Общий центр тяжести и его роль в механической устойчивости тела

Под общим центром тяжести (ОЦТ) понимают точку приложения равнодействующей F_м всех частей тела.

Под общей площадью опоры подразумевается площадь, заключенная между крайними точками опорных поверхностей тела, иными словами, площадь опорных поверхностей и площадь пространства между ними. Однако не вся площадь опоры может быть действующей, т.к. мягкие ткани не принимают участия в передаче R. Величина площади опоры при различных положениях тела спортсмена очень варьирует: в стойке на фигурном коньке она очень мала, при обычном положении стоя она больше, при выставлении ноги вперед или в сторону еще больше. С увеличением площади опоры увеличивается и общая устойчивость тела.

Применительно к телу человека различают два вида равновесия: устойчивое и неустойчивое. Безразличное равновесие встречается крайне редко. Устойчивостью равновесия тела называется такое равновесие, при котором ОЦТ тела расположен ниже площади опоры. В этих случаях тело, выведенное из состояния равновесия и предоставленное самому себе без влияния других сил, а лишь под действием собственной F_м возвращается в исходное положение. Например, вис на прямых руках, угол в висе и т.п.

Неустойчивостью равновесия тела называется такое равновесие, при котором ОЦТ тела расположен выше площади опоры. Если тело выведено из этого равновесия и предоставлено самому себе, то оно не возвращается в исходное положение, а падает под действием собственной силы тяжести (веса тела). Например, все положения стоя, упор лежа, стойка на кистях и т.п.

Устойчивость тела сохраняется до тех пор, пока вертикаль, опущенная из ОЦТ, не выходит за границы площади опоры. Как только эта вертикаль выходит за пределы площади опоры равновесие нарушается и тело падает.

Устойчивость тела определяется: 1) величиной площади опоры; 2) высотой расположения ОЦТ тела и 3) местом прохождения вертикали, опущенной из ОЦТ, внутри площади опоры. Чем больше площадь опоры и чем ниже расположен ОЦТ тела, тем больше устойчивость тела. Так, в положении стоя с сомкнутыми стопами равновесие сохранять труднее, чем в положении, когда стопы находятся на ширине плеч. Если из положения стоя присесть, то высота расположения ОЦТ тела уменьшится, а устойчивость станет больше. Чем ближе к краю опоры проходит вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, тем меньше возможностей для перемещения тела в этом направлении и тем легче нарушается равновесие в эту сторону.

Количественным выражением степени устойчивости тела в том или ином направлении является угол устойчивости. Углом устойчивости называется угол, образованный вертикалью, опущенной из ОЦТ тела, и прямой, проведенной из ОЦТ тела к краю площади опоры. Чем больше угол устойчивости, тем больше степень устойчивости тела. При симметричном положении тела, вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, проходит через центр площади опоры. При стоянии на лыжах …, и устойчивость тела вперед будет больше, чем назад, а вперед и левую стороны…будут одинаковыми и небольшими. Вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, проходит на некотором расстоянии от осей вращения в суставах. В связи с этим сила тяжести в любом положении тела имеет по отношению к каждому суставу определенный момент вращения, равный произведению величины F_м на ее плечо. Плечом F_м является перпендикуляр, проведенный из центра сустава к вертикали, опущенной из ОЦТ тела. Чем больше плечо F_м, тем больший момент вращения она имеет по отношению к суставу. За счет активного напряжения отдельных групп скелетных мышц можно изменить расположение звеньев тела, что приведет к перемещению вертикали, опущенной из ОЦТ тела, внутри площади опоры. Приближение этой вертикали к краю площади опоры уменьшает устойчивость тела в соответствующем направлении, что способствует началу движения. Работа мышц определяется взаимным расположением костных звеньев в суставах, а также положением ОЦТ тела. Поэтому при анатомической характеристике положения или движения тела необходимо определить: 1) направление равнодействующей мышцы или группы мышц относительно той или другой оси вращения сустава; 2) при какой опоре действует, мышца или группа мышц (дистальной или проксимальной); 3) взаимоотношение между мышцами-антогонистами или синергистами; 4) плечо и момент вращения F_м, F_m отдельных костных звеньев и условия, способствующие их изменению; 5) режим работы мышц (динамический, статический, преодолевающий, удерживающий или баллистический).

Каждое положение или движение тела человека имеет определенную структуру с точки зрения участия в нем компонентов двигательного аппарата. Выявление сил, действующих на организм, позволяет определить условия и особенности работы мышц, степень использования F_m, инерции и других сил в движениях.

Положение тела при н.о.