Physikalische Grundlagen des menschlichen Herz-Kreislaufsystems

Das Herz - eine Superpumpe? Schülerinformation
Herzarbeit
Das Herz - eine Superpumpe?
Das Herz ist ein kräftiger Hohlmuskel, der im Laufe unseres Lebens eine beträchtliche
Menge Blut durch unseren Körper pumpt. Natürlich muß das Herz dabei Arbeit
verrichten. Wir wollen nun abschätzen, in welcher Größenordnung diese Herzarbeit
liegt.
Wir überlegen dafür, was bei einem Herzschlag passiert: ziehen sich die Herzkammern
zusammen (Systole), wird dabei eine bestimmte Blutmenge (Schlagvolumen) in
die Arterien gepumpt. Zur Überwindung des Reibungswiderstandes in den Gefäßen
ist dazu ein bestimmter Druck notwendig. Daher bezeichnen wir diesen Anteil an
der Herzarbeit auch als Druck-Volumenarbeit.
Abb.4,5.: Die Arbeitsweise des Herzens; Querschnitt durch das Herz
Das Blut, das durch das Herz auf eine bestimmte Geschwindigkeit v gebracht wird,
hat natürlich auch eine gewisse Masse m. Diese Arbeit wird daher auch als Beschleunigungsarbeit
bezeichnet. Allerdings ist die Arbeit, die nötig ist, um dem Blut
eine Geschwindigkeit zu erteilen vernachlässigbar klein (ca. 1% der Gesamtarbeit).
Wir beschränken uns also bei unserer Abschätzung auf die Druck-Volumenarbeit und
auch dabei begnügen wir uns mit Mittelwerten (da sich während einem Herzschlag
das Volumen als auch der Druck ständig verändern, wäre eine genauere Berechnung
etwas kompliziert).
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