Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ѕиомеханические особенности костной системы




Ѕ»ќћ≈’јЌ»„≈— »≈ —»—“≈ћџ, ќЅ≈—ѕ≈„»¬јёў»≈ ƒ¬»∆≈Ќ»я „≈Ћќ¬≈ ј

Ѕиомеханические особенности костной системы

ƒвигательна€ де€тельность человека требует согласованной работы организма в целом, но главна€ роль при этом принадлежит двигательному аппарату. — механической точки зрени€ двигательный аппарат человека представл€ет собой механизм, состо€щий из сложной системы рычагов, приводимых в действие мышцами. ќднако при изучении движений человека и причин, их вызывающих, было бы неправильно ограничи≠ватьс€ только представлени€ми механики. ƒл€ того, чтобы пон€ть устройство двигательного аппарата и принцип его действи€, необходимо иметь в виду биологическую природу "механизмов" человеческого тела. јнализ де€тельности двигательного аппарата с биологической точки зрени€ позвол€ет вскрыть своеобразие устройства и принципа действи€ "живых механизмов". “аким образом, изуча€ движени€ человека, необходимо хорошо знать, как устроен его опорно-двигательный аппарат с точки зрени€ биомеханики. Ёто означает, что следует €сно представл€ть себе принципы строени€ его пассивной (кости и их соединени€) и активной (мышечна€ система) частей. ¬ отличие от анатомии, котора€ изучает все детали строени€ тела, дл€ биомеханики важно вы€вить именно те особенности строени€, от которых завис€т свойства органов опоры и движени€, а также их участие в выполнении двигательной функции.

¬ биомеханическом исследовании невозможно учесть строение и функции тела во всех их особенност€х. ƒл€ изучени€ движений стро€т модель тела Ч биомеханическую систему. ќна обладает основными свойствами, существенными дл€ выполнени€ двигательной функции, и не включает в себ€ множество частных деталей. “аким образом, биомеханичес≠ка€ система Ч это упрощенна€ копи€, модель тела человека, на которой можно изучать закономерности движений.

ƒвигательную часть человека составл€ют костна€ и мышечна€ системы.

ќсновным свойством, которым обладает костна€ система, €вл€етс€ свойство упругости.

”пругость Ч способность противодействовать нагрузкам.

Ќагрузками называютс€ силы, приложенные к телу и в совокупности вызывающие его деформацию.

–азличают нагрузки, вызывающие раст€жение, сжатие, изгиб и кручение.

Ќагрузки, обуславливающие раст€жение, возникают, на≠пример, при висах или во врем€ удержани€ груза в опущен≠ных руках.

Ќагрузки, создающие сжатие костей, встречаютс€ чаще всего при вертикальном положении тела на опоре. ¬ этом случае на скелет действуют, с одной стороны, силы т€жести тела и вес внешних от€гощений, а с другой - давление опоры.

Ќагрузки, вызывающие изгиб, обычно встречаютс€, когда кости выполн€ют роль рычагов. ¬ этих случа€х приложенные к ним силы мышц и силы сопротивлени€ направлены поперек костей и вызывают изгиб.

Ќагрузки, обуславливающие кручение, чаще всего встречаютс€ при вращательных движени€х звена вокруг продоль≠ной оси.

—оединение звеньев. —оединени€ костных звеньев обусловливают многообразие возможностей движений. ќт способа соединени€ и участи€ мышц в движени€х зависит их направление и размах (пространственна€ форма движений).

—тепени свободы движени€. —уставы, св€зыва€ в единое целое части тела, сохран€ют возможности дл€ их движений. ≈сли часть тела может двигатьс€ только по одной траекто≠рии, причем возможности движений по всем остальным тра≠ектори€м ограничиваютс€ св€з€ми, в механике говор€т об одной степени свободы, или о степени подвижности.

—овершенно свободное тело имеет шесть степеней свободы. ќно может вращатьс€ вокруг трех основных взаимно перпенди≠кул€рных осей, а также двигатьс€ вдоль каждой из этих осей.

≈сли закрепить тело в одной точке, то у него остаетс€ только три степени свободы: оно может вращатьс€ вокруг этой точки в трех основных направлени€х (плоскост€х). ѕри закреплении тела еще в одной точке оно как бы насаживаетс€ на ось, соедин€ющую обе данные точки. ¬ этом случае сохран€етс€ лишь одна степень свободы: тело может вращатьс€ лишь вокруг оси, проход€щей через обе закрепленные точки.

≈сли же закрепить тело и в третьей точке, не лежащей на одной пр€мой с остальными двум€ точками, то оно потер€ет последнюю степень свободы: будет закреплено неподвижно.

¬озможности движений отдельных точек тела при зак≠реплении тела несколько иные. ѕри одной закрепленной точ≠ке люба€ точка этого тела имеет только две степени свободы, т.е. она может двигатьс€ только в двух направлени€х по ша≠ровой поверхности. ѕри двух закрепленный точках тела у любой его точки будет лишь одна степень свободы, т.е. воз≠можна одна траектори€ движени€. —амо собой разумеетс€, что у тела, закрепленного в трех точках, нет ни одной степени свободы. ” совершенно свободного тела люба€ точка имеет всего три степени свободы, т.е. может двигатьс€ в любом из трех направлений трехмерного пространства.

ѕон€тие о степен€х свободы поможет разобратьс€ в воп≠росе о подвижности частей тела. Ќесколько подвижно соеди≠ненных звеньев составл€ет кинематические пары и цепи.

Ѕиокинематическа€ пара - это подвижное (кинематическое) соединение двух костных звеньев, в котором воз≠можности движений определ€ютс€ строением соединени€ и управл€ющим воздействием мышц.

 инематическа€ цепь - это последовательное или разветвленное соединение р€да кинематических пар.  инематическую цепь, в которой конечное звено свободно, называют незамкнутой, а цепь, в которой нет свободного конечного звена, - замкнутой.

¬ каждом соединении незамкнутой цепи возможны изолированные движени€. ќни геометрически независимы от движений в других соединени€х (если не учитывать взаимодействи€ мышц). Ќапример, свободные конечности, когда их концевые звень€ свободны, представл€ют незамкнутые цепи. «амкнутыми кинематическими цеп€ми в теле человека €вл€ютс€, например, грудина, ребро, позвоночник, ребро и снова грудина.

“акие замкнутые цепи разомкнуть невозможно. Ќезамкнутые могут замыкатьс€, причем часто через опору. ¬ сложной пирамиде, составленной несколькими акробатами, образуютс€ даже своего рода "сети" (в плоскости) и "решетки" (в пространстве) с очень сложной взаимной зависимостью дви≠жений звеньев.

¬ замкнутой или замкнувшейс€ цепи невозможно изолированное движение, т.е. движение в одиночном сочленении. “ак, сгиба€ и выпр€мл€€ ноги в выпаде, можно убедитьс€ в том, что движение в любом суставе непременно вызывает дви≠жени€ и в других.

“аким образом, движени€ в незамкнутых цеп€х характеризуютс€ относительной независимостью звеньев. ¬ замкнутых же, а также замкнувшихс€ цеп€х движени€ одних звеньев вли€ют на движени€ даже отдаленных звеньев (помогают или мешают).

¬ замкнутых цеп€х возможностей движений меньше, но управление ими точнее, чем в незамкнутых.

¬ открытой кинематической цепи подвижность каждого следующего звена равна его собственной подвижности плюс подвижность предыдущих звеньев. “ак, если у бедра три сте≠пени свободы, а у голени относительно бедра еще две степени, то голень относительно таза имеет п€ть степеней свободы. Ќаибольшие возможности движений - у конечных звеньев цепи. Ќо больше шести степеней свободы конечное звено цепи иметь не может. ≈сли же при суммировании степеней свобо≠ды получаетс€, что конечное звено имеет их больше шести, то это только значит, что при фиксировании этого звена промежуточные звень€ сохран€ют степени свободы на шесть степе≠ней меньше. “ак, кисть имеет относительно лопатки семь сте≠пеней свободы (плечевой сустав - 3, плюс локтевой - 2, плюс лучезап€стный - 2). ≈сли положить кисть на стол, то плечо и предплечье сохран€ют 7-6=1 степень свободы. ќни смогут двигатьс€ лишь по одной траектории, вокруг оси, соедин€ющей плечевой и лучезап€стный суставы.

 ости, соединенные подвижно, образуют основу биокинематических цепей. ѕриложенные к ним силы (мышечные т€ги и др.) действуют на звень€ биокинематической цепи, как на рычаги. Ёто позвол€ет передавать действие силы по цеп€м, а также измен€ть эффект приложени€ сил. “аким образом, рычаг как простейший механизм служит дл€ передачи движени€ и силы на рассто€ние.

–азличают рычаги первого рода (двуплечий) и второго рода (одноплечий). ѕервый характеризуетс€ тем, что две группы сил приложены по обе стороны от оси (точки опоры) рычага, а во втором случае - по одну сторону.

¬не зависимости от вида рычага в каждом из них выдел€ют:

точку опоры;

точку приложени€ сил;

плечи рычага (рассто€ние от точки опоры до места приложени€ сил);

плечи сил (длина перпендикул€ра, опущенного из точки опоры на линию действи€ силы).

ћерой действи€ силы на рычаг служит ее момент относи≠тельно точки опоры. ѕоэтому дл€ равновеси€ либо равномер≠ного вращательного движени€ звена как рычага необходимо, чтобы противоположно направленные моменты сил относи≠тельно оси рычага были равны. ƒл€ ускорени€ (торможени€) звена один момент силы должен быть больше другого. “ак, момент движущих сил, преоблада€ над моментом тормоз€щих сил, придает звену положительное ускорение (в сторону движени€). ≈сли же большим оказываетс€ момент тормоз€≠щих сил, то он вызывает торможение звена.

— помощью рычага можно выиграть в силе. ƒл€ этого нужно действовать мышечной силой на более длинное плечо. —огласно "золотому правилу механики", выигрыва€ в силе, одновременно проигрываем в пути и в скорости. Ќаоборот, если действовать мышечной силой на короткое плечо, то мож≠но выиграть в пути и в скорости за счет проигрыша в силе.

¬ большинстве случаев мышцы прикрепл€ютс€ недалеко от сустава и подход€т к кости под острым углом. ѕоэтому плечо силы т€ги мышцы, как правило, небольшое. ќбычно плечо силы т€ги мышц меньше плеча силы сопротивлени€, и, следовательно, при работе мышцы получаетс€ проигрыш в силе и выигрыш в пути и в скорости движени€. ƒл€ некото≠рого увеличени€ плеча силы т€ги мышц большое значение имеют костные выступы, бугры, сесамовидные косточки, к которым мышцы прикрепл€ютс€ или через которые они переход€т. ¬ыступы, бугры, сесамовидные косточки увеличивают угол подхода мышцы к кости как к рычагу, тем самым уве≠личивают плечо силы т€ги мышцы и момент вращени€ мышечной силы. “аким образом, можно выделить две причины проигрыша в силе. ѕерва€ - прикрепление мышцы вблизи сустава, втора€ - т€га мышцы вдоль кости под очень острым (или тупым) углом.

ћожно указать еще и на третью причину некоторых потерь в силе мышц. ѕри больших нагрузках напр€гаютс€ все мышцы, окружающие сустав. ћышцы-антагонисты, создава€ моменты сил, которые направлены противоположно, полезной работы не производ€т, а энергию затрачивают. Ќо в конечном счете в этом есть определенный смысл: хот€ и возникают по≠тери энергии, сустав во врем€ больших нагрузок получает ук≠репление напр€жением мышц, которые его окружают.

¬ св€зи с особенност€ми приложени€ мышечных т€г к костным рычагам необходимы весьма значительные напр€жени€ мышц дл€ выполнени€ не только силовых, но и скоростных движении. ѕри этом следует помнить, что вход€щие в биокинематические цепи звень€ тела образуют системы составных рычагов, в которых "золотое правило" механики про€вл€етс€ намного сложнее, чем в простых одиночных рычагах.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 469 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—туденческа€ общага - это место, где мен€ научили готовить 20 блюд из макарон и 40 из доширака. ј майонез - это вообще десерт. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

719 - | 637 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.016 с.