Biofizika

UNIVERSITETI I SHKENCAVE MJEKËSORE

,, REZONANCA”

Prof. Dr. Meleq BAHTIJARI

BIOFIZIKA

FIZIKA DHE MJEKËSIA

Fizika dhe mjekësia janë në lidhshmëri që nga zanafilla e tyre. Dikur zhvilloheshin nën kulmin e filozofisë, por me zhvillimin e njohurive mbi fenomenet e ndryshme, rritet gama e fenomeneve që studiohen dhe fillon ndarja e shkencave sipas fenomeneve të trajtojn. Kështu lind shkenca e biologjisë, fizikës, kimisë, qe merren me fenomene që i takojnë natyrës, përkatësisht ligjeve të natyrës. Më pastaj mjekësia që merret me studimin e shëndetit të njeriut, sëmundjeve dhe shkakun e tyre. Por, mjekësia me sukses të plotë e shpjegon shëndetin dhe sëmundjet, duke i marrë njohuritë mbi ligjet nga shkencat e natyrës.

Me zhvillimin e njohurive te reja ne shkenca të ndryshme, ka lëmi te hulumtimeve shkencore, ku materia e studimit të një disipline shkencore arrin të sqarohet me sukses te plotë vetëm me metoda hulumtimi dhe ligje te një disipline tjetër shkencore. Kështu, lind një varshmëri reciproke në mes të disiplinave të ndryshme për tërësi të veçanta. Kjo ndodhë edhe në shumë fenomene të sistemeve të gjalla biologjike, ku sqarimi është i lehtë duke u mbështet mbi ligjet e fizikës. Prandaj, njohja e ligjeve te fizikës, shumë herë, është e nevojshme dhe e domosdoshme për të gjithë ata që merren me studimin e sistemeve biologjike, përkatësisht fenomeneve në mjekësi. Duke u nisur nga kjo, disa shkencëtar të fizikës dhanë kontribut të çmuar në lëmi të mjekësisë, po edhe kundërta, shkencëtarë të mjekësisë kontribuan në njohjen e shumë fenomeneve te fizikës.

Kështu, fizikanet Licenco dhe Galileo të parët matën temperaturën e trupit të njeriut dhe vërtetuan pa ndryshueshmërinë e saj. Ndërsa, mjeku Poason hulumtoi rrjedhjen e lëngjeve, si fenomen fizik, që në hemodinamikë ka një përdorim të gjerë. Gjilberti, ishte i pari që zbuloi ngarkesat elektrostatike te trupat e ndryshëm, ndërsa Galvani, po ashtu mjek, zbuloi rrymën në nervat lumbale te bretkosës, që është një fenomen i fillimit te njohurive në elektrofiziologji.

Më pastaj është i njohur zbulimi i J.R. Mayerit, në termodinamikë, te transformimi i energjisë. Po ashtu mjek ishte edhe H.Holmholtz që dha kontribute në lëmin e elektrodinamikës, përkatësisht optikës. Thjesht, pa njohurit nga optika nuk mund te sqarohet në mënyrën e duhur funksionimi i syrit, aparaturat e endoskopive. Po ashtu edhe pa njohuritë mbi valët në mekanik nuk sqarohet as funksionimi i veshit. Lëmi te tilla në biosistem që kërkojnë njohje të ligjeve të fizikës për tu sqaruar ka mjaft. Proceset termodinamike të pa ekuilibruara si edhe ekuilibruara në organizëm te sistemeve biologjike nuk mund te mendohen pa njohurit mbi proceset fizike nga termodinamika. Proceset termodinamike, te pa ekuilibruara shpjegohen me shumë sukses me ekuacione jo lineare. Sot, pa ultrazë, dhe rreze X, vështirë se mund të mendohet diagnostifikimi dhe kurimi i disa sëmundjeve. Nuk mund të mendohen njohjet e mikrostrukturave biologjike: histologji, citologji, mikrobiologji etj. pa mikroskop. .

Me ndihmën e ligjeve të mekanikës me lehtësi sqarohet: statika, lëvizja e trupit të njeriut dhe sistemi kompleks i forcave të brendshme lloz – muskul, në sistemin lokomotorik.

Laserët kanë gjet aplikim në mjekësi, veçmas te operacionet precize. Në mjekësi është zhvilluar lëmi e veçantë e zbatimit të bërthamave të caktuar radiologjike, që njihet si mjekësia nukleare, në diagnostifikim dhe kurim.

Fizika ka dhënë mjete dhe mënyra që bënë përparime të mëdha në mjekësi, përkatësisht në biologji.

Zhvillimi i njohurive mbi sistemet kibernetike i dha një puls shtesë zhvillimeve ne sisteme biologjike, në tërësi. Prandaj, mjekët janë të pafuqishëm në diagnostifikim meritor, pa të dhënat që i mundësojnë aparatet e teknologjisë bashkëkohore te bazuara mbi ligjet e fizikës dhe të arriturat e elektronikës.

Nga këta shembuj shihet se zbatimi i njohurive te ligjeve të fizikës në sisteme biologjike, jep një disipline të re shkencore-interdisciplinare. Kjo disiplinë shkencore për herë të parë citohet në vitin 1892 nga shkencëtari anglez Karl Pirson dhe quhet biofizikë.

Biofizika si shkencë ka për studim sistemet e gjalla në të gjitha nivelet: molekulare, qelizore, mbi qelizore, deri në sistemin e biosferës. Metodologjia e saj kërkimore bazohet kryesisht në metodat shkencore të fizikës, por edhe në të arriturat kimisë, matematikës dhe kibernetikës.

Biofizika, me përdorimin e ligjeve të fizikës, po edhe kimisë, sqaron proceset fiziko -kimike të qelizës, ligjin e ndarjes së saj, përcjellshmërinë nervore, shndërrimet energjetike në mes të qelizës dhe rrethinës. Studion fenomenet te molekulat dhe makromolekulat që hyjnë në përbërjen e organizmit (proteinat, polisaharidet, lipidet, acidet nukleike). Merret me studimin e strukturës se materies “së gjallë”, dukuritë e ngacmimeve në inde dhe organizma, funksionimin e organeve të ndryshme, baraspeshën energjetike, dukuritë bioelektrike në organizëm, proceset termodinamike të ekuilibruara dhe të pa ekuilibruara etj. Po ashtu trajton sistemet biologjike dhe modelimet e biosistemeve. Me metoda matematike kryen modelime matematikore të sistemeve të ndryshme biofizike.

Biofizika për te studiuar ka strukturë materie ndër më te ndryshmet, prandaj ka edhe nën disiplinat e saj. Ndarja e disiplinave, si kriter qendrorë ka materien e studimit, dhe metodat fizike. P.sh. Modulimet matematikore, metodat fizike të mekanikës, termodinamikës dhe elektromagnetikes, pastaj metodat kibernetike dhe disa lëmi të teknikës.

1.1 MATERIA DHE FENOMENET

Shkencat natyrore për bazë studimi kanë fenomenet natyrore, përkatësisht natyrën dhe interaksionet e fenomeneve në natyrë. Natyrën e përbëjnë të gjitha objektet materiale: substancat dhe fushat fizike.

Substanca është formë e materies që konsiderohet në ”prehje” për kondita të veçanta. Ndërsa fushat fizike përherë përhapen, e në vakum përhapen me shpejtësinë e dritës. Nuk ekziston fushë fizike në ‘qetësi.’ Fushat fizike janë: fusha elektromagnetike, gravitacionale dhe nukleare.

Drita është fushë fizike, përkatësisht valë elektromagnetike, e cila del nga atomet ose molekulat që kanë gjendje ekscitim. Drita me rastin e ndeshjes ne trupa tjerë shndërrohet në trajtë tjetër energjie. Materia është në lëvizje të përhershme dhe shkalla më e lartë e lëvizshmërisë së saj janë proceset psikike.

Materia ka: strukturë, formë, vetitë, mundësi të interaksionit dhe mundësi transformimi si rrjedhim i interaksioneve të lartpërmendura. Prandaj, shkencat e natyrës merren me të gjitha këto që i cekem për materien.

Substancat dhe fushat fizike, përkatësisht materia, karakterizohet me strukturë diskrete. Në natyrë nuk ka strukturë substance ”monolite”, por të ndarë në pjesë më të vogla, që janë të organizuara në forma të veçanta me forca ndërlidhëse. Pjesa më e vogël, e mundshme, e materies-substancës konsiderohet madhësi formuese elementare, elektroni, protoni, neutroni, kuantet. Ndërsa për fusha fizike janë kuantet, që emërtohen me përkatësin e fushës që i takojnë; p.sh. kuanti i dritës është fotoni, rrezatimit termik është fononi, ai i fushës gravitacionale gravitoni.

Disiplina që merret me studimin e strukturës së substancave quhet morfologji. Varshmërisht për atë qe e studion edhe emërtohen. P.sh. histologjia merret me studimin e strukturës së indeve, citologjia me studimin e qelizës, molekulën e studion biologjia molekulare, përkatësisht fizika molekulare, atomin e studion fizika atomike etj. Por, edhe pse veti e përbashkët te të gjitha format e paraqitjes materies është përbërja diskrete, substancat mund te mos kanë edhe veti e përbërje të njëjta. Përbërja e materialeve organik është më e ndërlikuar se te materialet joorganike. Vetia si karakteristikë që e veçon substancën është rrjedhim i përbërjes specifike te substancës. Mirëpo, ekziston edhe mundësia që objektet të kanë një e më shumë veti të përbashkët. p.sh. elektrizim, forcë mekanike, fërkim, mundësi rrjedhje etj. Ka edhe veti që janë mjaftë specifike: ndjeshmëria psikike e që u takon vetëm organizmave të gjalla me organizim të lart. Por te substancat ka edhe veti formale, si p.sh. ngjyrimi i ndonjë objekti.

Për te studiuar fenomenin në natyrë, veçohet objekti ose grupi i objekteve, përkatësisht një element ose grup elementesh që e krijojnë fenomenin. Aty vazhdohet të përcjellën shfaqja e

fenomenit, ose e fenomeneve dhe çdo ndërrim i mundshëm i pjesshëm ose i tërësishëm i fenomenit. Objektet ose grupi objekteve që vështrohen për fenomenin e caktuar, ndahen në vështrim nga objekte të tjera që mund të jenë pranë. Kështu, nga objekti ose objektet arrihet të bëhet vështrimi i fenomenit ose fenomeneve si një faze e dukurisë që ngjanë si tërësi në natyrë.

Ndarja e një pjese të ”natyrës” me objekte, që jep dukuri me të gjitha veçorit e një fenomeni quhet sistem. Prandaj, ajo që rrjedh prej kësaj tërësie të ndarë, është dukuri natyrore dhe quhet fenomen. Fenomeneve që janë në funksion kohe quhen procese.

PROCESET INFORMUESE TE NJERIU

Njeriu nga ambienti i jashtëm, pranon dhe jep informata. Informatat i regjistron në organet receptorë, të cilat me veprime retroaktive i përcjellin në tru ku kryhen analizat e tyre që informojnë për gjendjen e sistemit prej nga vijnë informatat. Në bazë të mundësive regjistruese me të cilat disponon organizmi i njeriut, dallohen këto sinjale informuese: optike, akustike, termike, mekanike, shijes dhe nuhatjes. Të gjitha këto sinjale kanë receptorët përkatës në sy, veshë lëkurë, gjuhë dhe hundë. Çdo njëra nga këta receptorë karakterizohet me prag të pranimit të energjisë ose ndjeshmërisë së zbërthimit (ndarjeve) të sinjalit. Pragu nuk ka vlerë konstante, por zakonisht konsiderohet ndonjë nivel energjetik ose nivel tjetër që gjasa e receptimit të sinjalit është e caktuar si gjasë e përgjegjëjes së drejtë në pranimin e sinjalit - minimumi i asaj përgjegjëje (zakonisht merret që kjo gjasë të jete 1/2).

Njeriu dhe gjallesat e tjera karakterizohen me mekanizma të caktuara të sistemeve informative me anë të të cilave koordinojnë raportet me rrethinën.

Aftësia pranuese e informatave te njeriu merret se është 0.6 deri 0.8 bit/ s. Kjo varet nga aftësitë individuale, kushtet e punës, rrethina etj. Njeriu si sistem operativ informues është shumë i përsosur, dhe tek ai zhvillohen procese shumë të rëndësishme: pranimi i informatës, kodimi i saj dhe dekodimi, përpunimi i sinjaleve, pranimin e përpunimin e plotë - mendimi, vendosjen e zgjedhjes dhe realizimin e saj.

Sinjalet optike i regjistron retina e syrit dhe ka në funksion 107-108 receptorë optikë gjatë ditës, ndërsa 108 - 109 receptorë gjatë natës. Shumë nga këta receptorë bashkëveprojnë dhe formojnë njësitë e nënsistemeve receptive të cilat mund të pranojnë 10 ngacmime dhe përcjellin me shpejtësi 70 bit / s.

Nervi optik i cili bartë informatën prej retine deri në tru ka përafërsisht 106 aksona që çdo njëri mund të bartë afër 300 impulse në sekondë, prandaj shpejtësia e bartjes së informatës me këta akson mund të jetë 3
108 bit/s, që praktikisht është pranë maksimumit të shpejtësisë me të cilën ai pranon informatën. Truri ka mundësi të shfrytëzoj vetëm një numër të vogël të fluksit të këtyre informatave që arrijnë nëpërmes të syrit.

Syri i njeriut vetëm për 0.1s, te objektet dallon ngjyrën, formën, dimensionet, ndriqueshmërin, pozitën ndaj trupave etj. por vetëm pak prej tyre i memoron.

Sinjalin akustik e pranojnë receptorët e dëgjimit (104 deri 5∙10) që veprimet e tij mekanike i shndërrojnë në sinjale që i përcjellë si informatë në tru, të cilat i përpunon analizatori. Pragu i ndjeshmërisë për valët akustike është përafërsisht 0.0002 N/m2, përkatësisht 7 % e intensitetit të tyre fillestar.

Aftësia e analizatorëve pranues është 0.6 deri 8 bit /s për një receptor. Fluksi informativ për tërë analizatorin është 2∙104 deri 5∙104 bit/s që është shumë më e vogël se analizatori i informatave të pamurit.

Truri nga qendrat e ndryshme receptive pranon vetëm një numër të kufizuar informatash, e ajo varet nga lodhja, pagjumësia, uria etj.

Sinjalet e dëgjimit, truri mund t'i pranoj me shpejtësi 70-80 bit/s.

Shqisa e shijes ka 5∙(106-107) receptorë të cilët veprojnë në reagensë elektrokimikë e që informatën në tru e përcjellin me shpejtësi 1-10 bit/s.

Shqisa e nuhatjes ka 7∙(107-108) receptorë që informatën e përcjellin në tru me shpejtësi 1-10 bit/s

Sinjalet e shtypjes dhe temperaturës i regjistrojnë receptorët e lëkurës që në numër janë 104-105. Informatën në tru e përcjellin me shpejtësi 2∙103 bit / s.

II. BIOMEKANIKA

2. ELEMENTET BIOMEKANIKE

Për njohjen e anatomisë funksionale të trupit të njeriut dhe kompleksitetit të lëvizjeve të tij, biomekanikën e qarkullimit të gjakut dhe vetive të tij, procesin e frymëmarrjes, vetive elastike të muskujve dhe kockave, frakturën e kockave, shtypjen në enë të qarkullimit të gjakut, impulset dhe lëkundjet e zemrës, si edhe vetitë të tjera të pjesëve të organizmit është e nevojshme që të kemi njohuri paraprake nga mekanika klasike. Te të gjitha këto lëmi janë të lidhura me ligjet e fizikës, prandaj njohja e tyre jep lehtësi në shkoqitjen e fenomeneve te cekuar më lartë. Do konsideruar si njohura paraprak. Por, megjithatë do merremi ne vazhdim, përciptazi, me disa ligje fundamentale, siç është: forca, ligjet e ruajtjes, strukturën e trupave të ngurtë, etj.

Madhësia që paraqet masën e interaksionit në mes të trupave quhet force dhe intensiteti i forcës varet nga shkalla e këtij interaksioni. Në bazë të interpretimeve të fizikës moderne, shumësia e formave dhe e ndërrimeve të materies në gjithësi, si edhe në tokë, janë rezultat i katër forcave fundamentale natyrore. Këto janë forcat gravitacionale, elektromagnetike, forcat e forta dhe forcat e dobëta nukleare. Këto kanë karakter universal qe paraqesin vetitë universale të interaksionit të materies.

Vetia, që e kanë të gjithë trupat, që të rezistojnë ndërrimin e gjendjes së lëvizjes ose qetësisë quhet masë (m), dhe ka njësinë kilogram (kg).

Forca është shkak që e ndërron gjendjen e lëvizjes dhe të qetësisë relative të trupave. Lidhshmërinë e forcës dhe gjendjen dinamike të trupave, Njutni e përkufizoi në tri ligje të cilat, njihen si ligjet themelore të mekanikës:

Ligji I - Çdo trup mbetet në gjendje qetësie ose lëvizje uniforme deri sa në te të mos ketë veprim të forcës së jashtme d.m.th. sasia e lëvizjes është , ose

Ligji II. - Ndërrimi i sasisë së lëvizjes për interval kohe është proporcional me forcën dhe kryhet në drejtim të veprimit të forcës:

Në fizikën klasike merret se masa është konstante, prandaj forca është proporcionale me prodhimin e masës dhe nxitimit të trupit. Njësia e forcës është Njutoni (N=kgm/s2). Nga barazia e fundit del se trupat me masë më të madhe, për forcë të njëjtë, fitojnë nxitim më të vogël, përkatësisht trupat që kanë masë më të vogël fitojnë nxitim më të madh.

Ligji III - Veprimi reciprok i dy trupave gjithherë është i barabartë dhe me kah të kundërt

Ky ligj njihet si ligji i aksionit dhe reaksionit, ku forca aksione dhe reaksione nuk i takojnë asnjëherë të njëjtit trup.

2.3. FORCA IMPULSIVE

Ndryshimi i madh i sasisë së lëvizjes në një interval të shkurtër kohe dt, paraqet forcë impulsive, përkatësisht prodhimi i kësaj force dhe kohës së këtij ndryshimi quhet impuls i forcës dhe e shënojmë me p, ka barazinë:

Gjatë kohës së veprimit, forca mund të jetë konstante ( F = konst.) ose me intensitet të ndërruar, F=f(t).

Impulsi i forcës paraqitet te goditjet: me çekan, topit të tenisit, krisma e pushkës etj. P.sh. shtyrja e gozhdës në dru apo gjetiu bëhet me forcë impulsive, përndryshe do

dt F t(s) F-konst t2 t1 t2 t1 F t(s)

të duhej me forcë konstante e barabartë me maksimumin e impulsit e forcës, e këtë nuk do ta mbërrinim, sepse nuk mund ta krijonim me forcë krahu aq te përhershme.

2.4. FËRKIMI

Fërkimi është dukuri mikroskopike qe paraqitet te lëvizja relative e trupave, të cilët, në një mënyrë kontaktohen ose te lëvizjeve e ndonjë pjese të trupit mbi tjetrën kur ato nuk kanë shpejtësi të barabarta (fluidet). Në mes të sipërfaqeve kontaktuese shfaqet forca që e kundërshton lëvizjen e trupit, që ka shpejtësinë më të madhe dhe quhet forcë fërkimi. Intensiteti i kësaj force është proporcionale me prodhimin e koeficientit të fërkimit μ dhe komponentës normale N, që vepron normal mbi sipërfaqen kontaktuese. Nga kemi barazinë:

Nga lëvizja e trupit ne rrafsh te pjerrtë kemi: N=Qcosα dhe Fr=Qsinα, përkatësisht F = Fr. μ=tgα

Intensiteti i forcës së fërkimit zvogëlohet me shkallën e përpunimit të sipërfaqeve, natyrës së materialit kontaktues (është shpenzues a s'është shpenzues), forcës normale që vepron mbi sipërfaqen e bazës, shpejtësisë relative dhe pastërtisë së sipërfaqeve. Ajo zvogëlohet me vendosjen e trupit të tretë mes sipërfaqeve, me lyerje ose pluhurosje. Në sistemin biomotorik, te njeriu, kjo forcë paraqitet te të gjitha nyjat e lëvizshme të kockave, por zvogëlohet deri në minimum me lyerje langore.

Forcat e fërkimit, një pjesë të energjisë mekanike e shndërrojnë në energji të nxehtësisë. Forca e fërkimit zvogëlohet me vendosje të trupit të tretë në mes të sipërfaqeve kontaktuese. Kryesisht ky zvogëlim varet nga vetitë e lyerësit. Një rast i tillë është të nyjat te disa sisteme biologjike.

Kur trupi i tret ka veti të lëngëta, forca e fërkimit është:

Ku d është trashësia e shtresës lyerëse, η koeficienti i viskozitetit të lyerësit, S -sipërfaqja kontaktuese.

2.5. MOMENTI I FORCËS

Prodhimi i forcës dhe krahut më të shkurtër të saj, përkatësisht të vijës të forcës ndaj pikës rrotulluese, quhet si moment i forcës dhe shënohet M.

ose

ku α është këndi që forca e kufizon me krahun e rrotullimit. Që

trupi të jetë në gjendje statike (të palëvizshme), është e nevojshme që shuma algjebrike e të Ff Q  Fr N  O’ O r F F1    d

gjitha forcave dhe e momenteve përkatëse të tyre që veprojnë në trup të jenë të barabarta me zero.

2.6. LIGJET E RUAEJTJES

Në fizikë është vërtetuar ekzistenca e një numri të konsiderueshëm dukurish që përmbajnë një simetri të caktuar dhe si rrjedhim kanë ligjet e ruajtjes, përkatësisht kjo simetri është rrjedhim i ligjit te ruajtjes. Edhe pse marrë në përgjithësi fizika konsiderohet shkencë e lëvizjes së materies dhe ndërrimeve të saj; megjithatë (edhe sado paradoksale që duket) gjatë shqyrtimit të lëvizjes dhe ndërrimeve u gjenden madhësi fizike, n’ato procese që gjatë transformimeve mbeten konstante. Duke hulumtuar këto madhësi, janë gjete një numër i konsiderueshëm i ligjeve të madhësive të ndryshme fizike, që njihen si ligje të ruajtjes së:

- masës,

- sasisë së lëvizjes, - energjisë,

- sasisë së elektricitetit,

- momentit të sasisë së lëvizjes etj.

Ne ketë kurs, për interes janë ligjet i ruajtjes: masës dhe energjisë 2.6.1. Ligji i ruajtjes se masës

Në një sistem të izoluar, pa marrë parasysh se çfarë dukurie a procesi zhvillohet, shuma e masave para dhe pas procesi mbetet konstant. Ky ligj si i këtillë njihet me emrin: ligji i Lavozijes .

Marrë në mënyrë rigoroze ky ligj kështu i formuluar nuk vlenë në procese e fizikës nukleare (reaksione përkatësisht transformimet nukleare). P.sh. kur me protone të shpejta bombardohet bërthama e atomit të litiumit (Li), fitohen dy bërthama të heliumit dhe lirohet energji. Këtë reaksion nuklear mund ta paraqesim me barazinë:

1,00812+7,01822=2∙4,00391+E

ku vërehet ndryshimi në mes të masës para reaksionit dhe masës së grimcave pas reaksionit: u- njësia atomike e masës.

Kuptimi i këtij ndryshimi të masës sqarohet me formulën e Ajnshtajnit për ekuivalencën e energjisë dhe masës , ΔE=Δm c2, që në fizikën klasike nuk ka qenë e njohur dhe i zbatueshem. Ligji i ruajtjes së masës ka përkufizimin gjithperfshires: se në një sistem të izoluar, ku zhvillohet proces me ndryshime a dukuri, shuma e të gjitha masave dhe energjive para dhe pas procesit ngelet e njëjtë.

2.6.2. Ligji i ruajtjes së energjisë

Energjia nuk zhduket e as të fitohet me asgjë, por mund të shndërrohet nga një formë në formë tjetër energjie. Nga kjo rrjedh se në sisteme të ndryshme, energjia e gjithëmbarshme mbetet e pandërruar. Ky përkufizim i këtillë vlen për sisteme konservative, brenda të cilit nuk ka forca fërkimi dhe forca nga sistemet e jashtme.

Të supozojmë se kemi një sistem konservativ - të izoluar ku në mes të elementeve të tij mbretërojnë forca tërheqëse ose dëbuese të karaktereve elastike-konservative. Të supozojmë se sistemi kalon nga gjendja 1 në gjendjen 2, dhe në këtë rast kryhet punë. Puna që kryhet mund të paraqitet si rezultat i forcave konservative. Këto gjendje të sistemit ndryshojnë shkak i ndryshimit te shpejtësive të pikave materiale dhe për pozitë të tyre. D.m.th. këto gjendje 1 dhe 2 , kanë energjitë potenciale Ep1 dhe Ep2 dhe energji kinetike Ek1 dhe Ek2. Ndryshimi mes këtyre dy gjendjeve paraqet punën që është kryer brenda sistemit. Kjo punë është ekuivalente me ndryshimin energjive :

Dhe

Kur të dy barazitë kane anën e majtë te barabarte, atëherë nga kjo mund te nxjerrim barazinë përfundimtare:

Dhe tregon se e gjithë energjia mekanike e sistemit të izoluar, në të cilin veprojnë vetëm forcat konservative energjia ngelë e pandryshuar.

Tani të marrim një sistem të hapur ku në të mund të veprojnë forcat:

a. forcat e brendshme konservative ( potenciale ), b. forcat e fërkimit dhe

c. forcat e jashtme të cilat vijnë nga veprimet e trupave që nuk i përkasin sistemit. Puna që u takon të tri këtyre forcave mund të shprehet me ndryshimin e energjisë në dy gjendje të sistemit. P.sh. gjendja

Ndërrimi i energjisë potenciale u takon vetëm forcave konzervative të brendshme: Nga këto dy barazi te fundit gjejmë barazinë:

E1 E2 Z Z X X Y Y

Meqenëse Ek2 + Ep2 = E2 është e tërë energjia mekanike e sistemit në gjendjen 2, dhe për gjendjen 1 kemi Ek1 + Ep1 = E1. Pas përcaktimit të ndryshimit të energjisë në këto dy gjendje kemi:

që d.m.th. se ndërrimi i energjisë mekanike në sistemin e hapur është i barabartë me punën e forcave të fërkimit dhe forcave të jashtme. Puna e forcave të fërkimit është negative, ndërsa e forcave të jashtme

pozitive që d.m.th. se energjia e këtij sistemi është kushtëzuar nga puna e forcave të jashtme. Si shembull i një sistemi të mbyllur, zakonisht merret shndërrimi i energjisë kinetike në energji potenciale dhe anasjelltas, gjatë rënies së lirë.

2.7. VETITË E TRUPAVE

2.7.1. FORCAT NDËRMOLEKULARE

Në natyrë ekzistojnë gjendje të veçanta të substancave të ndryshme që njihen si gjendje agregate. Të gjitha gjendjet agregate jane të përbëra nga grimcat siç janë: atomet, jonet dhe molekulat që në mes veti janë të lidhura me forca ndërmolekulare. Këto forca janë edhe bartëse të gjendjeve agregate, po edhe të vetë strukturës së trupave. Atomet si tërësi janë sisteme të përbëra dhe nuk janë të rëndësishme për interpretime në këtë rast, por këtu zënë vend të veçant, jonet dhe molekulat. Atomet janë përbërse të molekulave. Molekulat përbëhen nga dy, e ndonjëherë edhe nga tri atome të njëjta; molekula e ndonjë gazi p. sh. oksigjenit, ose nga një numër më i madh i atomeve të elementeve të ndryshme duke formuar molekula te materieve organike.

Ka disa mënyra se si janë të lidhura atomet gjatë formimit të molekulës dhe lidhjes së molekulave gjatë formimit të substancave. Të gjitha këto lidhje i takojnë: lidhjeve relativisht të forta, relativisht të dobëta dhe lidhje shumë

të dobëta. Ky kategorizim përcaktohet në bazë të energjisë që duhet shpenzuar me rastin e shkatërrimit të këtyre lidhjeve.

Lidhjet e forta paraqiten te lidhjet: kovalente, atomike dhe metalike. Ndërsa lidhjet relativisht të dobëta dhe të dobëta janë te lidhjet Van der Valsit dhe lidhja hidrogjenore.

Në biologji rëndësi të madhe kanë lidhjet

ro r< ro r ro F r>ro Ep a. b. Fr Ft Ft Fr

relativisht të dobëta dhe shumë të dobëta.

Te lidhjet ndërmolekulare veprojnë forcat ndërmolekulare, qe substancave te ndryshme u japin cilësi te veçanta fizike.

Forcat ndërmolekulare veprojnë në një radius sfere të rendit 10-9m, ndërsa molekula ka rreze të rendit 10-10m. Forcat ndërmolekulare kanë veti tërheqëse dhe refuzuese. Forcat tërheqëse zvogëlohen në rendin r-7 të distancës në mes të molekulave, ndërsa ato refuzuese të rendit r-9 po të kësaj distance.Forcat tërheqëse ndërmilekulare i konsiderojmë forca negative,

ndërsa forcat refuzuese ndërmolekulare si forca pozitive.

Kur këto dy forca janë të barabarta, molekulat ndodhen në gjendje ekuilibri, atëherë distancën në mes të tyre e shënojmë ro.

Kjo është distancë mes të dy molekulave, që do të jetë e përhershme, sikur në to të mos veproi temperatura. Në qoftë se molekulat afrohen njëra më afër tjetrës d.m.th. r<r0 fillon të shfaqet forca refuzuese Fr,. e cila do të rritet, sa më shumë qe njëra molekulë i afrohet molekulës tjetër. Forca në këtë rast merr karakter elektrostatik (në bazë të ligjit të Kulonit) Fig.. Forca tërheqëse Ft po ashtu ka bazë elektrostatike dhe sa me shumë që molekulat afrohen në distancën ro aq më shumë ato do të tërhiqen. Por kjo tërheqje do të filloi të shkëputet posa të kaloi distanca ro.

Nga këto dy forca që veprojnë në të njëjtën kohë në molekulë, del forca rezultante F. Në piken ro kjo forcë rezultante është zero, dhe në këtë pikë kemi edhe energjinë potenciale minimale dhe quhet "gropë potenciale".

2.7.2. LIDHJET E DOBËTA

Për biologjinë me interes të veçantë janë molekulat me lidhje të dobëta dhe relativisht të dobëta.

Forma e lidhjeve të molekulave nuk është e mjaftueshme për të sqaruar formën e saj si edhe faktorë të tjerë të cilët organizojnë atë strukturë. Në qeliza shpërndarja e molekulave nuk është e rastit. Aty ekzistojnë ligjshmëri precize dhe lidhje të caktuara. Parasegjithash molekulat e tilla nuk janë me lidhje të forta, prandaj ato janë molekula me lidhje të dobëta në baza të se cilave ekziston mundësia që të kontrollohet renditja e molekulave.

Lidhjet e dobëta jo vetëm që mundësojnë kontrollimin e renditjes së molekulave në qeliza, por ato përcaktojnë edhe formën e molekulës p.sh. polinukleotidit, peptidit. Pastaj lidhjet e dobëta janë shumë të lehta për transformim që është e domosdoshme për jetën e qelizave.

Përfaqësues tipik të lidhjeve të dobëta dhe relativisht të dobëta janë lidhja hidrogjenore dhe forcat Van der Vallsit.

Lidhja hidrogjenike është shumë e rëndësishme për lidhjen e dy e më shumë molekulave të ndonjë substance. Kjo zakonisht paraqitet te lidhja e molekulave të ujit, një numri te molekulave organike, përbërësve qelizor etj. Lidhja hidrogjenike vendoset edhe në qeliza edhe në mes të grupeve të molekulave të tjera. P.sh. të grupeve hidroksile dhe grupeve karboksile. Lidhja hidrogjenike është më e fortë se lidhja

e Van der Vallsit. Kjo lidhje është e karakterit elektrokimik ku atomi i hidrogjenit është i lidhur me atomin me elektronegativitet më të madh (F, 0 dhe N). Lidhja hidrogjenike ekziston edhe në rrjetat e kompozimeve të përmendura.

Lidhja Van der Valse paraqet tërheqjen e të gjitha molekulave pa marrë parasysh natyrën e tyre kimike. Këto forca veprojnë në molekula polare edhe jopolare intenziteti i të cilave varet shumë nga distanca ndërmolekulare. Janë më të mëdha për molekula me masa më të mëdha. Këtu kemi edhe forcën Van der Valse refuzuese dhe tërheqëse. Pika ku këto forca janë te barabarta quhet rreze Van der Valse.

Molekulat dipolare kanë fushë të jashtme elektrike shumë më të dobët se jonet molekulare, prandaj edhe forca refuzuese, përkatësisht tërheqëse janë shumë më të dobëta se te jonet. Molekula ka dipol kur qendra e ngarkimit elektrik pozitiv dhe negativ që ka molekula nuk është në një pikë të përbashkët. Dipoli mund te shkaktohet edhe te molekulat neutrale nga ndonjë fushe elektrike e ndonjë joni dhe quhen dipole të induktuar. Në këtë rast fillon tërheqja jon - dipol me force të Debye - it. Momenti dipolar është aq më i madh sa më e madhe që është distanca në mes ngarkesave elektrike polare.

2.7.3. DEFORMIMET

Në natyrë nuk ekziston trup absolutisht i ngurtë, i cili do të durojë çdo forcë pa marrë parasysh intensitetin e saj e të mos pësojë ndërrime në vëllim e formë. Mirëpo, vetë trupi i kundërvihet deformimeve me forca vetjake ndërmolekular që kanë veti elastike. Psh. teli i zgjatur prej çeliku nën veprimin e forcave të jashtme, tenton të kthehet në gjatësinë e vet të më parme me veprimin e forcave ndërmolekulare. Forcat ndërmolekulare janë bartëse të kësaj përpjekje kthyese, të cilat varësisht prej largësisë në mes molekulave, intensiteti i tyre ndërron. Derisa këto forca arrijnë te kthejnë gjendjen paraprake, pas përfundimit të veprimit të forcave të jashtme (trupit i ruhet vetia elastike), forma dhe vëllimi, dhe kjo gjendja njihet si vlerë kufitare e elasticitetit. Nëse trupi gjatë veprimit të forcave të jashtme e kalon vlerën kufitare të elasticitetit të vetë, atëherë trupi mbetet i deformuar përherë, fiton veti plastike. Në këtë rast forcat elastike nuk mund të kthejnë trupin në gjendjen e mëparshme.

Ndryshimi i vëllimit dhe formës se trupit të ngurtë ndodh vetëm si pasojë e veprimeve të forcave të jashtme, ndërsa trupat e ngurtë për nga ndërtimi i tyre i brendshëm ndahen në dy

grupe: trupa të ngurtë që grimcat përbërëse (molekulat, jonet apo atomet) i kanë të vendosura në mënyrë të rregullt njëra ndaj tjetrës në rrjeta kristalore (te metalet, mineralet, kripërat etj.) qe quhen kristalor; kurse trupat e ngurtë tek të cilët radhitja e molekulave nuk është e rregullt, quhen amorf. Trupat e ngurtë me strukturë amorfe janë veti izotrope, kurse trupat me strukturë kristalore kanë veti anizotrope, (në drejtime të ndryshme kanë veti termike, mekanike, optike e përcjellje të ndryshme elektrike).

Deformimet e trupave janë te llojeve te ndryshme deformimi, ne: zgjatje, ndrydhje, përkulje, torzion, shkarje dhe vëllim. Deformimin e përshkruan ne mënyrë mjaft precize ligji Hukut.

Deformimi në zgjatje. Ligji Hookut. Deformimi në zgjatje shkaktohet kur mbi trup veprojnë dy forca, në drejtim të boshtit të gjatë të trupit, me intensitete e drejtime të njëjta, por kahe të kundërta. Në këtë rast marrim në konsiderim vetëm ndërrimin e gjatësisë ndërsa ndërrimet e dimensioneve tjera me qenë se janë shumë të vogla nuk përfillen.

Marrim një tel që njërin skaj e ka të fiksuar ndërsa skajin tjetër të lirë. Në këtë skaj do të varet pesha, përkatësisht vepron forca F ( fig. ). Nën veprimin e kësaj force, përkatësisht peshe, teli do të zgjatet për gjatësi Δℓ. Kjo zgjatje është proporcionale me forcën F. Kështu, kemi një zgjatje relative të telit δ=Δℓ/ℓ, që është proporcionale me tensionin normal σn=F/S, dhe kemi:

σn= E∙δ

Konstanta E e karakterizon materialin e

dhënë. Formula e sipërme paraqet ligjin e Hookut për zgjatje. Zakonisht ky ligj paraqitet edhe në formë:

Konstanta e proporcionalitetit E quhet moduli i elasticitetit të Joung - ut. Njësia e këtij moduli është Pa (N/m2).

Ne figure është paraqite ligji i Hookut i cili vlen ne intervalin prej pikës O deri ne piken A. Po sa te ndërpritet forca, trup kthen gjendjen paraprake, ndërsa nga pika A deri te pika B është deformimi plastik qe do ketë vlerën Δℓ.

Deformimi me ndërrim vëllimor shfaqet kur mbi trup veprojnë forca, në të gjitha drejtimet e mundshme, me intensitet e drejtim të njëjtë, por të kthyera njëra kundrejt tjetrës. Këtu vjen deri te zvogëlimi i vëllimit gjatë veprimit të forcave të jashtme. Ky lloj F  O A B C  b. a. V1 V2 V2<V1 -V F F F F F F F

deformimi, elastik, është me interes të shqyrtohen, te fluidet po edhe te trupat e ngurtë, se nuk ka kompersibilitet të dukshëm.

Fluidet për shkak të lëvizshmërisë së molekulave, shfaqin një rezistencë shumë të vogël ndaj forcave të jashtme të cilat ndryshojnë formën e tyre, por e shfaqin një rezistencë të madhe gjatë ndryshimit të vëllimit të tyre.

Le të marrim një enë sferike që ka veti elastike dhe nga të gjitha anët veprohet me forca F të njëjta. Me veprimin e forcave trupi i nënshtrohet shtypjes p dhe ndërron vëllimin. Nëse këtu aplikojmë ligjin e Hook-ut, atëherë shtypja do të jetë në përpjesëtim të drejtë me prodhimin e ndryshimit relativ të vëllimit dhe konstantën e propercionalitetit Ev:

Ose ne format: Përkatësisht:

ku shenja minus tregon se vëllimi do të zvogëlohet, Ev quhet modul vëllimor, dhe 1/Ev=k quhet konstant e komprosibilitetit.

Deformimi në përdredhje paraqitet kur në skajin e lirë të trupit, në mënyrë tangenciale me sipërfaqen tërthore, vepron çifti i forcës me tendencë të përdredhjes së tij. Kjo ndryshe quhet edhe torzion. Deformimet paraqiten përgjatë boshtit të cilindrit që vetëm ai ngelë pa u përdredhë, ndërsa të gjitha pjesët tjera, që sado pak kanë një rreze larg boshtit pësojnë.

Deformimi në përkulje paraqitet kur trupi ka një skaj të lirë, ndërsa skajin tjetër të fiksuar, e mbi të te skaje e vepron forcë, normale me boshtin gjatësor. Këtu nga njëra anë e sipërfaqes kemi deformim në ndrydhje e nga ana tjetër deformim në zgjatje. Të jetë shkopi që ka gjatësi ℓ, dy dimensionet tjera te janë a dhe b. si në fig.... . Te njëjtat forma deformimi paraqiten edhe trau i fiksuar ne dy skajet fig...

Shkarja paraqitet si deformim nën veprimin e forcës në skajin e lirë të trupit, e që është paralel me bazën e përforcuar të trupit. Në këtë rast ka rrëshqitje - zhvendosje të shtresës mbi shtresë në brendi të trupit fig...

Të merret një trup me formë paralelepipedi, me lartësi h dhe sipërfaqe të rrafshit ballor S, ku vepron forca tangenciale, e cila zhvendos ( ka deformuar ) trupin. Kësaj force i kundërvihet forca që ka kah të kundërt, e cila është në bazën e trupit. Zhvendosja Δx varet nga largësia e asaj

F F F F h F F a. b. c. h x  d.

shtrese të shtresave ku vepron forca deformuese. Vija e sipërfaqes ballore, me pozicionin e fillimit e kufizon këndi α. Formulën e Hukut për deformime elastike, për ketë rast është:

Kështu zhvendosja matet me këtë kënd zhvendosjeje që në të njëjtën kohë paraqet deformimin relativ: tg =Δx/ℓ. Për kënde të vogla merret se tg , e kur këte e zëvendësojmë në formulën e fundit:

për tensionin tangjencial στ=F/S, kemi:

ku Es- moduli i shkarjes, që është si edhe modulet e tjera.

Të gjitha këto tipe deformimesh i hasim gjatë shqyrtimit të deformimeve në muskuj dhe kocka.

3. ANATOMIA FUNKSIONALE

Nga aspekti mekanik trupi i njeriut i nënshtrohet ndikimit të forcave të brendshme (forcat e kontraksionit të muskujve) dhe forcave të jashtme ( para se gjithash gravitacionit). Trupi i njeriut ka karakteristik të veçantë - aftësi vetjake lëvizjeje. Prandaj, për këtë lëvizje të trupit të gjallë është ngritë studim i veçantë, në mes të mekanikës dhe anatomisë dhe si tersi quhet - anatomia funksionale, përkatësisht sistem lokomotori. Anatomia funksionale studion lëvizjen e trupit në hapësirë dhe pjesëve të tij në krahasim me pozitën e vet trupit. Pa analizën e forcave të brendshme nuk mund të bëhet as analiza e lëvizjes së trupit të gjallë. Bartës i lëvizjes së trupa e gjallë është sistemi i ndërlikuar, kockë - muskul - nyjë. Kockat ndërtojnë sisteme të llozeve të cilët kanë role të veçanta.

Nga aspekti i lëvizjes se trupit dhe pjesëve të tij, trupi i gjallë ndahet në pjesë pasive dhe pjesë aktive. Në pjesët pasive hyjnë kockat dhe nyjat, kurse në atë aktive muskujt. Për këtë në veçanti do të analizojmë vetitë themelore të kockave, nyjave dhe muskujve.

3.1. KOCKAT

Kockat paraqesin substance e ngurtë të trupit të njeriut; diktojnë formën e trupit, i kundërvihen shtypjeve të brendshme dhe të jashtme. Me ngurtësinë dhe formën e tyre ato diktojnë mënyrën e lëvizjes. Forma e kockave dikton edhe fortësinë mekanike të tyre.

Sipas formës që kanë dhe funksionit te sistemi lokomotorik, kockat ndahen në kocka të shkurtra, të gjata dhe shpatuke.

19

Kockat e shkurtra, kane tri dimensione të ngjashme. Si të veçuara kanë lëvizshmëri të vogël, por kur janë të lidhura mes veti ( boshti kurrizor, kockat e shkurtra gishtrinjet të dorës dhe të shputës së këmbës) lëvizshmëria e tyre rritet dukshëm. Sistemi i kockave të shkurtra në shuplakë të dorës mundëson funksionet e ndryshme të çdo njërit gisht. Kurse në shputë të këmbës, ky sistem i kockave amortizon goditjet e panevojshme, që formohen në kontaktin e këmbës me tokën. Ndërsa te boshti kurrizor e rrisin amplitudën e lëvizjes së tij në drejtime të ndryshme. Për shkak te funksionit të këtillë është i pamundur zëvendësimi me një koc të vetëm. Kockat e gjata formojnë ekstremitetet, p.sh. humerusi dhe femuri, llëra dhe parallëra. Prej gjatësisë së tyre varet se cila punë e caktuar mund të kryhet. Te kockat përgjithësisht, e posaçërisht te kocit e gjate pjesët e skajshme (fundme) i kanë më të zgjeruara. Kjo është për të zvogëluar shtypjen që vepron mbi ta.

Kockat shpatuke kanë dy dimenzione të mëdha (gjerësi dhe gjatësi) në krahasim me të tretin (trashësinë). Kryesisht e luajnë rolin e mbrojtjes së organeve të ndjeshme prej veprimeve mekanike dhe janë si mbështetës të kockave të tjera.

Te të gjitha kockat, forma e tyre ndikon në vetinë mekanike dhe forma u ndërron nën veprimet mekanike. Kanë pozicione të veçanta ku lidhen muskujt

3.2. LLOZI

Ç'do trup, pesha e të cilit mund të mospërfillet, i cili mund të bëjë lëvizje rrotulluese rreth një pike mbështetëse, paraqet makinën më të thjeshtë - llozin.

Ligji i veprimit të forcave në një lloz u nënshtrohet ligjeve të veprimit të forcave paralele. Që veprimi i këtyre forcave (pesha dhe forca) te llozi, qe te gjenden në ekuilibër, nevojitet që rezultantet e tyre të kalojë nëpër pikën mbështetëse te llozit. Për këtë, shuma e momenteve të forcave paralele në pikën mbështetëse, nga te dy anët e pikëmbështetjes, duhet të jetë i barabartë me zero.

Ky është kushti për ruajtjen e ekuilibrit te llozi, qe këtë e shkruajmë me barazinë:

Q∙ℓ=F∙d Përkatësisht,

Q

Ku, Q është pesha (forca gravitacionale), ℓkrahu i saj, F -forca e muskujve dhe d- krahu i forcës (prej pikëveprimit deri në pikëmbështetje). Në barazi të fundit shënojmë me k=ℓ/d dhe quhet

d  Q F d  Q F Fr Fr b. a. Fm Fr Q

koeficientin e bartjes së llozit. Nëse d > ℓ, ky koeficient është k <1 dhe është Q>F. Dhe kur është d<ℓ, del se Q<F.

Forca e muskujve, në të shumtën e rasteve nuk është paralel me drejtimin e forcës së gravitacionit. Prandaj, që të arrihet moment i rrotullimit maksimal nga ana e muskulit, forca rezultante e tij duhet të sillet në pozicion paralel me peshën Q.

Sipas pozicionit te pikëmbështetjes qe llozet mund te, ndahen në lloze një krahësh dhe dy krahësh.

Llozi një krahësh është kur forca F, dhe pesha Q, që veprojnë ne lloz, janë në një anë nga pikëmbështetja dhe kanë kahe të kundërta. D.m.th. pikëmbështetja e llozit ndodhet ne njërën skaje te llozit. Pesha çdo herë vepron vertikalisht ne qendër te tokës, kurse forca e muskujve, së paku një komponentë e saj përherë kundër peshës, vertikalisht përpjetë. Kjo është te pikëmbështetja e peshës së këmbës fg.... Ndërsa lloz një krahësh është edhe koci i radiusit dhe ulnës, por pozicioni i forcës së muskulit ndërron pozitën e pike veprimit te peshës.

Lloz, kur pikëmbështetja e tij ndodhet në mes të dy forcave që janë paralele dhe llozi ka dy kah. Një shembull i llozit dykrahësh merret koka e njeriut në pozitë normale, që forca Q i përgjigjet peshës së kokës, që pikë veprimin e ka në piken 0' ( fig. ) e që i përgjigjet pikës së qendrës së rëndimit të kokës. Pika mbështetëse e kokës është në pikën 0 e cila është në qendër të nyjës të fundit të boshtit të kurrizit. Forca F paraqet forcën e muskujve që e ekuilibron peshën kokës Q e cila është më afër fytyrës.

Ekzistojnë llozet e shpejtësisë dhe llozet e forcës Kur koeficienti i bartjes së llozit k është më i madh se një ( k > l ) qe do te thotë ℓ>d, llozi është lloz i forcës, ndërsa kur ky koeficient është më i vogël se një ( k < l ), do te thotë ℓ<d është llozi i shpejtësisë. Ose themi se atje ku forca e muskulit është më afër pikës së rrotullimit flitet për llozin e shpejtësisë, atje ku forca e muskulit është më larg pikës së rrotullimit të llozit se pika e veprimit të peshës, flitet për llozin e forcës

Në sistem lokomotorik veprojnë sisteme të llozeve të cilët kurrë njëherë nuk mbajnë pozitë të përhershme me fushën e gravitacionit. Sistemet e llozeve janë, llozet e thjesht të lidhur në mes të veti nëpërmes të nyjave.

3.3. NYJAT

Nyjat janë pjesë pasive të sistemit lokomotorik dhe varësisht nga përbërja anatomike e tyre, varet edhe lëvizshmëria e pjesës së trupit, qe janë të lidhura ne to.

Sipas shkalles së lëvizjes, nyjat si pjesë përbërëse të aparatit për lëvizje, ndahen në: jo lëvizëse, gjysmë lëvizëse dhe lëvizëse.

Fm Ft Fr  Q  d

Nyjat jo lëvizëse kanë natyrë kockore (vertebret kërbishtore), kërcore (pjesa përfundimtare e brinjëve) dhe lidhëse (qepurit e kafkës) qe janë statike. Me anë të tyre kërkohet të arrihet përforcimi e jo lëvizja.

Nyjat gjysmë lëvizëse, me anë të kapsullave të forta nyjore, lidhin kockat e shkurtra mes veti. Amplituda e lëvizëshmërisë së tyre në shumicën e rasteve bënë zbutjen e kontakteve me trupa të fortë, qe arrihet zvogëlimi me vibracione në pjesë kockore përkatëse.

Nyjat lëvizëse janë qendra të lëvizjeve në sistemin lokomotorik, qe zakonisht gjenden në dy skajet e kockave të gjata, por edhe te kockat e shkurta. Këto zvogëlojnë rrezen e veprimit te forcave nga jashtë. Skajet e kockave në te cilat janë këto nyja, në pjesën kontaktuese të tyre, janë të veshura me inde kërcore të lëmuara që ka veti elastike. Me qëllim të plotësimit të kontakteve mes sipërfaqeve ne nyja dhe ruajtëse se nyjave nga veprimet forta mekanike, te disa nyja gjenden pllakat kërbishtore lidhëse. Pllakat e këtilla, me veti elastike, pengojnë ndeshjet direkte të skajeve të kockave.

Nyjat lëvizëse sipas shkallës së lëvizjes - rrotullimit të tyre ndahen në nyja njëboshtore, dyboshtore dhe tri boshtore.

Nyjat njëboshtore (uniaksale, cilindrike) kanë formë të bravës së derës ose bagllamave te derës. Këtu marrin pjesë bërryli i dorës dhe gjuri i këmbës, nyjat e koceve te gishtrinjëve etj. Një formë e këtillë e nyjave mundëson rrotullimin vetëm rreth një boshti.

Nyjat dyboshtore (biaksiale), në të shumtën e rasteve, kanë formë elipsoide (kupa nyjore) dhe formë të shalës (nyja në mes kockës së parë metakarpale dhe korpusit-baza e shuplakës). Këto nyja kanë dy gradë lirie.

Nyjat tri boshtore (sferike) kanë mundësi më të madhe rrotulluese. Për shkak të formës së tyre sferike kockat e lidhura për nyje mund të lëvizin në tri drejtime. Si shembull mund të merren nyjat e krahut dhe fosa acetabullarisi - kërdhokrat e cila mund të lëvizë në tri drejtime - rrafshe të boshteve koordinatave. Këto kanë tri gradë lirie. Megjithatë kane një anizotropi lëvizjeje.

3.4. MUSKUJT

Elementet të cilat ndikojnë drejtpërsëdrejti në lëvizshmërinë e trupit janë muskujt e skeletit. Analizën e forcave të muskujve të skeletit, të cilët i nënshtrohen dëshirës së njeriut, i trajton anatomia funksionale.

Muskujt janë të përbërë nga fije muskulore të grupuara në muskul. Muskujt për shkak të proceseve fiziko - kimike, që zhvillohen në ta, mund të kontrahohen ose janë jenë të lirë. Një fije muskulore kur plotësisht është e lire, që

është e ngarkuar vetëm me peshën vetjake, gjendja tendosje e saj quhet tonus normal dhe paraqet bazë të volitshme për një kontraksion të shpejtë.

Në qoftë se muskuli ngacmohet (stimulohet) ai kontrahohet. Në rastet ekstreme, kontraksioni muskulor mund të jetë izometrik dhe izotonik.

Kontraksioni izometrik (izos - i njëjtë, metron - masë ) është kur muskuli stimulohet gjatë gjithë gjatësisë së tij, Muskuli njërën anë e ka të lidhur për pike fikse të kockës ndërsa pjesën tjetër për llozit ku është vendosur pesha. Muskuli gjatë gjithë kohës nuk e ndërron gjatësinë edhe për kundër veprimit të pa ndërprerë të forcës në pikat lidhëse të kockës.

Kontrakcioni izotonik i muskulit (tonus-tension) shfaqet kur pjesa e lirë e tij, është e lidhur për llozit e në pjesën tjetër ndodhet pesha. Në këtë rast forcën që e zhvillon muskuli është konstante, por gjatësia dhe shpejtësia e kontraksionit te fijeve muskulore ndërrojnë. Ekziston edhe kombinimi i gjendjes izometrike dhe izotonike.

Ekzistojnë disa ndryshime në mes të kontakcionit izometrik dhe izotonik. Kontraksioni izometrik nuk shfaqë rrëshqitje të miofibrileve, që

rrëshqasin njëra mbi tjetrën dhe pesha ngritët edhe me inercion. D.m.th. duhet që t'i jepet inercion. Ndërsa kontraksioni izotonik zgjatë më shumë, kur është fjala, për muskul të njëjtë.

Shpejtësia e kontraksionit të muskulit varet nga puna që muskuli e kryen në sistemin muskulorskeletor. P.sh. kontraksioni i muskulit të syrit zgjatë 0.01s, ndërsa kontraksioni i muskulit soleusa, zgjate për një kohë dhjetë here më të gjatë (0.1s).

Q

Koha latente

t(ms) Muskuli me kontracion te shpejte

Dinamika e kontraksionit muskulor është lidhur për dy relacione themelore:

- nga forca maksimale e kontraksionit të muskulit, në krahasim me gjatësinë e tij dhe

- marrëdhënia me shpejtësinë e kontraksionit të muskulit dhe ngarkimit të tij.

Koha që nevojitet që muskuli të filloi kontraksionin nga çasti i stimulimit e te arrijë kontraksionin maksimal, quhet kohë e kontraksionit. Koha në mes të fillimit të stimulimit dhe fillimit të kontrakcionit është perioda latent - kohë para veprimi impulsiv . Kohë relakse te muskuli është koha prej çastit kur muskuli arrin kontraksionin maksimal e deri sa ai bien në gjendje fillestare para kontraksionit.

Nëse gjatësia e fijes muskulore me tonus normal merret si gjatësi themelore, atëherë kur ajo kontrahohet, gjatësia e muskulit në kontarkcion shkurtohet për 1/3 e gjatësisë normale, kurse nën veprimin e forcave të jashtme, gjatësia e saj mund të rritet për 1/3 e gjatësisë themelore. Te disa muskuj këto fije muskulore janë të tubuara në skaje dhe lidhen për kocke. Shumica e muskujve kalojnë në një tetivë të përbashkët, por ka edhe të tillë që kanë dy e më shumë tetiva. Muskujt e këtillë quhen biceps, triceps etj.

Muskujt veprojnë në mënyrë dinamike dhe statike mbi llozet kockore në të cilët janë të lidhur. Kur muskujt gjatë veprimit ruajnë gjatësinë konstante, themi se është veprim statik. Kur muskujt ndërrojnë gjatësinë si rezultat i forcës, atëherë veprimi i tyre është dinamik. Ose mund të flasim për veprim pasiv (te zgjatja maksimalisht) dhe aktiv (te kontrakcion) i muskulit.

Me humbjen e disa fijeve nervore, për shkaqe te caktuara, që nervojnë muskujt, fijet e mbetur degëzohen dhe marrin nervin e një numri më të madh të muskujve të paralizuar dhe kështu krijohet njësia makromotorike.

Kur muskujt bëjnë ngacmimin e njëri tjetrit, krijohet kontraksioni zingjiror i fortë dhe i përshtatshëm. Kjo realizohet kur njësitë motorike, në të njëjtën kohë kontrahohen me rritjen e numrit të njësive në kontraksion. Rasti i parë paraqet bashkimin e njësive motorike ndërsa rasti i dytë bashkimin valorë të kontraksioneve.

3.4.1. Komponentët e forcës së muskulit bicepsit dhe moment rrotullues i forcës se tij

Muskujt që kryejnë lëvizje te trupi i njeriut, janë të lidhura për kocka, së paku në një nyje. Për shkak të kësaj të lidhjeje, pike fikse, krijohet moment rrotullues

Gjendja e tonusit Muskuli me kontrakcion Muskuli ne zgjatja Fm Ft Fr  Radiusi Ulna Humerusi Muskuli i bicepsit

ne nyjën e kocit, qe varet nga dimensione e muskulit, përkatësisht, forca e veprimit të muskulit Fm, qe ndahet në dy komponentë, në komponentë radiale Fr, e cila veprimin e përcjellë në nyje të llozit koc, duke ushtruar shtypje në qendër të saj, dhe në komponentin që është tangjenciale Ft, ndajë trajektores së lëvizjes, përkatësisht qe është normale mbi pozicionin e llozit-koc. Ose kjo quhet edhe komponentë lëvizjeje fig...

Madhësia e komponentëve nuk është çdoherë e njëjtë, kurse forca rezultante e veprimit të muskulit Fm, përherë është e njëjtë. Madhësitë e komponentëve të veprimit të muskulit varen nga madhësia e rezultantes dhe nga këndi β, i cili shtrihet në mes të forcës Fm dhe drejtëzës që kalon nëpër qendrën e nyjës, pikës së lidhjes së fijeve të muskulit me llozin që rrotullohet rreth qendrës së rrotullimit, ulna-radiusi. Duhet të ceket s kjo drejtëza përputhet me komponentin radiale. Me rritjen e këndit β deri në 90o, rritet komponenti i lëvizjes, kurse komponenti e shtypjes zvogëlohet. Kjo shihet nga barazia trigonometrike:

Kur këndi β i afrohet zero shkallëve, që kurrë njëherë nuk mund te jetë zero (0o), komponenti Ft, i lëvizjes zvogëlohet, kurse rritet komponenti i shtypjes ne kah të zgjatjes, shtrirjes se dorës, që quhet komponenti i zgjatjes. Nga konfiguracioni anatomik i dorës, shihet se Ft kurrë njëherë nuk do jetë zero e as forca Fr nuk është ne vlerën maksimale qe mund ta ketë cosβ. Thjeshte këndi β, kur nuk është zero shkalle, 0° e as β = 1800. Ky kënd nuk mund të arrihet për shkak të dimensioneve të kockës, qe kanë konkavitet dhe dimensioneve të muskulit të bicepsit.

Te muskuli i bicepsit, moment rrotullim bën vetëm forca Ft . Ky moment varet nga dimensioni I muskulit te bicepsit dhe largësia e pikës lidhëse e muskulit ne kocin e ulnes-radisusit, nga pika e rrotullimit, pike mbështetja e llozit:

Nga kjo barazi shihet se intensiteti i momentit rrotullues varet prej këndit β. Në këtë kënd, siç u tha bënë pjesë madhësia e sipërfaqes së tërthortë fiziologjike e fijeve të muskulit. Ndërsa krahu i forcës ℓ, është distanca më e vogël prej qendrës së nyjës dhe pikës në të cilën vepron forca e muskulit, përkatësisht distanca më e shkurtër e vijës së forcës së muskulit prej pikës së rrotullimit. Për shkak të konkavitetit të nyjave dhe të kockave, dhe për shkak se vija vepruese e forcës së muskujve shtrihet nëpër boshtin qendror të muskulit, krahu i momentit rrotullues të forcës së muskulit kurrë nuk është i barabartë me zero, prandaj momenti i rrotullimit të forcave të muskulit gjithherë është prezent. Ky moment ka vlerën më të madhe kur këndi është β = 90o. Nga rrjedh se gjithë forca e muskulit shkon në veprim të rrotullimit të llozit, pa bërë aspak reaksion në nyje.

Rrallëherë kemi lëvizje të cilat kryhen vetëm me veprimin e muskulit, që manifestohet me lëvizjen e llozit për të cilën muskuli është i lidhur. Këto, kryesisht janë lëvizje të thjeshta, të pjesëve ekstreme të trupit, me kusht që pjesa tjetër e trupit të jete e përforcuar. Këto lëvizje më shpesh janë të lidhura me veprimet e muskujve të përafërta të trupit, të cilat muskuli drejtpërdrejt nuk mund t'i lëvizë. Ky kompleks i lëvizjeve, që shkaktohen në mënyrë direkte nga ana e një muskuli, në rajonin e lokacionit të tij, dhe në mënyrë indirekte në pjesë të tjera kufitare të trupit, quhet vargoni i lëvizjeve ose vargoni kinetik.

3.5 PËRKULJA E TRUPIT

Kur trupi gjendet në pozitë normale, në të vepron vektori i peshës Q, i cili shtrihet prej pjesës më te lartë të trupit (ku marrin pjesë koka, krahët, duart, kraharori dhe pelviku), duke kaluar nëpër qendër të drejtëzës, që lidh qendrat e nyjeve të kërdhokullave me boshtit transferzal. Për lëvizjen e pjesës së lartë të trupit, rreth nyjave të kërdhokullave (përkulja) në drejtim përpara, nevojitet një kontraksion izometrik i muskujve të përkuljes. Në mënyrë që të mos bëhet vetëm lëvizja e pelivikut, behet edhe kontrakcini izometrik i muskujve të stomakut, qe veprimi i muskujve të përcjell përkulje duke u rrotulluar, nëpër nyjat e kërdhokullave, pjesa e epërme e trupit. Në momentin kur vektori i peshës Q ne pjesën e epërme të trupit i largohet drejtimit të ekuilibrit, pike veprimi largohet nga shputat e këmbës, fitohet veprimi rrotullues përkatësisht momenti rrotullues. Ky momentit rrotullues, i peshës Q, të pjesës e epërme e trupit, është i mjaftueshëm që të vazhdojë përkuljen e kësaj pjese, përkatësisht rrotullimit rreth boshtit transferzal qe kalon neper fosa acetabullarisi.

Në momentin e përkuljes, zhvendoset nga vija e vertebrales kur është ne pozite vertikale, pesha Q zbërthehet në dy komponentë force:

1. komponentin e shtypjes ( Fr ) dhe

2. komponentin e lëvizjes ( Ft ) që jep momentin e rrotullimit.

Komponenti i shtypjes Fr vepron në qendrën e nyjave të kërdhokullave, e orientuar prej qendrës së peshës për në kërdhokulla. Ndërsa komponenti Ft kryen përkuljen e trupit.

Kur trupi është në pozicionin vertikal, komponenti Fr është e barabartë me peshën e pjesës së epërme të trupit, kurse komponenti Ft nuk shfaqet fare.

Kur përkulja vjen në pozitë horizontale d.m.th. qendra e rëndimit gjendet në nivel të njëjtë me boshtin transferzal te rrotullimit, komponenti Ft e forcës është e barabartë me peshën e

Q Fr Ft  X Y  Ftx Fty

pjesës së epërme të trupit d.m.th. kahu dhe drejtimi përputhen. Në këtë rast pesha e epërme nuk shfaq veprim reaktiv mbi nyjat e lidhjeve në kërdhokulla. Me vazhdimin e përkuljes së mëtejme, komponenti radiale shfaqet në funksion të ri si forcë zgjatëse.

Kur pesha e trupit, përkatësisht komponenti Ft ka moment rrotullimi maksimal, trupi është shumë pak stabil. Në këtë rast vija e kësaj force, përkatësisht peshe, kalon, më së largu nga pikëmbështetja e këmbëve. Stabiliteti i trupit rritet aq që sa më afër pikëmbështetjes së këmbëve të bjerë veprimi i këtij vektori peshës Q. Që të ekuilibrohet pozicioni i trupit, në këtë rast, kryhet një lëvizje kompenzuese nga pjesa e poshtme e trupit, duke ikur për pakë hapësirë prapa boshti transferzal rrotullues. Në këtë rast shfaqen komponentët horizontale dhe vertikale të forcave Fr dhe Ft , si Ftx, Fty, fig....

Ekziston mundësia që komponentët peshës Q, Fr dhe Ft , t'i paraqesim në varshmëri të këndit të rrotullimit α dhe peshës Q qe i takon pjesës se trupit mbi kokërdhokë- bosht transferzal. Përkatësisht të gjejmë komponentin Tx se si ndërron ajo.

Së pari gjejmë komponentët Fr dhe Ft, në bazë të barazive themelore trigonometrike dhe del:

Ndërsa Ft shkak i pozitës qe ka zbërthehet ne dy komponentë sipas boshtit x dhe y, te sistemit koordinativ:

Dhe zvendsojme Ft ne barazite e fundit, fitohen:

Përkatësisht

Ku del se komponenti Ftx, te përkulja ka vlerë maksimale për këndin β=45°, ndërsa komponenti Fty ka vlere maksimale për β=90°.

4. BIOKALORIMETRIA 4.1. SASIA E NXEHTËSISË

Gjatë shekullit XVII dhe XIX. Është një kronologji e tërë e përpjekjeve të shkencëtarëve të lëmive të ndryshme, për të përkufizua dhe gjet lidhshmërinë e nxehtësisë me energji të formave të tjera; e veçmas për të gjet ekuivalencën e saj me punën mekanike, por edhe për te përkufizuar kuptimin e nxehtësisë. Kuptimin e nxehjes në përditshmëri e kemi si përcjellje të një "sasie të nxehtësisë" prej një trupi më të nxehtë në trup më të ftohtë ose "përcjellje" të të ftohtit. Për të shqyrtuar këtë kuptim të kësaj "përcjellje", përkatësisht të transformimi të nxehtësisë do e bëjmë një analiz, me shkëmbimin e nxehtësisë mes trupave. S’pari të zbërthehet kuptimi i "sasisë së nxehtësisë " të cilën e shënojmë me Q. Marrim dy enë krejt të njëjta, që mbajnë sasi të njëjta uji e janë në temperatura të ndryshme. Kur këto i përziejmë në një enë, temperatura përfundimtare pas një kohe, në ene, do të jetë e caktuar me një vlerë të vetme që nuk do të jetë temperature e asnjërës ene veç e veç. Sasia e ujit që pati temperaturë më të lartë i ulet temperatura, ndërsa pjesa që kishte temperaturë më të ulët i ngritët. Dmth, nga sasia e ujit te nxehur, ka kalua sasi nxehtësie te masa e ujit me te ftohtë. Ose marrim dy enë, po ashtu, me sasi uji të njëjta dhe temperatura të njëjta. Në to qesim dy trupa të ndryshëm, psh. njërin hekur e tjetrin plumb, të cilët poashtu kanë temperatura e masa të njëjta, por më të larta se sa temperatura e ujit. Pas një kohe në enët temperaturat ekuilibrohen dhe çdo njëra enë ka temperatura të ndryshme. Ena në të cilën është zhytur hekuri ka temperaturë më të lartë, ndërsa ajo në të cilën është zhytur plumbi ka temperaturë më të ulët. Kjo interpretohet, se hekuri i ka dhënë një sasi më të madhe nxehtësie ujit në enën e vetë se sa plumbi. Dhe këta dy trupa kane veti te veçanta, specifike, sa i përket dhënies, përkatësisht marrjes se nxehtësisë. Me eksperimente është vërtetuar se për trupa të njëjtë, sasia e nxehtësisë që i transmetohet trupit është e lidhur drejtpërdrejt me masën e trupit m dhe me ndryshimin e temperaturës të trupit dt. Prandaj sasinë e nxehtësisë ΔQ të cilën e ka marrë trupi me temperaturë më të ulët, e paraqet barazia:

Ku c është nxehtësia specifike e trupit e cila është madhësi fizike numerikisht e barabartë sasinë e nxehtësisë që duhet dhënë trupit me mase një kilogram, për t'i ngritë temperaturën për një shkallë celsius. Barazia e saj është:

Njesia per sasi të nxehtësisë është J (Xhuli), ndërsa për nxehtësi specifike është J/kg K. Nxehtësia specifike nuk është e njëjtë ne te gjitha intervalet e temperaturës.

Përveç nxehtësisë specifike të një trupi, mund të përkufizohet edhe kapaciteti termik i tij C, që ka barazinë:

Prandaj nga e gjitha qe u tha me larte, kur trupat me temperatura të ndryshme vijnë në kontakt, atëherë vjen deri te shkëmbimi spontan i nxehtësisë, dhe trupave më të nxehtë u ulet temperatura, duke iu ngrit temperatura trupave më të ftohtë. Nga kjo vërehet se nxehtësia përherë kalon në një kah – drejtim, ne kah te trupit me temperature më të ulët. Ky kalim nxehtësie behet kështu, derisa të ekuilibrohet temperatura në mes trupave.

Tani le te analizojmë edhe një rast kur ne një hapësire vakumi kemi dy trupa me temperature krejt te ndryshme, njeri shumë I nxehte e tjetri I ftoftë. Pas një kohe qe te dy trupat kane temperature te njëjtë edhe pse nuk janë te kontaktuar. Qe do te thotë se nxehtësia, prej një trupi ne trup, përcjellët edhe me vale- vale termike qe kane natyre elektromagnetike. Fig… Si deponohet nxehtësia e pranuar te trupat me rastin e pranimit te saj?

Te trupat qe pranojnë nxehtësi, molekulave te trupit u rritet energjia kinetike edhe potenciale. D.m.th. molekulat bëhen me te lëvizshme, te cilat kane disa mundësi lëvizjeje: lineare, lëvizje rrotullues te formave te ndryshme dhe lëkundje – oshcilojne ne pozite ekuilibri. Prandaj, kalimi i nxehtësisë te trupat, ose kalimi i nxehtësisë po ne te njëjtin trup, prej një skaj ne skajin tjetër te trupit quajmë bartje energjie qe lidhet drejtpërdrejt për energjinë termike te molekulave.

Ne kah të kësaj forme të nxehtësisë e cila kalon prej trupi në trup, dhe deponohet, kemi nxehtësinë latente e cila paraqitet te transformimet izotermike (T=konst ). P.sh. nëse në një enë me ujë që gjendet mbi stufë, e qe ka një sasi akulli, me temperature -15°C; enën me ujë e akull e nxehim, ne enë nuk i ndërron temperature, mbetet 0oC, edhe se pranon nxehtësi pa ndërprere. Kjo mbetet kështu, për deri sa është përzierja akull-ujë ne ene. Por, gjate kësaj kohe, akullit i rritet temperature prej -15°C deri ne 0°C, deri sa te shkatërrohen plotësisht forcat ndermolekulare. Ose në mënyrë analoge, kur mbi stufë qesim enën me ujë të pastër për të vluar, temperatura i mbetet e njëjtë, 100oC, përderisa e tërë sasia e ujit të mos shndërrohet në avull..

Substanca Nxehtësia specifike c/Kg-1 K-1/

Substanca Nxehtësia specifike c/Jkg-1 K-1/ Uji Akulli Vaj ulliri Zhiva Acetoni 4,182 2,09 1,97 0,134 2,16 Alumin Bakri Hekuri Druri Porceloni 0,896 0,383 0,452 2,5 084 A _B T1 T1>T2 T2 Q

Nga këta dy shembuj kuptohet se nxehtësia qe është pranuar, është shndërruar në energji kinetike të lëvizjes së molekulave ose atomeve të trupit, derisa të shkatërroi lidhjet ndërmolekulare, përkatësisht te ndërrohet gjendja agregate. Prandaj, energjia kinetike dhe

potenciale e bashkëveprimit ndermolekular quhet energji e brendshme ose energji termike e trupit. Me ngritjen e temperaturës rritet edhe energjia e brendshme, përkatësisht rritet energjia kinetika mesatare e molekulave të trupit. Por ekziston edhe kalimi i trupit te ngurte, ne gjendje te gazte, dhe quhet sublimi.

Energjia termike e trupit mund të ndryshojë kur mbi të kryhet një punë mekanike. P.sh. gjatë goditjes së hekurit me çekan. Ketë e sqaruan Robert Mayeri dhe V. Tomsoni duke dhëne ekuivalencën e sasisë së nxehtësisë të transformuar në punë. Prandaj ndryshimi i energjisë se një trupi bëhet me kryerje të punës, po edhe duke i dhenë sasi të nxehtësisë. Energjia e karakterizon sistemin, ajo është funksion i një vlershëm i gjendjes së sistemit, dhe çdo sistem zotëron përherë një vlerë të caktuar të energjisë edhe atëherë kur mbi të nuk ndodhë asfare ndryshimi. Prandaj, kuptimi i punës dhe sasisë së nxehtësisë së transmetuar kanë kuptim vetëm atëherë kur në trupa ndodhë një proces që qon te ndryshimi i gjendjes së sistemit, rezultat i të cilit ndryshon edhe energjia e tij. Kur energjia e brendshme e një trupi ndryshon me kryerje të punës, në atë rast trupi ka marrë ose ka dhënë nxehtësi.

4.2. TERMOMETRIA

Më lartë përdorem termin ‘temperature’ gjatë përcaktimit të sasisë së nxehtësisë, por e shmangëm përkufizimin e temperaturës. Temperaturën e përdorëm si shprehje, ne përditshmëri, për rastin se ky ose ai trup ka temperaturë më të lartë, përkatësisht më të ulët. Themi: bora është e ftoftë, ose qaj apo qumështi është i nxehtë. Ketë ndryshim gjendje e përcaktojmë me receptorë te lëkurës përkatësisht të te prekurit- përcaktim subjektive. Kjo në një masë është mundësi që të gjejmë shkallën e temperaturës, por vetëm në një shtrirje të caktuar, sepse temperaturat e larta shkaktojnë ç’rregullime duke djegur receptoret e dorës, po edhe ato teper te ulta. Prandaj, për matjen e temperaturës u bënë përkufizime tjera; te lidhura për vetitë fizike te trupave, qe me rastin e pranimit të nxehtësisë, përkatësisht humbjes së saj, u ndërrojnë ca veti fizike, bymehen, ndërrojnë përcjellshmërinë elektrike, ndërrojnë vetitë optike, akustike, gjendjen agregate, elasticitetin, viskozitetin, etj. Vetitë e këtyre ndërrimeve fizike janë bërë bazë e mirë me të cilat përcaktohet ndërrimi i temperaturës, mbi te gjitha lineariteti i ndërrimit te tyre me temperaturën.

T Tt Q Qt Qt Q T Lëng dhe avull Ngurtëdhe lenget Lëng Avull Ngurtë Gazë Ngurtë Lëngzimi Ngurtesimi

30

Temperaturën, përkatësisht shkallën e saj ne ndonjë trupi e përcakton momenti i ekuilibrimit të temperaturës në mes të dy trupave. Kështu termometri tregon temperaturën e një trupi, kur termometri lehet në kontakt me trupin dhe do ketë të njëjtën temperaturë. Prandaj, shkalla e lexuar tregon temperaturën që e ka ai trup. Po ç'është temperatura? Në bazë të teorisë kinetike të gazeve, temperatura përkufizohet si shkallë e përcaktimit të energjisë kinetike mesatare të lëvizjes translativ të molekulave. Është parametër i gjendjes së trupit dhe paraqet shkallën e nxehjes së tij.

Për përcaktimin e shkallës numerike, në bazë të së cilën lexohet vlera e temperaturës janë konstruktuar disa lloje termometrash qe janë ne zbatim, diku më shumë e diku më pak.

Shkallëzimi i Celsiusit

Astronomi suedez Celsiusi, me 1747 përcaktoi shkallën në termometër, në bazë të ndërrimit të dy gjendjeve agregate të ujit. Për pikë fillestare zero (0), mori ujin në gjendje të ngrirë dhe për pikë tjetër referente mori shndërrimin e ujit në avull, përkatësisht pikën e vlimit, dhe ne mes te këtyre dy gjendjeve shënoi 100 vlera. Prandaj, prej pikës së ngrirjes deri te pika e vlimit e ndau në 100 shkallë të barabarta, që njihet si shkallë e Celsiusit dhe shënohet oC. Për temperatura më të më të ulëta se 0oC, përdorët parashenja minus (-), para numrit, por shkalla, ndarje është i njëjtë si nën zero, po ashtu edhe mbi shkallmimin mbi zero.

Shkallëzimi i Farenheit

Me 1707 shkencëtari gjerman Farenheit kishte marrë për pikë fillimi temperaturën më të ulët që mbretëroi, një dite dimri qe mbretëroj atë vit. Këtë e mori si pikë fillestare duke menduar se kjo edhe është temperatura më e ulët e mundshme. Këtë temperaturë ai e fitoi edhe në mënyrë artificiale. Sipas kësaj pike fillestare uji shkrihet në 32 oF, ndërsa vlon në 212 oF. Shkallëzimi në mes të dy pikave të ndërrimeve te gjendjes agregate të ujit, Farenhaeit e ndau në 180 ndarje-shkallë. Ekziston lidhshmëri në mes të këtyre shkallëve të temperaturës, Celsius dhe Farenheit. P.sh. 1oC=1.8oF. Shkallë e matjes së temperaturës ne Farenhait, përdoret me të madhe në vendet anglosaksone. Temperatura normale trupit te njeriut është 96oF, përderisa ne celsius është 36oC. Kjo gjendet natë mënyrë që vlera numerike e temperaturës në shkallë celsius shumëzohet me 1.8 dhe së fundi i shtohet vlera 32. Ose ne formën e drejtpërdrejt ne mes te Farenheitit dhe Celsiusit është °F=(5/9)°C.

Shkallëzimi i Kelvinit

Njësi matëse në sistemin SI përdoret shkalla Kelvin (K), qe është temperature termodinamike, ku ne zeron e këtij shkallmimi te molekulat e trupave pushojnë te gjitha lëvizjet termike te tyre. Për nga shkalla është e njëjtë me

Pika e trefisht e ujit Avulli Uji Akulli p/kPa 101,3 0,6106 t/°C 0 0,1 100