Читать онлайн «Сто задач по биофизике»

ЮМШ,, Открытый лицей "Всероссийская заочная многопредметная школа Биологическое отделение М. Б. БЕРКЕНБЛИТ, А. В. ЖЕРДЕВ СТО ЗАДАЧ ПО БИОФИЗИКЕ Москва 1996 ЧАСТЬ 1 БИОМЕХАНИКА — у нас,— сказала Аписа, с трудом переводя дух,— когда долго бежишь со всех ног, непременно попадаешь в другое место. — Какая отсталая страна!— сказала Королева. — Ну, а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Ну, а если хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать, по крайней мере, вдвое быстрее! Л. Кэрролл ДВИЖЕНИЕ 1. Почему утка при ходьбе переваливается с боку на бок, а курица — нет? Ответ. Переваливается утка потому, что ее лапы широко расставлены. При каждом шаге утка поворачивается на больший угол, чем курица: больше момент силы тяжести относительно точки опоры и поэтому больше ускорение и угловая скорость вращения. Почему же у утки так расположены лапы? Это помогает ей маневрировать при плавании. Чем дальше от середины тела находится фебущая лапа, тем больший поворачивающий момент она создает. 2. Почему черепахи и некоторые жуки, опрокинутые на спину, часто не могут сами перевернуться? 3. Почему спортсмен, поднимая штангу, всегда делает шаг вперед? 4. Почему бывалые моряки ходят вперевалку? 5. Чем отличается от обычной ходьбы способ перемещения боксера по рингу? Объясните его целесообразность. ДЕФОРМАЦИИ И ПРОЧНОСТЬ 6. Основными видами деформации являются растяжение, сжатие и изгиб. Какие органы и ткани, а также иные структуры живых организмов испытывают деформацию растяжения? Какие — деформации сжатия и изгиба? Ответ. Деформацию растяжения испытывают корни деревьев, мышцы и сухожилия, голосовые связки, стенки альвеол и кровеносных сосудов. (Этот список наверняка неполон; возможно, вы подберете и другие, менее известные примеры. ) А деформациям сжатия и изгиба подвергаются стебли и стволы растений и кости животных. 7. Какие виды деформации испытывают разные части дерева, когда на его крону действует ветер? Сильный ветер одни деревья вырывает с корнями, а у других — ломает ствол. От чего это зависит? 8. В густом лесу часто можно встретить поваленные ветром деревья. А в открытом поле, где ветер гораздо сильнее, это случается с деревьями реже. Почему? 9. Пресмыкающиеся по-настоящему вышли на сушу: здесь они не только живут, но и размножаются (в отличие от амфибий). К яйцам, которые откладывают рептилии, наземное существование предъявляет противоречивые требования. С одной стороны, оболочка должна предохранять яйца от высыхания, то есть плохо пропускать воду. С другой стороны, зародыш должен получать достаточное количество кислорода; значит, оболочка должна быть для него проницаема. Оболочке надо быть прочной, чтобы защитить яйцо от повреждений. Но маленький детеныш должен суметь самостоятельно ее разрушить. Как же сделать яйцо прочным для наружных воздействий и непрочным для усилий, прикладываемых изнутри? 10. Стебли злаков представляют собой пустотелые трубки. Примерно так же устроен хитиновый скелет коленчатых конечностей членистоногих.