B. Mechanika és biomechanika
B. Mechanika és biomechanika (20, 33)
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
📋 Lépések
- 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.
📊 Adatfeldolgozás
- 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.
📌 Megjegyzés
Ez a kísérlet egyszerű, látványos, és jól illeszkedik a biofizikai témákhoz. Az emberi test mint vezető viselkedik, és a töltések megoszlása jól szemléltethető elektrosztatikus eszközökkel.
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)
Lépések
- 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?
Adatfeldolgozás
- Számold ki minden mérésnél a forgatónyomatékot:
M=F×d
M = F \times d
- Készíts grafikont M értékéről d függvényében.
- Ha a modell jól működik, M konstans marad, ami a kar és izomkar forgatónyomaték-egyenértékét mutatja.