Schulprojekt - Physik im Körper

[young]

Hallo!

Da wir nen tollen Physiklehrer haben ( :-keks ), 'müssen' wir an einem regionalen Physikwettbewerb teilnehmen, der unter dem Motto "Physik im Alltag" stattfindet.
Die Klasse wurde in Gruppen eingeteilt, und welches Thema bekamen wir ausgewählt: Physik im Mensch.
Es ist nicht so, dass ich kein Interesse an Medizin habe, oder sonst irgendwie mit Menschen nicht zu Rande komme, aber die Tatsache, dass wir für ein Publikum ohne großartige Vorbildung einen physikalischen Sachverhalt ausarbeiten sollen, stellt mich vor ein mittleres Problem.

Um nicht ganz verzweifelt dazustehen, hab ich nach längerem Blättern in meinem Physio - Buch das Gesetz von Hagen - Poiseuille bzw. den Blutkreislauf als Thema ausgewählt. Jetzt habe ich eine Frage an euch: Wie kann man den Kreislauf möglichst gut aufarbeiten? Kennt einer von euch ein Experiment dazu? Oder habt ihr einen Vorschlag aus einem komplett anderen Gebiet?

Für eure Hilfe wäre ich euch sehr dankbar... :)

Walter

PS: Ich besuch ne HTL, wir haben also ne Werkstätte in der Schule und können schon ein wenig basteln... wenn also wer was kennt, was man selbst herstellen kann...
EDIT: Was beim durchlesen noch gefehlt hat: Das Projekt soll mehrere Wochen an einem öffentlich zugänglichen Platz ausgestellt, und damit vor allem für Spaziergänger und Bummler zugänglich sein.

[Scrotum]

Gibt da recht gute Bücher zu. zum Beispiel "Physics of the body" (Cameron) oder "Medizinische Physik und Biophysik" (Tritthart). Sind beide übrigens schön teuer und fürs Studium absolut unnütz. Ich hab beide Bücher während der Prüfungsvorbereitung nie aufgeschlagen und in Physik alle Punkte geholt. :-))

Aber ich könnte mir da was Spannenderes vorstellen. So sachen wie Akustik, Optik, Strahlung sind recht dankbare Themen.

[Rico]

Kennt einer von euch ein Experiment dazu? Die Feuerwehrspritze... :-D

Ohne Spaß, das ist ja genau das Prinzip:
Dickes Rohr --> dünnes Röhr
plätscherndes Rinnsal --> harter Wasserstrahl

Im Körper liegt die Hauptbedeutung bei Gefäßverengungen ( --> Flußbeschleunigung - diese lassen sich dopplersonographisch messen und so kann auf den Grad der Stenose rückgeschlossen werden) und -erweiterungen (vermehrte Aufnahme von Blutvolumen z.B. in Gefäße der Beine im Schock oder Wärmegefühl in den Beinen bei Spinalanästhesie (http://www.medi-learn.de/medizinstudium/foren/showpost.php?p=138556&postcount=22)).

[Loish]

Kennt einer von euch ein Experiment dazu?
Unser Physiktutor hat uns ein kleines Kreislaufmodell mit Windkessel gezeigt. Also: Kreislauf aus Röhren, Pumpe, Winkessel, ich glaub auch so Ventile als Klappen. Ist ne ziemlich tolle Sache, nur für dich wahrscheinlich zu umständlich das Zeugs herzubekommen um so was aufzubauen. Zumal es nur dann toll ist, wenn auch der Druck gemessen wird, dass man auch sieht, was der Windkessel nützt. Aber wenn es da ist, ist es echt toll!
Wenn du Experimente zu Hagen-Poiseuille suchst, die auch langweilig sein dürfen - da gibts immer noch diese Kapillaren: Also: Vorratsgefäß mit ventilverschlossenem Abluss unten, etwas erhöht aufgehängt, mit Wasser gefüllt, unten wird eine Kapillare angesetzt, Ventil geöffnet - Zeit gemessen bis bestimmte Wassermenge durchgelaufen ist. Das gleich noch mal für längere und dickere Kapillaren -- Unterschied feststellen -- Formel "herleiten"
*gähn* Ist anschaulich, aber Ricos Feuerwehspritze gibt power-mäßig schon erheblich mehr her. ;-)
Das Problem von all den Vorschlägen - ich sehs ja ein, ist, dass es nichts ist, was du ein paar Wochen für alle zugänglich aufstellen kannst.
Außer das Kreislaufmodell, aber das müsstest du ja dann immer laufen lassen (naja... ich weiß ja nicht ob das so toll ist...)
Ach - was für die Allgemeinheit wohl auch interessant wäre, wenn du schon bei Hagen-Poiseuille bist, ist wenn du an der Formel den Zusammenhang von Arteriosklerose und Bluthochdruck verdeutlichst. Haben ja viele Menschen, also interessierts vielleicht auch. :-nix

[young]

Hallo!

Danke erstmal für eure Anregungen und Vorschläge... Das kann ich alles ziemlich gut verwerten :) (vor allem das mit der Gefäßverengung... da beschäftigt sich ja ein ganzes Heer von Chirurgen damit *gg*)
Falls es jemanden interessiert, werd ich sobald ich mit dem Arbeit - also der geschriebenen - fertig bin, sie hier online stellen. Dann könnt ihr sie mal kontrollieren ;)

Mich würde allerdings das Kreislaufmodell noch mehr interessieren... @Lioness: Kannst du dich noch erinnern, wie das Modell aufgebaut war? Hatte es eine Steuerung, das z.B. Diastole und Systole veranschaulicht bzw. für was waren die Ventile sonst eingebaut? ... äh, ich frag euch schon wieder löcher in den bauch :D .... Ach ja, der windkessel: Hat denn der bei eurem Modell noch ne andere Funkton ausser den Druck innerhalb der Leitungen stabil zu halten?

Viele Grüße

Walter

[Loish]

Mich würde allerdings das Kreislaufmodell noch mehr interessieren...
@Lioness: Kannst du dich noch erinnern, wie das Modell aufgebaut war? Hatte es eine Steuerung, das z.B. Diastole und Systole veranschaulicht bzw. für was waren die Ventile sonst eingebaut? ...

Puh…. Im Gegensatz zu dir bin ich nicht gerade technisch begabt, außerdem hab ich mir das Modell nicht so genau angeschaut (traurig, aber wahr - im Physikpraktikum denke ich mehr nach der Linie: "Je schneller du deine Versuche durchbringst, desto schnell kannst du gehen... und ich will heute noch gehen... :-(" - also kein Blick zu viel auf dieses Modell werfen :-oopss)
Mein Gedächnis versagt... :-nix
Die Ventile waren nicht so wichtig, es kam mehr auf den Windkessel an. Aber wenn ich in mein Prakitumskript reinschaue und versuche meine Sauklaue zu entziffern… dann finde ich da doch ein kleiner gekritzelter Hinweis: Es sieht so aus, als hätte es ein « unteres Ventil » gegeben, den ich Aortenklappenmodell genannt habe und ein « oberes Ventil » zu dem fürchte ich was aufgeschrieben habe, das anatomisch gar nicht sein kann :-blush (War auch wenige Wochen nach Semesterbeginn….)
Gut…ich reime mir ein bisschen was zusammen:
Das Modell sollte in erster Linie die Windkesselfunktion demonstrieren. (das weiß ich)
Die Pumpe hat periodisch gearbeitet – dadurch kamen Druckschwankungen zustande (kann mich zwar nicht daran erinnnern, aber nur so macht das Modell Sinn).
Der Windkessel konnte, so weit ich weiß, rein und raus geschaltet werden, so dass man schön den Unterschied ohne/mit zeigen konnte. (daran kann ich mich erinnern)
Der Druck wurde angezeigt, frag mich nicht wo genau im Kreilauf, wie und durch was gemessen wurde, aber ich erinnere mich an eine schöne Kurve als Anzeige, ganz edel.
Es gab zwei Ventile, ich denke jeweils am Ausgang der Pumpe. Das eine in Pumprichtung (Aortenklappe) war während dem Pumpen offen und während dem Ansaugen zu, die andere enstprechend anders rum (denke ich könnte sein… kann auch anders gewesen sein aber so macht es Sinn, oder)
Das Herz ist ja eine Saug-Druck-Pumpe, ich weiß aber nicht ob die Pumpe im Modell auch so eine war, oder ob sie nur gepumpt hat und das Wasser « von alleine » wieder zurückgeflossen ist. Aber das weißt du vermutlich besser als ich, was technisch wahrscheinlicher ist.
Ach, und die Flüssigkeit war natürlich Wasser - könntest du aber sicher auch rot färben, wenn dir danach ist ;-)
....Aber sach mal, willst du echt so ein Ding nachbauen ?



.... Ach ja, der windkessel: Hat denn der bei eurem Modell noch ne andere Funkton ausser den Druck innerhalb der Leitungen stabil zu halten?

Im Modell nicht. Du hast recht: Der Windkessel (im Körper sind es die Aorta und andere große Arterien) ist dazu da, Druckschwankungen zu verringern (dadurch wird der Druckspitzenwert gesenkt und somit die Belastung der nachfolgenden Gefäße) und die Strömung wird während dem ganzen Pumpzyklus aufrechterhalten (sonst würde die Strömung in der Diastole ja völlig still liegen). Im Körper ist es auch so, dass die Blutströmung am Anfangsbereich der Aorta noch turbulent ist (energieverlust und schlecht und blabla) und durch die Windkesselfunktion in eine laminare überführt wird – aber das konnte man am Modell nicht sehen.

Wegen dem Modell: Wir müssen eh demnächst mal Physik lernen, da kann ich ja die anderen fragen, ob sich wer genauer an den Aufbau von dem Ding erinnert.

[Rico]

Mich würde allerdings das Kreislaufmodell noch mehr interessieren... @Lioness: Kannst du dich noch erinnern, wie das Modell aufgebaut war? Hatte es eine Steuerung, das z.B. Diastole und Systole veranschaulicht bzw. für was waren die Ventile sonst eingebaut?Wir hatten auch so ein Kreislaufmodell (im Physiopraktikum).
Das "Herz" war ein Würfel aus transparentem Kunstoff in dessen Oberseite zwei Rückschlagventile (rein und raus) eingebaut waren. Die Unterseite des Würfels hat gefehlt und dafür war da eine Gummimembran angebracht. Diese wurde durch einen sich hebenden und senkenden Stempel eingedrückt und entlastet. So wurde der Kreislauf ins Rollen gebracht.

Zur Windkesselfunktion war glaub ich dann direkt ein flexibles Stück Schlauch angeschlossen. Das ganze tröpfelte dann aus dem Schlauchende in ein Becken (so kann wirklich jeder sehen, daß der Fluß auch in der "Diastole" noch stattfindet). Aus diesem Becken wiederum speiste sich die Zufuhr zum "Herzen" --> Kreislauf geschlossen.

Außerdem konnte man "Alternativkreisläufe" aktivieren mittels 3-Wege-Hähnen. Z.B. einen Kreislauf ohne Windkessel nur durch ein starres Rohr - den Unterschied sieht auch jeder.