previous pauseresume next

درسنامه بیوفیزیک

مقدمه

نیرو عامل همه حرکتها در جهان است. ما اغلب نیروهای وارد بر بدن را حس می کنیم. اما عموماً از نیروهای مهم موجود در درون بدن، مانند نیروی ماهیچه ای که باعث گردش خون و پر شدن ریه ها از هوا می شود، آگاه نیستیم. مثال دقیقتر برای نیروهای موجود در بدن، نیرویی است که یک اتم یا مولکول ویژه را در جایگاه خاصی از بدن نگه می دارد. به عنوان نمونه در استخوان مقدار زیادی از بلورهای معدنی کلسیم (هیدروکسی آپاتیت کلسیم) وجود دارد. اگر یک اتم کلسیم به جایگاه طبیعی خود در بلور کلسیم که در آنجا نیروی الکتریکی کافی برای به دام انداختن آن وجود دارد، نزدیک شود، جذب بلور شده و تا هنگامی که شرایط تغییر نکند و نیروهای الکتریکی دیگر نتواند آن را در جای خود نگه دارند، در همانجا باقی خواهد ماند. این عامل ممکن است زمانی که سرطان، بلورهای استخوان را تخریب کنند، پیش آید.

     فیزیکدانان به دانستن منشاء اصلی نیروها علاقمندند. اولین نیروی بنیادین که توصیف شد، نیروی گرانشی[۱]بود. طبق  قانون گرانش بین دو جسم همواره نیروی گرانشی وجود دارد. مثلاً وزن ما حاصل کشش میان زمین و بدن ماست. هنگامی که خون سیاهرگی در مسیر خود به سوی قلب بر خلاف جهت گرانش حرکت می کند، گشاد شدن سیاهرگهای پا (واریس) به وجود می آید که از اثرات مهم این نیرو است.

     عارضه دیگری که ناشی از نیروی گرانش است، در استخوانها بروز می کند. این نیرو در ایجاد استخوانهای سالم دارای نقش می باشد. به عنوان مثال اگر فردی در یک ماهواره در حال چرخش به دور زمین، دچار بی وزنی شود، ممکن است مقداری از مواد معدنی استخوانهایش را از دست بدهد که این امر در سفرهای فضایی طولانی مدت ممکن است به مشکل جدی تبدیل شود. همچنین بستری بودن به مدت طولانی سبب می شود که مقدار زیادی از نیروی بدن از روی استخوانها برداشته شود که این عامل باعث از بین رفتن توده استخوانی می گردد.

مباحث مطرح شده در مکانیک تحت عناوین استاتیک و دینامیک قابل بحث می‌باشند. در ادامه به توضیح هر کدام از این مباحث پرداخته خواهد شد.