ميكانيكا حيوية: الفرق بين النسختين

يطبق هذا البحث والتحليل على عدة مستويات بدءاً من المستوىالمستوي الجزيئي الذي تتألف منه المواد الحية مثل ال[[كولاجين]] وال[[إلاستين]]، إلى مستوىمستوي الأعضاء والأنسجة. بعض التطبيقات البسيطة [[ميكانيكا كلاسيكية|للميكانيكا النيوتنية]] يمكن أن تعطي مقاربات صحيحة على كل مستوى،مستوي، ولكن التفاصيل الدقيقة تتطلب استخدام [[ميكانيكا الأوساط المتصلة]].

بعض الأمثلة البسيطة لأبحاث الميكانيكا الحيوية تشمل دراسة القوى المؤثرة على الأطراف (الأعضاء)، و[[ديناميكا هوائية|الديناميكا الهوائية]] لطيران الحشرات والطيور، و[[ميكانيكا الموائع]] في سباحة السمك، الثباتية والرسوخ التي تقدمها جذور الأشجار، و جمعوجمع أنواع الحركة في كل أشكال الحياة، بدءاً من الخلايا المفردة ارتقاءاً إلى جميع الأحياء. الميكانيكا الحيوية للجسم البشري هو في صلب [[علم الحركة]].

إن ال[[كيمياء]]، و [[علم الأحياء الجزيئية]]، و[[علم حياة الخلية]] تشرح الخواص المنفعلة والفاعلة للأنسجة الحية. مثلاً، في [[التقلص العضلي]]، ارتباط ال[[ميوزين]] مع ال[[أكتين]] يقوم على تفاعل كيميائي حيوي يشمل شوارد ال[[كالسيوم]] و ([[أدينوسين ثلاثي الفوسفات]]).

إن دراسة الميكانيكا الحيوية تتراوح من العمل الداخلي في ال[[خلية]]، إلى حركة وتطور الأعضاء، إلى الخواص الميكانيكية للأنسجة الرخوة، و[[عظم|العظام]]. بتطور فهم السلوك الفيزيولوجي للأنسجة الحية، أصبح الباحثون قادرين على التقدم في ميادين [[هندسة النسج]]، و تطويروتطوير المعالجات في [[علم الأمراض]].

إن من المناسب [[نمذجة]] الأنسجة الحية على أنها أوساط متصلة. فعلى مستوىمستوي الأنسجة الحية، يمكن نمذجة جدران [[شريان|الشرايين]] على أنها وسط متصل. هذا الافتراض يسقط عندما تقترب أبعاد الجسم المحلل من أبعاد البنية الدقيقة للمادة. الفرضيات الأساسية ل[[ميكانيك الأوساط المستمرة]] هو حفظ [[عزم خطي|العزم الخطي]] و[[عزم زاوي|الزاوي]]، [[حفظ الكتلة]]، [[حفظ الطاقة]]، وتفاوت ال[[إنتروبي]]. تنمذج المواد الصلبة عادة باستخدام [[إحداثيات لاغرانج]]، بينما تنمذج الموائع غالباً باستخدام [[إحداثيات أولر]]. إن استخدام هذه الفرضيات والمسلمات مع الأخذ بعين الاعتبار بعض المشاكل، يمكننا من كتابة مجموعة من معادلات التوازن. إن العلاقات الأساسية والحركية تحتاج إيضاً إلى أوساط مستمرة ليمكن تطبيقها في النمذجة.

إن استخدام [[تنسور|تنسورات]] من الدرجة الثانية أو الرابعة، يعتبر أمر أساسي في تمثيل العديد من الكميات في ال[[كهرتحريكيات]]. إن ال[[تنسور]] الكامل من الدرجة الرابعة نادراً ما يستخدم في الواقع العملي. وبدلا عنه، تستخدم بعض التبسيطات مثل [[توحد الخواص]] و[[توحد الخواص|تباينها]]، واللاإنضغاطية لتقليل عدد العناصر المستقلة. التنسورات من الدرجة الثانية والمستخدمة بشكل شائع تتضمن [[تنسور إجهاد كاوشي]]، و [[تنسور إجهاد كيرشوف-بيولا الثاني]]، [[تنسور تدرج التشوهات]]، و [[تنسور الإجهاد الأخضر]]. ينصح القارئ في مراجع الهندسة الميكانيكية أن يحدد بدقة تعاريف مختلف التنسورات التي تستخدم في الحالات الخاصة.

ينمذج جريان الدم في أغلب الظروف ب[[معادلات ستوكس – نافير]] (Navier-Stokes equations). يمكن افتراض ال[[دم]] بأكمله [[مائع نيوتني]] غير قابل للإنضغاط. هذه الفرضية تسقط في حالة الجريان في [[شعيرة دموية|الشعيرات الدموية]]. في هذا المستوى،المستوي، يصبح تأثير كل [[خلية دم حمراء]] مستقلة بذاتها معتبراً، ولا يمكن اعتبار الدم وسط مستمر. عندما يصبح قطر الدعاء الدموي أكبر قليلاً من قطر كريات الدم الحمراء يحدث (Fahraeus–Lindquist effect)، فيحدث تناقص في [[إجهاد قص|إجهاد القص]] للجدران. وفي حالة تناقص قطر الوعاء الدموي أكثر، عندها يتوجب على كريات الدم الحمراء أن تندس في الوعاء الدموي وغالبا ما تمر بشكل مفرد فقط. في هذه الحالة ينعكس (Fahraeus–Lindquist effect) ويتزايد إجهاد القص.

إن العظام غير [[توحد الخواص|متوحدة الخواص]] ولكنه تقريبا متوحدة في الإتجاهالاتجاه العرضي. بكلمات أخرى، إن العظام تكون أقوى على طول محور واحد أكثر من المحور المعماد له، وهي نفس القوة تقريباً كيفما درنا حول هذا المحور. يمكن نمذجة [[علاقة الإجهاد بالانفعال]] للعظام باستخدام [[قانون هوك]]، وتتناسب ب[[معامل المرونة]]، مثل [[معامل يونغ]]، و[[نسبة بواسون]] أو [[متغيرات لاميه]] (Lamé parameters). إن مصفوفة الخواص، والتنسور من الدرجة الرابعة، تعتمد على توحد خواص العظام.