Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате.

План

Биомеханика. Механическая работа человека. Эргометрия.

Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате.

Литература

 

Биомеханика. Механическая работа человека. Эргометрия.

 

Биомеханикой называется раздел биофизики, в котором рассматриваются механические свойства живых тканей и органов, а также механические явления, происходящие как с целым организмом, так и с отдельными его органами. Говоря кратко, биомеханика – это механика живых систем.

Работа обращается в нуль, если перемещения нет. Поэтому когда груз находится на опоре или подставке, или подвешен на нити, сила тяжести не совершает работы. Однако каждому из нас знакома усталость мышц руки и плеча, если держать неподвижно на вытянутой руке гирю или гантель. Точно так же устаю мышцы спины и поясничной области, если сидящему человеку поместить на спину груз. В обоих случаях груз неподвижен и работы нет. Усталость же свидетельствует о том, что мышцы совершают работу. Такую работу называют статической работой мышц.

Статики (неподвижности) такой, как ее понимают в механике на самом деле нет. Происходят очень мелкие и частые незаметные глазу сокращения и расслабления, и при этом совершается работа против сил тяжести. Таким образом, статистическая работа человека на самом деле является обычной динамической работой. Дл измерения работы человека применяют приборы, называемые эргометрами. Соответствующий раздел измерительной техники называется эргометрией.

Примером эргометра служит тормозной велосипед.

 

 

Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате.

 

Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате человека.

Движущиеся части механизмов обычно бывают соединены с другими подвижными или неподвижными частями. Подвижное соединение нескольких звеньев образует кинематическую связь. Тело человека – пример кинематической связи.

Рассмотрим систему из двух звеньев А и В, соединенных осью ОО. Это одноосное двухзвенное соединение. При неподвижном звене В звено А имеет

 

0 одну степень свободы как тело, вращающееся

вокруг неподвижной оси. Примерами

одноосного сочленения в организме человека

является плечелоктевое, надпяточное и

фаланговые соединения. Они допускают

только возможность сгибания и разгибания с

одной степенью свободы.

 

 

В 0 А

 

 

Увеличим двухзвенную систему на одно звено с осью ОО; параллельной оси ОО. При неподвижном звене С все точки звена В обладают одной степенью

0¹ свободы, в том числе и ось ОО,

которая может перемещаться по

окружности. Звено же А,

вращаясь

 

В

0¹ А

 

 

С

 

 

Вокруг ОО, имеет еще одну степень. Таким образом, в одноосной трехзвенной системе закрепленное звено не имеет свободы перемещения, второе звено имеет одну степень свободы и третье- две Фаланги пальцы соединены суставами, представляющими одноосные соединения. Ногтевая фаланга имеет две степени свободы относительно основной и одну степень относительно средней.

Двухосное соединение допускает вращение звеньев по двум взаимно перпендикулярным осям. Оно имеет две степени свободы вращения. Такое двухосное соединение осуществляется в организме человека двумя близко расположенными сочленениями: атлантозатылочным и эпистрофоатлантовым. Первое сочленение имеет горизонтальную ось, направленную от правого плеча к левому. Оно осуществляет вращение черепа вперед и назад. Эпистроф –примыкающий к атланту шейный позвонок – имеет маленький цилиндрический шип, который образует с кольцом атланта одноосное цилиндрическое сочленение с вертикальной осью. Это сочленение обеспечивает вращение головы вокруг вертикальной оси.

Трехосное соединение осуществляет вращение вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. (Шаровой шарнир) Это соединение имеет три степени свободы вращения. Шаровой шарнир осуществлен в тазобедренном суставе человека. Сочленовная впадина таза имеет форму почти правильного полушария. Соответственную форму имеет, и головка бедренной кости, входящая во впадину.

Опорно-двигательная система человека, состоящая из сочлененных между собой костей скелета и мышц, представляет с точки зрения физики совокупность рычагов, удерживаемых человеком в равновесии.

 

 

Литература

1. А.Н. Ремизов медицинская и биологическая физика 1999 год