7.Звенья тела человека, как рычаги.

Скелет, составленный из подвижно соединенных костей, представляет собой твердую основу биокинематических цепей. Звенья цепей с приложенными к ним силами (мышечной тяги, сила тяжести и др.) в биомеханике рассматриваются как система рычагов. Рычаг - твердое тело, которое может под действием приложенных сил вращаться вокруг опоры (оси) в 2-х противоположных направлениях или сохранять свое положение. Рычаг служит для передачи движения и силы на расстояние Каждый рычаг имеет элементы:

- точки опоры ( ось рычага); - точки приложения сил; - плечи рычага l (расстояния от точки опоры до точек приложения сил); - плечи сил d (кратчайшие расстояния от точки опоры до линий действия сил).

Рычаги бывают первого и второго рода.Рычаг первого рода или рычаг равновесия состоит только из одного звена. Пример – крепление черепа к позвоночнику.Рычаг второго рода характеризуется наличием двух звеньев. Условно можно выделить рычаг скорости и рычаг силы в зависимости от того, что преобладает в их действиях. Рычаг скорости дает выигрыш в скорости при совершенствовании работы. Пример – локтевой сустав с грузом на ладони. Рычаг силы дает выигрыш в силе. Пример – стопа на пальцах.Поскольку тело человека выполняет свои движения в трехмерном пространстве, то его звенья характеризуются степенями свободы, т.е. возможностью совершать поступательные и вращательные движения во всех измерениях. Если звено закреплено в одной точке, то оно способно совершать вращательные движения и мы можем сказать, что оно имеет три степени свободы.Закрепление звена приводит к образованию связи, т.е. связанному движению закрепленного звена с точкой закрепления. Поскольку руки и ноги человека могут совершать колебательные движения, то к механике их движения применимы те же формулы, что и для простых механических маятников. Основные вывод их них – собственная частота колебаний не зависит от массы качающегося тела, но зависит от его длины (при увеличении длины частота колебаний уменьшается).Делая частоту шагов при ходьбе или беге или гребков при плавании или гребле резонансной (т.е. близкой к собственной частоте колебаний руки или ноги), удается минимизировать затраты энергии. При наиболее экономичном сочетании частоты и длины шагов или гребков человек демонстрирует существенный рост работоспособности. Простой пример: при беге высокий спортсмен имеет большую длину шага и меньшую частоту шагов, чем более низкорослый спортсмен, при равной с ним скорости передвижения.

8.Биодинамика мышц.

Мышцы участвуют практически во всех физиологических процессах организма, составляя около 50 общей массы тела. Скелетные мышцы производят огромную работу. С помощью костных рычагов они перемещают тело в пространстве. Благодаря им совершается разнообразная спортивная двигательная деятельность. Основная функция мышц - преобразование химической энергии в механическую работу или силу. Возбудимость мышцы - свойство переходить в состояние возбуждения, которое проявляется в изменении ее напряжения, упругости, вязкости др. Сократимость - свойство при возбуждении сокращаться, т.е. при той же нагрузке и напряжении изменять длину, укорачиваться. Упругость - это способность мышцы восстанавливать первоначальную длину после устранения деформирующей силы.

Виды работы мышц (в зависимости от изменения длины мышцы):

статическая (длина не изменяется); динамическая (длина изменяется).

В зависимости от того, какую работу функционирующая мышца выполняет против внешних сил, выделяют режимы работы: 1. Изометрический (статический) - когда мышцы напряжены, но не изменяют своей длины, т.е. не сокращаются и не растягиваются;

2. Ауксотонический - когда мышцы напряжены и изменяется их длина. При этом режиме напряженная сокращающаяся мышца выполняет преодолевающую работу. Напряженная растягивающаяся мышца под действием внешних сил работает в уступающем режиме, например, удержание штанги в полуприседе - ауксотонический режим работы мышц.

Групповые взаимодействия мышц

В биокинематических цепях мышцы всегда функционируют группами. Поэтому мышцы, окружающие сустав, при движении можно разделить условно на функциональные группы: - мышцы-синергисты (мышцы совместного действия) выполняют преодолевающую работу. - мышцы-антогонисты (противоположного действия) выполняют уступающую работу.

Мышечные ткани характеризуются тем, что элементы их спо­собны к сокращению.Форма мышц весьма разнообразна .В зависимости от расположения мышц, их формы, направления

мышечных воло­кон, отношения к суставам выделяют поверхностные и глубокие, медиальные и латеральные, наружные и внутренние мышцы. Форма мышц связана с их функцией. Различаются мышцы длинные, ши­рокие и короткие; последние встречаются в большом количестве в глубоких слоях спины между отдельными позвонками, а также между ребрами; их размер в длину лишь немногим больше их по­перечного сечения. Широкие мускулы располагаются преимуще­ственно на туловище (особенно они развиты на груди, животе, в поверхностных слоях спины); они имеют вид пластов. Длинных мышц, особенно веретенообразной формы, больше всего на ко­нечностях.Мышечные пучки формируют брюшко, переходящее в сухо­жильную часть. Проксимальный отдел мышцы — ее головки — начинается от одной кости, дистальный конец — сухожилие (хвост) — прикрепляется к другой кости. Начало мышцы находится проксимальнее, чем точка ее прикрепления, которая располагается дистальнее. Сухожилия различных мышц отличаются между со­бой. Так, мышцы конечностей имеют узкие и длинные сухожилия. Широкое и плоское сухожилие — сухожильное растяжение, или апоневроз, характерно для мышц, участвующих в формировании стенок полостей тела. Брюшко некоторых мышц разделено проме­жуточным сухожилием, например, двубрюшная мышца. Если на протяжении мышцы имеется несколько промежуточных сухожи­лий, то их называют сухожильными перемычками. Сухожилие ма­ло растяжимо, обладает значительной прочностью и выдерживает огромные нагрузки. Так, например, сухожилие четырехглавой мышцы бедра способно выдерживать растяжение силой в 600 кг, сухожилие трехглавой мышцы голени (пяточное сухожилие) — 400 кг. Это достигается благодаря строению плотной оформлен­ной соединительной ткани, из которой образованы сухожилия. Сухожилия состоят из параллельных пучков коллагеновых воло­кон, между которыми расположены фиброциты и небольшое количество фибробластов. В соединительнотканных прослойках проходят сосуды и нервы.Сухожилие в большинстве случаев имеется на обоих концах мышцы, но нередко у мускула (чаще у начала) наблюдается непо­средственное присоединение (к кости или другому органу) мы­шечных волокон — так называемое мясистое начало. Иногда начало (или прикрепление) мускула неоднородно: частью су­хожильное, частью мышечное.Как правило, поперечнополосатые мышцы соединяют части ске­лета, обладающие известной подвижностью. Сокращаясь, мускул сближает кости, причем обыкновенно одна из них не меняет сво­его положения и потому место, где начинается мускул, получило название укрепленной точки, здесь же лежит начало мышцы.