Før besøget i Tivoli

Naturvidenskabeligt grundforløb

De fysiologiske virkninger af g-kræfter.

Spørgsmål der skal besvares:

Hvorfor er blodtrykket større i fødderne større end blodtrykket i hovedet?

___________________________________________________________________

Hvorfor øges pulsen, når man rejser sig op?

___________________________________________________________________

Hvordan kan blodet komme ned i fødderne, når trykket er større der end ved hjertet?

___________________________________________________________________

Hvilken sammenhæng er der mellem puls, slagvolumen og minutvolumen?

___________________________________________________________________

Hvorfor føler man sig tungere, når man kører rundt i Vertigo?

___________________________________________________________________

Hvorfor ændrer pulsen sig, når man kører rundt i Vertigo?

___________________________________________________________________

Hvorfor falder blodtrykket i hovedet, når man kører rundt i Vertigo?

___________________________________________________________________

Målinger før turen

Mål blodtryk og puls liggende, siddende og oprejst før turen.

___________________________________________________________________

Mål blodtryk og puls af en person, der er nedsænket i vand.

___________________________________________________________________

Pulsur og blodtryksmåler skal I selv medbringe. Begge dele skal kunne spændes fast til

kroppen.

Under besøget i Tivoli

Naturvidenskabeligt grundforløb

Hypoteser.

1. Prøv at formulere en hypotese, det vil sige en forventning om, hvordan de stående værdier for

blodtryk og puls vil være i forhold til de liggende værdier.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

2. Prøv ligeledes at formulere hypoteser om hvordan blodtryk og puls vil ændre sig under turen.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Målinger før, under og efter en tur i Vertigo.

1. Mål puls før, under og efter en tur i Vertigo.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

2. Mål blodtrykket under turen.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

3. Forsøg at gå langs en ret linje efter turen. Forsøg at stå på et ben efter turen.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Efterbehandlingsark C – 1

Naturvidenskabeligt grundforløb

Hjertet som en pumpe

Begreber:

Puls = hjertets frekvens = antal slag pr. minut

Slagvolumen = volumen blod der pumpes ud ved hvert hjerteslag

Minutvolumen = volumen blod der pumpes ud pr. minut.

Sammenhæng mellem begreberne:

hjertefrekvens slagvolumen minutvolumen

Eksempel hvor minutvolumen er fastholdt:

100 slag

minut

50 mL

slag 5000 mL 5 L

125 slag

minut

40 mL

slag 5000 mL 5 L

200 slag

minut

25 mL

slag 5000 mL 5 L

Samme volumen af blod der pumpes ud gennem hjertet pr. minut, kan opnås ved en høj puls og en lille

slagvolumen eller en stor slagvolumen og en lille puls. Hvis blodet er iltet lige godt uanset puls, vil hjernen

på den samme ilttilførsel i alle ovenstående tilfælde.

Opgave 1.

Hvor stor er pulsen, når slagvolumen er 80 mL og minutvolumen er 5 L?

Maksimal puls og slagvolumen. Hjertets frekvens kan øges til ca. 3 gange hvilefrekvensen (fra

60-80 til 200) og hjertets slagvolumen kan øges til ca. det dobbelte (fra 70-80 mL til 150 mL).

Hjertets minutvolumen kan kun øges, hvis mængden af returblod fra venerne øges. Da hjertets

maksimale frekvens er ens for trænede og utrænede personer, kan minutvolumenet kun øges,

hvis hjertets slagvolumen øges.

Opgave 2.

Beregn hjertets maksimale minutvolumen.

”Ohms lov” for en væskestrøm

trykforskelmodstand blodstrøm

Poiseuilles strømningslov

Jo mere tyktflydende blodet er jo større modstand

Jo længere blodåre jo større modstand. Dobbelt længde, dobbelt modstand

Jo større diameter, des mindre modstand. Hvis diameteren fordobles falder modstanden til 1/8-del.

Efterbehandlingsark C – 1

Naturvidenskabeligt grundforløb

Blodets funktion

Når blodet forlader aorta fordeles det i mange små arterier som har et samlet tværsnitsareal der er over

100 gange større end aortas. Herfra fordeles til kapillærerne hvor der igen sker en forøgelse af blodbanens

samlede areal. Blodet afgiver ilt og optager kuldioxid og affaldsstoffer. Det iltfattige blod forsætter via

vener op mod hjertet. Denne del forgår mod tyngdekraften og for at hindre tilbageløb er der klapper i

venerne, der hindrer dette (venepumpen)

Trykket p i en stillestående væskesøjle vokser lineært med dybden h.

p(h) g h

hvor

= densiteten af væsken og g = 9,82 N/kg

Kviksølv Hg har densiteten 13550 kg/m3. Beregn trykket på bunden af en 76 cm høj kviksølvsøjle med

bundarealet 1 m2

p(0,76 m) 13550 kg

cm3 9,82

N

kg 0,76 m = 101126

N

m2101 kPa 1 atm

Opgave 3.

Vis, at hver gang man går 1 cm ned i væskesøjle fyldt med blod stiger trykket med 104 N/m2, hvilket

svarer til 0,78 mm Hg. Blod har densiteten 1,06 g/cm3 = 1060 kg/m3

Luft har densiteten 1 kg/m3 ved jordoverfladen. Hvis vi antager atmosfæren er 10 km høj og har

den samme densitet hele vejen op, skal du beregne trykket på 1 m2 af en 10 km høj luftsøjle.

Hvor stor er trykket på bunden af en vandsøjle med højden 10 m og tværsnitsarealet 1 m2, når vand

har densiteten 1000 kg/m3.

Blodtryksforskelle i kroppen

Betragt en person der er 171 cm høj og hvor afstanden fra hjerte til hoved er 57 cm og afstanden fra hjerte

til fødder er 114 cm.

Hoved Hjerte Fødder

Aterietryk liggende 95 mm Hg 100 mm Hg 95 mm Hg

Aterietryk stående 51 mm Hg 100 mm Hg 183 mm Hg Animal physiology: adaptation and environment - Resultat for Google Books

Trykforskellen på 49 mm Hg mellem hjerte og hoved skyldes 5 mm Hg trykfald på grund af gnidning i årene

og 44 mm Hg trykforskel på grund af højdeforskellen.

Efterbehandlingsark C – 1

Naturvidenskabeligt grundforløb

Trykforskellen på 83 mm Hg mellem hjerte og fødder skyldes 5 mm Hg trykfald på grund af gnidning i årene

og 88 mm Hg trykforskel på grund af højdeforskellen.

Opgave 4.

Vis at en højde på 57 cm svarer til en trykforskel på 44 mm Hg.

___________________________________________________________________

Vis at en højdeforskel på 114 cm svarer til en trykforskel på 88 mm Hg.

___________________________________________________________________

Hvorfor forøges pulsen, når man rejser sig op?

Når man rejser sig ophobes blod i venerne. Omfordelingen af blodet resulterer i en mindskelse af

returblodet til hjertet og dermed en reduktion af hjertets slagvolumen. Slagvolumen aftager med 30-40 %,

når man rejser sig op. For at kompensere for den mindskede slagvolumen sættes pulsen op med 10-20 slag

pr. minut.

Hvorfor er hjerteblodtrykket det samme når man står og når man ligger ned?

blodtryk ved hjertet modstand puls salgvolumen

Når man står op øges modstanden mod blodets bevægelse samt pulsen, men slagvolumen aftager.

Tilsammen gør det, at blodtrykket ved hjertet er uændret.

Blodtryk i en siddende person. Blodtrykket falder fra hjertet og op mod hovedet, mens det stiger fra

hjertet og ned mod fødderne. I begge tilfælde er afstanden 75 cm fra hjerte til fødder og 30 cm fra hjerte til

hoved.

Hoved Hjerte Fødder

Blodtryk ved 1 G 100 mm Hg 120 mm Hg 175 mm Hg

Blodtryk ved 9 G 0 mm Hg 120 mm Hg 635 mm Hg

Medical Aspects of Harsh Environments, Volume 2, Chapter 33 ... Author: Ulf Balldrin

Opgave 5.

Blodtrykket ved 1 g: Hvor meget aftager trykket på grund af gnidning fra hjerte til hoved? Fra hjerte

til fødder?

___________________________________________________________________

Blodtrykket ved 9 g: Hvor meget aftager trykket på grund af gnidning fra hjerte til fødder?

___________________________________________________________________

Hjertekredsløbet.

Hjertet pumper blod op til hjernen mens tyngdekraften påvirker blodet med en kraft væk fra hjernen. Når

man trækker 5 G er det tryk der skyldes det kunstige tyngdefelt større end det tryk hjertet præsterer. Ved

store G-påvirkninger trækkes blodet ned i underkroppen, hvilket reducerer blodvolumenet i overkroppen.

Tilbageløbet af blod til hjertet reduceres og dermed også det volumen blod hjertet pumper ud pr. slag.

Blodtrykket falder og kroppen kompenserer ved at forøge pulsen.

Lungekredsløbet.

Når kroppen udsættes for store G-kræfter i retningen fra hoved til fod, vil fordelingen af blod i lungerne

ændres. Alveolerne i lungens nederste del presses sammen og i den øverste del ekspanderer de. Resultatet

er, at 50 % af blodet der passerer lungerne, ikke iltes tilstrækkeligt.

Efterbehandlingsark C - 2

Naturvidenskabeligt grundforløb

Vertigo

Fortolkning af inddelingen på y-aksen:

1-tallet på y-aksen svarer til at man vejer det man plejer.

2-tallet på y-aksen svarer til, at man vejer det dobbelte.

0 på y-aksen svarer til, at man er vægtløs.

Spørgsmål uden beregning:

1. Hvor lang tid tager turen?

___________________________________________________________________

2. Hvad svarer de første 40 sekunder på grafen til?

___________________________________________________________________

3. Hvis du sad på en badevægt – hvor meget viser den så maksimalt under turen?

___________________________________________________________________

4. Er man på noget tidspunkt vægtløs under turen?

___________________________________________________________________

5. Hvis man sidder på en badevægt, hvor stor forskel er der så mellem visningen i toppen og i bunden

i de tre hurtige omdrejninger omkring 90 s?

___________________________________________________________________

6. Hvis Vertigo blev stillet vandret, ville der så være en forskel i vægtens visning under de tre hurtige

omløb? Hvis du svarer nej, hvor meget ville vægten så vise?

___________________________________________________________________

Vertigo

Fart i cirkelbevægelsen.

Farten i en cirkelbevægelse er givet ved

fart omkreds

omløbstid

Efterbehandlingsark C – 2

Naturvidenskabeligt grundforløb

Opgave 5.

Beregn farten, når omløbstiden er 4,5 sekunder og radius er 20 m (ca. 28 m/s)

___________________________________________________________________

Lav en tegning af en cirkel, hvor du viser farten med retning (hastigheden) i toppen, i bunden og

halvt oppe i hver side.

___________________________________________________________________

Acceleration i cirkelbevægelsen. Når man kører rundt i en cirkel skal der være en mod centrum rettet

acceleration, så man ikke ryger ud af tangenten. Accelerationen i en cirkelbevægelse er givet ved

acceleration (fart)2

radius

Opgave 6.

Beregn accelerationen, når omløbstiden er 4,5 sekunder og radius er 20 m (ca. 39 m/s2)

___________________________________________________________________

Vis at denne acceleration er ca. 4 gange så stor som tyngdeaccelerationen g.

___________________________________________________________________

Centrifugalkraft. Når man sidder i ballongyngen føler man en udadrettet kraft (centrifugalkraft)

Opgave 7.

Argumenter for, at denne centrifugalkraft er 4 gange så stor som tyngdekraften.

___________________________________________________________________

Kraftpåvirkning i top og i bund. I toppen er påvirket af en nedadrettet tyngdekraft og en opadrettet

centrifugalkraft. I bunden er man påvirket af en nedadrettet tyngdekraft og en nedadrettet centrifugalkraft.

Opgave 8.

Argumenter for, at man i toppen vejer 3 gange mere end normalvægten og at man i bunden vejer 5

gange mere end normalvægten.

___________________________________________________________________

Vægtløs.

Man føler sig vægtløs i toppen, når tyngdekraften er lige så stor som centrifugalkraften.

Hvor stor fart skal Vertigo køre med, for at man er vægtløs i toppen?

___________________________________________________________________

Argumenter for, at den fart, hvor man er vægtløs, kan findes af ligningen

___________________________________________________________________

(fart)2 tyngdeacceleration radius

Opgave 9.

Hvor stort bliver dit blodtryk i benene og i hovedet, når du udsættes 3 g.

___________________________________________________________________

Hvor stort bliver dit blodtryk i benene og i hovedet, når du udsættes 5 g.

___________________________________________________________________