POJĘCIE PRACY Z PUNKTU WIDZENIA FIZJOLOGII:

W potocznym znaczeniu określa na ogół wykonywanie jakiejś czynności zawodowej.

Dla fizyka pracą będzie np. pokonywanie oporu na określonej drodze (iloczyn siły i drogi).

Z punktu widzenia fizjologa - każda czynność wykonywana przez organizm jako całość, - każda czynność poszczególnych narządów lub układów.

Z punktu widzenia higieny - - każda celowa czynność służąca do uzyskania jakiś wartości użytkowych (materialnych jak i niematerialnych), które dają człowiekowi podstawy do bytowania. Nauka szkolna jest też więc pracą.

PRACA:

• zespół czynności fizycznych i psychicznych

• wykonywanych na obiektach lub ich odwzorowaniach

• za pomocą organów ciała lub narzędzi

• w wyniku którego osiągany jest efekt materialny lub informacyjny - zmiana środowiska

• efekt ten przyczynia się do podniesienia zdolności adaptacyjnej jednostki, populacji lub gatunku.

Praca fizyczna - bezpośrednia (ręczna), z narzędziami, zmechanizowana

lekka, średnio ciężka, ciężka,

krótkotrwałą, długotrwałą.

Praca umysłowa - zmechanizowana, odtwórcza, twórcza.

Środowisko pracy (wg Szymczykiewicza):

Parametry natury fizykochemicznej, charakteryzujące proces technologiczny oraz miejsce w którym ten proces się odbywa a także często niewymierne elementy natury biologicznej i socjologicznej, które wnosi człowiek w procesie produkcji i organizacji pracy.

Do środowiska pracy zaliczamy:

• obiekty materialne;

• warunki fizykochemiczne;

• stosunki społeczne i relacje psychologiczne;

• stosunki ekonomiczne w otoczeniu pracującego człowieka.

POJĘCIE NORMY.

Nie można sobie wyobrazić sprawnego działania bez kontroli jego efektów. Aby kontrolę taką można było przeprowadzić, konieczne są 3 elementy:

1. metody pomiarowe, tu zaliczamy pomiary wielkości, masy ciała i jego składników tkankowych, testy właściwości funkcjonalnych różnych narządów, w tym i psychomotoryczne;

2. normy, zwane inaczej wielkościami standardowymi. Są to biologiczne układy odniesienia badanego człowieka do pewnych wielkości przeciętnych uważanych za prawidłowe, oraz skale odchyleń od tych wielkości przeciętnych;

3. metody oceny, oparte na konkretnych normach, ułatwiające ocenę stanu rozwoju oraz jego dynamiki - są to tabele, siatki centylowe, morfogramy...

Normę statystyczna - przedział, do którego należy większość osobników i tym samym posiadają oni najczęściej występujące w populacji wielkości danej cechy.

Nie ma ostrego przejścia od normalności do patologii, istnieje bowiem cała gama stanów subpatologicznych.

Norma rozwojowa jest biologicznym układem odniesienia służącym do oceny rozwoju fizycznego populacji ludzi.

Jej zakres jest w każdym przypadku wyznaczany metodami statystycznymi i zależy od celu jakiemu dana norma ma służyć.

Układem odniesienia mogą być różne zakresy zmienności fenotypowej danej cechy, wyznaczonej przez jej podstawowe charakterystyki statystyczne: średnią arytmetyczną (X) i odchylenie standardowe (S).

METODY OCENY ROZWOJU BIOLOGICZNEGO (MORFOLOGICZNEGO)

Oceny rozwoju biologicznego osobnika dokonujemy na podstawie jego obrazu fenotypowego (tzn. cech morfologicznych) porównując go z normą rozwojową.

Do najczęściej stosowanych metod oceny rozwoju morfologicznego osobnika zaliczamy:

• metodę tablic Pirqueta;

• metodę siatek centylowych;

• metodę morfograficzną.

PODSTAWY ANTROPOMETRII

Znajomość podstawowych parametrów antropometrycznych jest niezbędna w aspekcie ergonomizacji stanowisk pracy oraz w konstrukcji przedmiotów i urządzeń codziennego życia.

Rozmiary urządzeń powinny być dostosowane do fizycznych parametrów budowy użytkowników.

Badanie zależności występujących na stanowisku pracy tj. zarysy geometryczne pracującego oraz warunki kinematyczne czynności stanowią przedmiot antropometrii stosowanej - biometrii.

ANTROPOLOGIA A DOBÓR ZAWODOWY

WPŁYW POZYCJI CIAŁA NA ORGANIZM

Prawidłowa postawa - taki układ części składowych ciała, który zapewnia optymalną stabilność przy najmniejszej pracy mięśni i przy optymalnym ułożeniu narządów wewnętrznych.

Wszelkie pozycje ciała z wyjątkiem pozycji leżącej są sterowane przez układ nerwowy, dlatego ciało utrzymywane w tych pozycjach jest w równowadze chwiejnej.

Informacje o położeniu ciała i jego części odbiera układ nerwowy za pośrednictwem receptorów umiejscowionych w mięśniach, ścięgnach, oczach i skórze.

W czasie pracy i wypoczynku przyjmowane są pozycje: stojąca, siedząca, kuczna, klęcząca i leżąca.

Niektóre pozycje są wymuszane przez charakter pracy - stanie z rękami ku górze, klęczenie, kucanie, leżenie - są one jednak krótkotrwałe.

Najmniejszy wydatek energetyczny zapewnia pozycja - leżąca, siedząca, klęcząca, kucanie, największy - stojąca.

Pozycja klęcząca - niewygodna, jeśli nie opieramy pośladków na piętach to ciężar ciała podtrzymuje mięsień czworogłowy uda. Długotrwały ucisk na kolana może być przyczyną stanów zapalnych, zwyrodnieniowych (górnicy, brukarze).

Pozycja siedząca - naturalna pozycja ciała, wzrost znaczenia tej pozycji jest wynikiem zmian cywilizacyjnych, większość ludzi przebywa w tej pozycji 10 godzin/dobę. Nacisk na 1 cm² powierzchni siedzenia wynosi ok. 1 kg a przy założeniu nogi na nogę wartość podwaja się.

Konsekwencje morfologiczne tej postawy to:

• spłaszczenie klatki piersiowej;

• poszerzenie bioder;

• wygięcie kręgosłupa;

• skoliozy;

• zmniejszenie zakresu ruchów przepony;

• zmniejszenie wentylacji płuc;

• upośledzenie krążenia (podwyższa ciśnienie tętnicze, zwęża naczynia krwionośne)

W efekcie cierpieć możemy na:

Chorobę wieńcową, kamicę nerkową, osłabienie kośćca i stawów, osłabienie motoryczności, zwinności i wytrzymałości mięśni.

Ważny zatem jest dobór odpowiedniego siedziska (regulacja wysokości płaszczyzny pracy i siedzenia) w zawodach gdzie przeważa praca siedząca. Ważna jest regeneracja sił przez przerwy i relaksową gimnastykę.

Pozycja stojąca - długotrwałe jej utrzymywanie stwarza większe zagrożenie dla ustroju niż praca w pozycji siedzącej.

Dla utrzymania tej pozycji duże znaczenie ma położenie środka ciężkości oraz stosunek masy poszczególnych części ciała. Niekorzystna dla tej postawy ciała jest budowa, w której masa górnych i środkowych części ciała jest duża.

Postawie sprzyja: mniejsza wysokość ciała, szeroka miednica i rozwinięte mięśnie pośladkowe, normalne wysklepienie stopy.

Stanowiska pracy w pozycji stojącej wymagają częstego wypoczynku w pozycji siedzącej z uniesieniem nóg powyżej tułowia. Należy równomiernie obciążać kończyny, dostosować do charakteru pracy ubiór i obuwie.

SPECYFIKA RUCHÓW

Długotrwałe wykonywanie czynności zawodowych o określonej specyfice ruchów i wysiłku wpływa na różne cechy budowy morfologicznej.

Organizm przystosowuje się do określonych czynności polepszając koordynację ruchów. Stopniowo praca staje się sprawniejsza, mniej męcząca.

Adjustacja - proces przystosowania się do środowiska pracy - zachodzą zmiany w budowie kości i mięśni. Cięższa praca bardziej obciąża ustrój.

Niewłaściwa budowa maszyn, złe planowanie pracy, jej tempa może utrwalić nawykową wadliwą postawę.

Praca statyczna - taka, której przy zużyciu energii nie towarzyszy żaden ruch, mięsień nie wykonuje pracy zewnętrznej a jedynie przeciwdziała sile ciężkości lub innym siłom nań działającym.

Podczas tej pracy występuje skurcz izometryczny mięśnia (wzrost napięcia włókien bez ich skracania) utrzymujący obciążenie na danym poziomie. Napięcie mięśni jest stałe a światło żył ulega zaciskaniu, krwioobieg jest zwolniony a długotrwałe ciśnienie hydrostatyczne stanowi przyczynę tworzenia się żylaków.

Wysiłek statyczny jest niekorzystny dla organizmu, często prowadzi do zaburzeń krążenia mięśniowego krwi i szybszego zmęczenia.

Praca dynamiczna - wydatek energetyczny wzrasta wraz z obciążeniem, czas niezbędnego odpoczynku jest krótszy.

Kurczące się włókna mięśniowe w sąsiedztwie żył wyciskają z nich krew w kierunku serca dzięki zastawkom uniemożliwiającym cofanie się krwi. Dlatego ułatwiony jest powrót krwi do mięśnia.

ANTROPOLOGIA A ERGONOMIA

Ergonomia - dyscyplina naukowa, której celem jest dostosowanie środowiska pracy człowieka (maszyn i urządzeń) do jego biologicznych i psychicznych właściwości.

Ergonomia to ekologia człowieka pracującego.

Szereg czynników materialnego środowiska pracy wpływających na organizm człowieka ujęto w liczne normy.

Normy dotyczą: hałasu, oświetlenia, stężenia gazów itp.

Inne czynniki: wymiary stanowiska, wymiary maszyn i narzędzi, uwzględniają różnice międzypopulacyjne w wartościach cech antropometrycznych.

Antropometria ergonomiczna musi uwzględniać obok klasycznych pomiarów ciała inne pomiary specjalne (grubość podeszwy, sylwetkę przy pracy, naturalny układ ciała, długości morfologiczne poszczególnych elementów ciała).

Najczęściej urządzenia są produkowane dla przeciętnego użytkownika.

Antropometria dynamiczna zajmuje się badaniem stref zasięgów maksymalnych i optymalnych rąk, nóg i tułowia.

Badania muszą uwzględniać charakterystyki siłowe różnych grup mięśni, powtarzalność ruchów, rytmikę i bezwładność kończyn.

Związek chemiczny - powstaje w wyniku połączenia się kilku pierwiastków. Skład związku określa jego wzór chemiczny. Związki chemiczne składają się z cząsteczek, wyjątki - sole - mają budowę jonową.

Mol - porcja substancji (ilość substancji ( w skład której wchodzi tyle atomów (cząsteczek, jonów itp.) ile znajduje się w 12 g (0,012 kg) izotopu węgla C¹².

Ilość atomów w izotopie C¹² : 6,023*10²³ (stała Avogadro)

Masa molowa - masa 1 mola wyrażona w gramach.

M - suma mas atomowych pierwiastków wchodzących w skład związku wyrażona w gramach.

Masa molowa wody = 18 g

Substancja	Masa (atomów, czast., jonowa)	Liczba (atomów cząst., jonów)	Masa molowa
Mg	24	6,023*10 ^23	24 g/mol
CaO	56	6,023*10 ^23	56 g/mol
Na^+	23	6,023*10 ^23	23 g/mol
SO4^-2	96	6,023*10 ^23	969 g/mol

pH roztworu

Odczyn roztworu można dokładnie określić za pomocą pH - ujemny logarytm dziesiętny ze stężenia molowego jonów H⁺.

Woda jest niezmiernie słabym elektrolitem. Na 555 milionów cząsteczek wody, dysocjuje tylko 1.

H₂O - H⁺ + OH ^-

Na tej podstawie można obliczyć [H⁺] i [OH^-] w wodzie:

1 dm³ wody waży 1000 g = 55,5 mola wody.

Skoro 55,5*10⁷ cząsteczek wody wytwarza 1 jon H⁺,

to 55,5*10⁷ moli wody wytwarza 1 mol jonów H⁺

55,5 moli wody wytwarza 10^-7 mola jonów H⁺

w wodzie [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 mol/dm³

pH = - log [H⁺]

Gdy [H⁺] = 10^-1 mol/dm³, to pH = 1

Gdy [H⁺] = 10^-8 mol/dm³, to pH = 8

W czystej wodzie [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 mol/dm³, czyli pH wody = 7

[H⁺] < [OH^-] - roztwór jest zasadowy, pH > 7

[H⁺] > [OH^-] - roztwór jest kwaśny, pH < 7.

Sposoby wyrażania stężenia roztworu:

Stężenie procentowe - to ilość gramów substancji rozpuszczonej, znajdujących się w 100 g roztworu.

Stężenie % = [a/(a+b)]*100

Stężenie molowe - to ilość moli substancji rozpuszczonej, znajdujących się w 1 dm³ roztworu.

Mieszanie roztworów o różnych stężeniach.

Metoda krzyża Andrzeja:

(części roztworu A)

(części roztworu B)

Ciśnienie parcjalne

Ciśnienie cząstkowe jednego gazu w mieszaninie gazów

Powietrze atmosferyczne stanowi mieszaninę gazów: tlenu, dwutlenku węgla i azotu, z nieznaczną domieszką innych gazów (gazy szlachetne) i pary wodnej. Każdy z tych gazów wywiera swoje ciśnienie parcjalne. Wg prawa Daltona - suma tych ciśnień stanowi ciśnienie atmosferyczne.

Prawo ciśnień parcjalnych - prawo Daltona

Ciśnienie mieszaniny gazów równa się sumie ciśnień, jakie wywierałyby poszczególne składniki gazu gdyby były same w danej objętości (ciśnienie jakie wywierałby gaz gdyby znajdował się sam w zbiorniku).

Ciśnienie całkowite mieszaniny gazowej jest równe sumie ciśnień parcjalnych wszystkich składników.

P _tot = Pp1 + Pp2 + …..+Ppn [at]

gdzie:

P tot - ciśnienie całkowite (absolutne) mieszaniny gazów;

Pp1 - ciśnienie parcjalne gazu 1;

Pp2 - ciśnienie parcjalne gazu 2;

Ppn - ciśnienie parcjalne gazu n-tego.

Ciśnienie parcjalne Pp, jest iloczynem ciśnienia całkowitego P tot i jego procentowej zawartości objętościowej (wyrażonej w setnych częściach z całości).

PP = P tot x %zawartości [at]

Przykładowo % zawartość O2 w powietrzu atmosferycznym (czyli dla ciśnienia 1 at) wynosi 21%, po zamianie na setne będzie to 0,21 czyli otrzymamy:

PpO2 = 1 at x 0,21 = 0,21 at.

Dla azotu (78%) będzie to

PpN2 = 1 at x 0,78 = 0,78 at.

Ze względów fizjologicznych ważne są: ciśnienie parcjalne tlenu i CO2, ponieważ wymiana gazowa w płucach odbywa się na zasadzie różnicy między ciśnieniem parcjalnym tych gazów we krwi żylnej tętnicy płucnej, przepływającej przez pęcherzyki płucne a ciśnieniem parcjalnym tych gazów w pęcherzykach płucnych.

Ciśnienie parcjalne tlenu we krwi żylnej = 40 mmHg, ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzykach płucnych = 104 mmHg (różnica 64 mmHg). Ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej = 95 mmHg. Przy ciśnieniu 47 mmHg (co ma miejsce na wysokości 19 000 m n.p.m. dochodzi do wrzenia płynów ustrojowych.

Ze zmianą wysokości udział procentowy tych gazów nie zmienia się, zmieniają się natomiast ich ciśnienia parcjalne. Na każde 10,5 m wysokości n.p.m. przypada spadek ciśnienia atmosferycznego około 1,3 hPa.

Jeśli chcemy obliczyć ciśnienie parcjalne danego gazu na dowolnej głębokości musimy uwzględnić zwiększenie ciśnienia całkowitego (absolutnego). Ciśnienie całkowite jest równe ciśnieniu atmosferycznemu i hydrostatycznemu i można je obliczyć ze wzoru:

P tot = D/10 + 1 [at]

Gdzie: D - głębokość wyrażona w metrach.

Pp = (D/10 + 1) x 5zawartości [at]

Przykładowo ciśnienie parcjalne na głębokości 30 m dla tlenu o frakcji
FO2 wyniesie

PpO2 = (30/10 + 1) x 0,21 = 4 x 0,21 = 0,84 at

Zadanie

Do jakiej głębokości można nurkować na powietrzu przy założeniu że dopuszczalne ciśnienie parcjalne tlenu przy którym tlen nie jest toksyczny wynosi 1,6 at?

Należy ułożyć proporcje która odpowie na pytanie przy jakiej głębokości zostanie przekroczone ciśnienie parcjalne 1,6 at. Na powierzchni (1 at) ciśnienie parcjalne wynosi 0,21 at, to na jakiej głębokości ciśnienie parcjalne będzie wynosić 1,6 at.

1 at = 0,21 at

X = 1,6 at

X = 1 at x 1,6 at/0,21 at = 7,6 at a takie ciśnienie panuje na głębokości 66 m.

A

C-B

C

B

A-C

---