人体力学具体研究什么?

人体力学具体研究什么?,第1张

人体力学(human mechanics)是运用力学原理研究维持和掌握身体的平衡,以及人体从一种姿势变成另一种姿势时身体如何有效协调的一门科学。它基于人体生理解剖学、理论物理学的知识,研究人体运动器官的结构、功能与运动规律,从而指导人体防护与保健。在体育、舞蹈、搬运和负重、医疗、航空和航天等领域都有广泛应用。

人体力学是研究人体活动和在各种力学作业条件下活动能力的学科。该学科基于人体生理解剖学和理论物理学的知识,研究人体运动(活动)器官的结构与功能,每个关节以及整个身体运动规律。

人体具有功能完善的神经-肌肉-骨骼系统,通过如下4项生理活动构成人体力学的生理基础,保证人体随意活动与力学作业的顺利进行。

肌肉-骨骼系统的杠杆作用

第一类杠杆(支点位于作用点与阻力点之间)用于保持平衡。可用小的作用力克服大的阻力,它的机械效率可以大于或小于1。枕环关节、骨盆大腿关节、膝脚关节属于此类。如颈后肌牵拉为作用力,头重为阻力,枕环关节为支点,作用力及阻力在支点两侧,并与支点支持力方向相反,可借此种杠杆来调整人体姿态,以维持头部姿态平衡。第二类杠杆(阻力点位于作用点与支点之间)是省力杠杆,机械效率大于1。人脚尖站立时构成此类杠杆。踝关节跟腱为作用力,其重力(阻力)落在踝关节上,以拇趾底为支点来调整并保持走、跑、跳等动作的平衡。第三类是费力杠杆(动力点位于阻力点与支点之间),动力臂短于阻力臂。膝关节、肩关节、肘关节属于此类。如,手持重物时肘关节弯曲,肱二头肌作为作用力,手部为重力,关节滑车为支点。当肱二头肌收缩时,使肘关节弯曲以保持上肢的稳定姿态。

关节活动方向与角度

人体各活动部位(主要以关节为核心)的方向与角度,取决于关节的表面形态。它可决定关节移位的自由度。由于骨骼处于固定状态,关节的自由度不多于3个(少于机器人)。不同的关节具有不同的自由度(表1)。具有一个以上自由度的关节,可以使关节完成其最大可能的活动方向。如有3个自由度的骨盆和下颌关节,可以完成上下、左右、前后方向的动作。肩关节可完成人体坐标系上的3个方向活动:在矢状面上的弯曲与伸展;在前额面上的内收与外展; 沿着垂直轴旋转。人体各活动部位具有各自不同的活动方向与范围。

首先,鸟类的身体外面是轻而温暖的羽毛,羽毛不仅具有保温作用,而且使鸟类外型呈流线形,在空气中运动时受到的阻力最小,有利于飞翔,飞行时,两只翅膀不断上下扇动,豉动气流,就会发生巨大的下压抵抗力,使鸟体快速向前飞行。

其次,鸟类的骨骼坚薄而轻,骨头是空心的,里面充有空气,解剖鸟的身体骨骼还可以看出,鸟的头骨是一个完整的骨片,身体各部位的骨椎也相互愈合在一起,肋骨上有钩状突起,互相钩接,形成强固的胸廓,鸟类骨骼的这此独特的结构,减轻了重量,加强了支持飞翔的能力。

第三,鸟的胸部肌肉非常发达,还有一套独特的呼吸系统,与飞翔生活相适应,鸟类的肺实心而呈海绵状,还连有9个薄壁的气,在飞翔晨,鸟由鼻孔吸收空气后,一部分用来在肺里直接进行碳氧交换,另一部分是存入气,然后再经肺而排出,使鸟类在飞行时,一次吸气,肺部可以完成两次气体交换,这是鸟类特有的 “双重呼吸”保证了鸟在飞行时的氧气充足。

另外,我认为在鸟类身体中,骨骼,消化,排泄,生殖等器官机能的构造,都趋向于减轻体重,增强飞翔能力,使鸟能克服地球吸引力而展翅高飞。

鸟类的翅膀是它们拥有飞行绝技的首要条件。在同样拥有翅膀的条件下,有的鸟能飞得很高,很快,很远;有的鸟却只能作盘旋,滑翔,甚至根本不能飞。由此可见,仅仅是翅膀,学问就不少。

鸟类翅膀结构的复杂性,决不亚于鸟类本身的复杂性。如果鸟翅的羽毛构造,能巧妙地运用空气动力学原理,当它们作上下扇动或上下举压时,能推动空气,利用反作用原理向前飞行;羽毛构造合理,能有效的减少飞行时遇到的空气阻力,有的还能起到除震颤消噪音的作用。各种不同种类的鸟在各自翅膀上有较大的区别,这样一来,仅仅是翅膀的差异,就造就了许多优秀与一般的“飞行员”。

国家的一些二级保护动物,雄性体重超过14千克,身长达120厘米,翼展长度达240厘米。

再比如说,翼展为23米的军舰鸟,通常在海岸160公里的海上飞行,是我国一级保护动物。

看了前面的内容,也许有人会问,仅仅是翅膀就可以飞行了吗?不,把鸟类送上蓝天的还有它们特殊的骨骼。鸟骨是优良的“轻质材料”,中空,质轻。据分析,鸟骨只占鸟体重的5%~6%;而人类骨头占体重的18%。由于骨头轻,翅膀极容易带动起来,加上鸟体内还有很多气囊与肺相连,这对减轻体重,增加浮力非常有利。

鸟翅的羽毛构造,能巧妙地运用空气动力学原理,当它们作上下扇动或上下举压时,能推动空气,利用反作用原理向前飞行;羽毛构造合理,能有效的减少飞行时遇到的空气阻力,有的还能起到除震颤消噪音的作用。鸟外形呈流线型,在空气中运动时受到的阻力最小,有利于飞翔。

把鸟类送上蓝天的还有它们特殊的骨骼。鸟骨是优良的“轻质材料”,中空,质轻。鸟类骨骼坚薄而轻,长骨内充有空气,头骨所有骨片完全愈合,胸椎和腰椎、荐椎和尾椎都相互愈合,荐椎和左右腰带也愈合在一起。据分析,鸟骨只占鸟体重的5%~6%;而人类骨头占体重的18%。由于骨头轻,翅膀极容易带动起来,加上鸟体内还有很多气囊与肺相连,这对减轻体重,增加浮力非常有利。

鸟的心脏完全分为两心耳和两心室,这不仅使全身获得了含氧丰富的新鲜血液,而且使它们的体温恒定,利于飞翔。

鸟类没有膀胱,直肠也很短,不在体内贮存粪便和尿液,产生的尿液连同粪便随时排出体外。这也都是减轻体重,适于飞翔的结果。

从鸟的身体结构特点可看出,鸟类不仅有着发达的翅膀,作为飞行器官。同时,它体内的骨骼、消化、排泄、生殖等各器官机能的构造,都有利于减轻体重,增强飞翔能力。因此,鸟能克服地心吸力而展翅高飞。

一、鸟适于飞行的特点

1体形为流线型——可减小飞行阻力

2体表被覆羽毛——保温和飞行

3前肢变成翼——扇形适于扇动空气

4胸肌、龙骨突发达——适于完成飞行动作

5体温高而恒定——释放大量能量适于飞翔

6骨骼中空——可减轻身体比重

二、鸟类的主要特征

1都有角质喙 2体表被覆羽毛 3前肢特化为翼4体温高而恒定

飞行生活对鸟类生存的意义:飞行使鸟类扩大了活动范围,有利于觅食和繁育后代。

鸟的皮肤和羽毛

鸟类的皮肤薄而软,便于肌肉的剧烈运动。皮肤分为表皮和真皮两层。表皮角质层较薄,这是由于有鸟羽的覆盖,皮肤不与干燥空气直接接触的缘故。皮肤上没有羽毛的地方,则有厚的角质鳞覆盖。真皮也很薄,真皮下有皮下层与肌肉相连。

皮肤的衍生物包括羽毛、角质喙、角质鳞、爪、距以及尾脂腺等,这些结构都是由表皮演变而来的。

羽毛分为正羽、绒羽和毛羽三种类型。正羽的羽枝两侧密生羽小枝,羽小枝上生有钩或槽,前后相邻的羽小枝相互钩连,组成扁平而有弹性的羽片。体表的正羽,形成一层防风外壳,并使鸟体呈流线型轮廓。翼及尾上的正羽,对飞翔及平衡起决定作用。绒羽的结构特点是羽轴纤弱,羽小枝的钩状突起不发达,因而不能构成坚实的羽片。鸭绒就是鸭的绒羽。毛羽很细,呈毛发状,杂生在正羽与绒羽之中,在拔去正羽和绒羽之后才能见到。鸟类的皮肤无汗腺,唯一的皮脂腺是尾部的尾脂腺,其分泌的油质,经过喙的涂抹,擦在羽上,使羽片润泽不为水湿。尾指腺的分泌物,还含有麦角固醇,这种物质在紫外线照射下,能转变为维生素D。当鸟用喙涂擦羽毛时,维生素D可被皮肤吸收,有利于骨的生长。

鸟的骨骼

鸟类适应于飞翔生活,其骨骼轻而坚固,骨片薄,长骨内中空,有气囊穿入。许多骨片合在一起,以增加坚固性。脊柱可分为颈椎、胸椎、腰椎、荐椎和尾椎五部分。颈椎数目较多,椎体呈马鞍形,使颈部极为灵活(鸟头转动范围可达180°)。最后几个胸椎、全部腰椎、荐椎和部分尾椎完全愈合在一起,称综荐骨,为腰部的坚强支柱。肋骨上有钩状突,互相钩接,使胸廓更为坚固。前肢变为翼,各骨排成一直线,骨间有能动的关节,末端的腕骨、掌骨、指骨愈合变形,使翼扇动时成为一个整体。肩带由肩胛骨、乌喙骨和锁骨组成。细而有弹性的锁骨呈“V”字形,它能在鼓翼时阻碍左右乌喙骨的靠拢,也能增强肩带的弹性。

鸟类的整个体重落在后肢,后肢骨骼强大,和其他陆栖脊椎动物的后肢骨相比,鸟类跗骨延伸,起到增加弹性的作用。鸟类通常具四趾。在成鸟,腰带的髂骨、坐骨、耻骨三骨片以及综荐骨愈合成一个整体,增加了腰带的坚固性。

鸟的肌肉

鸟类与飞翔有关的胸肌特别发达,约占体重的1/5,它能发出强大的动力,牵引翼的扇动。而背部肌肉退化,这一点和鱼类正相反。鸟的胸肌可分为大胸肌和小胸肌两种。前者起于龙骨突,止于肱骨的腹面,收缩时,使翼下降;后者起于龙骨突,而以长的肌腱穿过由锁骨、乌喙骨和肩胛骨所构成的三骨孔,止于肱骨近端的背面,收缩时使翼上举。后肢的肌肉,集中在大腿的上部,而各以长的肌腱连到趾上。这样,支配前肢和后肢运动的肌肉都集中于身体的中心部分,这对于飞翔时保持身体重心的稳定性有重要意义。

鸟的消化系统

现代鸟类缺齿,咀嚼功能由砂囊代替。雌鸽在生殖时期,嗉囊壁能分泌“鸽乳”用来喂养雏鸽。鸟类的消化腺(肝、胰)很发达,它们分别分泌胆汁和胰液并注入十二指肠,参与小肠内的消化作用。家鸽无胆囊,而鸡、鸭等大多数鸟类都有胆囊。鸟类的消化能力强,食量大而不经饿,这是与鸟类飞翔时能量消耗大有关的。

鸟的神经系统和感觉器官

鸟类的大脑、小脑、中脑都很发达。大脑半球较大,这主要是由于大脑底部纹状体的增大。在鸟类,纹状体是管理运动的高级部位,也和一些复杂的生活习性相关。实验证明:切除家鸽的一部分纹状体后,家鸽正常的兴奋和抑制就被破坏,视觉受影响,求偶、营巢等习性丧失。鸟类的大脑皮层并不发达,小脑很发达,这与鸟类飞翔运动的协调和平衡相关。中脑在背部构成一对发达的视叶。在鸟类的感觉器官中,最发达的是空中飞翔时起重要作用的视觉器官,而嗅觉器官不发达。鸟眼依靠发达的睫状肌可以迅速地调节视力,由远视改变为近视。因此,当鸟在树木中疾飞时,从未和树枝相碰;或由高空俯冲到地面觅食时,也能在一瞬间由“远视眼”调整为“近视眼”。鸟眼的瞬膜发达,飞行时遮盖眼球,起保护作用。

鸟的排泄系统和生殖系统

鸟类的肾脏特别大,可占体重的2%以上,在比例上甚至超过哺乳类的肾脏。肾脏之所以发达,是与鸟类的新陈代谢相关的。鸟类无膀胱,尿中水分较少,呈白色浓糊状,随粪排出而不单独排尿。

鸽与大多数鸟类一样,无外交接器(鸵鸟、鸭、鹅等有交接器)。它们在交配时,雌雄鸽的泄殖腔孔相互接触,精液进入雌体而行体内受精。卵成熟后,破卵巢壁而出,被吸入输卵管的喇叭口内,如遇有精子,则在此处受精。卵无论受精与否,沿输卵管下行时,都被裹上蛋白,然后又加上卵壳膜,最后在子宫处加上石灰质的蛋壳。鸽的受精卵,孵化期约16 d,鸡约21 d,鸭约28 d。

一、考试科目

  (一)CIA考试科目

  第一部分:内部审计在治理、风险和控制中的作用。

  第二部分:实施内部审计业务。

  第三部分:经营分析和信息技术。

  第四部分:经营管理技术。

  (二)CCSA考试内容

  内部控制自我评估的基本原理、综合方案、程序的原理,企业的目标和机构的执行情况,风险的确认和评估,控制理论和实施状况。

  在同一年度内,CIA考试科目第四部分(经营管理技术)和CCSA考试内容,考生只能报考其中之一。

  

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