Система и живой организм

1. Система и живой организм

2. Что такое система?

Система – это четко упорядоченная совокупность нескольких элементов,
которые представляют собой единое целое, все элементы системы подчиняются
одним законам.

3. Что такое система?

Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с
другом, которое образует определённую целостность, единство.

4. Что такое система?

Свойства системы:
o Целостность;
o Структура.
Целостность
системы
Структура
системы

5. Что такое система?

o
o
Элемент — предел членения системы с точки зрения аспекта
рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели.
Компонент, подсистема — относительно независимая часть системы,
обладающая свойствами системы, и в частности, имеющая подцель.

6. Что такое система?

o
o
Связь, отношение —утрачивают часть свойств, которыми они
потенциально обладали; сама же система как целое при этом
приобретает новые свойства.
Структура — наиболее существенные компоненты и связи, которые
мало меняются при текущем функционировании системы и
обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

7. Система, элементы, подсистемы, связь, структура, цель

8. Классификация системы

По происхождению выделяют:
o Естественную;

9. Классификация системы

По происхождению выделяют:
o Естественную;
o Искусственную;

10. Классификация системы

По происхождению выделяют:
o Естественную;
o Искусственную;
o Смешанную.

11. Классификация системы

По количеству элементов и сложности их связей
различают:
o Простые;

12. Классификация системы

По количеству элементов и сложности их связей
различают:
o Простые;
o Сложные системы.

13. Классификация системы

По взаимосвязи с внешней средой различают:
o Открытые;
o Закрытые;
o Изолированные.
Закрытая
система
Открытая
система

14. Живой организм как система

Организм человека - единая саморазвивающаяся и
саморегулирующаяся система.
Организм является самой сложной из существующих систем.
Причем ни одна из технических систем не имеет такого
количества элементов и такого количества связей между ними.

15. Живой организм как система

Организм человека - единая саморазвивающаяся и
саморегулирующаяся система.
Организм является самой сложной из существующих систем.
Причем ни одна из технических систем не имеет такого количества
элементов и такого количества связей между ними.

16. Живой организм. Масштаб

17. Живой организм. Цели

Организм включает в себя как подсистемы:
o Опорно-двигательная система;
o Сердечно-сосудистая система;
o Оптическая система;
o Нервная система;
o Слуховая система и т.д.

18. Опорно-двигательный аппарат

Опорно-двигательная система — функциональная совокупность
костей скелета, их соединений и мускулатуры, осуществляющих посредством
нервной регуляции: поддержание позы, мимики и других двигательных
действиях, наряду с другими системами органов, образует человеческое тело.

19. Опорно-двигательный аппарат

Опорно – двигательный система человека представляет собой, с
точки зрения механики, совокупность рычагов, удерживающих
человека в равновесии.

20.

Скелетные поперечнополосатые
мышцы. Чаще всего они крепятся
при помощи сухожилий к костям
скелета. Именно благодаря им мы
можем стоять, говорить, дышать и
передвигаться в пространстве.

21. Опорно-двигательный аппарат

Вертикальное
положение тела
обеспечивается рядом
особенностей в
строении скелета
человека.
Позвоночник
взрослых людей
образует четыре
плавных изгиба. Они
способствуют
сохранению человеком
равновесия.

22. Опорно-двигательный аппарат

Скелетные мышцы выполняют
следующие функции:
1) обеспечивают движение частей
тела;
2) удерживают положение тела в
пространстве;
3) перемещают тело в пространстве;
4) осуществляют дыхательные и
глотательные движения;
5) участвуют в формировании
мимики;
6) вырабатывают тепло.

23. Опорно-двигательный аппарат

Приводя в движение кость, мышца действует на нее как рычаг (А - точка
опоры; Б - точка приложения силы; В - точка сопротивления)
Скелетные мышцы входят в структуру опорно-двигательного аппарата,
крепятся к костям скелета и при сокращении приводят в движение
отдельные звенья скелета, рычаги. Они участвуют в удержании
положения тела и его частей пространстве, обеспечивает движения при
ходьбе, беге, жевании, глотании, дыхании и т.д., вырабатывая при этом
тепло.
Сила мышцы определяется весом груза, который она может поднять на
определенную высоту, не изменяя своей длины. При сокращении
мышцы укорачиваются и утолщаются, совершая определенную работу.

24. Опорно-двигательный аппарат

Предположим, что человек стоит на одной ноге, например, на правой.
Вообразим себе, что он приподнимает пятку, наклоняя в то же время туловище
вперед
При таком положении перпендикуляр из центра тяжести, понятно, выйдет из
площади основания опоры, и человек должен упасть вперед. Но едва начинается
это падение, как левая нога его, оставшаяся в воздухе, быстро подвигается
вперед и становится на землю впереди перпендикуляра из центра тяжести, так
что последний, т. е. перпендикуляр, попадает в площадь, образуемую линиями,
которыми соединяются точки опоры обеих ног. Равновесие таким образом
восстанавливается; человек ступил, сделал шаг.

25. Сердечно-сосудистая система

— система органов,
обеспечивающая циркуляцию
крови в организме человека и
животных.
В состав сердечно-сосудистой
системы входит сердце —
мышечный орган,
заставляющий кровь двигаться.

26.

27. Сердечно-сосудистая система

Наше сердце – это насос, устройство которого
можно сравнить с работой поршневого
жидкостного насоса.
Насос состоит из цилиндра, внутри которого
ходит вверх и вниз плотно прилегающий к
стенкам поршень 1. В нижней части цилиндра и
в самом поршне установлены клапаны 2,
открывающиеся только вверх. При движении
поршня вверх вода под действием атмосферного
давления входит в трубу, поднимает нижний
клапан и движется за поршнем.

28. Сердечно-сосудистая система

Важнейшие законы гемодинамики т. е. учения о движении крови в сосудистой
системе, являются общими с законами гидродинамики.
Кровообращение у человека и животных – это движение крови по «трубам» кровеносным сосудам. Согласно закону Паскаля, неподвижная жидкость в
сосуде передает внешнее давление одинаково во всех направлениях. Но когда
жидкость течет по трубе, без учета трения жидкости о трубу, площадь
поперечного сечения которой на разных ее участках различна, то давление
оказывается неодинаковым вдоль трубы.
где p-это давление, F – приложенная сила, S – площадь сосуда.

29. Сердечно-сосудистая система

При движении крови по сосудам возникает сила трения, которая препятствует
перемещению крови, в результате скорость ее течения становится меньше. На
жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому каждый
слой крови в сосудах своим весом создает давление на другие слои. Это
давление по закону Паскаля передается по всем направлениям одинаково.

30. Сердечно-сосудистая система

31. Сердечно-сосудистая система

Пульсовая волна — распространяющаяся по артериям волна повышенного
давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка сердца в
период систолы. Распространяясь от аорты до капилляров, пульсовая волна
затухает.
Пульсовая волна

32. Сердечно-сосудистая система

После каждого сокращения сердца вдоль артерии от сердца идет волна
деформации, подобно тому, как идут волны от удара камня о воду. Эти удары
волн мы ощущаем, приложив палец у основания большого пальца на запястье ЭТО ПУЛЬС!
Пульс – это колебания стенок сосудов.

33. Сердечно-сосудистая система

34. Сердечно-сосудистая система

35. Оптическая система

Большую часть информации, которая
поступает из окружающей среды,
человек получает с помощью зрения.
Глаз человека — сложная и
совершенная оптическая система.
Оптическая система — совокупность
оптических элементов, созданная для
преобразования световых пучков,
радиоволн, заряженных частиц.

36. Оптическая система

37. Оптическая система

38. Оптическая система

На III этапе эволюции у высших
млекопитающих развился механизм
изменения кривизны хрусталика при
сокращении ресничной мышцы и
ослаблении натяжения волокон
ресничного пояска.

39.

Свет, попадающий на поверхность глаза, преломляется в роговице,
хрусталике и стекловидном теле. В результате на сетчатке
получается действительное, перевернутое, уменьшенное
изображение предмета.
Способность хрусталика изменять свою кривизну в случае
изменения расстояния до рассматриваемого предмета, называют
аккомодацией.

40. Оптическая система

Дальнозоркость — это
недостаток зрения, в
случае которого
изображение оптической
системы глаза в спокойном
состоянии расположено за
сетчаткой
Близорукость — это
недостаток зрения, в
случае которого
изображение оптической
системы глаза в
спокойном состоянии
расположено перед
сетчаткой

41. Оптическая система

Инерция зрения — особенность зрительного восприятия
дискретных последовательных событий, которые кажутся
непрерывными.
Если быстро перемещать в темноте «бенгальский огонь», то
наблюдатель увидит светящиеся фигуры, образованные
«огневым контуром». Наши глаза все время мигают, а
поскольку эти движения довольно быстрые, мы не замечаем,
что на определенный промежуток времени предмет, на
который мы смотрим, становится невидимым.

42. Звуковая система

Звук — физическое явление, представляющее собой восприятие механических
колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде.
В узком смысле под звуком имеют в виду колебания, рассматриваемые по
отношению к тому, как они воспринимаются органами чувств человека.

43. Звуковая система

Человек осознаёт колебания в диапазоне частот от 16—20 Гц до 15—20 кГц.
Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком; выше: до 1
ГГц, — ультразвуком, от 1 ГГц — гиперзвуком.

44. Звуковая система

Источником звука является голосовые связки
(точнее складки), между которыми
расположена щель, соединяющая дыхательную
трубку и горло с полостью рта.
Полость рта (а – щель открыта; б – щель закрыта)
1-голосовые связки
2- горло

45. Звуковая система

Существуют различные
представления о причинах
возникновения
колебательных движений
голосовых связок у человека.
Согласно одной теории
голосовые связки,
создающие звук, совершают
колебательные движения
только под действием потока
воздуха, выдыхаемого из
легких. Чем сильнее этот
поток, тем звук громче.

46. Звуковая система

Согласно другой теории
колебания голосовых
связок могут возникать
также и под действием
только нервных
импульсов, посылаемых
мозгом. Частота нервных
импульсов, которые идут к
голосовым связкам, и
частота основного тона
голоса совпадают. Даже
тогда, когда нет
воздушного потока,
обдувавшего связки, они
все равно могут
колебаться.

47. Звуковая система

В качестве опыта можно показать, как влияет состояние носоглотки на тембр
голоса. Для этого голос человека преобразуют в электромагнитные колебания
с помощью микрофона, подают на усилитель, а с него на осциллограф. Нота
«ля» камертона отображается на экране простой синусоидой – это физически
чистый звук. Нота «ля», пропетая человеком, выглядит как синусоида той же
частоты, но «изрезанная» кратными частотами. Если зажать пальцами нос и
тем самым сымитировать простуду, то эта нота будет иметь другой тембр,
т. е. другой набор кратных частот.

48. Звуковая система

49. Звуковая система

Звуковые волны принимаются акустической — ушной раковиной и через
слуховой ход, который служит коротким волноводом, воздействуют на
барабанную перепонку.

50. Звуковая система

Слуховая система — слуховой анализатор, совокупность механических,
рецепторных и нервных структур, воспринимающих и анализирующих
звуковые колебания.
Звуковые волны, достигая
наружного уха (1), продвигаются
по слуховому проходу (2) и
вызывают колебания барабанной
перепонки (3).
Во внутреннем ухе также
находятся три полукружных
канала, не имеющих отношения к
слуху. Они тоже заполнены
жидкостью и отвечают за чувство
равновесия.

51. Звуковая система

Слуховая система — слуховой анализатор, совокупность механических,
рецепторных и нервных структур, воспринимающих и анализирующих
звуковые колебания.
Барабанная перепонка (3) отделяет
наружное ухо от среднего.
«Евстахиева труба» (7) ведет в
гортань и этим обеспечивает
одинаковое с атмосферным
давление на барабанную
перепонку (3) со стороны полости
среднего уха (5).
За барабанной перепонкой (3) в
среднем ухе есть три маленькие
слуховые косточки (4), которые
называются «молоточек»,
«наковальня» и «стремечко».

52. Звуковая система

53. Нервная система

Вся нервная система- это мир
мельчайших частиц,
находящихся в вихревом
движении и прорезанных
электрической энергией.
Нервная система состоит из
головного мозга и,
собственно, самой нервной
системы.

54. Нервная система

Основа нервной системы –
нервная ткань.
Нервная ткань состоит из
нервных клеток – нейронов и
вспомогательных
нейроглиальных клеток, или
клеток-спутниц.
Нейроглиальные клетки- это
наличие некого вещества,
заполняющее пространство
между нейронами и
нервными волокнами и
связывает их воедино
наподобие клея.

55. Нервная система

Нейрон – основная структурнофункциональная единица
нервной ткани.
Основные функции нейронов:
o Генерация;
o Проведение и передача
нервного импульса –
электрического сигнала,
передающегося по нервным
клеткам.

56. Нервная система

Длинные отростки нервных
клеток пронизывают организм
и обеспечивают связь головного
и спинного мозга с любым
участком тела.
Миелиновая оболочка
способствует изоляции
нервного волокна. Нервный
импульс проводится по такому
волокну быстрее, чем по
лишенному миелина.

57. Нервная система

Отросток, по которому импульс идет от
тела нейрона, называется аксоном.
Отросток нейрона, по которому импульс
идет к телу клетки, называется
дендрит.
Передача сигнала от клетки к клетки
осуществляется в особых
образованиях – синапсах.

58. Нервная система

Нервные клетки обладают
свойством генерировать и
передавать нервные импульсы.
Нервный импульс – это
электрический сигнал,
распространяющийся по
нервному волокну.
В нейронах синтезируются
нейромедиаторы, с помощью
которых происходит передача
нервного импульса с нейрона
на другой нейрон или клетку.
Медиаторы — химические
передатчики нервного импульса
с нервного окончания на клетки
периферических органов или
на нервные клетки.

59. Нервная система

Накопление заряда происходит главным образом в мембране
нервной клетки, в которой накапливается разность потенциалов.
Электрический сигнал в возбужденной клетке проходит по аксону
через синапсы по дендритам других клеток.
Молекулы медиаторов реагируют со специфическими
рецепторными белками клеточной мембраны, инициируя цепь
биохимических реакций, вызывающих изменение межмембранного
тока ионов, что приводит к деполяризации мембраны и
возникновению потенциала действия.

60. Нервная система

Получив импульс, синапсы аксона начинают выделять в
окружающую среду специальные молекулы – нейротрансмиттеры.
Нейротрансмиттеры - химические вещества,
задействованные в передаче информации между
нейронами или между нервом и клетками мускулов.

61. Нервная система

Сравнивая компьютер с головным
мозгом человека, можно сказать,
что любой сверхбыстрый
компьютер потребляет во много
раз больше энергии, чем
человеческий мозг, при этом
работая намного медленнее.

62. Нервная система

63. Нервная система

64. Нервная система

65. Бионические системы

Современный бионический протез конечностей представляет собой
электронно-механическое устройство, приводимое в движение
нервными импульсами.
Его конструкция состоит из следующих компонентов:
Каркас;
Механика;
Система управления.

66. Бионические системы

Каркас. Изготавливается из пластика и легких металлических сплавов,
обеспечивает жесткость протезу и защищает электронную начинку от
повреждения. Каркас имеет гильзу, с помощью которой устройство надевается
на остаток конечности. Для повышения эстетических качеств протезов они
покрываются силиконовой или резиновой оболочкой, имитирующей кожу.

67. Бионические системы

Механика. Бионический протез имеет встроенные сервоприводы, шарниры и
тяги, которые обеспечивают устройству подвижность. В искусственных ногах
также применяются гидравлические, пружинные или пневматические
амортизаторы, смягчающие и распределяющие ударную нагрузку при
передвижении.

68. Бионические системы

Система управления. Для контроля над протезом в нем предусмотрены датчики
нервных сигналов и обрабатывающий процессор, управляющий приводами. В
серийных миоэлектрических моделях датчики подсоединяются к остаткам
мышц культи и фиксируют изменения их биопотенциала при сокращениях.

69. Бионические системы

Слуховой аппарат - совокупность соматических, рецепторных и нервных
структур, деятельность которых обеспечивает восприятие человеком и
животными звуковых колебаний.

70. Бионические системы

Современный цифровой аппарат, как сложное электронное изобретение, состоит
из таких элементов:
o Микрофон либо группа микрофонов;
o Цифровой процессор;
o Динамик.
Работа такого устройства выглядит следующим образом:
микрофон, являясь своеобразным «ухом» данного вида аппарата, преобразует
звук в цифровой код. После этого он проходит обработку на компьютерной
программе с учитыванием всех особенностей слуховой функции конкретного
человека.

71. Бионические системы

Конструкция аналоговых слуховых приборов выглядит так:
o микрофон;
o усилитель;
o динамик.
Данный вид приборов улавливает и преобразовывает сигнал в электрический,
после чего усиливает его. Принцип работы аналогового устройства более простой
в сравнении с цифровым, поскольку звук только усиливается, но не проходит
цифровую коррекцию, корректирующую и моделирующую звук.

72.

Мы убедились, что физика имеет
важное значения для медицины, а,
следовательно, и для здоровья
человека. Поэтому нужно изучать
физику, способствовать её
развитию.

73. Система как чёрный ящик

74. Система как чёрный ящик

75. Человеческий организм как чёрный ящик

76. Заключение

Мы рассмотрели разные по своим функциям
системы в теле человека. Для достижения
поставленной задачи организм задействует
множество своих различных частей, которые
могут являться самостоятельными системами,
имеющими
разнообразный
характер.
Они
взаимодействуют между собой и составляют
единую многозадачную систему человека.