Proces słyszenia
Zadania zmysłu słuchu Za pośrednictwem
zmysłu słuchu otrzymujemy informacje o
otaczającym nas świecie.
Nośnikiem informacji jest fala dźwiękowa
zwana również falą akustyczną.
Fala dźwiękowa dostarcza informacji tylko
wówczas kiedy odbiorca może przypisad jej
pewne znaczenie. Informacje te muszą
więc byd zakodowane w stanach fali
dźwiękowej (amplitudzie, częstotliwości,
składzie widmowym itd.). Zadaniem ucha
jest odbieranie informacji zakodowanych w
fali dźwiękowej i przetwarzanie ich w
układ impulsów bioelektrycznych
przekazywanych do ośrodkowego układu
nerwowego i zrozumiałych przez ten układ.
Ucho pełni zatem rolę przekaźnika
informacji i jednocześnie dokonuje
wstępnej analizy informacji.
Tor informacyjny zmysłu słuchu
Na tor informacyjny procesu słyszenia
składają się:
- źródło drgao – źródło informacji,
- fala dźwiękowa – nośnik informacji (kanał),
-ucho – przetwornik i wstępny analizator
sygnałów (informacji),
- ciąg impulsów bioelektrycznych w nerwie
słuchowym – nośnik informacji (kanał),
- układ ośrodkowy – odbiorca (analizator)
informacji.
Peryferyjny układ słuchu Zanim zaburzenie
ośrodka wywoła wrażenie słuchowe
odbierane jako dźwięk musi przebyd drogę
do kory mózgowej przez peryferyjny układ
słuchowy składający się z ucha
zewnętrznego, ucha środkowego, ucha
wewnętrznego i nerwu słuchowego.
Ucho zewnętrzne
W skład ucha zewnętrznego wchodzą:
- małżowina uszna,
- przewód słuchowy zewnętrzny,
- błona bębenkowa.
Ucho zewnętrzne tworzy komorę
rezonansową o częstotliwości około 2,5 kHz
wzmacniającą dźwięki z przedziału 1-4 kHz o
około 10 dB. Małżowina uszna wzmacnia
dźwięki o częstotliwościach 4-7 kHz o około
5-7 dB.
Całkowite wzmocnienie wzmocnienia kanału
słuchowego zewnętrznego i małżowiny
usznej wraz z uwzględnieniem kształtu
głowy osiąga wartośd 15-20 dB dla
częstotliwości 2-5 kHz.
Ucho zewnętrzne odgrywa również rolę w
lokalizacji źródeł dźwięku o
częstotliwościach większych od 1,5 kHz.
Ucho środkowe
Ucho środkowe znajduje się w wypełnionej
powietrzem jamie bębenkowej i zawiera
łaocuch kosteczek słuchowych:
- młoteczek (przyczepiony rękojeścią do
błony bębenkowej),
- kowadełko,
- strzemiączko (zamykające okienko owalne
ucha wewnętrznego).
Błona bębenkowa wraz z młoteczkiem
wprawiana jest w drgania przez falę
dźwiękową. Drgania młoteczka
przekazywane są przez kowadełko do
strzemiączka. Ruch podstawy strzemiączka
zamykającej okienko owalne jest złożony z
ruchu tłokowego, wahadłowego i
obrotowego.
Zadania ucha środkowego:
- Przeniesienie informacji od ucha
zewnętrznego do wewnętrznego,
- dopasowanie impedancji fali dźwiękowej
rozchodzącej się w powietrzu
do impedancji fali dźwiękowej rozchodzącej
się w cieczach ślimaka,

- ochrona ucha wewnętrznego przed
dźwiękami o zbyt dużym natężeniu.
Mechanizm dopasowania impedancji w uchu
środkowym
Powierzchnia błony bębenkowej jest około
30-40 razy większa od powierzchni okienka
owalnego w uchu wewnętrznym.
Ramię młoteczka jest 1,2-1,4 razy dłuższe od
ramienia kowadełka.
Brak dopasowania impedancji oznaczałby,
że zaledwie 1% energii fali akustycznej
byłoby transmitowane do cieczy ślimaka.
Dopasowanie impedancji jest najlepsze w
zakresie częstotliwości 1-4 kHz i dlatego
ucho jest w tym zakresie najbardziej czułe.
Człowiek pozbawiany ucha środkowego
słyszałby sygnały akustyczne gdyby były
podwyższone o 50 dB w stosunku do
sygnałów słyszanych przez ucho
nieuszkodzone o ile pozostałe elementy
ucha zewnętrznego i wewnętrznego
funkcjonowałyby normalnie.
Mechanizm chroniące ucho wewnętrzne
W uchu środkowym działają mechanizmy
chroniące ucho wewnętrzne przed
dźwiękami o zbyt dużym natężeniu.
Przy dużych natężeniach dźwięku
strzemiączko nie uciska okienka owalnego
z większą siłą lecz wykonuje ruchy
skręcające.
W uchu środkowym znajdują się dwa małe
mięśnia, jeden zaczepiony do bębenka, a
drugi do strzemiączka. Przy zbyt dużych
ciśnieniach akustycznych (75÷95 dB), drogą
sprzężenia zwrotnego, mięśnie te
otrzymują dodatkowe informacje i kurcząc
się napinają bębenek oraz usztywniają układ
kostek słuchowych, wprowadzając
dodatkowe tłumienie (odruch
strzemiączkowy). Odruch strzemiączkowy
występuje przy dźwiękach o
częstotliwościach niższych od 2000 Hz.
Objawia się on jednak z pewnym
opóźnieniem i nie chroni ślimaka przed
dźwiękami impulsowymi takimi jak wystrzał
z broni palnej.
Ucho środkowe może prawidłowo
funkcjonowad gdy w jamie bębenkowej jest
takie samo ciśnienie jak na zewnątrz
organizmu. Ciśnienie w jamie bębenkowej
wyrównywane jest poprzez trąbkę
słuchową (trąbkę Eustachiusza), łączącą
jamę bębenkową z gardłem. Trąbka
Eustachiusz jest normalnie zamknięta i
otwiera się tylko podczas
ziewania, połykania lub wymawiania
niektórych zgłosek takich jak u, e, i, p, k.
Ucho wewnętrzne Zasadniczym elementem
ucha wewnętrznego jest ślimak kostny.
Ślimak jest zwężającą się rurką uformowaną
z kości czaszki, która występuje w formie
skorupy ślimaka i ma 2,5-2,75 zwoja. W
ślimaku można wyróżnid trzy kanały,
oddzielone od siebie blaszką spiralną (na
której leży błona podstawna ) oraz błoną
przedsionkową (Reissnera).
Główny kanał ucha wewnętrznego nosi
nazwę schodów przedsionka . Od strony
ucha środkowego jest on zamknięty
okienkiem owalnym przylegającym do
strzemiączka . Poniżej znajduje się przewód
ślimakowy zwany schodami bębenka .
Schody bębenka są oddzielone od ucha
środkowego okienkiem okrągłym ,
zbudowanym z błony bębenkowej wtórnej.
W szczytowej części ślimaka znajduje się
szparka osklepka, poprzez którą roztwory
elektrolitu w schodach przedsionka i
bębenka (zwane perylimfą ) kontaktują się.
Roztwór elektrolitu występujący w
przewodzie ślimakowym nosi nazwę

endolimfy i ma inny skład chemiczny niż
perylimfa. W endolimfie występuje bardzo
wysokie stężenie jonów K

+

.

Transmisja dźwięku w uchu środkowym
- Strzemiączko wykonując ruchy posuwisto-
zwrotne wprawia w ruch okienko owalne
- Okienko owalne wtłacza lub zasysa
perylimfę ze schodów przedsionka a także
poprzez szparkę osklepka również ze
schodów bębenka
- Perylimfa jako ciecz jest nieściśliwa więc
ruchowi okienka owalnego w kierunku do
wnętrza schodów przedsionka towarzyszy
ruch okienka okrągłego w kierunku na
zewnątrz schodów bębenka.
- Zmienne ciśnienie w perylimfie wywołane
ruchem okienka owalnego przenosi się
również poprzez błonę przedsionkową do
endolimfy
- Ruch perylimfy prowadzi dalej do ruchu
błony podstawnej leżącej na blaszce
spiralnej oddzielającej przewód ślimakowy
od schodów bębenka
- W narządzie spiralnym ślimaka leżącym na
błonie podstawnej dochodzi do aktywacji
komórek zmysłowych i przekształcenia
drgao mechanicznych na sygnał elektryczny.
Analiza dźwięku w narządzie spiralnym
1. Teoria rezonansowa Helmholtza
- Błona podstawna staje się coraz szersza
w miarę zbliżania się do szczytu ślimaka,
czyli do szpary osklepka
- Błona podstawna stanowi zbiór napiętych
włókien na podobieostwo do strun
fortepianu
- Dłuższe włókna maja niższą częstotliwośd
rezonansową niż włókna krótsze
- Włókna błony podstawnej są sprzężone z
włóknami nerwowymi i podczas drgao
przenoszą informacje do CUN
- Teoria Helmholtza zakłada, że
odpowiednie miejsca na błonie podstawnej
są odpowiedzialne za analizę sygnałów o
określonej częstotliwości.
Argumenty przeciwko teorii Helmholtza
- Błona podstawna nie składa się z żadnych
włókien lecz jest tworem galaretowatym
- Błona podstawna nie jest napięta lecz
spoczywa dośd luźno na blaszce podstawnej
- Przy przyjęciu stanu napięcia błony siły
napinające musiałyby zmaled steki tysięcy
razy w miejscu najszerszym błony w
porównaniu do miejsca najwęższego.
2. Teoria fali wędrującej Bekesy’ego
- Wytworzona ruchem błony okienka
owalnego fala hydrodynamiczna wytwarza
na błonie podstawnej falę wędrującą
(podobną do fal windsurfingowych na
oceanie), w której maksimum wychylenia
przemieszcza się w kierunku szparki
osklepka
- Chwilowo powstające maksima wychylenia
zmieniają swoja wartośd w zależności od
odległości od okienka owalnego
- Największe wartości maksimów
wychylenia fali przypadają w różnych
miejscach błony podstawnej i zależą od
częstotliwości padającego dźwięku
- Ton o określonej częstotliwości pobudza
do drgao określone miejsce na błonie
podstawnej co jest również zgodne z
założeniem teorii Helmholtza
Obie teorie, zarówno Helmholtza, jak i
Bekesy’ego są teoriami miejsca.
Wzmacniacz ślimakowy
Drgania błony podstawnej są zamieniane na
potencjały czynnościowe (impulsy
neuronowe) w organie Cortiego
usytuowanym wzdłuż błony podstawnej.
Zasadniczym elementem tego organu
Cortiego są komórki rzęskowe(rzęsate)

wewnętrzne i zewnętrzne umieszczone po
obu stronach tzw. tunelu Cortiego, oraz
błona pokrywkowa znajdująca się nad tym
organem.
Wewnętrzne komórki rzęskowe
umieszczone są w jednym rzędzie, po
wewnętrznej stronie tunelu Cortiego. Jest
ich około 3500, a każda z nich ma około 40
tak zwanych rzęsek formujących proste
rzędy. Do każdej z nich dochodzi około 20
neuronów aferentnych przekazujących
impulsy ze ślimaka na wyższe piętra drogi
słuchowej.
Rzęski tych komórek nie mają
najprawdopodobniej styczności z błoną
pokrywkową, która jest utwierdzona po swej
wewnętrznej stronie. Ruchy błony
podstawnej w górę i w dół powodują
cykliczne zbliżanie organu Cortiego i błony
pokrywkowej oraz powstawanie pomiędzy
nimi sił ściskających. Dzięki temu rzęski
przeginają się raz w jedną a raz w
drugą stronę. Przeginanie to połączone jest z
cyklicznym otwieraniem i zamykaniem
kanałów jonowych znajdujących się w
rzęskach, którymi do ujemnie
spolaryzowanych komórek rzęskowych
mogą napływad dodatnie jony potasu z
endolimfy wypełniającej kanał ślimakowy.
Zewnętrzne komórki rzęskowe pełnią
zupełnie inną funkcję. Uporządkowane są
one w pięciu rzędach po zewnętrznej stronie
tunelu Cortiego. Jest ich około 25 000, a
każda z nich ma około 140 rzęsek
uformowanych w kształcie litery V. Do
komórek tych dochodzi około 1800
neuronów eferentnych, tj. takich, które
przekazują sygnały z
mózgu. Komórki te charakteryzują się
kurczliwością pod wpływem zmiany
potencjału: wzrost potencjału powoduje ich
skrócenie. Kurczliwośd, która obserwuje się
dla bodźców o częstotliwości do kilkunastu
kHz, stanowi podstawę wzmacniacza
ślimakowego.
Ruch błony podstawnej ku górze połączony
jest z otwieraniem kanałów jonowych, dzięki
czemu dodatnie jony z endolimfy napływają
do zewnętrznych komórek rzęskowych. Jony
te powodują wzrost potencjału komórek, a
w związku z ich kurczliwością – również ich
skrócenie. Skrócenie to jest największe w
szczytowym wychyleniu błony podstawnej,
kiedy kanały jonowe są maksymalnie
otwarte.
Skrócenie zewnętrznych komórek
rzęskowych prowadzi do lepszego zbliżenia
błony pokrywkowej i wewnętrznych
komórek rzęskowych, a więc do znacznie
bardziej intensywnego stymulowania ich.
Kurczliwośd zewnętrznych komórek
rzęskowych ma zasadnicze znaczenie
zwłaszcza w przypadku najcichszych
dźwięków.
Przy braku kurczliwości zewnętrznych
komórek nie można wygenerowad impulsu
we włóknach dochodzących do
wewnętrznych komórek rzęskowych
wymagałaby znacznie większego wychylenia
błony podstawnej, a więc i większego
natężenia dźwięku.
Zanik elektromotorycznych cech
zewnętrznych komórek rzęskowych oznacza
upośledzenie wzmacniacza ślimakowego i
prowadzi do tzw. odbiorczego uszkodzenia
słuchu podwyższającego próg słyszalności
utrudniającego rozumienie mowy
prezentowanej na tle szumu.

Elementy mechaniki płynów
Porównanie właściwości sprężystych ciał
stałych, cieczy i gazów.
Ciała stałe - duże moduły sprężystości
objętościowej i postaciowej
Ciecze - mniejszy moduł sprężystości
objętościowej i bardzo mały moduł
sprężystości postaciowej
Gazy - mały moduł sprężystości
objętościowej i prawie zerowy moduł
sprężystości postaciowej
Tak więc o cieczach możemy powiedzied, że
zmieniają kształt pod wpływem bardzo
małych sił, nie posiadają sprężystości postaci
i posiadają sprężystośd objętościową.
Płyny doskonałe Wiele praw opisujących
zachowanie się cieczy pod wpływem
działających sił podana jest dla przypadku
płynów doskonałych.
Model płynu doskonałego – płynem
doskonałym nazywa się płyn nieściśliwy i
nielepki, a więc płyn o nieskooczenie dużym
module sprężystości objętościowej i
zerowym module sprężystości postaciowej.
Podstawowe określenia dotyczące
przepływów.
- Ruch płynów nazywamy przepływem
- Przepływ jest stacjonarny, gdy w
określonym punkcie przestrzeni prędkośd
przepływu jest stała i niezależna od czasu
- Przepływ płynu (lub gazu) jest laminarny
gdy wszystkie cząsteczki płynu (lub gazu)
poruszają się po torach równoległych do
siebie
- Przepływ płynu (lub gazu) jest turbulentny
(wirowy) gdy częśd cząsteczek nie porusza
się po torach równoległych do siebie
Hydrostatyka i hydrodynamika
- Hydrostatyka zajmuje się opisem
zachowania płynów pozostających w
spoczynku
-Hydrodynamika zajmuje się zachowaniem
się płynów znajdujących się w ruchu
Podstawowe prawa hydrostatyki
Prawo Pascala - Ciśnienie pochodzące od sił
zewnętrznych działających na płyn
nieściśliwy i nieważki jest we wszystkich
punktach płynu jednakowe. Płyn nieściśliwy
i nieważki nazywany jest również często
modelem
Pascala, ciałem Pascala lub cieczą Pascala.
Ciśnienie hydrostatyczne p w cieczach
określone jest wzorem:

gdzie ρ jest gęstością cieczy, h – głębokością
na której zanurzone jest ciało, natomiast g
= 9. 81 m/s

2

jest przyśpieszeniem ziemskim.

Ze wzoru na ciśnienie hydrostatyczne
wynika, że ciśnienie p rośnie liniowo wraz z
wzrostem głębokości zanurzenia w cieczy i
nie zależy od kształtu naczynia.
Ciśnienie całkowite p

c

w cieczach określone

jest wzorem:

,

gdzie p

z

jest ciśnieniem zewnętrznym.

Ciśnienie aerostatyczne p

a

– jest to ciśnienie

powietrza na danej wysokości nad
poziomem morza.
Ciśnienie aerostatyczne jest często
ciśnieniem zewnętrznym działającym na
ciecz.

gdzie e = 2.72…, ρ jest gęstością cieczy, h

npm

– wysokością nad poziomem morza,
natomiast p

0

= 1,013251·10

5

Pa ciśnieniem

atmosferycznym nad poziomem morza.
Ze wzoru na ciśnienie aerostatyczne wynika,
że maleje ono wykładniczo wraz ze
wzrostem wysokości h

npm

.

Prawo Archimedesa – siła wyporu W
działająca na ciało zanurzone w cieczy jest
równa ciężarowi cieczy wypartej przez to
ciało ,
gdzie ρ jest gęstością cieczy, g = 9.81
m/s

2

przyśpieszeniem ziemskim, V

objętością części ciała zanurzonej w cieczy.
Podstawowe prawa hydrodynamiki
Pojęcie strumienia przepływu
Strumieo masy: Φ

m

= m / t , [Φ

m

] = kg/s,

Strumieo objętości Φ

V

= V / t , * Φ

V

] = m

3

/s,

Strumieo energii Φ

E

= E / t , * Φ

E

] = J/s = W.

Prawo Bernoulliego Suma energii
kinetycznej, potencjalnej i ciśnienia
jednostki masy (lub objętości) ustalonego
przepływu cieczy doskonałej jest wielkością
stałą
Ciecze i gazy rzeczywiste - lepkośd cieczy i
gazów
Ciecze rzeczywiste różnią się od cieczy
doskonałych tym, że wykazują zjawisko
tarcia wewnętrznego, czyli lepkości.
Wyjątkiem są bardzo nieliczne ciecze – np.
ciekły hel - wykazujące tzw. nadciekłośd w
temperaturach bliskich zera bezwzględnego.
Nadciekłośd polega na całkowitym zaniku
lepkości.
Tarcie wewnętrzne jest zjawiskiem
międzycząsteczkowym. W zjawisku tym
sąsiednie warstwy cieczy działają na siebie
podczas przepływu. Siły oddziaływao
sprawiają, że od strony warstwy
poruszającej się szybciej działa na warstwę
poruszającą się wolniej siła przyśpieszająca.
Odwrotnie – warstwy poruszające się
wolniej hamują ruch warstw poruszających
się szybciej.
Wzór Newtona (równanie transportu pędu)

, gdzie:

T – siła lepkości,
F – siła wprawiająca w ruch warstwę o
powierzchni S ,
Δh – odległośd między warstwami o różnej
prędkości ϑ

1

i ϑ

2

,

ƞ – współczynnik lepkości cieczy w
paskalosekundach (Pa · s)
Ponieważ wzór Newtona możemy

przekształcid do postaci

gdzie p jest pędem, więc nosi on również
nazwę równania transportu pędu.
Ciecze stosujące się do prawa Newtona
nazywamy cieczami newtonowskimi.
Krew jest cieczą newtonowską.
Lepkośd cieczy zależy od temperatury

, gdzie B jest pewnym

współczynnikiem, ΔE

a

– energią aktywacji, k

= 1.38·10

-23

J/K jest stała Boltzmanna, T –

temperaturą bezwzględną.
Przepływ laminarny - wzór Poiseuille’a

, gdzie:

ϑ

sr

– średnia prędkośd przepływu cieczy przez

rurkę kapilarną,
Δp – różnica ciśnieo po obu stronach rurki,
R – promieo rurki kapilarnej ,
ƞ – współczynnik lepkości cieczy w Pa·s,
L – długośd rurki kapilarnej.
Liczba Reynoldsa
W pewnych warunkach przepływ laminarny
przechodzi w turbulentny. Warunki te
można ocenid na podstawie znajomości
liczby Reynoldsa R

e

określonej wzorem:

, gdzie:

ρ – jest gęstością cieczy (lub gazu),
d – średnicą rury przez którą płynie ciecz,
ϑ – prędkością przepływu cieczy,
ƞ – współczynnikiem lepkości cieczy.
Przy liczbach Reynoldsa R

e

< 2300 mamy

przepływ laminarny, przy liczbach R

e

> 3000

przepływ turbulentny,

natomiast gdy 2300 < R

e

< 3000 to nie

można ustalid charakteru przepływu
(przepływ może byd laminarny albo
turbulentny).
Prędkośd krytyczna

, gdzie R

ek

jest krytyczną wartością

liczby Reynoldsa, przy której zmienia się
charakter przepływu cieczy.
Dla wody płynącej przez naczynie o średnicy
2,3 cm przepływ staje się burzliwy przy
prędkościach większych od 0,1 m/s.
Układ krwionośny
Układ krwionośny człowieka jest układem
zamkniętym. Krew krąży w systemie naczyo
krwionośnych a serce pełni rolę pompy
wymuszającej przepływ krwi.
Układ ten wraz z układem limfatycznym
tworzą układ krążenia.
Krew jest zawiesiną erytrocytów,
leukocytów i trombocytów w plazmie.
Podczas krążenia:
- krew dostarcza komórkom tlenu i
substancji odżywczych, a odprowadza
dwutlenek węgla,
- rozprowadza ciepło w organizmie (bierze
udział w procesie termoregulacji),
- transportuje hormony, witaminy, enzymy i
komórki fagocytów.
Przepływ hormonów wraz z krwią można
uznad za przepływ informacji gdyż
kontrolują one i integrują czynności całego
ustroju, natomiast przepływ enzymów za
transport substancji katalizujących i
kontrolujących przebieg reakcji
chemicznych.
Z biofizycznego punktu widzenia krew jest
cieczą o współczynniku lepkości ƞ = 2.084 ·
10

-3

*Pa·s+ i gęstości ρ= 1.059·10

3

*kg·m

-3

].

Układ krążenia składa się z serca, systemu
naczyo krwionośnych, krwi.
Serce działa jak pompa ssąco-tłocząca
przetłaczając krew w dwu obiegach: dużym i
małym.
Praca serca
Niech cykl pracy serca rozpoczyna się
rozkurczem komory prawej (faza rozkurczu
serca). Wówczas przez prawy przedsionek
wpływa do serca pozbawiona tlenu krew z
żyły głównej obiegu dużego. Zastawka
trójdzielna jest wówczas otwarta, a
zastawka płucna zamknięta. W fazie skurczu
serca, prawa komora kurczy się i zastawka
trójdzielna zamyka się wówczas a otwiera
się zastawka płucna. Krew tłoczona jest do
tętnicy płucnej i systemu krwionośnego
płucnego zwanego obiegiem małym. Z
obiegu tego krew wpływa do lewego
przedsionka serca.
W fazie rozkurczania się serca krew wpływa
z przedsionka lewego do lewej komory
serca. Zachodzi to przy zamkniętej zastawce
aorty i otwartej zastawce dwudzielnej. W
następnym etapie lewa komora kurczy się i
przy zamkniętej zastawce dwudzielnej, a
otwartej zastawce aorty, krew wtłaczana
jest do aorty. Stąd poprzez zespoły tętnic i
naczyo włoskowatych rozprowadzana jest
po całym organizmie. Następnie dopływa do
systemów żylnych i poprzez żyłę główną
obiegu dużego powraca do serca.
Z fizycznego punktu widzenia przepływ krwi
odbywa się dzięki energii skurczu mięśni
serca. Podczas wzrostu ciśnienia krew
wtłaczana jest do aorty i tętnicy płucnej.
Wszystkie tętnice i tętniczki są naczyniami
sprężystymi i przy wyższych ciśnieniach
rozszerzają się sprężyście. Dzięki temu w
chwili gdy serce kurczy się a zastawki aorty i
tętnicy
płucnej są zamknięte, krew tłoczona jest
dalej pod wpływem ciśnienia pochodzącego

od sił sprężystości kurczących się tętnic.
Proces ten trwa aż do chwili ponownego
aktu kurczenia się serca. W ten sposób,
mimo że serce tłoczy krew jedynie podczas
skurczu, w tętnicach, naczyniach
włoskowatych i żyłach płynie ona w sposób
ciągły.
Ciągły przepływ krwi ma duże znaczenie dla
prawidłowego funkcjonowania centralnego
układu nerwowego i mózgu.
Można więc powiedzied, że przemieszczanie
się krwi jest wynikiem rytmicznego
kurczenia się zarówno serca, jak i całego
systemu tętnic.
Właściwości sprężyste naczyo krwionośnych
- Naczynia krwionośne są sprężyste o
module sprężystości zależnym od
naprężenia i szybkości zmian ciśnienia krwi.
- Wzrost modułu sprężystości wraz ze
wzrostem naprężenia zapobiega
nadmiernemu rozszerzaniu się naczyo.
- Rozszerzanie się naczyo zmienia opór
naczyniowy.
- Tętnice pełnią rolę powietrzni, natomiast
żyły rolę zbiornika.
Fala tętna
- Podczas wtłaczania krwi do tętnicy ulega
ona rozszerzeniu z uwagi na jej właściwości
sprężyste.
- Powstałe odkształcenie przemieszcza się
wzdłuż tętnicy tworząc fale tętna.
- Prędkośd ϑ fali tętna (5-8 m/s) jest większa
od prędkości krwi (0.5 m/s).
- Długośd fali tętna wynosi około 4 m.

, gdzie:

E – moduł Younga ścian naczynia,
h – grubośd ścian naczynia,
ρ– gęstośd,
r – promieo przekroju poprzecznego.
Rozszerzenie tętnicy (fala tętna) zasysa krew
i umożliwia jej dalszy ruch w chwili gdy serce
jest w fazie rozkurczu.
Przepływ krwi
Szybkośd przepływu krwi w czasie wyrzutu z
lewej komory osiąga wartośd do 140 cm/s
(w aorcie wstępującej – przepływ
turbulentny). W miarę oddalania się od
serca krew zaczyna płynąd bardziej
równomiernie (przepływ ciągły i laminarny w
tętniczkach).
Opór naczyniowy
Zakładając, że przepływ krwi w naczyniach
krwionośnych jest laminarny należy przyjąd,
że strumieo objętości, φ

V

, krwi

przepływającej przez poprzeczny przekrój
naczynia krwionośnego jest określony

wzorem:

,

,

, gdzie:

R

lep

jest oporem hydrodynamicznym

(naczyniowym) przepływu krwi w naczyniach
krwionośnych.
Opór naczyniowy R

n

pochodzący od n

równolegle połączonych tętniczek o
promieniu r

i

, i = 1,2,3,…, n wynosi

, gdzie R jest oporem

naczyniowym tętnicy o polu przekroju
poprzecznego równym sumie pól
przekrojów poprzecznych wszystkich
tętniczek małych.
Praca i moc serca
Praca wykonywana przez mięsieo serca
zużywana jest na przepompowywanie
pewnej objętości krwi, Δ V , oraz na nadanie
tej objętości krwi pewnej prędkości ϑ

, gdzie p

sr

jest

średnią różnicą ciśnienia w komorach i
przedsionkach serca, natomiast ρ jest
gęstością krwi.

-Dla komory lewej W

L

= 0.924 + 0.006

[J/skurcz]
- Dla komory prawej W

P

= 0.139 + 0.006

[J/skurcz]
- Całkowita moc serca P = 1.4 *W+
Wpływ ciśnienia hydrostatycznego na
ciśnienie krwi w naczyniach krwionośnych
Efekt hydrostatyczny nie ma wpływu na
krążenie. Wpływa natomiast na wartości
ciśnienia w partiach ciała położonych
powyżej i poniżej serca.
Napięcie powierzchniowe
Warstwa powierzchniowa cieczy jest napięta
przez niezrównoważone oddziaływania
międzycząsteczkowe.
Praca, W , potrzebna na powiększenie
powierzchni cieczy o Δ S jest proporcjonalna
do ΔS i wyraża się wzorem

gdzie σ jest współczynnikiem napięcia
powierzchniowego cieczy.
Współczynnik napięcia powierzchniowego
Współczynnik napięcia powierzchniowego σ
zależy od rodzaju cieczy i temperatury.
Dla wody w temperaturze pokojowej σ=
0.072 N/m, dla alkoholu etylowego σ =
0.022 N/m.
Wartości współczynnika σ dla wody są
bardzo duże w porównaniu do innych cieczy.
Układ oddechowy
Jest odpowiedzialny za utrzymanie stałej
wymiany gazów między organizmem a
środowiskiem.
Oddychanie jest jedną z najważniejszych
czynności życiowych i podstawowym
przejawem życia.
Wdychany tlen jest wykorzystywany przez
komórki jako paliwo do produkcji energii, a
wydychany dwutlenek węgla jest
pozostałością tego procesu (jego nadmiar
jest w organizmie toksyczny).
Układ oddechowy składa się z:
- dróg doprowadzających powietrze (nos,
gardło, krtao, tchawica, oskrzela),
- płuc,
- narządów pomocniczych umożliwiających
wprowadzanie powietrza do płuc i
wyprowadzanie powietrza z płuc.
Wymiana powietrza w płucach
W płucach ciśnienie wewnątrzpłucne, p

w

,

jest niższe od atmosferycznego, p

a

.

Równowaga jest utrzymywana dzięki
sprężystości pęcherzyków płucnych.
Równowaga w płucach jest utrzymywane
dzięki sprężystości pęcherzyków płucnych.
Siły sprężystości pęcherzyków płucnych
wytwarzają ciśnienie p

S

.

Podczas wdechu pęcherzyki płucne ulegają
rozciągnięciu gdyż ciśnienie p

S

maleje

poniżej atmosferycznego.
Podczas wydechu sprężystośd pęcherzyków
powoduje skurczenie się ich. Właściwości
sprężyste pęcherzyków uzupełniane są
działaniem sulfakantów.
Napięcie powierzchniowe sulfakantu zależy
od grubości jego warstwy w pęcherzyku. Dla
warstw grubych wynosi 0.05 N/m, natomiast
dla cienkich 0.5 N/m.