生物のからだのはたらきの問題

A さんをふくむ 8 人が輪になって手をつなぎ、次の実験を行った。

1. A さんは右手にストップウォッチを持ち、左手でとなりの人の右手をにぎると同時にストップウォッチをスタートさせる。
2. 右手をにぎられた人は、すぐに左手でとなりの人の右手をにぎる。これを順に続ける。
3. 最後の人が A さんの右手首をにぎったら、A さんはすぐにストップウォッチを止める。

この実験を 3 回行ったところ、ストップウォッチの記録は $2.42$ 秒、$2.38$ 秒、$2.40$ 秒であった。3 回の記録の平均から考えると、1 人が手をにぎられてから次の人の手をにぎるまでにかかる時間は何秒ですか。ただし、A さんが右手首をにぎられてからストップウォッチを止めるまでの時間も、ほかの人が手をにぎられてから次の人の手をにぎるまでの時間と同じとし、8 人ともこの時間は等しいものとする。

ある人について、刺激を受けてから反応するまでの時間を調べる実験を行った。

この人は右手の人さし指をボタンの上に置き、目を閉じて座った。別の人が、この人の皮膚を細い棒で軽くふれた。この人は、ふれられたと感じたらすぐに右手の人さし指でボタンをおした。ふれてからボタンがおされるまでの時間を、ふれる場所を変えて 5 回ずつはかったところ、結果は次のようになった。

• 右肩の皮膚にふれたとき：$0.18$ 秒，$0.20$ 秒，$0.19$ 秒，$0.19$ 秒，$0.19$ 秒
• 右手の指先の皮膚にふれたとき：$0.21$ 秒，$0.20$ 秒，$0.21$ 秒，$0.20$ 秒，$0.21$ 秒

指先で受けとった刺激の信号は、感覚神経を通って右肩の位置を通り、その先は右肩にふれたときと同じ道すじで伝わるものとする。指先から右肩までの感覚神経の長さは $0.80\text{m}$ である。

次に、この人の右手の指先が熱いものにふれ、意識とは関係なく手を引っこめる反射が起こった場合を考える。このとき信号は、指先から感覚神経を通ってせきずいまで $1.0\text{m}$ 伝わり、せきずいで $0.008$ 秒かけて命令の信号に切りかえられ、せきずいから運動神経を通って腕の筋肉まで $0.60\text{m}$ 伝わる。

感覚神経と運動神経で信号が伝わる速さはどちらも同じで一定であり、実験の 5 回の平均から求められる速さに等しいものとする。指先が熱いものにふれてから、信号が腕の筋肉に届くまでの時間は何秒ですか。

10 人が輪になって、となりの人と手をつないだ。1 人目の人が右手でストップウォッチをスタートさせると同時に、左手でとなりの人の右手をにぎった。手をにぎられた人は、すぐに左手でとなりの人の右手をにぎる。これを順に続け、最後に 1 人目の人が右手をにぎられたら、すぐにストップウォッチを止めた。この実験を 3 回行ったところ、記録は次のようになった。

3 回の記録の平均が、10 人がそれぞれ 1 回ずつ反応するのにかかった時間の合計であり、1 人あたりの反応時間はみな同じであるとする。1 人あたりの反応時間は何秒か。

ある人が、右手の皮ふにものがふれたのを感じたら、すぐに右手を動かすという反応を行った。このとき、刺激を受けてから手が動き始めるまでの時間（反応時間）は 0.18 秒だった。

この反応で、信号は右手の皮ふから感覚神経とせきずいを通って脳まで 1.0 m 伝わり、脳からせきずいと運動神経を通って右手の筋肉まで 1.0 m 伝わるものとする。神経を信号が伝わる速さはどこでも 50 m/s とし、反応時間は「神経を信号が伝わる時間」と「脳で判断する時間」の合計であるとする。

このとき、脳で判断するのにかかった時間は何秒ですか。

ある人が安静にしているときについて、次のことがわかっている。

• 心臓は 1 分間に 75 回拍動し、左心室は 1 回の拍動で $72\text{mL}$ の血液を大動脈へ送り出す。
• 左心室から送り出された血液のうち、$\frac{1}{5}$ が腎臓へ流れこむ。
• 腎臓へ流れこむ血液には、血液 $1\text{mL}$ あたり $0.25\text{mg}$ の尿素がふくまれている。
• 腎臓から出ていく血液には、血液 $1\text{mL}$ あたり $0.24\text{mg}$ の尿素がふくまれている。

腎臓へ流れこむ血液の量と腎臓から出ていく血液の量は等しく、腎臓を通る間に血液から減った尿素はすべて尿として体外へ出されるものとする。また、心臓の拍動の数と 1 回に送り出す血液の量はつねに一定であるとする。この人の腎臓で、1 時間に血液から取りのぞかれる尿素は何 mg ですか。