4. Физиология двигательного аппарата человека и рационализация трудовых процессов
4.1. Строение и функции двигательного аппарата человека
Двигательный аппарат – совокупность тканей и органов, обеспечивающих перемещение человека в пространстве и его активные действия, направленные на предметы внешнего мира.
В состав двигательного аппарата входят:
нервные клетки головного и спинного мозга (руководящая и регулирующая функция);
костно-мышечная система (исполнительская функция:
перемещение тела в пространстве (ходьба, бег);
перемещение частей тела относительно друг друга (движения рук, ног, головы);
поддержание положения тела.).
Костная система состоит из 208 костей, которые придают форму телу, служат опорой организма и защищают внутренние органы. Связки и суставы соединяют концы двух костей и в местах подвижных соединений обеспечивают разнообразные движения. Кости во время выполнения движений служат рычагами и выполняют пассивную роль.
Наиболее активную функцию во время движений выполняют скелетные мышцы. Они состоят из множества нервных клеток – волокон, имеющих следующие свойства:
возбудимость (способность отвечать возбуждением на раздражение);
проводимость (способность проводить возбуждение в оба конца от места раздражения по всей длине;
сокращаемость (способность во время движения сокращаться или изменять напряжение).
4.2. Мышечная сила и выносливость
Важным показателем функционального состояния двигательного аппарата человека является мышечная сила.
Мышечная сила – характеризуется максимальным напряжением, которое способны развить мышцы во время возбуждения.
Одиночные раздражения вызывают одиночное возбуждение мышц. Сила возбуждения зависит от количества мышечных волокон, входящих в состав двигательной единицы. Когда частота действия раздражителя превышает определенную величину – серия мышечных сокращений сливается в единое, так называемое титаническое сокращение.
Максимальная сила зависит от количества и толщины мышечных волокон, частоты нервных импульсов, скорости мышечных сокращений. Сила человека характеризуется способностью перебарывать внешнее противодействие за счет мышечных усилий. Она зависит от возраста, пола, здоровья, эмоционального состояния.
Для измерения мышечной силы используют динамометр. Максимальная сила кисти рассчитывается как среднее арифметическое трех сдавливаний динамометра с максимальной силой через одну минуту.
Закон средних нагрузок
Развивая напряжение и сокращаясь, мышцы способны выполнять механическую работу. Наибольшую работу они выполняют при средних нагрузках и средней скорости.
Эффективность использования двигательного аппарат в трудовом процессе зависит не только от мышечной силы, но и выносливости.
Мышечная выносливость – способность поддерживать усилия на постоянном уровне на протяжении длительного времени.
Коэффициент мышечной выносливости:
а – начальное максимальное усилие, кгс; б- усилия через одну минуту, кгс.
Коэффициента снижения статического усилия:
Коэффициент статического усилия:
При помощи этого коэффициента можно оценить динамику работоспособности и уровень физической напряженности труда. Если снижение выносливости работника по сравнению с дорабочим уровнем составляет:
0 – 10% - труд характеризуется незначительным физическим напряжением;
10 – 35% - средним напряжением;
свыше 35% - сильным напряжением.
Между мышечным напряжением и выносливостью существуют обратно пропорциональная зависимость. Доказано, что увеличение нагрузки вдвое сопровождается уменьшением длительности работы в 4 раза.
В процессе труда человек выполняет разнообразные движения, связанные как с перемещением предметов и орудий труда с определенной скоростью, так и с уравновешиванием какого-либо противодействия при неподвижном положении частей тела (удержание груза, давление на неподвижную поверхность, сдавливание).
Работа, при которой напряжение мышц развивается без изменения их длины и без активного перемещения в пространстве двигательных звеньев, называется статическая. Статические напряжения человека в процессе труда связаны с поддержанием в недвижимом состоянии предметов и орудий труда, а также поддержанием рабочей позы.
Работа, при которой напряжение мышц сопровождается изменением их длины и перемещением в пространстве тела, или какого либо звена двигательного аппарата, называется динамической.
Статическая работа оценивается временем поддержания мышечного напряжения (кгс/с). Динамическая работа измеряется показателями механической работы – килограмм-метрами (кг*м), т.е. имеет внешний эффект.
Статическая работа является более утомительной, поскольку напряжение одной и той же мышечной группы сопровождается уменьшением в ней кровообращения, что не обеспечивает своевременного окисления продуктов распада. Во время динамической работы, мышечные напряжения перегруппируются, что способствует возобновлению работоспособности мышц в процессе труда.
Напряжение при статической работе в 5 раз превышает напряжение при динамической работе. Для восстановления энергии при статической работе необходимо в 3-4 раза больше времени, чем при динамической. Статическая нагрузка не должна превышать 15% максимального мышечного усилия при данной рабочей позе. При усилии свыше 25% от максимального - утомление наступает через 5 мин., а при усилии, превышающем 50% максимального - мышцы выдерживают статическое напряжение не более 1 мин.