ĐỀ CƯƠNG CƠ SỞ VẬT LÝ TRONG KHOA HỌC SỰ SỐNG

ĐỀ CƯƠNG CƠ SỞ VẬT LÝ TRONG KHOA HỌC SỰ SỐNG Chủ đề: Cơ học trong khoa học sự sống P1 A. Kiến thức lý thuyết 1.1.1. Chuyển động của vật chất • Chuyển động phân tử. Trạng thái khí và lỏng (chất lưu), rắn do: Mật độ phân tử Lực tương tác giữa các phân tử với nhau có tác dụng trong phạm vi kích thước phân tử 108 cm gồm lực hút và lực đẩy. Lực hút khi ở xa, lực đẩy khi ở gần nhau. 1.1.1.1. Chất khí lí tưởng và định luật về chất khí lí tưởng • Chất khí lí tưởng là tập hợp các phân tử luôn chuyển động hỗn loạn, không theo phương ưu tiên nào. • Thể tích riêng của các chất khí không đáng kể so với thể tích của bình đựng, lực tương tác bằng 0. • Phương trình trạng thái khí lí tưởng: p.V = α.p0 .V0 .T Trong p0,V0 là áp suất và thể tích ở 0 oC. • Với một phân tử gam khí có V1 thì: p.V1 = RT (1) R= 8,3173. 103 JKmol.K • Các phân tử va chạm với nhau thì hoàn toàn đàn hồi, năng lượng toàn phần của chúng không mất đi do sự va chạm→ sự va chạm này gây nên áp suất của chất khí lên thành bình. • Phương trình của thuyết động học chất khí F = p = 23.n.Ed (2) Ed : động năng trung bình của phân tử khí n: mật độ phân tử • Từ (1) và (2) → động năng trung bình của phân tử không phụ thuộc vào bản chất phân tử, mà tỷ lệ thuận với nhiệt độ → chuyển động càng mạnh thì nhiệt càng tăng: chuyển động nhiệt • Định luật Dalton: áp suất của một hỗn hợp khí lí tưởng bằng tổng tất cả các áp suất riêng của từng loại khí p = p1 + p2 + p3+ … + pn • Ở điều kiện tiêu chuẩn, p = 1 atm, t = 0oC, 1 m3 khí chứa n = 2,687.1025 phân tử. 1.1.1.2. Sức căng mặt ngoài và hiện tượng mao dẫn • Đặc điểm của phân tử chất lỏng: Trạng thái trung gian giữa chất rắn và khí Có hình dạng bình chứa, Có thể chảy thành lớp Lực hút phân tử chiếm ưu thế, nhưng chỉ tương tác trong phạm vi bán kính r = 109 m Các phân tử gần bề mặt có thế năng tương tác lớn hơn thế năng tương tác của các phân tử phía trong. E = σ.S (σ: hệ sô căng bề mặt) • Hệ số căng mặt ngoài: phụ thuộc vào nhiệt độ, tạp chất trong chất lỏng • VD: hệ số căng mặt ngoài: Huyết thanh < nước < huyết thanh khi bị ung thư, xơ cứng động mạch. Nước tiểu tăng muối mật < nước tiểu bình thường = nước • E xu hướng nhỏ nhất, S xu hướng nhỏ nhất: hiện tượng co bề mặt chất lỏng (hình cầu) • Do lực hút không đồng đều ở các vị trí (trong lòng chất lỏng và trên bề mặt chất lỏng) Hiện tượng làm ướt và không làm ướt • Lực hút các phân tử với A (sát thành bình): Lực hút của phân tử khí đối với A: không đáng kể Lực hút của phân tử rắn với A: f2 Lực hút của phân tử lỏng với A: f1 • 2 trường hợp của tổng hợp lực FA = f1 + f2 F hướng về chất lỏng: chất lỏng không dính ướt thành bình F hướng về chất rắn: chất lỏng dính ướt thành bình • Hiện tượng dính ướt và không dính ướt, làm bề mặt chất lỏng gần thành bình luôn bị cong tạo áp suất phụ Δp. Hiện tượng mao dẫn Hiện tượng chất lỏng tự dâng lên cao hoặc tụt xuống trong các ống rỗng trên chiều cao của dung dịch. • Liên quan đến hiện tượng dính ướt và không dính ướt. Ứng dụng hiện tượng mao dẫn • Vật rắn, xốp có nhiều lỗ nhỏ → nước dâng lên và làm ướt vật • Lông thú có chất nhầy bao bọc, không có lỗ nhỏ → nước không dâng lên. • Nước có thể vận chuyển từ đất, qua hệ thống ống dẫn xylem và phloem (mao dẫn) ở rễ và thân lên ngọn cây. Ứng dụng trong KHSS • Các hiện tượng vận chuyển của vật chất trong cơ thể • Vận chuyển vật chất qua màng 1.1.1.3. Định luật về sự chuyển động của chất lỏng Chất lỏng lí tưởng Chất lỏng thực • Định luật bảo toàn thể tích (phương trình liên tục) V = S1 . v1 = S2 . v2 Trong đó: V: Thể tích, v1 và v2: vận tốc chảy của chất lỏng, S1 và S2 : thiết diện → Nơi có thiết diện bé chất lỏng chảy nhanh, nơi có thiết diện lớn, chất lỏng chảy chậm

ĐỀ CƯƠNG CƠ SỞ VẬT LÝ TRONG KHOA HỌC SỰ

1.1.1.1 Chất khí lí tưởng và định luật về chất khí lí tưởng

• Chất khí lí tưởng là tập hợp các phân tử luôn chuyểnđộng hỗn loạn, không theo phương ưu tiên nào. 

• Thể tích riêng của các chất khí không đáng kể so với thểtích của bình đựng, lực tương tác bằng 0

 • Phương trình trạng thái khí lí tưởng: 

p.V = α.p0 V0 T

Trong p0,V0 là áp suất và thể tích ở 0 oC. 

• Với một phân tử gam khí có V1 thì: p.V1 = RT (1) R=8,3173 103 J/Kmol.K

• Các phân tử va chạm với nhau thì hoàn toàn đàn hồi,năng lượng toàn phần của chúng không mất đi do sự va chạm→

sự va chạm này gây nên áp suất của chất khí lên thành bình

• Định luật Dalton: áp suất của một hỗn hợp khí lí tưởng

bằng tổng tất cả các áp suất riêng của từng loại khí

p = p1 + p2 + p3+ … + pn

• Ở điều kiện tiêu chuẩn, p = 1 atm, t = 0oC, 1 m3 khí chứa

1.1.1.2 Sức căng mặt ngoài và hiện tượng mao dẫn

• Đặc điểm của phân tử chất lỏng:

- Trạng thái trung gian giữa chất rắn và khí

- Huyết thanh < nước < huyết thanh khi bị ung thư, xơcứng động mạch.

- Nước tiểu tăng muối mật < nước tiểu bình thường = nước

• E xu hướng nhỏ nhất, S xu hướng nhỏ nhất: hiện tượng

- Lực hút của phân tử khí đối với A: không đáng kể

- Lực hút của phân tử rắn với A: f2

- Lực hút của phân tử lỏng với A: f1

• 2 trường hợp của tổng hợp lực FA = f1 + f2

- F hướng về chất lỏng: chất lỏng không dính ướt thànhbình

- F hướng về chất rắn: chất lỏng dính ướt thành bình

• Hiện tượng dính ướt và không dính ướt, làm bề mặt

chất lỏng gần thành bình luôn bị cong tạo áp suất phụ Δp

* Hiện tượng mao dẫn

Hiện tượng chất lỏng tự dâng lên cao hoặc tụt xuống trong các ống rỗng trên chiều cao của dung dịch.

• Liên quan đến hiện tượng dính ướt và không dính ướt

* Ứng dụng hiện tượng mao dẫn

• Vật rắn, xốp có nhiều lỗ nhỏ → nước dâng lên và làm ướt

• Lông thú có chất nhầy bao bọc, không có lỗ nhỏ → nướckhông dâng lên.

• Nước có thể vận chuyển từ đất, qua hệ thống ống dẫnxylem và phloem (mao dẫn) ở rễ và thân lên ngọn cây

→ Nơi có thiết diện bé chất lỏng chảy nhanh, nơi có thiết diện lớn, chất lỏng chảy chậm

* Phương trình Bernoulli (Định luật bảo toàn năng lượng đối với chất lỏng lí tưởng):

• Áp suất chất lỏng không nhớt (không ma sát) chảy theo ống nằm ngang sẽ tăng tại nơi có tốc độ chảy giảm

và ngược lại giảm tại nơi có tốc độ chảy tang 

• Phương trình: p + ρ gh + ρv 2 /2 = const 

P: áp suất chất lỏng 

ρ: = m/V: khối lượng riêng của chất lỏng

* Độ nhớt của chất lỏng – công thức Poiseuille

• Chất lỏng thực: khi chảy trong lòng chất lỏng có ma sát

η= ηo Am

ηo : hệ số nhớt của dung môi

m = C/M (nồng độ phân tử của chất hòa tan) 

• Xét ống nằm ngang, có thiết diện nhỏ, không xét trọnglực: 

Trong đó: v: vận tốc chất lỏng 

R: bán kính ống r: khoảng cách từ trục ống đến lớp chất lỏng đềcập 

L: chiều dài ống η: hệ số nhớt 

∆p: độ chênh lệch áp suất 2 đầu ống 

• Trường hợp không nằm ngang, cần xét tới cả trọnglực :tim bơm máu lên đầu khó hơn mãu xuống dưới chi

1.1.1.4 Chuyển động cơ học

a Các định luật Newton về chuyển động

• Định luật thứ 1 của Newton 

- Một vật sẽ đứng yên hay chuyển động thẳng đều nếukhông chịu một lực nào tác dụng hoặc nếu các lực tác dụng vào

nó cân bằng

 - Quán tính: tính chất của mọi vật bảo toàn vận tốc củamình khi không chịu lực tác dụng

• Định luật thứ 2 của Newton 

- Gia tốc a của chất điểm thu được tỉ lệ thuận với lực tácdụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vậ

• Định luật thứ 3 của Newton 

- Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tácdụng lên vật A một lực. 

- Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều nhưngđặt vào hai vật khác nhau

 - Một trong hai lực trên gọi là lực tác dụng, thì lực kia gọi

là phản lực. 

* Gia tốc trọng trường và trường lực hấp dẫn của trái đất

• Gia tốc trọng trường (g): một vật rơi tự do t rong khônggian gần trái đất sẽ có gia tốc phương thẳng đứng, vuông gócvới trái đất và hướng vào tâm trái đất

• Định luật vạn vật hấp dẫn vũ trụ (G: hằng số hấp dẫn vũtrụ). 

• Càng lên cao, gia tốc trọng trường càng giảm, tại mặtđất: g=9,8 m/s2)

F1 = F2 = G m1 x m2r^2

* Chuyển động quay của vật rắn

• Vật rắn chuyển động không thay đổi hình dạng 

• Gồm chuyển động tịnh tiến (vận tốc, gia tốc) và chuyểnđộng quay

1.1.2 Sóng âm và siêu âm

1.1.2.1 Một số khái niệm

• Môi trường đàn hồi là môi trường được cấu tạo bởi các

phần tử mà giữa chúng có lực liên kết Lực liên kết phụ thuộcvào khoảng cách x giữa hai phân tử

  • Dao động là một chuyển động được lặp lại nhiều lần

theo thời gian

  • Khi truyền dao động, các phần tử môi trường đàn hồi chỉ

dao động quanh vị trí cân bằng mà không dịch chuyển lan đếnvùng khác, đồng thời quá trình truyền năng lượng 

• Sóng là sự lan truyền của tín hiệu (mang năng lượng), từ

điểm này đến điểm kia trong một môi trường mà không có sự dichuyển thành dòng của các phần tử môi trường

* Phân loại sóng cơ học

• Sóng dọc: các phân tử môi trường dao động theo

phương truyền sóng. 

- Môi trường: rắn, lỏng

 - Sóng âm, sóng trên 1 lò xo 

•Sóng ngang: các phân tử môi trường dao động vuông

góc với phương truyền sóng

 - Môi trường: rắn, lỏng, khí 

- Sóng trên mặt nước, trên sợi dây cao su

* Đặc điểm của sóng cơ học

• Biên độ của sóng A: là biên độ dao động của một phần

tử của môi trường có sóng truyền qua. 

• Chu kỳ sóng T: là chu kỳ dao động của một phần tử của

môi trường sóng truyền qua. 

• Tần số f: là đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng : f = 1/T 

• Tốc độ truyền sóng v: là tốc độ lan truyền dao động

trong môi trường v sẽ phụ thuộc vào môi trường và nhiệt độ,

nhiệt độ càng cao thì v càng nhanh, v rắn > v lỏng > v khí. 

• Bước sóng λ: là quảng đường mà sóng truyền được

* Phản xạ và khúc xạ

• Phản xạ: một phần của sóng được phản xạ tại giao

diện, Góc phản xạ luôn bằng góc tới

• Khúc xạ: một phần của nó đi vào môi trường, góc của

sóng khúc xạ nói chung là một hàm của các tính chất của haimôi trường

* Giao thoa 

• Giao thao sóng là sự tổng hợp của 2 hoặc nhiều sóng

kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ biên độ song

được tang cường hay bị giảm bớt. 

• Điều kiện: 2 sóng kết hợp có cùng phương, cùng tần số,

có độ lệch pha không đổi theo thời gian

 • Giao thoa tăng cường: hai sóng cùng pha. 

• Giao thoa triệt tiêu: hai sóng lệch pha nhau 180◦ 

• Giao thao triệt tiêu hoàn toàn: độ lớn của hai sóng

lệch pha như nhau

* Nhiễu xạ 

• Nhiễu xạ: khi sóng gặp chướng ngại vật, nó lan vào

vùng phía sau chướng ngại vật

  • Phụ thuộc vào bước sóng: Sự di chuyển đáng kể vào

vùng phía sau chướng ngại vật chỉ xảy ra nếu kích thước củachướng ngại vật nhỏ hơn bước sóng

 • Các vật thể nhỏ hơn bước sóng không tạo ra sự phản xạđáng kể. 

* Hiệu ứng Doppler

• Khi có chuyển động tương đối giữa nguồn phát âm vàthiết bị thu âm, tần số âm thanh thu được sẽ thay đổi.

1.1.2.2 Bản chất vật lý của âm và siêu âm

Âm do các vật dao động phát ra và được lan truyền ra môi

trường dưới dạng sóng dọc: Sóng âm

Tốc độ lan truyền âm phụ thuộc vào mật độ, nhiệt độ

và tính chất đàn hồi của môi trường

Bảng 1 Tốc độ lan truyền của sóng âm

• Sự lan truyền song âm cùng với lan truyền năng lượng: 

- Thế năng đàn hồi của môi trường truyền âm 

- Năng lượng dao động của các phần tử môi trường

 • Phân loại 2 môi trường dựa vào âm trở 

Âm trở của môi trường tỉ lệ với mật độ của môi trường vàtốc độ lan truyền siêu âm  Z = ρ.v 

- Z: âm trở,ρ: mật độ môi trường, v: tốc độ lan truyền sóngâm

* Tại sao âm càng đi xa nguồn sóng càng giảm?

- Một phần năng lượng dùng để thắng lực ma sát và biếnthành nhiệt năng 

- Âm khi gặp môi trường phân cách xảy ra hiện tượng phản

xạ, khúc xạ, nhiễu xạ…

* Hiện tượng cộng hưởng

• Hiện tượng phổ biến đối với sóng âm

• Hượng âm thanh phát ra không được truyền trực tiếp đến

mà va chạm và mang theo những âm thanh hỗn tạp khác 

1.1.2.3 Nguồn phát âm

a Nguyên lí phát âm

• Nguyên lý chung để tạo ra sóng âm là làm cho một vậtrắn, một màng căng hay một dây căng thực hiện dao động đànhồi

f=12.LPMTrong đó: f: tần số âm; 

L: chiều dài của dây căng

P: lực căng của dây

• Nguồn phát âm ở người: dây thanh âm quyết định tần số

âm Dây thanh âm có thể dao động với những tần số khác nhauphụ thuộc:

- Độ căng của dây

- Áp lực luồng khí từ phổi lên 

b Nguồn phát siêu âm

• Nguồn: tinh thể muối xe-nhét, tinh thể thạch anh,

nikel…: có khả năng biến dạng lớn khi bị tác động và có khảnăng đàn hồi lớn 

• Nguyên tắc phát: dựa vào hiện tượng từ giảo hoặc hiệu

ứng áp điện nghịch

• Nguyên tắc thu (đầu dò) siêu âm: dựa vào hiệu ứng

áp điện thuận

* Hiệu ứng áp điện 

• Một bản thạch anh được cắt song song với trục lục giác

và vuông góc với quang trục → bản thạch anh áp điện. 

• Mạ hai mặt của bản để tạo thành một tụ điện hoặc kẹp

nó vào giữa hai bản của một tụ điện phẳng. 

• Khi nối hai bản điện cực nguồn xoay chiều có tần số lớnthì bản thạch anh sẽ liên tục bị biến dạng (nén hoặc giãn) theotần số của dòng điện và phát ra siêu âm khi tần số trên 20000Hz. 

* Hiện tượng từ giảo 

- Đặt một thanh sắt từ vào trong lòng một cuộn dây đã nốivới một nguồn điện một chiều ƒ bị từ hóa→ độ dài của thanh sắt

từ ngắn đi một ít : hiện tượng từ giảo 

- Khi nối cuộn dây với nguồn điện xoay chiều có tần số cao

Từ trường trong lòng cuộn dây biến thiên liên tục → thanh sắt từdao động với tần số cực lớn và sẽ phát ra siêu âm. 

- Sóng siêu âm phát ra có cường độ mạnh nhất khi daođộng của dòng điện phù hợp với dao động riêng của thanh sắt

từ (106 MHz). 

1.2 Các ứng dụng cơ học trong KHSS.

1.2.1 Các hiện tượng vật chuyển của vật chất cơ bản trong cơ thể

1.2.1.1 Hiện tượng khuếch tán

Định nghĩa: hiện tượng di chuyển vật chất có bản

chất là sự chuyển động nhiệt hỗn loạn của các phân tử không tạo phương ưu tiên dẫn tới trạng thái cân bằng nồng độ (trạng thái có entropy cực đại)

+ S: diện tích+ dt: khoảng thời gian

• Tốc độ khuếch tán tăng theo nhiệt độ, giảm khi phân tử chất hòa tan và độ nhớt môi trường tăng

• Các phân tử chuyển động từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp (theo chiều gradient)

Bảng Giá trị khuếch tán D và trọng lượng phân tử

- Khuếch tán qua màng xốp thấm tự do:

• Màng có những lỗ có đường kính lớn hơn so vớiđường kính phân tử khuếch tán

• Xảy ra tương tự không có màng thấm nhưng chậm

hơn do phần diện tích đi qua là diện tích tổng cộng của tất cả các lỗ

• Áp dụng định luật Fick:

dn= -D.S.dt.(C2 – C1)/l

Trong đó: l: chiều dày của màng

1.2.1.2 Hiện tượng thẩm thấu

Màng bán thấm: màng chỉ cho một số chất đi qua,

màng chỉ cho dung môi đi qua

Định nghĩa: quá trình vận chuyển dung môi qua một

• Tổ chức sống có các muối protein là các đại phân tử

bị ngăn cách với dung dich điện li bởi các màng tế bào

• Màng tế bào không cho các đại phân tử và các ion lớn đi qua, nhưng cho các ion nhỏ của chất điện li đi qua

→ sự phân bố lại các chất điện li trong và ngoài màng,ảnh

hưởng đến áp suất thẩm thấu

Vai trò của áp suất thẩm thấu:

• Vai trò quan trọng: đa số màng tế bào của các đối tượng sinh vật là màng bán thấm nên có liên quan trực tiếp đếnquá trình trao đổi chất của tế bào và cơ thể

- Ở thực vật: rễ: 5-20atm, cây ở sa mạc: 170 atm Các

tế bào ở lá và ngọn cây có áp suất thẩm thấu lớn hơn than và rễ

Thận đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh Ptt thẩm thấu

• Hiện tượng thẩm thấu của tế bào hồng cầu trong 3 môi trường:

+ Đẳng trương+ Ưu trương+ Nhược trương

• Ứng dụng:

+ Trong phẫu thuật, mổ xẻ dùng nhiều dung dịch đẳng trương để bù lại sự mât máu (truyền huyết thanh, nước muối sinh lí)

+ Trong lâm sàng: dung dung dịch ưu trương trong chống tăng nhãn áp, rút mủ, vi khuẩn và các sản phẩm thoái hóa từ vết thương

+ Trong bón phân đạm cho cây

1.2.1.3 Hiện tượng lọc và siêu lọc

Hiện tượng lọc xảy ra khi dung dịch chuyển động thành

đơn vị diện tích, độ nhớt của dung dịch,

Hiện tượng siêu lọc là hiện tượng lọc qua màng dưới

phần có các đại phân tử sang phần kia và ngược lại (làm thay đổi lưu lượng của dòng dung dịch qua màng, hoặc chiều dòng).

Hiện tượng siêu học: Trao đổi chất giữa máu và mô

Sự vận chuyển của nước và các phân tử nhỏ qua thành mao mạch với động lực là sự chênh lệch của tổng các loại áp suất

- Huyết áp ở cuối động mạch (dồn nước ở trong máu vào khoảng gian bào): 35 mmHg

- Áp suất thẩm thấu keo trong động mạch (hút nước ởkhoảng gian bào qua vách mao mạch vào máu): 25 mmHg

- Huyết áp ở cuối tĩnh mạch: 17 mmHg

Hiện tượng siêu lọc: ở cầu thận 

- Áp suất máu trong mao mạch: 60 mmHg 

- Áp suất keo trong mao mạch (do protein hòa tan trong huyết tương): 32 mmHg 

- Áp suất thủy tĩnh trong bọc Bowman (do dịch lọc);

- Cơ chế: đặt một màng ngăn cách máu cần lọc với dung dịch thẩm phân (có nồng độ thích hợp), thông qua hiện

tượng khuếch tán qua màng, chất cần loại bỏ rời khỏi máu vào dung dịch thẩm phân

- Màng thẩm phân:

+Màng sinh vật (màng bụng)+ Màng nhân tạo (celophal dạng lá mỏng hoặc ống)

- Thành phần: glucose (2g) NaCl (6,3g), CaCl2 (0,3g), KCl(0-0,3g), NaHCO3 (2,65g), H2O (1000ml) 

- Máu lấy ra từ động mạch và trở về tĩnh mạch, lưu lượng 300 ml/phút, nhiệt độ 350C 

- Mỗi đợt lọc: 2-4h, cho phép loại bỏ: ure, Cl, Na, K, sulphat và photphat… trong máu

1.2.1.4 Vận chuyển vật chất qua màng tế bào

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển vật chất:

• Bản chất của phân tử vận chuyển: kích thước, điện tích, khả năng hòa tan…

• Hoạt động của cơ thể, cấu trúc của màng tế bào

1.2.2 Sự vật chuyển của máu và khí trong cơ thể

1.2.2.1 Vai trò phân tử và ion trong cơ thể

Phân tử và ion có vai trò:

- Là yếu tố cấu trúc của cơ thể

- Dự trữ, vận chuyển, giải phóng năng lượng cần thiết cho hoạt động sống

- Một số chứa toàn bộ thông tin di truyền cần thiết

Vai trò:

+ Vận chuyển vật chất+ Môi trường để thực hiện các phản ứng hóa sinh+ Bao bọc, bảo vệ tổ chức

+ Thực hiện quá trình trao đổi vật chất+ Dẫn truyền các xung điện sinh vật

+ Dung dịch đại phân tử: phân tử có kích thước lớn (protein, polymer cao phân tử)

1.2.2.2 Sự vận chuyển máu

Vai trò của tim

- Cung cấp cho máu áp suất nhất định đi vào ĐM phổi

và ĐM chủ

+ Tâm thất co bóp tạo p=120-150 mmHg Máu được đẩy ra 40-70 ml/lần (4-6 l/phút).

+ Nguyên nhân: sợi cơ tim được kéo dài ra dưới tác dụng của lượng máu trong tim, có khả năng đàn hồi, tạo áp suất

Lực F do khối máu chứa trong buồng tim gây ra: F P.S

P: áp suất trong buồng tim S: diện tích mặt trong buồng tim

P cao nhất khi nào?

- Fđầu tâm thu: 89N, Fcuối tâm thu: 67NTim dãn: máu đựơc hút về từ tĩnh mạch chủ

Van tim và tính đàn hồi của thành mạch máu

- Mạch máu phân nhánh nhiều lần, có kích thước

khác nhau

- Thành mạch cấu tạo nhiều lớp:

+ Thành động mạch lớn: ít thớ cơ, nhiều sợi đàn hồi,

+ Thành động mạch nhỏ: nhiều cơ trơn hơn → giữ thế co nhất định và kéo dài trong một thời gian đáng kể để tạo trương lực cơ →quyết định thiết diện của ống mạch (điều khiển bằng hệ thần kinh thực vật và nội tiết tố)

- Thành động mạch: duy trì dòng chảy liên tục, tăng

thêm áp suất dòng chảy nhờ tính đàn hồi

- Hệ thống van: máu chỉ chảy theo một chiều Van

hệ thống tĩnh mạch rất quan trọng do tư thế của cơ thể, có lúc máu chảy ngược chiều trọng lực

- Lực đặt lên một điểm:

F= E.S.∆l/l

Trong đó: ∆l: sự biến dạng theo chiều dài

l: chiều dài, E: modun đàn hồi

- Giá trị lực biến thiên tỉ lệ với độ dài ∆l từng thời điểmtạo ra công

- Công A thực hiện do sự biến dạng: A = F ∆l

- Công tạo ra thế năng Et của biến dạng đàn hồi:

- Thế năng tỉ lệ thuận với độ biến dạng → mạch dãn càng rộng thì thế năng dự trữ càng lớn

- Ở thời kì tim không co bóp, thế năng ở thành mạch

sẽ cung cấp áp suất để bù vào làm cho dòng chảy liên tục và điều hòa trong suốt cả thời kì tâm trương

Sự phân nhánh của hệ mạch 

- Áp suất dòng chảy bị giảm dần khi xa tim: độ nhớt (gây nội lực ma sát) và lực ma sát xuất hiện giữa thành mạch

và máu chảy trong long mạch. 

- Ở độ cao h1, nước trong bình có thế năng nhất định

→ nước ở đáy bình có áp suất nhất định. 

- Sự chênh lệch độ cao nước ở các cột chứng tỏ thế năng giảm dần → thế năng hao hụt đó dùng để tạo tốc độ dòng chảy và thắng lực cản của thành ống.

- Công thức: ∆p = R.V (∆p: độ giảm áp suất, R: sức

cản của đoạn mạch, V: thể tích máu chảy qua ml/s). 

- Áp suất đầu hệ tuần hoàn (trong tâm thất trái): 130 mmHg, cuối tuần hoàn (trong tâm nhĩ): 5 mmHg, thể tích máu lưu thông: 5 l/phút (83 ml/s) thì 

R = (130 – 5)/83 = 1,5 đơn vị

- Khi gắng sức, áp lực động mạch chủ: 150 mmHg, lưulượng máu tăng gấp 3 

RT = RA + Ra + Rc + Rv + RV =100

- RA = 20, Ra = 50, Rc = 20, Rv = 6, RV = 4

Sự thay đổi áp suất và tốc độ chảy của máu trong các đoạn mạch 

- Lòng mạch có bán kính càng bé thì vận tốc chảy càng giảm 

- Sự chênh lệch áp suất giữa 2 đầu đoạn mạch liên quan tới lực ma sát giữa dòng chảy và thành mạch 

- Hệ mạch có sức cản đáng kể với chuyển động của máu, làm cho áp suất máu giảm dần

Sự thay đổi áp suất và tốc độ chảy của máu trong các đoạn mạch 

- Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường: 

+ Nhiệt độ tăng: tăng lưu lượng máu tới mao mạch da, mao mạch da dãn rộng → ảnh hưởng đến huyết áp

1.2.2.3 Sự vận chuyển khí

Các giá trị áp suất: 

- Pa : áp suất trong không khí và trong phế nang 

- Pp : áp suất do tính đàn hồi của mô 

- Pop: áp suất giữa hai lá của màng phổi (lá thành và

lá tạng) 

Ở trạng thái cân bằng: 

𝑷𝒂 = 𝑷𝒐𝒑 + 𝑷𝒑

Phổi là tổ chức có tính đàn hồi 

Động tác hít vào: thể tích lồng ngực tăng, 𝑃𝑜𝑝 giảm, Pa

giảm Chênh lệch áp suất giữa khí quyển và phế nang → không khí di chuyển vào

Lưu lượng khí V được tính theo cong thức:

V = ∆p/R R: sức cản động học 

- Do sự ma sát giữa dòng khí chuyển động với thành

hô hấp và lực nội ma sát bên trong long chất khí. 

- R phụ thuộc: chiều dài, bán kính ống, lực ma sát, hệ

số nhớt của chất khí 

Động tác thở ra: thể tích lồng ngực giảm, làm tăng áp

lực khoang màng phổi, các phế nang co lại, làm tawgn áp suất phế nang cao hơn áp suát khí quyển. 

Nguyên nhân trực tiếp làm không khí di chuyển qua

đường hô hấp là sự dao động có chu kì cảu áp suất phế nang dotác động của các cơ hô hấp

Quy luật khuếch tán khí: 

- Thể tích khí xâm nhập vào 1 ml máu theo quy luật khuếch tán thông tường 

𝑽 = 𝒌.𝒑𝒏 𝒑

Trong đó:  k: hệ số khuếch tán

pn : phân áp khí thành phần p: áp suất khí quyển

Quá trình trao đổi khí trong cơ thể không chỉ tuân theo

quy luật áp suất mà còn chịu ảnh hưởng nhiều phản ứng lí hóa khác nữa Trong đó hồng cầu đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc vận chuyển O2 và CO2  

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự trao đổi khí: 

- Yếu tố bên trong: hoạt động thở, sự lưu thông khí, hoạt động của phế nang, tuần hoàn máu, hoạt động tế bào, mô… 

- Yếu tố bên ngoài: 

+ Trọng trường: lồng ngực gây cản trở hít vào, thuận lợi thở ra; ngược lại cơ quan kéo cơ hoành xuống giúp thuận lợi hít vào, cản trở thở ra. 

+ Tỉ lệ thành phần khí: cần có O2 và CO2 do CO2 có tác dụng kích thích hô hấp 

+ Áp suất khí quyển: càng lên cao, áp suất càng giảm

1.2.3 Sự chuyển động của thế giới sống

Chuyển động quay trên cơ thể

• Chuyển động của xương chủ yếu do tác dụng của các bộ

cơ xương tạo chuyển động quay 

• Cơ bám vào 2 vị trí A và B Khi cơ có có khả năng: 

- Xương A chuyển động gần xương B và ngược lại 

- Xương A và B cùng tiến lại gần nhau 

• Trong mọi chuyển động của xương do tác dụng của cơ,

có thể coi hệ thống xương-cơ như một đòn bẩy: 

• Đòn bẩy loại 3: lực được đặt ở giữa sức kháng cản (trọng lượng) và trục (điểm tựa)

Sự thăng bằng của cơ thể 

• Trọng tâm: toàn bộ trọng lượng của vật tập trung tại mộtđiểm • Trọng tâm là điểm đặt trọng lực. 

• Cơ thể người luôn thực hiện sự cân bằng trong môi

trường có trọng lực. 

• Trọng tâm khi đứng ở gần giữa bụng 

• Đầu người có điểm tựa trọng lực ở phía trước cột sống chút, nên xuất hiện một momen lực do trọng lực của đầu ở 2

phía của điểm tựa, để giữ cân bằng, các cơ ở sau gáy phải căng lên. 

• Ở tư thế đứng, sự thăng bằng tốt nếu dạng 2 chân

1.2.4 Cảm giác âm

• Nguồn phát: vật dao động do tác dụng của lực →biến

dạng đàn hồi → dao động → truyền trong môi trường không khí

→ tai → cảm giác âm. 

• Động vật tạo âm thanh theo nhiều cách khác

nhau: 

- Côn trùng: cọ xát cánh của chúng với nhau 

- Rắn đuôi chuông: lắc đuôi 

- Hầu hết các loài động vật tạo âm thanh liên quan đến cơ quan hô hấp:

• Dơi, cá heo, cá voi, một số loài chim: phát ra sóng âm tần số cao và phát hiện âm thanh phản xạ (tiếng vang) từ các vật thể xung quanh 

• Dơi: phát sóng siêu âm bằng miệng, thu sóng siêu âm bằng tai

Bẫy âm thanh 

• Âm thanh được tạo ra bằng điện tử mô phỏng âm thanh của động vật và côn trùng ngày càng được sử dụng làm mồi nhử để bẫy các sinh vật. 

- Mồi câu cá điện tử (bắt chước tiếng kêu cứu của cá thu) 

• Rung động ở tần số cơ bản khoảng 350 Hz kèm theo các sóng hài phức tạp bắt chước con ruồi đực.

Cơ chế phát âm ở người 

• Dây thanh âm ở phần trên của khí quản 

• Cấu tạo dây thanh âm ở người: niêm mạc lỏng lẻo, rất loãng và không dính chặt vào các tổ chức dưới đó → dao động

có thể xuất hiện ở từng bộ phận dưới, trên và ngay ở dây âm thanh. 

• Không khí từ phổi qua không gian giữa các cạnh của dây

- Người bình thường: 80 - 250Hz người có giọng rất cao: 3.000Hz. 

- Điều chỉnh độ dài và độ căng của dây thanh đới 

- Điều chỉnh hình dạng của thanh quản bằng cách thuhẹp phần thanh quản nằm ngay phía trên dây thanh đới Phần thanh quản bị hẹp lại sẽ dao động mạnh hơn, khiến các âm thanh tần số cao trở nên to và rõ hơn 

? Tại sao bé trai dậy thì có hiện tượng vỡ giọng? 

- Sự thay đổi cơ thể: dây thanh âm dài và dày hơn các bé gái cùng độ tuổi 

- Thay đổi về nội tiết Khàn tiếng loại này có thể kéo dài từ vài 

1.2.5 Cơ chế tạo âm thanh ở động vật

Khuếch đại âm thanh đến tai

• Tai ngoài: Ống tai có cấu hình cộng hưởng với sóng âm ở

• Tai giữa: các rung động được truyền bởi các tinh thể đến cửa sổ bầu dục → thiết lập các biến đổi áp suất trong chất lỏng của tai trong Có vai trò: khuếch đại áp suất âm thanh

• Tai trong: Các rung động của cửa sổ hình bầu dục → ống tiền đình→ ống dẫn → ống nhĩ → màng đáy → dây thần kinh thính giác →não

Các đặc trưng của cảm giác âm

• Âm chia 2 loại:

- Âm thanh: những loại âm phát ra từ 1 nguồn đến tai

- Tiếng ồn: âm hỗn hợp do quá nhiều nguồn phát ra cùng 1 lúc, không mang đến thông tin quan trọng

• Các đặc trưng của cảm giác âm:

- Độ cao

- Âm sắc

- Độ to

a Độ cao của âm

• Do tần số của âm quyết định:

- Cảm giác thanh (trong): tần số cao

- Cảm giác trầm (đục): tần số thấp

• Tai người chỉ nghe âm f=16-20000Hz

Phụ thuộc: lứa tuổi, …

• Chỉ phân biệt được độ cao f = 40-4000Hz

• Thời gian tác động lên cơ quan thính giác: 1/100-1/40s

VD: âm có f = 40Hz → âm thực hiện 40x1/40=1 dao động toàn phần → ngưỡng về cảm giác độ cao (là một dao động toàn phầncủa âm).

• Phụ thuộc vào cường độ âm: âm cao khi cường độ tăng, trầm khi cường độ giảm Do kết quả của sự thay đổi đặc tính đàn hồi của màng nhĩ do cường độ âm tác dụng lên màng

b Âm sắc

• Áp suất âm thoa gây ra màng nhĩ:

p = p0 sin2πft

Trong đó: p0: biên độ áp suất âm tại màng nhĩ

t: thời gian, f: tần số âm,

• Đại đa số các âm là phức tạp → cho ta cảm giác phong phú

• Có thể phân tích âm phức tạp thành âm đơn giản mà tần

số của chúng là bội số nguyên của âm đơn giản

• Âm có tần số nhỏ nhất: âm cơ bản; Âm khác: họa âm

• Âm sắc đặc trưng bằng: thành phần dao động điều hòa hình sin và đồ thị dao động 2 âm phức tạp có cùng tần số → khác nhau bởi thành phần dao động điều hòa hình sin

Âm thấp: 300 Hz

Âm cao: 500 Hz

Âm phức tạp

Đồ thị biểu diễn hai dao động của hai nốt nhạc cùng độ cao

của đàn piano (a) và kèn clarinet (b).

Sự phân tích âm về độ cao và âm sắc liên quan đến đặc tínhcủa những sợi đàn hồi trên màng nhĩ (chiều dài, chiều dày và

độ căng) → các xung động thần kinh trên các sợi tương ứng

→ cơ quan phân tích thính giác ở trung ương thần kinh

c Độ to

- Là đặc trưng cảm giác về sự mạnh hay yếu của dao động

âm được cảm nhận bởi tai

- Tại f nhất định, âm có cường độ càng lớn → cảm giác âm càng to và ngược lại

- Âm có cường độ I, khi thay đổi 1 lượng ∆I đủ để nhận thứcrằng âm đó có thay đổi về độ to →∆I/I > 0,1: ngưỡng của cảmgiác

thay đổi độ to

- Âm có tần số khác nhau tuy cùng cường độ → cảm giác tonhỏ