УДК 372.853
МЭКГЭВ FIZIKA KURSUNDA BIOFIZIKA ELEMENTL9RIND9N ISTIFAD9
КЭММОУ 9FQAN M9HM9DALI OGLU
p.ü.f.d., ADPU-nun fizika fakültasinin dosenti, Баку, Азербайджан
Annotasiya: Mdqalddd шэШэЪ fizika kursunun tadrisi zamani biofizikaya aid materiallardan istifada yollari göstarilmi§dir.
Agar sözlsr:fizika, kimya, biologiya, fanlararasi alaqafizikanin tadrisi texnologiyasi, biofizika
Biofizika elmi fizika, kimya va biologiya kimi tabiat elmlarinin sintezi asasinda yaranmi§dir. Bu elmin yaranma tarixini italyan alimlari Qalvani va Voltanin arasinda gedan mübahisa dövründan götürüblar. Bela ki, Volta elektrik carayaninin cansiz, Qalvani isa canli tabiatda amala galdiyini iddia etmi§lar. Maraqli odur ki, burada maglub olmayib, alimlarin har ikisi qalibdir. Volta elementinin kafi va biocarayanlarin qeyda alinmasi bunu bir daha sübut edir. Volta elementi texnikada geni§ tatbiq olunsa da, proyeksiya qalvanometri vasitasila insan orqanizminin biocarayaninin öl9ülmasi maktab fizika kursunda öyranilir. Biofizikanin yaranma ya§inin az olmasina baxmayaraq onun elektrobiologiya, bioritmologiya, heliobiologiya, biogeofizika va s. kimi sahalari da vardir. Maktab fizika kursunda öyranilan bölmalarin hamisinda biofizika i§tirak edir. Bela ki, bütün bioloji proseslar fiziki hadisalarla birga ba§ verir. Bioloji hadisani qeyda almaq mümkün olmasa da, fiziki asanliqla qeyda alinir. Ona göra da bioloji prosesi mü§ayiat edan fiziki hadisalari qeyda almaqla hamin bioloji proses haqqinda müayyan fikir yürütmak mümkündür. Fizika darslarinda bir sira tarixi epizodlardan söhbat a9maqla §agirdlarin diqqatini biofizikaya dair masalalara calb etmak faydalidir. Bütün canlilar hayati boyu elektrik va maqnit sahasinin tasiri altinda olur. Bu tasiri fiziki cahatdan bela izah etmak olar: hüceyradaxili mayeda ionlar va dipol §aklinda olan su molekullari var. Xarici elektrik va maqnit sahalari bu ionlarin yürüklüyüna va su molekullarinin mahluldaki vaziyyatina müayyan tasir edir. Bu sahalarin dayi§masi burada da öz tasirini göstarir. Bu isa toxumalarin bioloji halinin bu va ya digar istiqamatda dayi§masina va sonda sinir sistemina öz tasirini göstarir.
VII sinif fizika kursunda maye va qazlarin harakatini §agirdlara öyradarkan va hidrodinamika qanunlarindan dani§arkan badanimizdaki qan damarlarinda qanin harakati, tababatda istifada olunan §pris, pulverizator, inqalyator, su §irnagi nasosu va s. cihazlarin i§ prinsipinda hidrodinamika qanunlarinin tatbiqindan söhbat a9saq, bu, §agirdlarin maragina sabab olacaqdir va onlarin aldiqlari biliklarin praktik ahamiyyati aydin olacaqdir.
Damarda qanin harakat sürati tazyiqla da alaqadardir.Qanin sürati artdiqda tazyiq azalir va aksina, azaldiqda artir. Ona göra da müayyan xastalik mü§ahida edildikda qan tazyiqini öl9ürlar. Bu cihaza sfiqmomanometr deyilir. Hami termometrlardan istifada eda bildiyi kimi sfiqmomanometrdan da istifada etmayi bacarmalidir.
Bu cihazin i§i 9ox sadadir: rezin borunu qola sariyib armudcuqla ona hava verilir. Bu zaman aorta sixilir va qan axmasi dayanir va nabzin vurmasi olduqca zaif e§idilir. Sasin kasilmasi onu göstarir ki, aorta tamam sixilmi§dir. Tadrican hava rezin borudan buraxilir. Bu proses aydin sas e§idilana qadar davam etdirilir. Sixilmi§ arteriyadan qan ke9dikda ilk sas tonu e§idilir. Bu anda manometrin göstardiyi tazyiq qeyd olunur. Bu tazyiqa sistolik va ya maksimal tazyiq deyilir. Rezin borudan havanin sonraki bo§almasinda sas tamam itir. Arteriya sarbast buraxildiqda yena manometrin göstari§i qeyd olunur. Bu tazyiq distolik va ya minimal tazyiq adlanir.
Tazyiq mövzusu öyranilarkan bazi heyvanlarin dü§mandan qorunmaq ü9ün ranglarini neca dayi§dirmaklarindan söhbat a9maq olar. Masalan, qurbagayabanzar koramal öz badaninin müayyan yerinda hipertoniya yaratmaqla dü§mandan müdafia olunur. O, ba§indaki damarlarda qan tazyiqini artirmaqla darisinin rangini dayi§ir va dü§man ü9ün qorxu törada bilacak ranga girir.
Bütün canlilar hava tazyiqinin dayi§masini yax§i hiss edirlar. Temperatur artiqca tazyiq azalir. Bark isti havada daniz saviyyasinda havanin tazyiqi 1000-1500 m yüksaklikdaki qadar olur. Tazyiqin
azalmasina mütanasib olaraq havadaki oksigen da azalir. Bu da ürak-damar xastalikli adamlarda oksigen 9ati§mazligi naticasinda sahhatin pisla§masina gatirir. Demali, hava haqqinda malumat takca kand tasarrüfati va naqliyyat ü9ün deyil, ham da tibbi cahatdan da faydalidir.
XVI asrda ya§ami§ ma§hur tabil Parasels qeyd etmi§dir ki, külak, ildirim va iqlimin neca amala galdiyini yax§i bilan adamlara insanlarin xastalanmasinin sabablari da malumdur. Hava tutulduqda bir 90X heyvanlar narahat olur, inaklar hayacanla malayir, itlar ildirimqabagi asabi halda ulayir, qari§qalar öz yuvalarinin darinliklarinda gizlanirlar.
Yel xastaliyina tutulmu§ adamlar özlarini "canli barometr" kimi aparirlar. Yagi§dan avval onlarda xüsusi agrilar amala galir. ötraf mühitdaki dayi§ikliklari birinci növbada sinir sistemi hiss edir. Saglam adamlar bu dayi§ikliya laqeydlik göstarib buna uygunla§irlar.
Raqsi harakat va tezlik haqqinda fiziki biliklari bioloji obyektlara tatbiq etmak mümkündür. Bela ki, heyvanlarda ürak döyüntüsü tezliyi onlarin 9akisi ila tars mütanasibdir. Yani heyvanin 9akisi na qadar azdirsa onun ürayi bir o qadar tez-tez a9ilib yigilir. Kütlasi 150 t olan balinanin ürayi daqiqada 7, kütlasi 3 t olan filin ürayi 46, kütlasi 1,3 kq olan pi§iyin ürayi 240, kütlasi 8 q olan ariqu§unun ürayi isa 1200 dafa vurur. insan ürayi isa orta hesabla 70-75 dafa yigilir. Yigilma 0,49 saniya davam edir. Har yigildiqdan sonar isa 20 san fasila olur. Adam qidalandiqdan sonra an 9ox intensiv §akilda faaliyyat göstaran üzv hazm aparati olur. Ba§ beynin normal faaliyyati ü9ün kifayat qadar qan 9atmadiqda adami yuxu basir. Ürak har dafa yigilanda aortaya 60-80 millilitr qan verir. Agir fiziki i§ göranda bu miqdar 200 millilitra qadar qalxir. insan sakit halda olduqda ürak daqiqada 6 litr qani badanda dövr etdirir. Atlet qa9diqda va ya agir fiziki i§ gördükda bu miqdar 35-40 litra 9atir.
insanin tanaffüs sistemina Boyl-Mariott qanununu tatbiq etmak olar. Burada atmosfer tazyiqi mühüm rol oynayir. Adam nafas alarkan xüsusi azalalarin kömayi ila elastik toxumalardan ibarat ag ciyarlar geni§lanir, hacm böyüdüyündan tazyiq a§agi dü§ür va xarici hava atmosfer tazyiqinin tasiri altinda asanliqla ag ciyarlara daxil olur. Bu zaman temperatur dayi§madiyindan izotermiklik §arti ödanilir. Nafas verarkan dö§ qafasi yigilir, ag ciyar toxumalarini dartan azalalar bo§alir, hacm ki9ildiyindan tazyiq artir va i§lanmi§ hava ag ciyarlardan 9ixir. Tanaffüs zamani adamin yalniz ag ciyari deyil, bütün badani i§tirak edir. Six tükla örtülü ba§in darisi da tanaffüs edir. Tanaffüsün intensivliyina göra dö§ qafasi, qarinüstü dari, küraklar ön sirada gedir. Hatta ag ciyarlar da onlara 9ata bilmir.
Sada mexanizmlardan lingi öyranarkan biologiya kabinetindaki ayani vasitalardan istifada etmak olar. Heyvan skletindaki bütün sümüklarda, demak olar ki, ling elementlai vardir. Bunlar müayyan manada sarbastlik daracalari olan, ba§qa sözla sarbast harakat eda bilan sümüklardir. Qol ayaq va barmaq sümüklari, qafa tasi, alt 9ana va hatta pi§iyin harakat edan dirnaqlari da ling kimi nazardan ke9irila bilar. Ov iti va maralin uzun ayaqlari onlarin böyük güc sarf etmadan bark qa9masini tamin edir. Buldoqun 9anasinin qisa va enli olmasi tutdugu a§yalari buraxmamasina kömak edir.
Agacin gövdasina da ling kimi baxmaq olar. Burada qollardan biri gövdanin özü, digari isa onun torpaqda olan köklaridir. Bu lingin firlanma oxu gövdanin torpaqdan 9ixdigi nöqtadan ke9ir. Linga tatbiq olunan qüvvadan bir tarafdan torpagin müqavimati, o biri tarafdan da külayin va ba§qa cisimlarin tasiridir. Polad va §am agacinin kökü darina etdiyindan onlari asanliqla yixilmaqdan qoruyur. Küknar agacinda isa kök darina getmadiyindan tez yixilir.
Boru§akilli konstruksiyalarin na ü9ün möhkam oldugunu bilmakdan ötrü canli tabiata müraciat etmak kifayatdir. Bütün canlilarin iri sümüklarinin orta hissasinda bo§luq olur. Danli bitkilarin gövdalarinda da bela bo§luq olur. Bu, bir tarafdan yüngüllük, digar tarafdan da möhkamlik amala gatirir. Parisda Eyfel qüllasinin i9arisi bo§, boru§akilli metal hissalarindan tikilmasinin sababi da bununla izah oluna bilar. Qu§larin da sümüklarinin i9arisinda bo§luq va ya hava olmasini, ovlarda yüngüllük amala galmasi va u9u§ qabiliyyatinin artmasi baximindan nazardan ke9irmak olar.
Baligin üzgac qovugu azot, oksigen va karbon qazindan ibarat qari§iqla dolu olur. Baliga lazim olan anda hamin qaz qari§iginin hacmi artib azala bilir. Qovuq sixildiqda, baligin hacmi 9akisi artir.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
O asanliqla suyun darin qatlarina gira bilir. Qovuq geni§landikda isa onun hacmi 9akisi azaldigindan tezlikla suyun sathina dogru qalxa bilir. Bu zaman baliqlar Arximed qüvvasindan istifada edirlar.
Fizika qanunlarindan istifada edarak öz hayati talablarini ödayan heyvanlara aid 9ox misallar gatirmak olar. Masalan, daniz ulduzunun gazmak ü9ün ayaqlari yoxdur va o buna he9 bir ehtiyac da hiss etmir. O kisasini su ila doldurur va xüsusi azalalarinin gücü ila bu suyu buraxir. Bu halda özü su axinin aksi istiqamatda harakat edir. Demali, burada qapali sistem ü9ün impulsun saxlanma qanunundan istifada edilir. Reaktiv tayyaralar da hamin prinsipla u9ur.
Canli orqanizmlarin he9 biri mühitin tasadüfi qonagi deyil. Har bir canli, mürakkab va olduqca müta§akkil varligin fövqalada ki9ik bir hissasidir. insan dogulandan ölana qadar elektromaqnit tabiatli va geni§ tezlik diapazonunu ahata edan §üalanmalarin tasiri altinda olur. Bu diapazona radioaktiv §üalanmanin tarkibinda olan qamma §üalarindan tutmu§ adi gözla görünan i§iga qadar, infraqirmizi §üalardan tutmu§ an uzun radiodalgalarina qadar, tezliyi tadrican dayman elektrik sahalarindan maqnit sahalarina qadar daxildir.
Planetimizin canli alaminin amala galmasini, inki§afini, hayat va faaliyyatini elektromaqnit dalgalarindan kanarda tasavvür etmak olmaz. Elektromaqnit dalgalarinin tasirini asasan Ü9 qrupa bölürlar:
1) ötraf mühitda ba§ veran elektromaqnit proseslarinin canlilara, onlarin hayat va faaliyyatina tasiri;
2) Canli orqanizmlarin öz daxilinda amala galan elektromaqnit tasirlari;
3) Orqanizmlar arasinda ba§ veran elektromaqnit tasirlari.
Müxalif növ §üalanmalarin orqanizm daxilindaki proseslara tatbiqi fotobiologiyada öyranilir. Rentgen va qamma §üalarinin tasirini öyranan elm bölmasi radiologiyadir.
Elektromaqnit sahasi canlilara tasir edarak toxumalari qizdirir, molekullari raqsi harakata gatirir, ionlarin yerdayi§masina sabab olur.
Zaif elektromaqnit sahalarinin tasiri ila insanlarda görma, e§itma, duyma hislarinin pozulmasi mü§ahida edilir. Bu pozulmalar putoloji halda daha tez nazara 9arpir.
Fizika ila biologiyanin alaqasina aid masalalar tartib etdikda va bu masalalarin fizika qanunlarindan istifada edarak hall etdikda §agirdlarin maragina sabab olar. Dövra hissasi ü9ün Om qanununun orqanizmlardaki hüceyralararasi mayedan hüceyradaxili mayeya ionlarin ke9masina tatbiq edak. Bu yolla har bir ionun hüceyra daxilinda da§idigi su molekullarinin sayi tapila bilir. Sivri quyruqlu, yasti badanli yirtici skat baliginin elektrik enerjisi istehsal edan xüsusi orqani var. O, bu elektrikdan öz növündan olan baliqlarla alaqa saxlamaq va ya samtini tayin etmak ü9ün deyil, müdafia olunmaq va ya hücum etmak maqsadila istifada edir. Orta 9akili skat baligi öz elektrik orqaninda 220 V garginlik yarada bilir. Onun buraxdigi va daniz suyundan ke9an impulsdaki carayan §iddati 15 A-a 9atir va saniyanin minda ikisi qadar vaxt davam edir. Bir-birinin ardinca göndarilan va bir saniya müddatinda davam edan bu impulslar 9oxlugu 100-dan artiq olar. §agirdlara bela suallarla müraciat etmak olar:
1) Skatin elektrik orqani bir impuls göndarmak ü9ün na qadar güc sarf edir?
2) impulslar seriyasina sarf olunan orta güc na qadardir?
3) Bir impuls göndarilarkan görülan i§ na qadar olar?
4) Bir kilovatt enerji 6 qapikdirsa, skat baliginin impulslar seriyasi yaratmaq ü9ün sarf olunan enerji na qadar olar?
5) Farz edak ki, baligin qabul etdiyi qidanin har qraminda 4 kC enerji toplanmi§dir. Onda baliq bir impuls istehsal etmak ü9ün na qadar qida qabul etmalidir? Qidanin faydali i§ amsalini 100 % götürün.
§agirdlar bilirlar ki, §iddati 1 A olan carayan, potensiallar farqi 1 V olan iki nöqta arasindan
c
ke9dikda gücü 1 Vt olan i§ görür. 1 Vt=1— - dir. Adi carayana aid olan bu tarifi baligin istehsal
etdiyi impulsa da tatbiq etmak olar. Bu §artla ki, impulsdaki garginlik va carayan dayi§malari eyni vaxtda ba§ versin.
insan azalasinin faydali i§ amsalinin hesablanmasina aid masala da vermak olar. Bilirik ki, har hansi yükü müayyan h yüksakliyina qaldiririqsa A = mgh qadar i§ görülür. Bu zaman hamin cismin Yera nisbatan görülan i§a barabar potensial enerji ehtiyyati olur. Burada f.i.a. faydali i§in tam i§a nisbati kimi tapilir. Adatan sarf olunan enerji ila görülan i§in farqina barabar qiymatda enerji istiliya çevrilir. Bazan ela olur ki, bir sistem, masalan azala, baçqa sistemin, masalan ali va ya ayagi harakata gatirir. Bu da öz növbasinda baçqa bir sistemin harakatina sabab olur. Bu halda ümumi f.i.a. sistemi ayri-ayri marhalalarinin f.i.a.-nin hasillari kimi hesablanir. Bela bir izahatdan sonra a§agidaki masalalarin hallina baxmaq olar.
özala 3kN qüvva ila tasir edarak 2 sm qisalmiçdir. a) Bu zaman na qadar i§ görülmü§dür.
b) Bu prosesda 90 C istilik ayrildigini bilarak f.i.a -ni tapin.
c) Bu halda kütlasi 50 kq olan canlinin agirliq markazi 10,8 sm yüksakliya qalxmiçdirsa onun enerji ehtiyyati na qadar artmiçdir?
d) insan skeletinin linklar sisteminin f.i.a na qadardir?
Biofizika xarakterli suallar fannlararasi alaqanin inkiçaf etmasi va inteqrasiyanin yaradilmasina kömak edir.
9D9BIYYAT
1. Енохович. А.С. Справочник по физике и технике.-М.Просвещеное, 1983.
2. Физический энциклопедический словары. М. Советская энциклопедия, 1983
3. Основы методики преподования физики в средней школе. Под. ред. В.Г.Разумовскый. М. Просвещение, 1984
4. Парфентьева Н.А.Борник задач по физике 10-11 классов.:-М. Просвещение, 2007
5. П.А.Пашаев. "Физика и живой мир (на азербайджанской физике ) Баку. 1972
6. П.А.Пашаев. Вопросы преподавания физики в средней школе. Баку. 1987