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生物力学作为一门科学学科

08 Dec 2016

关于体育生物力学,动物运动和人体机械紊乱。 什么地方在专业运动中需要生物力学? 微生物运动机制的研究有多重要? 什么医疗问题可以解决生物力学?

生物力学是研究生命系统中的运动的科学。 在这个意义上,感兴趣的生物力学或多或少地覆盖整个生物学领域,因为所有活生物体的存在与运动有某种关系。 有时它是显而易见的,如在鸟的情况下,跑步,走路或游泳在鱼的情况下,在其他情况下是显而易见的。

生物力学的兴趣自成立以来就成为一门科学。 也许,第一个杰出的生物力学是达芬奇,他留下了大量的材料专门用于运动不同的生物。

除了任务,力学的作用是显而易见的,有很多事件,力学扮演了巨大的重要作用,但它不明显。 一个这样的实例是已知从水和二氧化碳合成有机物质的植物。 他们从土壤中取水,在最高的树木,一个巨大的红杉的情况下,有一个相当简单的任务,在树干上提起大量的水,这可以是70米高,和交付在这棵树的冠上发生光合作用的水。 这是一个机械问题,它的性质决定,知道力学定律。

至于所谓的外部生物力学,即飞行,游泳,慢跑,有许多不同的科学家已对这一领域做出了根本性的贡献。 经典生物力学劳动,运动运动 - 俄罗斯科学家尼古拉伯恩斯坦,对许多人来说,生物力学一词与体育生物力学。 生物力学在训练运动员的准备中起着至关重要的作用。

不同动物的运动 - 它也是非常有趣和非常小的现象。 足以想象有巨大的鲸鱼的大小为30米,大小和重量与一个好的船在水中移动速度很快,并有游泳这样的大动物,他们的运动 - 如何工作他们的肌肉,如何它们在巨大的速度和巨大的尺寸下提供如此高的速度和足够高的效率 - 是生物力学研究的主题。

要解决这些问题,你需要熟悉的机制。 难怪英国生物力学之一James Lighthill爵士在这方面做出了巨大贡献。 他也非常熟悉不同的水生动物的分类,是一个惊人的游泳者 - 他经常游泳在会议本身,没有船,如果他们不在一个非常偏远的岛屿上。 这是一个尺度,有一系列问题。 或者飞行数千公里的鸟类飞行也不是微不足道的:从它们如何拥有能量。 它是非常经济的飞行 - 也是生物力学研究的主题。

在规模的另一边 - 单细胞生物的运动,这是以分子为代价的运动 - 纤毛和鞭毛,并且,由于他们的运动,正在发展相当明显的速度。 它也是一个兴趣和好奇的对象,一方面。 另一方面,它具有完全实际的应用,因为男性不育症通常与精子移动的能力受损有关。 这项研究在不同水平,从行为到研究精子的力学,结束与什么蛋白质的侵犯,其中蛋白质和作为一种原因是不育的研究。

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第二轮生物力学问题 - 例如,血流的生物力学,呼吸生物力学,生物力学循环。

这也是一个非常古老的地区 - 一旦威廉哈维发现了在十七世纪的流通,它成为一个科学任务。 很多这样的事情让莱昂哈德欧拉不仅是一个杰出的数学家和机械师,特别是他是第一个写一个方程式,发明了脉搏波的理论从心脏到动脉床上的血管,脉波理论。 第一个工作地点是圣彼得堡科学院,他领导生理学系。

目前,这些问题与医学密切相关,生物力学专家正在研究动脉中血液的流动,特别是当出现斑块时,或者相反,当动脉肿胀产生动脉瘤时,在不同病理学上侵犯血流,改变流动 - 这反过来影响过程本身。 对这些疾病的研究,在血管或心脏上产生的模拟操作,并尝试预测其结果并帮助医生选择这种或该策略 - 也是生物力学的主题,其在世界上迅速发展,尤其是现在,当感谢新的成像技术 - X射线断层成像,核磁成像和新的超声系统的出现,我们有机会看到结构和血流,如血管。

生物力学的另一个重要的实用方面,运动是不平凡的,显然机械系统,但实际上力学发挥了重要的作用 - 运动,行为,相互作用不是肌肉细胞,而不是那些特别设计运动和正常细胞。 这与肿瘤学有关,因为它是异常移动细胞,是坏邻居感觉和理解,成为最危险的肿瘤的来源 - 它们从一个地方移动到另一个地方,引起转移等。 机械相互作用在其分化中的细胞行为中的作用的更深层面,其中蛋白质被表达,并且其不是 - 这是深刻的生物学问题,在现在集中地,积极地参与生物力学的溶液中,因为生物学家已经意识到细胞之间的这种机械相互作用是非常重要的。 并且没有力学参与,生物力学在这个方向上的移动是非常困难的。

因此,生物力学是一个复杂的科学,一般涉及所有的生物学问题,一方面,有助于理解结构,另一方面,生物系统如何帮助有实践医生理解修复,如果有任何机械干扰,在身体中发生损坏。 创建关节假体,例如 - 涉及全球生物力学的任务。

它是一门科学,一方面,它正在忙于研究野生动物,另一方面,它在现代医学中具有完全实用的应用。


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