Προσέξτε και αυτό…

5.5. Ανθρώπινος οργανισμός: η σχεδόν τέλεια μηχανή.

Το ανθρώπινο σώμα είναι μια πολύπλοκη μηχανή: θερμική, χημική, ηλεκτρική, παραγωγική και αναπαραγωγική για κάποια από τα συστατικά του (τομές ξανακλείνουν, τραύματα επουλώνονται, αυτοθεραπεία μπορεί να γίνει…). Ο ανθρώπινος σκελετός είναι γεμάτος από μοχλούς, οι οποίοι ενεργοποιούνται από τους μύες. Όλοι οι μύες έχουν αποθηκευμένη χημική ενέργεια και την αποδίδουν άλλοτε αυξάνοντας το μήκος τους και άλλοτε ελαττώνοντας το ή διατηρώντας το σταθερό. Οι μυϊκές δυνάμεις μεταφέρονται ή μετασχηματίζονται από οστά και από αρθρώσεις, και δίνεται κίνηση στα μέλη του σώματος. Μηχανή παραγωγής έργου για τον οργανισμό είναι η καρδιά με τους 70 κτύπους ανά min κατά μέσο όρο και τα 1,3J ανά κτύπο. (Για πόσο έργο ανά 24ωρο μιλάμε αλήθεια;).

Εικόνα 5.14: Το ανθρώπινο χέρι ως μοχλός

Το χέρι της εικόνας 5.14 μοιάζει με το μοχλό της εικ. 5.7(α) με το υπομόχλιο έξω από τα σημεία εφαρμογής δύναμης F και φορτίου (B1). Με μια απλή εφαρμογή του θεωρήματος των ροπών ως προς το υπομόχλιο βρίσκουμε πως η F1 είναι πολύ μεγαλύτερη από το φορτίο. (Δοκιμάστε, με την ευκαιρία, να βρείτε τις δυνάμεις F, F').

Γιατί, τότε, θεωρούμε "έξυπνη" μηχανή το σώμα μας, αφού απαιτεί δυνάμεις μεγαλύτερες από τα φορτία; Υπάρχει φυσική και βιολογική εξήγηση.

Η φυσική εξήγηση βρίσκεται στο χρυσό κανόνα της Μηχανικής: κερδίζουμε σε μετατοπίσεις. Ενώ ο μυς συσπάται δηλαδή μετακινείται λίγο (μέχρι το πολύ 30% του μήκους του), τα άκρα μπορούν να μετατοπίζονται αρκετά.

Η βιολογική εξήγηση είναι ότι οι μύες μπορούν να βρίσκονται πολύ κοντά και σχεδόν παράλληλα με τα οστά. Γι' αυτό τα άκρα μας (χέρια και πόδια) μπορούν να είναι σχετικά λεπτά.

Πηγή ενέργειας του ανθρώπινου οργανισμού είναι η διατροφή. Μέρος της ενέργειας εμφανίζεται ως ανθρώπινη δραστηριότητα με όλες τις μορφές της, ενώ το υπόλοιπο αποβάλλεται ως θερμότητα. Κατά μέσο όρο ο άνθρωπος καταναλώνει 2.500 θερμίδες (2.500 kcal) την ημέρα. Ως μέσος ρυθμός μεταβολισμού ορίζεται η ισχύς κατανάλωσης. Θυμηθείτε τη σχέση του 1 cal με το Joule και τα 86400s που αποτελούν το 24ωρο. Θα βρείτε μέσο ρυθμό μεταβολισμού 121W για τον άνθρωπο, στον οποίο και αναφερόμαστε. Μέγεθος που κατεβαίνει στα 75W, όταν κοιμόμαστε, και ανεβαίνει στα 400W, όταν κάνουμε "τζόκινγκ". (Για το διάβασμα η τιμή μεταβολισμού έχει να κάνει με το βαθμό προσήλωσης του αναγνώστη στο κείμενο και με το βαθμό δυσκολίας του κειμένου).