd meg a kísérletet különböző testhelyzetekben (pl. ülve, állva, mezítláb), és figyeld meg a változásokat.

📊 Tapasztalat

Megfigyelhető, hogy az emberi test képes elvezetni az elektrosztatikus töltést.

A test elektromos állapota befolyásolható környezeti tényezőkkel (pl. páratartalom, talajjal való kontaktus).

A kísérlet demonstrálja a test szöveteinek vezetőképességét anélkül, hogy elektródákat használnánk.

33. A karhossz és az izomerő forgatónyomaték-modellje

Az emberi könyökízületben kialakuló forgatónyomaték szemléltetése egyszerű modell segítségével, hogy megértsük, hogyan változik a szükséges izomerő a kar hossza és a terhelés helyzete függvényében.

Eszközök

• Fa vagy műanyag vonalzó (30–50 cm)
• Kemény papírból készült ék vagy henger (fulkrum)
• Kisebb súlyok (pl. 50–200 g-os fémtömbök, vízzel töltött palack)
• Rugalmas erőmérő (vagy legfeljebb 5 N skálájú rugós dinamométer)
• Befogócsipesz vagy gumigyűrű (a súly rögzítéséhez)
• Mérőszalag vagy vonalzó a távolságok meghatározásához
• Stopperóra (opcionális)

Kísérlet menete

• Helyezd a vonalzót a papírék vagy henger tetejére, mint támaszték (fulkrum). Ez képviseli a könyökízületet.
• A vonalzó egyik végét használva rögzítsd a súlyt egy csipesszel vagy gumigyűrűvel. Legyen először d = 10 cm a súly vízszintes távolsága a fulkrumtól.
• A vonalzó másik végénél, az ellenkező oldalon, akaszd fel a rugós dinamométert, és húzd egyenesen felfelé, hogy a vonalzó vízszintben maradjon. Olvasd le az erőt (F).
• Ismételd meg a mérést több távolságra (d = 5, 15, 20 cm). Jegyezd fel az erőértékeket és a hozzájuk tartozó d-t.
• Vizsgáld meg, mikor tudod tartani vízszintben a vonalzót: változik-e F·d állandó értéke?

Számolás

• Számold ki minden mérésnél a forgatónyomatékot:

M=F×d

M = F \times d

• sKészíts grafikont M értékéről d függvényében.
• Ha a modell jól működik, M konstans marad, ami a kar és izomkar forgatónyomaték-egyenértékét mutatja.

Vissza