PT・OT　臨床につながる物理学

はじめに

第1章　運動の表し方　運動とは何か?

基礎編

1　物理量とその表し方

2　スカラー量とベクトル量

3　運動とは?

■ 物体の位置と座標

■ 変位と速度

■ 加速度

4　さまざまな運動

■ 等速直線運動

■ 等加速度直線運動

■ 重力の下での物体の運動

5　微分・積分と運動

■ 微分の考え方と計算

■ 積分の考え方と計算

column

ベクトルの表し方と合成の計算

微分の表し方

微分と積分の関係

臨床編

1　身体運動における位置・変位・速度・加速度の測定

■ 臨床における身体の位置や運動の表し方

■ 臨床における変位の測定

■ 臨床における速度・加速度の測定

2　関節の運動と極座標による位置の表し方

■ 関節運動の表し方

■ 極座標による運動の表し方

column

躍度

第2章　身体運動と力　力によって運動はどのように変化するか?

基礎編

1　力とは

■ 力の定義

■ 力の3要素

■ 力の合成

2　運動の3法則

■ 慣性の法則（ニュートンの第1法則）

■ 運動方程式（ニュートンの第2法則）

■ 作用反作用の法則（ニュートンの第3法則）

3　さまざまな力

■ 重力

■ 垂直抗力

■ 張力

■ 摩擦力

■ 弾性力

■ 圧力

■ 慣性力

column

近接作用と遠隔作用

粘性

医療現場で用いられる圧力の単位

臨床編

1　身体運動にはたらく種々の力

■ 垂直跳び時にはたらく力

■ 歩行時にはたらく力

2　骨格筋の筋張力特性

■ 骨格筋の構造

■ 骨格筋の筋線維の配列と筋張力の関係

3　腱や骨の力学的特性

4　筋腱複合体の収縮特性

■ 骨格筋の長さ-張力関係

■ 筋腱複合体の張力特性

第3章　力のつりあいと回転運動　並進運動と回転運動の静止と運動を決めるものは?

基礎編

1　並進運動と回転運動

■ 前提条件：物体＝剛体

■ 並進運動と回転運動

2　力のモーメントとは

3　力のモーメントのつりあいと回転運動

4　物体の重心と重心の求め方

■ 重心とは

■ 重心の求め方

5　3つのてこ

■ 第1のてこ

■ 第2のてこ

■ 第3のてこ

column

並進運動と回転運動の対応関係

臨床編

1　関節運動のコントロールと力のモーメントのつりあい

■ 関節運動のコントロール

■ 関節間力と力のモーメントのつりあい

2　姿勢と筋活動

3　身体重心の求め方

■ 力のモーメントのつりあいから重心を求める方法

■ 身体部位ごとの重心から推定する方法

column

重心動揺計による足圧中心の計測

第4章　物体の安定性と不安定性　安定性は何によって決まるか?

基礎編

1　物体の安定性

2　支持基底面の大きさと物体の安定性

3　重心の高さと物体の安定性

4　支持基底面の大きさと重心の高さが変化するときの物体の安定性

5　物体の重量と安定性

6　倒れるとは?

column

物体が傾き始める条件

姿勢と安定性

臨床編

1　ヒトの姿勢の安定性

2　ヒトの姿勢の安定性を決める要因

3　姿勢の安定性の調節――身体重心制御と足圧中心制御

■ 身体重心制御

■ 足圧中心制御

4　動作における安定性

■ 慣性力と見かけの重力作用

■ 起き上がり動作の安定性

■ 椅子からの立ち上がり動作の安定性

■ 静的バランスと動的バランス

column

疾患によるバランス低下の特徴

歩行中の床反力の変化

第5章　エネルギーと運動　運動量・仕事・エネルギーとは何か？

基礎編

1　運動量と力積

2　仕事と仕事率

3　運動エネルギー

4　位置エネルギー

5　力学的エネルギー保存の法則

6　力学的エネルギーからみた物体の安定性

7　エネルギー保存の法則

column

仕事の原理

身体運動とパワー

臨床編

1　運動量と動作

2　運動量と角運動量

3　角運動量と動作

4　力学的エネルギーと動作

5　回転運動の仕事および仕事率

第6章　熱の性質と利用　熱とは何か?

基礎編

1　熱と温度

2　セルシウス温度と絶対温度

3　熱量，比熱と熱容量

4　熱の伝わり方

■ 伝導

■ 対流

■ 放射

5　気体の体積，圧力，温度の関係

6　粒子の運動と温度の関係

7　熱力学第一法則

8　熱平衡と熱力学第二法則

column

水分子の形と大きさ

魔法瓶による保温

気体定数Rの単位

不可逆現象と確率

臨床編

1　熱が生体に及ぼす影響

2　温熱療法と寒冷療法の種類と熱伝導

3　生体のエネルギー代謝

4　酸素摂取量とエネルギー代謝

第7章　波の性質と利用　波の性質は何で決まるのか?

基礎編

1　波とは

2　波の性質を決める物理量

3　横波と縦波

4　波の性質

■ 重ね合わせの原理

■ 波の干渉

■ ホイヘンスの原理

■ 波の反射と屈折

■ 波の回折

5　音の性質

■ 音とは

■ 音の3要素

■ 音のドップラー効果

6　光の性質

■ 光とは

■ 物体の色

■ 光の直進性，反射，屈折

column

音圧レベル

光の偏光

臨床編

1　超音波療法の基礎

■ 超音波の作用

■ 超音波の発生

■ 超音波の振動数

■ 超音波の吸収，反射，屈折，干渉

2　光線療法の基礎

■ 光の強さの光源からの距離による変化――逆2乗の法則

■ 光の強さの光線の角度による変化――ランバートの余弦の法則

第8章　電気の性質と利用　電子，イオンの動きと電気

基礎編

1　原子の構造と電気

2　電荷の間にはたらく力 ――クーロンの法則

3　電場

4　点電荷によって生じる電場

5　帯電した1組の金属板の間に生じる電場

6　電位

■ 重力による位置エネルギーと電位

7　電流

8　導体と不導体の性質

■ 導体と不導体

■ 静電誘導と誘電分極

■ 導体内の電場と電圧

■ 誘電体内の電場と電圧

9　オームの法則

10　電力と電気量

■ ジュール熱

■ 電力量と電力

column

静電遮蔽

臨床編

1　電気機器の取り扱い

■ 漏電と感電

■ アース

2　抵抗のはたらきと接続

■ 抵抗のはたらき

■ 抵抗の直列接続

■ 抵抗の並列接続

3　コンデンサーのはたらき

■ コンデンサーに蓄えられる電気量

■ コンデンサーの充電と放電

4　半導体のはたらき

■ P型半導体とN型半導体

■ 半導体ダイオードのはたらき

■ 交流を直流に変換する回路

5　細胞膜の電気的活動

■ 膜電位

6　筋の電気的活動と筋電図

column

可変抵抗器による電流調整

筋電図電極の貼付位置

第9章　磁気の性質と利用　電気と磁気の密接な関係

基礎編

1　磁気とは

2　磁気と電気との相違

3　磁場

4　磁場と磁束密度

5　磁気誘導

6　電流と磁場

■ 直流電流

■ 円形電流

■ ソレノイドを流れる電流

7　運動している電荷が磁場から受ける力

8　電磁誘導と電磁波

column

磁気の正体

右ねじの法則とベクトルの外積

マクスウェル（Maxwell）の方程式

臨床編

1　コイルに生じる電磁誘導

■ 自己誘導

■ 相互誘導

2　コンデンサーとコイルの関係

3　コンデンサーとコイルのフィルター作用

4　物理療法で用いられる電磁波

■ 極超短波による温熱作用

■ 経頭蓋磁気刺激の神経作用

column

変圧器

容量リアクタンス，誘電リアクタンス，インピーダンス

第10章　原子の世界　物理学が描く世界とは?

基礎編

1　物質を構成する微粒子

2　原子の構造

3　原子核の分裂と融合

4　半減期

5　質量がもつエネルギー

6　素粒子の世界

■ クォーク

■ レプトン

■ 反粒子と対消滅・対生成

7　自然界を支配する4つの力

8　宇宙の歴史と生命

9　現代の物理学

column

炭素を用いた年代測定

相対性理論

量子論

臨床編

1　放射線と放射能

2　放射線の単位と人体への影響

3　放射線の医療への応用

付録

公式一覧

索引