A mechanika biológiai alkalmazása

Tartalom

Előszó 7
1. A négylábúak járásmechanikája 13
1.1. Bevezetés: négy lába van a lónak, mégis megbotlik 15
1.2. Merev testek egyensúlya 16
1.2.1. A merev testek egyensúlyának általános feltételei 16
1.2.2. Az egyensúlyi helyzet különböző típusai 16
1.2.3. Az állásszilárdság 17
1.3. Az állatok végtagszámának evolúciója 17
1.4. A négylábúak osztályozása a tömegközéppont helye szerint 20
1.5. A négylábúak lassú járásának optimális lépéssorrendje 21
1.6. A lassú járás gyorsítása 26
1.7. Gyorsabb mozgástípusok 27
1.8. Tevejárás és testfelépítés 28
1.9. Művészi ló- és teveábrázolások hibákkal 32
1.10. A mozgófilmezés kezdeti története és a lovak járása 36
1.11. A szimmetrikus járásmódok leírása, összehasonlítása és értelmezése 40
1.12. A szimmetrikus járásmódok evolúciója és egyedfejlődése 45
1.13. Ellenőrző kérdések 46
2. Hosszú csöves végtagcsontok optimális szerkezete 49
2.1. Bevezetés: milyen az optimális végtagcsont? 51
2.2. Csontok hajlítási igénybevétele 52
2.3. Csöves csontok csavarási igénybevétele 56
2.4. Az optimális falvastagságú hosszú csöves csont 58
2.5. A madarak légtartalmú csöves végtagcsontjai 61
2.6. Fokozatosan elvékonyodó csontok 62
2.7. Adott irányban nagy hajlítási szilárdságú csontok 64
2.8. A csont-falvastagság optimalizációjának egy másik útja 67
2.9. Hosszú csöves csontok optimális szerkezetének kísérleti vizsgálata 70
2.9.1. Csöves csontok röntgenfelvételei 70
2.9.2. A relatív falvastagság meghatározása számítógépes képfeldolgozással 70
2.10. Ellenőrző kérdések 76
3. Dobósportok a forgó Földön 79
3.1. Bevezetés: dobó- és lövősportok a forgó Földön 81
3.2. Mozgás gyorsuló koordináta-rendszerekben 84
3.3. A Föld mint gyorsuló koordináta-rendszer 85
3.4. Testek közegellenállás nélküli ferde hajításának kinematikája 86
3.4.1. A röppálya 86
3.4.2. A maximális dobótáv és a vízszintestől mért optimális dobási szög 88
3.5. A Föld forgásából eredő centrifugális erő hatása a dobósportokban 91
3.6. A Föld forgása miatt ébredő Coriolis-erő hatása a dobósportokban 96
3.7. A fizikai becslések összefoglalása 101
3.8. A földforgás befolyása a céllövészetben 103
3.9. A súlylökés és kalapácsvetés világranglistáinak alakulása az idő függvényében 111
3.10. A földforgás dobótávra kifejtett hatásának számítógépes vizsgálata 113
3.10.1. A dobótávot befolyásoló környezeti tényezők 114
3.11. A súlylökés és a kalapácsvetés számítógépes modellje 119
3.11.1. A modellben figyelembe vett környezeti hatások 119
3.11.2. A számítógépes program 122
3.12. A számítógépes modellezés eredményei 122
3.12.1. A dobótáv földrajzi szélességtől való függése 123
3.12.2. A dobótáv égtáj szerinti hajítási iránytól való függése 123
3.12.3. A vízszintestől mért optimális dobási szög 128
3.12.4. A dobópálya dőlésének hatása a dobótávra 128
3.12.5. A szél hatása a dobótávra 131
3.12.6. A léghőmérséklet és a légnyomás hatása a dobótávra 131
3.12.7. A tengerszint fölötti magasság befolyása a dobótávra 131
3.13. Hogyan lehetne a jövőben tekintettel lenni a Föld forgására a dobósportokban? 137
3.13.1. A dobótáv korrekciós térképei 139
3.13.2. A Föld forgásának hatása a gerelyhajítás és a diszkoszvetés dobótávjaira 146
3.13.3. Összefoglalás 148
3.1.4. Ellenőrző kérdések 149
3.1.5. Függelék: a súlylökés és kalapácsvetés világcsúcsainak alakulása az idő függvényében 151
3.15.1. Női súlylökés 152
3.15.2. Férfi súlylökés 153
3.15.3. Női kalapácsvetés 154
3.15.4. Férfi kalapácsvetés 154
4. Erek és érelágazódások áramlási optimalizációja 157
4.1. Bevezetés 159
4.2. Folyadékok belső súrlódása 160
4.3. Folyadékok csövekbeli réteges áramlása 162
4.4. Az áramlás szempontjából optimális érátmérő 165
4.5. Az áramlási szempontból optimális érelágazódás 167
4.6. Áramlási szempontból optimális állati és növényi keringési rendszerek: ér-, légcső- és szállítóedény-hálózatok 172
4.7. Turbulens áramlás vérerekben, légcsövekben és szállítóedényekben 173
4.8. Függelék: az érelágazódás optimalizációjának egy elterjedt, de helytelen megoldása 175
4.9. Ellenőrző kérdések 177
5. A nyírfalevélsodró bogár (deporaus betulae) sodrástechnikájának biomechanikája és biomatematikája 179
5.1. Bevezetés 181
5.2. Az eszelények (Attelabidae) életmódja 183
5.2.1. Bordafúró eszelény 184
5.2.2. Selymes vagy kakukk eszelény 185
5.2.3. Levélsodró eszelények (Rhynchitidae) 186
5.3. A nyírfalevélsodró viselkedése, fejlődése, ivadékgondozása és sodrástechnikája 192
5.3.1. A nyírfalevélsodró sodrástechnikában fontos morfológiai sajátságai 193
5.3.2. A nyírfalevélsodró táplálkozása, tápnövényei és az ivadékbölcső építőanyaga 195
5.3.3. Az időjárás levélsodrásra kifejtett mechanikai hatásai 196
5.3.4. A nyírfalevélsodró tájékozódása szaglás alapján 197
5.3.5. A nyírfalevélsodró nőstény ivadékgondozása 197
5.3.6. A nyírfalevélsodró lárváinak fejlődése 217
5.4. A nyírfalevélsodró szabásvonalainak alakját és sodrástechnikáját magyarázó korábbi elméletek 218
5.4.1. Debey és Heis evolúta-evolvens elmélete 220
5.4.2. Buck elmélete 224
5.4.3. Rosskothen elmélete 225
5.4.4. A legkisebb munkavégzés elvének alkalmazása a levélsodrásra 228
5.5. A nyírfalevélsodró szabásvonalainak alakját biomechanikailag magyarázó és biomatematikailag helyesen leíró elmélet 241
5.5.1. Az 1. szabásvonal alakjának származtatása 241
5.5.2. A 2. szabásvonal alakjának származtatása 248
5.5.3. A nyír falevélsodró szabásvonalainak alakját magyarázó biomechanikai elmélet eredményeinek összefoglalása 253
5.6. Ellenőrző kérdések 255
6. Irodalom 259

Témakörök