Przedmiot wynalazku stanowi sposób okresla¬ nia wielkosci sily fizycznej czlowieka oraz od¬ nosne urzadzenie, które moze znalezc zastoso¬ wanie zarówno w medycynie terapeutycznej, jak i w medycynie prewencyjnej, umozliwiajac uzy¬ skanie pelnego obrazu diagnostycznego danego organizmu ludzkiego. Szczególna role moze spel¬ nic sposób wedlug wynalazku w zakresie medy¬ cyny sportowej i eugeniki, otwierajac szerokie perspektywy masowego badania ludzi pod wzgledem ich zywotnosci. Wyklucza sie jego sto¬ sowanie w przypadku osób obloznie chorych oraz takich, u których poziom ogólnego uswia¬ domienia zyciowego jest niedostateczny (dzieci ponizej 7 lat, osoby chore psychicznie itp).Zagadnienie okreslania wielkosci sily fizycznej bylo dotychczas rozwiazywane w oparciu o-za¬ sade wyczynowosci energetycznej, której stoso¬ wanie dawalo pewien, przyblizony zreszta obraz procesów, zachodzacych w pewnych partiach organizmu, nie pozwalalo jednak ustalic wiel- -jkosci tej jego dyspozycji, która odpowiadalaby w calej rozciaglosci pojeciu sily fizycznej, defi¬ niowanej jako bezwzgledna róznica potencjalów biomechanicznych danego organizmu unerwio¬ nego. Do znanych metod pomiaru sily fizycznej nalezy zaliczyc metode dynamometryczna (lub tensometryczna) oraz metode grawitometryczna.W przypadku pierwszej z podanych metod sto¬ suje sie dynamometr, najczesciej sprezynowy, za pomoca którego bada sie u danego osobnika zdolnosc pokonywania napiecia pewnej okre¬ slonej sprezyny metalowej, polaczonej z ukla¬ dem wskaznikowym. Stosujac druga metode, okresla sie zdolnosc pokonywania przez badana jednostke sily przyciagania ziemi, polecajac jej podnosic okreslone ciezary o wzrastajacej sto¬ pniowo wartosci, przy czym najwiekszy uniesio¬ ny ciezar ma stanowic miernik sily fizycznej tej jednostki.Wgfle w$3pfc*0* ?n*Wcb c]Qtychczas nietod stanowi okolicznosc, ze umozliwiaja ona okre¬ slanie nie samej sily fizycznej, lecz jej pochod¬ nych takich, jak praca fizyczna lub moc fizycz¬ na, i to w odniesieniu nie do calosci muskutetury, lecz do poszczególnych miesni, zespolów miesni lub grup zespolów miesniowych. Odpowiadajaca danemu zespolowi sila wykonywa pewna prace w okreslonym czasie, odnosny pomiar zas uwzglednia jedynie efekty tej pracy, abstrahujac calkowicie lub niemal calkowicie od wielkosci przylozonej sily (lub przylozonych sil, jesli wy¬ stepuje kilka punHJów przylozenia).Z drugiej strony wspólczesna nisdycyna usta¬ lila, ze sila fizyczna, stanowiaca pewne specy¬ ficzne napiecie biodynamiczne danego organi¬ zmu, winna byc proporcjonalna do jego zywot¬ nosci. Poniewaz nauczono sie okreslac zywotnosc czlowieka metodami posrednimi, np. metodami biochemicznymi i bioelektrycznymi lub metodami statystycznymi (badania nad smiertelnoscia) i po¬ niewaz stwierdzono, ze maksimum krzywej sredniej zywotnosci organizmu ludzkiego w funkcji czasokresu zyciowego przypada na wiek 10—13 lat, przeto tym samym odkryto konkretne kryteria kontrolne oceny prawidlowosci zamie¬ rzonych pomiarów.Sposób okreslania wielkosci sily fizycznej czlo¬ wieka wedlug wynalazku uniozliwia osiagniecie dokladnosci, wystarczajacej dla potrzeb bieza¬ cej praktyki Qpitra sie on na drugim prawie Newtona, w mysl którego przyspieszenie, nadane dowolnemu cialu, poruszajacemu sie w osrodku bezoporowym, jest wprost proporcjonalne do przylozonej sily i odwrotnie proporcjonalne do masy tego ciala, czyli: gdzie a — przyspieszenie w chwili t v — predkosc ruchu t — czas f — sila, przylozona w chwili t m — masa ciala ki — wspólczynnik proporcjonalnosci Przeksztalcajac powyzsze równanie, otrzymuje sie: ' ft«* V at , m (2) przy czym: Przekladajac powyzszy wzór na jezyk bioener¬ getyki, mozna stwierdzic: chwilowa wartosc sily fizycznej cilowieka jest wprost proporcjonalna do iloczynu masy ciala danego osobnika przez chwilowa wartosc przyspieszenia maksymalnego, jakie tenze osobnik jest w stanie nadac swemu wlasnemu cialu w czasie rozbiegu.Poniewaz zaklada sie z pewnym dopuszczal¬ nym przyblizeniem, ze podczas pomiaru wartosc sily fizycznej nie ulega zmianie ze wzgledu na stosunkowo krótki okres czasu i stale warunki srodowiskowe, przeto mozna przyjac, iz: v — v czyli a = 2 i Przyjmujac w charakterze warunków granicz¬ nych: 2 max oraz vt — 0 uzyskuje sie: a = max_ (3j Zaznacza sie przy tym, ze vmax Jest predkoscia maksymalna w granicach stalosci przyspieszenia ruchu rozbiegowego, utrzymujacej sie do pew¬ nego momentu krytycznego, zwanego punktem granicznym dynamicznego przeciazenia orga¬ nizmu.Podstawiajac równanie (3) do równania (2) otrzymuje sie: t =*= k2 t , max, # m lub 1 = k2 . -£- . %* .... (4) 2 g t gdzie f — sila w warunkach pomiaru P — ciezar ciala badanego osobnika g — przyspieszenie grawitacyjne ziemskie vmax — predkosc maksymalna osobnika ba¬ danego w granicach stalosci przy¬ spieszenia t — czas, w ciagu którego predkosc y^y zostaje osiagnieta k* — wspólczynnik proporcjonalnosci Okreslenie wielkosci sily fizycznej czlowieka sprowadza sie wiec do okreslenia nastepujacych parametrów: P, i, Vma» i Ciezar P ustala sie przy uzyciu wagi lekarskiej. Przyspieszenie gra¬ witacyjne g jest znane i wynosi w szerokosciach geograficznych Polski okolo 981 cm/sek*. Para¬ metry yjnuc i t okresla sie za pomoca opisanego ponizej urzadzenia fotoelektrycznego, rejestru¬ jacego warunki ruchu osobnika badanego w po¬ staci krzywej, odwzorowujacej przebyta droge s w funkcji czasu t, czyli zaleznosc a *= t/i/- Na rysunku lig, 1 przedstawia schemat foto¬ elektrycznego urzadzenia rejestrujacego wedlug 2wynalazku, fig. 2 zas — wykres krzywej, wy¬ razajacej przebyta droge w funkcji czasu z po¬ daniem konstrukcji graficznej, umozliwiajacej bezposrednie odczytanie z wykresu wielkosci szukanego przyspieszenia a = iruax Wzdluz toru ruchu przyspieszonego badanego osobnika, którego dlugosc winna wynosic np. okolo 20 m, instaluje sie w odstepach 20 cm szereg komórek fotoelektrycznych Fi, F2, F3 Fioo, obslugiwanych przez zródla swiatla Ki, Rt, R*... ? Kioo, których promienie sa sku¬ piane przez soczewki Si, Ss, Ss.... Sioo o ogni¬ skowej, równej w przyblizeniu polowie odleg¬ losci miedzy nimi i komórkami fotoelektrycznymi.Odleglosc ta powinna byc nie mniejsza niz 3 m.Prady fotoelektryczne zostaja wzmocnione odpo¬ wiednio we wzmacniaczach Wi, W2, Ws.... W100, których zaciski wyjsciowe sa polaczone z elek¬ tromagnesami Ei, E2; Es.... E100. Kotwiczki Ai, Az, Aa A100 tych elektromagnesów sa osa¬ dzone z jednej strony dzwigni dwuramiennych o osiach obrotu Oi, O2, Os O100. Drugie ramie kazdej z tych dzwigni jest poddane dzialaniu sprezyny P i zakonczone stykiem lacznika K, wlaczajacego i wylaczajacego obwód pradowy, skladajacy sie z baterii B i lampy reflektorowej L. Lampa L wysyla, swiecac sie, wiazke równo¬ leglych promieni swietlnych, skupiana przez so¬ czewke S' w ognisku, przypadajacym na po¬ wierzchni tasmy swiatloczulej T, przesuwanej ruchem jednostajnym w kierunku pionowym za pomoca oddzielnego mechanizmu zegarowego.Czesc urzadzenia, obejmujaca elektromagnesy E, obwody B, L i tasme swiatloczula T, stanowi wlasciwy przyrzad rejestrujacy M i jest zawarta wewnatrz ciemni fotograficznej.Dzialanie urzadzenia jest opisane ponizej.Osobnik badany ustawia sie tuz przed pierwsza wiazka swietlna na strzalce, wystepujacej na posadzce biezni i wyznaczajacej kierunek ru¬ chu. Celem jego jest osiagniecie w jak najkrót¬ szym czasie maksymalnej predkosci w grani¬ cach stalosci przyspieszenia. W czasie rozbiegu przecina on swym cialem w nierównych, male¬ jacych odstepach czasu kolejne wiazki swietlne.W chwili przeciecia dowolnej wiazki swietlnej, wartosc pradu fotoelektrycznego danej komórki F spada do zera, na skutek czego równiez po stronie wyjsciowej odnosnego wzmacniacza W uzyskuje sie stah bezpradowy. Elektromagnes E przestaje przyciagac kotwiczke A, w zwiazku z czym sprezyna P wywola obrót dzwigni dwu- ramiennej dokola punktu O i polaczenie styków lacznika K. W obwodzie, obslugiwanym tym lacznikiem, poplynie prad. Lampa L zapala sie wówczas, wysylajac wiazke swietlna, skupiana soczewka S' w punkcie, polozonym na powierz¬ chni blony swiatloczulej, nawinietej na dwóch bebnach i przesuwanej z jednostajna predkoscia w kierunku pionowym. Wiazka ta wyznacza na blonie punkt (lub krótka kreseczke), odpowiada¬ jacy chwili przeciecia promieni zródla swiatla R.Jezeli odstepy miedzy zródlami swiatla R oraz odstepy miedzy lampami L sa odpowiednio ró¬ wne, punkty uzyskane na blonie T utworza krzywa l, stanowiaca odwzorowanie graficzne funkcji s = f/t Punkt C krzywej l (fig. 2) od¬ powiada maksymalnej predkosci ruchu osobnika badanego, lezacej w granicach stalosci przyspie¬ szenia i nie pokrywa sie z punktem przegiecia tej krzywej.Stad vmax = tga natomiast t = OA a wiec a = Vmax = ^ t OA ale OA = OD.tga - ostatecznie wiec: a =* OD Jesli zatem na wykresie (fig. 2) ponizej prze¬ dluzenia osi t naniesie sie na podstawie odpo¬ wiedniego nomogramu drabinkowego podzialke odwrotnosci wartosci dlugosci odcinków OD, wyrazonych np. w sek2/cm, wówczas wartosci szukanego przyspieszenia mozna bedzie odczytac bezposrednio w cm/sek2.Konstrukcja trójkatów podobnych ABC i OAD wynika z rysunku i jej opisywanie jest zbedne.Przez podzielenie przyspieszenia ruchu bada¬ nego osobnika przez przyspieszenie grawitacyjne ziemskie i przemnozenie wyniku przez ciezar te¬ goz osobnika, wyrazony np. w kg, osiaga sie za¬ dana wielkosc sily fizycznej równiez w kg (przy zalozeniu, ze obydwa wymienione wyzej przy¬ spieszenia sa wyrazone w tych samych jednost¬ kach). Wspólczynnik ka wynosi wówczas 1.Przeprowadzone próby wykazaly calkowita zgodnosc metody z wspomnianymi na wstepie kryteriami kontrolnymi.Nalezy zaznaczyc, ze zamiast okreslac maksy¬ malne przyspieszenie ruchu danego osobnika mozna okreslac maksymalne opóznienie tegoz ruchu, w uzyskanym zas ujemnym wyniku uwzgledniac jedynie wartosc bezwzgledna. Osia¬ gniete w obu przypadkach wyniki moga róznic sie wartoscia tolerancji dokladnosci urzadzenia.Dokladnosc ta zalezy przede wszystkim od wiel¬ kosci bezwladnosci dynamicznej zespolów wy- 3zwalajacych przyrzadu rejestrujacego. Podlega ona regulacji przez zmiane stopnia wzmocnienia wzmacniaczy W i naciagu sprezyn P. Nalezy jednak dbac przy tym o jednakowe warunki pracy wszystkich zespolów wyzwalajacych.Zwraca sie jednoczesnie uwage, ze na wielkosc uzyskiwanego przyspieszenia wplywa wartosc wspólczynnika tarcia miedzy nogami i podlozem.Wyniki rzeczywiste przy okreslaniu wielkosci sily fizycznej sposobem wedlug wynalazku mo¬ zna osiagnac jedynie wówczas, gdy wyeliminuje sie te wplywy. W tym celu próbe rozbiegu prze¬ prowadza sie boso na podlozu, wykonanym z plastyku o wlasciwosciach powierzchniowych, zblizonych jak najbardziej do wlasciwosci po¬ wierzchniowych naskórka stopy ludzkiej. W celu dalszego usuniecia wplywów ubocznych, próbe te przeprowadza sie bez ubrania, które krepuje w pewnym stopniu swobode ruchów.Opór powietrza uwzglednia sie przez nachyle¬ nie toru ruchu pod odpowiednim katem.Zamiast zródel R promieniowania widzialnego mozna równiez stosowac zródla promieniowania niewidzialnego, np. promieniowania podczerwo¬ nego lub promieniowania X.Porównywalnosc wyników, uzyskiwanych przez czlowieka doroslego i dziecko, jest zapew¬ niona dzieki okolicznosci, ze stosunek wartosci wewnetrznych oporów szkodliwych ruchu do wartosci oporów pozytecznych nie ulega normal¬ nie w ciagu zycia czlowieka istotnym zmianom. PL