Строение и функционирование пассивной части аппарата движения

Одним из важнейших свойств живого организма является передвижение в пространстве. Эту функцию выполняет опорно-двигательный аппарат, который объединяет кости, соединения костей и мышцы. Опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную и активную части. Активную часть составляют мышцы, которые благодаря способности к сокращению приводят в движение кости скелета.

К пассивной части относятся кости и соединения костей.

В состав скелета входит более 200 костей, преобладающая часть их парные. Систему скелета условно подразделяют на две части: осевой и добавочный.

К осевому скелету относится череп (29 костей), позвоночный столб (26 костей), грудная клетка (25 костей);

к добавочному — кости верхних (64) и нижних (62) конечностей (рис. 1).

Масса «живого» скелета у новорожденных около 11% массы тела, у детей разного возраста — от 9 до 18%. У взрослых людей отношение массы скелета к массе тела до пожилого, старческого возраста сохраняется на уровне до 20%, затем несколько уменьшается.

Кости скелета являются рычагами, приводимыми в движение мышцами. В результате этого части тела изменяют положение по отношению друг к другу и передвигают тело в пространстве. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции.

Скелет образует вместилища для жизненно важных органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале — спинной, в грудной клетке — сердце и крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза — мочеполовые органы. Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т. д.

Кости образованы костной тканью, которая относится к соединительной, состоит из клеток и плотного межклеточного вещества, богатого коллагеном и минеральными компонентами. Они-то и определяют физико-химические свойства костной ткани (твердость и упругость). В костной ткани содержится около 33 % органических веществ (коллаген, гликопротеиды и др.) и 67 % неорганических соединений. Это в основном кристаллы гидрооксиапатита.

Особенности строения скелета и отдельных его костей сформировались в связи с прямохождением, развитием головного мозга и органов чувств, различными функциями верхних и нижних конечностей.

Рис. 1. Скелет человека.

Вид спереди:

1 — череп, 2 — позвоночный столб,

3 — ключица, 4 — ребро,

5 — грудина, 6 — плечевая кость,

7 — лучевая кость,

8 — локтевая кость,

9 — кости запястья,

^ 10 — пястные кости,

12 — подвздошная кость,

13 — крестец, 14 — лобковая кость, 15 — седалищная кость,

16 — бедренная кость,

17 — надколенник,

18 — большеберцовая кость,

19 — малоберцовая кость,

20 — кости предплюсны,

21 — плюсневые кости,

22 — фаланги пальцев стопы

Строение черепа

Череп, образованный парными и непарными костями, защищает от внешних воздействий головной мозг и органы чувств и дает опору начальным отделам пищеварительной и дыхательной систем.

Череп условно подразделяют на мозговой и лицевой. Мозговой череп является вместилищем для головного мозга.

С ним неразрывно связан лицевой череп, служащий костной основой лица и начальных отделов пищеварительного и дыхательного путей и образующий вместилища для органов чувств.

Мозговая часть черепа включает в себя: лобную кость, две теменные кости, две височные кости, две клиновидные кости, затылочную кость Лицевая часть черепа состоит из: верхней челюсти, двух носовых костей, скуловой кости, нижней челюсти.

Череп претерпевает существенные изменения в онтогенезе. После рождения рост черепа происходит неравномерно. В постнатальном онтогенезе выделяют три периода роста и развития черепа.

1. Период энергичного активного роста – от рождения до 7 лет

2. Период замедленного роста – от 7 до 12…13 лет

3. В третьем периоде – после 13 лет

Целесообразно выделить и 4-й период — период преобразования черепа, в пожилом и старческом возрасте.
^

Позвоночный столб

Позвоночный столб (позвоночник), columna vertebralis, образован последовательно накладывающимися друг на друга позвонками, которые соединены между собой при помощи межпозвоночных дисков, связок и суставов.

Функциональное значение позвоночного столба чрезвычайно велико: он поддерживает голову, служит гибкой осью туловища, участвует в образовании стенок грудной и брюшной полостей и таза, является вместилищем для спинного мозга.

В позвоночном столбе выделяют пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. Только крестцовый отдел позвоночного столба является неподвижным, остальные его отделы обладают различной степенью подвижности.

Отдельные позвонки, образующие позвоночный столб, соединены между собой с помощью суставов, непрерывных соединений и полусуставов. При сокращении мышц, прикрепляющихся к позвонкам, происходит изменение положения позвоночного столба в целом или его отдельных частей. Таким образом, отдельные позвонки играют роль костных рычагов.

Длина позвоночного столба у взрослого мужчины колеблется от 60 до 75 см, у женщин — от 60 до 65 см, что составляет около 2/5 длины тела взрослого человека. В старческом возрасте длина позвоночного столба уменьшается примерно на 5 см и более вследствие увеличения изгибов позвоночного столба и уменьшения толщины межпозвоночных дисков.

Наибольший поперечник (11—12 см) позвоночный столб имеет на уровне основания крестца. Ширина позвонков уменьшается снизу вверх, на уровне XII грудного позвонка она равна 5 см. Затем происходит постепенное увеличение ширины позвоночного столба до 8,5 см на уровне I грудного позвонка, что связано с прикреплением на этом уровне верхних конечностей. Далее снова наблюдается уменьшение ширины позвоночного столба до I шейного позвонка. От основания крестца книзу заметно уменьшение поперечника позвоночного столба в связи с уменьшением силы тяжести и передачи ее через тазовые кости на головки бедренных костей.

Позвоночный столб не занимает строго вертикальное положение. Он имеет изгибы в сагиттальной и фронтальной плоскостях (рис.2). Изгибы позвоночного столба, обращенные выпуклостью назад, называются кифозами, выпуклостью вперед — лордозами, а выпуклостью вправо или влево — сколиозами.

Выделяют физиологические изгибы позвоночного столба, наблюдаемые у здорового человека, и патологические, которые развиваются вследствие различных болезненных процессов или в результате неправильной посадки ребенка за партой в школе. Различают следующие физиологические изгибы: шейный и поясничный лордозы, грудной и крестцовый кифозы, грудной (аортальный) сколиоз (рис.3). Физиологические лордозы и кифозы являются постоянными образованиями, аортальный сколиоз встречается в 1/3 случаев, расположен на уровне III—IV и V грудных позвонков в виде небольшой выпуклости вправо и вызван прохождением на этом уровне грудного отдела аорты.


Рис.2 Изгибы позвоночного столба	Анатомические плоскости тела человека

Наиболее подвижными являются шейный, нижнегрудной и верхнепоясничный отделы позвоночного столба. Схематически разнообразные формы движений позвоночного столба могут быть представлены в следующем виде: движения вокруг фронтальной оси (сгибание и разгибание) – общий размах 170…245°; движения вокруг сагиттальной оси (отклонение в стороны) – около 55°; вращение вокруг вертикальной оси – до 90° (в значительной мере определяется тренировкой).

Движения головы могут быть классифицированы следующим образом: сгибание и разгибание, определяемое скользящей подвижностью во всех суставах шейного отдела позвоночного столба; вращение вокруг вертикальной оси, в котором принимают участие лишь атланто-затылочные и атланто-осевые суставы; боковые наклоны головы, определяемые также главным образом суставами двух верхних шейных позвонков; круговые вращения, происходящие в суставах нижних трех-четырех шейных позвонков.

В молодом возрасте позвоночный столб более подвижен, у пожилых людей объем движений во всех его отделах резко сокращен. Это объясняется некоторым сплющиванием и частичным окостенением межпозвонковых дисков, а иногда и рядом заболеваний (остеохондроз, деформирующий спондилез и др.). Такие заболевания обычно носят профессиональный характер (тяжелый физический труд, спорт и др.).

Суставы

Кости скелета соединяются между собой с помощью:

1) непрерывных соединений;

2) полусуставов;

3) прерывных соединений – суставов.

Непрерывные соединения костей образуются при помощи соединительной ткани (синдесмозы), хряща (синхондрозы) или кости при ее сращении (синостозы).

Полусуставы являются переходной формой между непрерывными и прерывными соединениями костей. Они соединяют кости посредством хряща. В толще хряща имеется щель – зачаток суставной полости.

Прерывные соединения костей – суставы, или синовиальные соединении, являются наиболее распространенными видами соединения костей, обеспечивают высокую подвижность всего тела.
^

Классификация суставов

Согласно действующей анатомо-физиологической классификации суставы различают по числу суставных поверхностей; форме суставных поверхностей и по степени подвижности сочленяющихся костей.

^ Классификации по числу суставных поверхностей:

Простой сустав (лат. articulatio simplex) — имеет две суставные поверхности, например межфаланговый сустав большого пальца;
Сложный сустав (лат. articulatio composita) — имеет более двух суставных поверхностей, например локтевой сустав;
Комплексный сустав (лат. articulatio complexa) — содержит внутрисуставной хрящ (мениск либо диск), разделяющий сустав на две камеры, например височно-нижнечелюстной сустав;
Комбинированный сустав — комбинация нескольких изолированных суставов, расположенных отдельно друг от друга, например Височно-нижнечелюстной сустав.

^ По форме суставных поверхностей:

Цилиндри́ческий суста́в (враща́тельный сустав) — цилиндрическая суставная поверхность, ось которой располагается в вертикальной оси тела или параллельно длинной оси сочленяющихся костей и обеспечивает движение вокруг одной (вертикальной) оси — вращение.

Блокови́дный сустав — суставная поверхность представляет собой лежащий во фронтальной плоскости цилиндр, расположенный перпендикулярно по отношению к длинной оси сочленяющихся костей.

Эллипсови́дный сустав — суставные поверхности имеют вид отрезков эллипса (одна выпуклая, а другая вогнутая), которые обеспечивают движение вокруг двух взаимно перпендикулярных осей.

Мы́щелковый сустав — имеет выпуклую суставную головку, в виде выступающего отростка (мыщелка), близкого по форме к эллипсу. Мыщелку соответствует впадина на суставной поверхности другой кости, хотя их поверхности могут существенно отличаться друг от друга. Мыщелковый сустав можно рассматривать как переходную форму от блоковидного сустава к эллипсовидному.

Седлови́дный сустав — образован двумя седловидными суставными поверхностями, сидящими «верхом» друг на друге, из которых одна движется вдоль и поперёк другой, благодаря чему возможно движение в двух взаимно перпендикулярных осей.

Шарови́дный сустав — одна из суставных поверхностей представлена выпуклой шаровидной формы головкой, а другая соответственно вогнутой суставной впадиной. Теоретически движение в этом виде сустава может осуществляться вокруг множества осей, но практически используется только три. Шаровидный сустав самый свободный из всех суставов.

Пло́ский сустав — имеют практически плоские суставные поверхности (поверхность шара с очень большим радиусом), поэтому движения возможны вокруг всех трёх осей, однако объем движений ввиду незначительной разности площадей суставных поверхностей незначительный.

Туго́й сустав (амфиартроз) — представляют группу сочленений с различной формой суставных поверхностей с туго натянутой капсулой и очень крепким вспомогательным связочным аппаратом, тесно прилегающие суставные поверхности резко ограничивают объём движений в этом виде сустава. Тугие суставы сглаживают сотрясения и смягчают толчки между костями.

^ По степени подвижности сочленяющихся костей:

Одноосные суставы:

цилиндрический сустав, (лат. art.trochoidea), например атланто-осевой срединный;
блоковидный сустав, (лат. art.ginglymus), например межфаланговые суставы пальцев.

Двухосные суставы:

эллипсовидный (лат. art.ellipsoidea), например лучезапястный сустав;
мыщелковый (лат. art.condylaris), например коленный сустав;
седловидный (лат. art.sellaris), например запястно-пястный сустав I пальца.

Многоосные суставы:

шаровидный (лат. art.spheroidea), например плечевой сустав или тазобедренный сустав;
плоский (лат. art.plana), например межпозвонковые суставы;
туго́й сустав (амфиартроз).

Схемы синовиальных суставов: а — цилиндрического; б —блоковидного;

в — мыщелкового; г — эллипсовидного; д — седловидного; е —шаровидного; ж — плоского
^

Синовиальная среда суставов

Синовиальная среда суставов включает в себя сопрягаемые костные поверхности, покрытые хрящом, суставную капсулу, выстланную синовиальной оболочкой и заполненную синовиальной жидкостью (синовией).

С точки зрения механики суставы являются своеобразными подшипниками, в которых синовиальная жидкость выполняет роль смазки, суставные хрящи – несущих поверхностей. Коэффициент трения в суставах оценивался по затуханию колебаний гравитационного маятника и не превышал значения 0,024.

Биомеханика нормального функционирования синовиальной среды сустава заключается в том, что при движении в суставном хряще происходит циркуляция интерстициальной жидкости. Эта жидкость выделяется из хряща и смешивается с синовиальной жидкостью, а затем снова впитывается в суставный хрящ. Таким образом, происходит питание хондроцитов хряща.

К основным функциям синовиальной жидкости относятся:

Локомоторная — обеспечение свободного перемещения сочленяющихся поверхностей костей, а также демпфирования динамических нагрузок;

Метаболическая — участие в ферментативном распаде клеток и высокомолекулярных соединений, образующихся в суставе, и удаление их из полости сустава через лимфатическое русло;

Трофическая (питающая) — по отношению к бессосудистым слоям суставного хряща;

Барьерная (защитная) — участие ферментов, живых клеток синовиальной оболочки в удалении, растворении чужих клеток и веществ, проникающих в сустав из крови или при повреждении суставной капсулы.

Определение свойств синовиальной жидкости дает возможность судить о норме или патологии суставов.
^

Грудная клетка

Грудная клетка представляет собой костно-хрящевое образование, состоящее из грудных позвонков, 12 пар ребер и грудины, соединенных между собой при помощи различных видов соединений. У грудной клетки различают 4 стенки (переднюю, заднюю и две боковые) и два отверстия (верхнюю и нижнюю апертуры).

Передняя стенка образована грудиной и реберными хрящами, задняя – грудными позвонками и задними концами ребер, а боковые – ребрами. Ребра отделены друг от друга межреберными промежутками. Верхняя апертура ограничена верхним краем грудины, первыми ребрами и передней поверхностью первого грудного позвонка.

Переднебоковой край нижней апертуры, образованный соединением передних концов VII—X ребер, называется реберной дугой. Правая и левая реберные дуги ограничивают с боков подгрудинный угол, открытый книзу. По бокам сзади нижняя апертура ограничена двенадцатыми ребрами и двенадцатым грудным позвонком.

Через верхнюю апертуру проходят трахея, пищевод, сосуды, нервы. Нижняя апертура закрыта диафрагмой, которая имеет отверстия для прохождения аорты, пищевода и нижней полой вены.

Грудная клетка человека по форме напоминает неправильной формы усеченный конус. Она расширена в поперечном направлении и уплощена в переднезаднем, спереди она короче, чем сзади.

Форма и, особенно, размеры грудной клетки подвержены значительным индивидуальным колебаниям, крайние степени которых граничат с патологическими состояниями.

В преклонном возрасте в связи с увеличением грудного кифоза грудная клетка укорачивается и опускается.

Физические упражнения не только укрепляют грудную мускулатуру, но и увеличивают размах движений в суставах ребер, что приводит к увеличению объема грудной клетки при дыхании и жизненной емкости легких.
^

Скелет конечностей

Скелет конечностей в процессе эволюции человека претерпел существенные изменения. Верхние конечности стали органами труда, а нижние, сохранив функции опоры и передвижения, удерживают тело человека в вертикальном положении.

^ Верхняя конечность как орган труда приобрела значительную подвижность. Наличие у человека ключицы – единственной кости, соединяющей верхнюю конечность с костями туловища, дает возможность производить более обширные движения. Помимо этого, кости свободной части верхней конечности подвижно сочленяются друг с другом, особенно в области предплечья и кисти, приспособленной к различным сложным видам труда.

^ Нижняя конечность как орган опоры и перемещения тела в пространстве состоит из более толстых и массивных костей, подвижность которых друг относительно друга менее значительна, чем у верхней конечности.

В скелете верхней и нижней конечностей человека выделяют пояс и свободную часть.

Пояс верхней конечности (грудной пояс) состоит из двух костей ключицы и лопатки. Свободная часть верхней конечности состоит из трех частей:

проксимальной – плечевая кость;
средней – кости предплечья, состоит из двух костей: лучевой и локтевой;
дистальной – кости кисти, в свою очередь делятся на кости запястья, пястные кости (I-V) и кости пальцев (фаланги).

Пояс нижней конечности (тазовый пояс), образован парной тазовой костью. Тазовые кости сзади сочленяются с крестцом, спереди друг с другом и с проксимальной костью (бедренной) свободной части нижней конечности.

Скелет свободной части нижней конечности сходен по строению со скелетом верхней конечности и также состоит из трех частей:

проксимальной – бедренная кость (бедро);
средней – кости голени: большеберцовая и малоберцовая. В области коленного сустава находится большая сесамовидная кость – надколенник;
дистальной – стопа, в свою очередь делится на три части: кости предплюсны, плюсневые кости (I-V) и кости пальцев (фаланги).

Биомеханика движений

Среди многочисленных физиологических функций организма двигательная функция является единственной, обеспечивающей активное воздействие человека на внешнюю среду, преодоление ее сопротивления, приспособление к условиям внешней среды.

Движения человека подчиняются законам механики.

С точки зрения механики, человек представляет собой систему подвижно соединенных звеньев, обладающих определенными размерами, массой, моментами инерции и снабженных мышечными двигателями.

Анатомическими структурами, образующими эти звенья и соединения являются кости, сухожилия, мышцы и фасции, фиброзные и синовиальные соединения костей, а также внутренние органы, кожа и т. д.
^

Биомеханические цепи

В механике подвижное соединение двух звеньев, находящихся в непосредственном соприкосновении, называют кинематической парой. Кинематические пары могут быть вращательными и поступательными. Считается, что число подвижных костей n в теле человека равно 148, а число независимых движений костей в суставах может составлять от одного до трех.

Число ограничений на движение в суставах с одной, двумя и тремя степенями свободы соответственно составляет k = 5, 4 и 3. Таких суставов в теле человека насчитывается соответственно 85, 33 и 29. Тогда подвижность (число степеней свободы) опорно-двигательного аппарата определяется по структурной формуле

Аналогичным образом можно определить, что рука и нога имеют по 30 степеней свободы (6×22 - 5×15 - 4×6 - 3×1=30).

На рисунке показана кинематическая схема опорно-двигательного аппарата человека, на которой кости представлены в виде звеньев кинематической цепи, а суставы — кинематических пар.

Итак, кости, соединенные подвижно, образуют основу биокинематических цепей. Приложенные к ним силы (мышечные тяги и др.) действуют на звенья биокинематической цепи, как на рычаги. Это позволяет передавать действие силы по цепям, а также изменять эффект приложения сил. Таким образом, рычаг как простейший механизм служит для передачи движения и силы на расстояние.

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

Вне зависимости от вида рычага в каждом из них выделяют:

точку опоры;
точку приложения сил;
плечи рычага (расстояние от точки опоры до места приложения сил) ;
плечи сил (длина перпендикуляра, опущенного из точки опоры на линию действия силы).

Опорно-двигательный аппарат человека состоит из сочлененных между собой костей скелета. Кости скелета действуют как рычаги, которые имеют точку опоры в сочленениях или во внешней среде и приводятся в движение силой тяги, возникающей при сокращении мышц, прикрепленных к костям.

Рычаг первого рода, обеспечивающий перемещение или равновесие головы в сагиттальной плоскости.

На рис. 6 изображен череп и действующие на него силы. Ось вращения (О) проходит через сочленение черепа с первым позвонком. На череп действуют две силы, приложенные по разные стороны от оси:

^ R – сила тяжести, приложенная к центру тяжести черепа. Плечо этой силы обозначено буквой b

.F – cила тяги мышц и связок, приложенная к затылочной кости. Плечо этой силы обозначено буквой а.

Условие равновесия рычага:

F·а = R·b.

Рис. 6. Рычаг в сагиттальной плоскости черепа

Рычаг второго рода, дающий человеку возможность вставать на цыпочки.

На рис. 7 изображена стопа и действующие на нее силы.

Рис. 7. Стопа в положении на цыпочках

Ось вращения (О) проходит через головку плюсневых костей. На стопу действуют две силы, приложенные по одну сторону от оси.

• Сила тяжести (R), равная половине силы тяжести, действующей на все тело. Плечо этой силы обозначено буквой b — расстояние от соединения стопы до точки контакта плюсны и пола (обычно 12см);

• Сила тяги мышц (F), передаваемая с помощью ахилловых сухожилий и приложенная к выступу пяточной кости. Плечо этой силы обозначено буквой а — расстояние от точки опоры до точки действия ахилловых сухожилий (обычно 18 см).

Условие равновесия рычага: F·a = R·b. В данном случае а > b, следовательно, F < R.

По принципу рычага второго рода работает предплечье человека.

На рис. 8 изображены предплечье и кисть с грузом, а также действующие на них силы.

Рис.8. Кости предплечья, участвующие в удержании предмета кистью

Ось вращения (О) находится в локтевом суставе. На рычаг действуют две силы, приложенные по одну сторону от оси.

• Сила тяжести (R), равная весу груза. Плечо этой силы обозначено буквой b.

• Сила тяги мышц (F), передаваемая с помощью бицепса. Плечо этой силы обозначено буквой а.

Условие равновесия рычага: F·а = R·b. В данном случае а < b, следовательно, F > R..
^

Центра тяжести тела

Тело человека - это система подвижно соединенных звеньев. На каждое звено действует сила тяжести звена, направленная вертикально вниз.

Центр тяжести звена - это воображаемая точка, к которой приложена равнодействующая сил тяжести всех частиц звена.

Если силы тяжести звеньев обозначить соответственно G1, G2,... Gn, то равнодействующая этих параллельных сил равна весу тела:

Gтела = G1 + G2 + ... + Gn

Общий центр тяжести (ОЦТ) тела представляет собой абстрактную точку, относительно которой сумма моментов сил тяжести звеньев равняется нулю.

Так как тело человека не является неизменным твердым телом, а представляет собой систему подвижных звеньев, то положение ОЦТ будет определяться позой тела человека (т.е. взаимным относительным положением звеньев тела) и изменяться с изменением позы.

Обычно выделяют следующие звенья (сегменты): стопа, голень, бедро, кисть, предплечье, плечо, голова и туловище. В некоторых случаях туловище представляют в виде трех самостоятельных сегментов: верхний, средний и нижний.

Определение положення общего центра тяжести (ОЦТ) необходимо для биомеханического анализа движений, связанных с сохранением равновесия и определения степени устойчивости тела, а также оценки рациональности выполняемых движений. По характеристикам движения ОЦТ (траектории, скорости, ускорению) можно судить о технике выполнения движения.

В биомеханике используют расчетные, графические и експериментальне методы определения координат ОЦТ.

Расчетный (аналитический) метод базируется на использовании статистических данных про геометрию масс тела человека. Эти данные, как правило, определяют связь массы отдельных сегментов тела (звеньев) с общей массой тела и положение центра тяжести звена с общей длиной звена.

^ Определение положения центров тяжести звеньев

Опытным путём были определены средние данные о весе звеньев тела и о положении их ЦТ.

При учебных расчетах принято считать относительный вес головы равным 7% веса всего тела, туловища - 43, плеча - 3, предплечья - 2, кисти - 1, бедра - 12, голени - 5, стопы - 2.

Центр тяжести звена выражают относительно длины всего звена, принятой за единицу, считая от проксимального сочленения. Для бедра он составляет приближенно 0,44; для голени - 0,42; для плеча - 0,47; для предплечья - 0,42; для туловища - 0,44 (отмеряют расстояние от поперечной оси плечевых суставов до оси тазобедренных суставов). Центр тяжести головы расположен в области турецкого седла клиновидной кости (проекция спереди на поверхность головы - между бровями, сбоку - на 3-3,5 см выше наружного слухового прохода). Центр тяжести кисти расположен в области головки третьей пястной кости, центр тяжести стопы - на прямой, соединяющей пяточный бугор пяточной кости с концом второго пальца, на расстоянии 0,44 от первой точки

^ Пример

Определить ОЦТ тела гимнастки весом Р=500 Н (рис. _) , собирающейся выполнить сальто назад.

Решение

Обозначим крайние точки сегментов тела и соединим их .
Определяем центр тяжести каждого сегмента в процентах от его длины;
Определяем вес сегментов в зависимости от веса тела;
Размещаем рисунок в плоскости x-y прямоугольной системе координат;
Определяем координаты центров тяжести каждого сегмента;
ОЦТ тела определяем как точку, относительно которой все сегменты тела находятся в равновесии, то есть выполняется условие: сумма моментов сил равна нулю (не забываем умножать на 2 вес каждого парного сегмента).

Задачи для самостоятельного решения

Силовая платформа в виде квадрата со стороной L укреплена на 4 динамометрах. Динамометры установлены в вершинах платформы. Показания динамометров составляют F₁, F₂ = 2 F₁, F₃= 3F₁, F₄= 4F₁. Определите условия, при котором платформа останется в состоянии равновесия.
Какая сила действует в поперечном сечении однородного стержня на расстоянии x от конца, к которому вдоль оси приложена сила F. Длина стержня L.
Человек весом 700 Н находится в положении, как показано на рис 1. Определите вертикальные составляющие сил, действующих на кисти и стопы?
Человек удерживает в одной руке груз весом 40 Н, при этом плечо расположено вертикально, а предплечье – горизонтально. Вес предплечья 15 Н. На предплечье действуют четыре силы: сила реакции локтевого сустава F (сила действия костей и связок плеча на локтевой сустав); мышечная сила Т (сила бицепсов); вес самого предплечья и вес груза. Точки приложения сил указаны на рис.2. Определите силы F, T.

Рис.1

Рис.2

Верхняя конечность, вытянутая горизонтально, удерживается дельтовидной мышцей (Рис.3). Определите силу реакции плечевого сустава F и силу, развиваемую дельтовидной мышцей Т.

Когда человек становится на цыпочки (Рис.4), геометрия стопы принимает вид, как показано на рисунке. Определите силы F и Т, полагая, что их действие лежит в плоскости рисунка.

Рис.3

Рис.4

Прибор Базлера представляет собой жесткую доску длиной L, опирающуюся с одной стороны на неподвижную опору, а с другой – на динамометр. Пациент весом Р ложится на доску, при этом показание динамометра F₁. Пациент поднимает вытянутую ногу. При расстояние между центрами тяжести ног равном b, показание динамометра F₂. Определите вес ноги.
Вычислить вес и цент тяжести сегментов тела, исходя из собственного веса тела и роста. Заполнить таблицу.

Наименование звеньев тела	Относительный вес звеньев тела, %	Абсолютный вес звеньев тела, кг	Абсолютная длина звена, см	ЦТ звена* относительное значение

Голова	7			**
Туловище	43			0,44***
Плечо правое	3			0,47
Плечо левое	3			0,47
Предпл. правое	2			0,42
Предпл. левое	2			0,42
Кисть правая	1			****
Кисть левая	1			****
Бедро правое	12			0,44
Бедро левое	12			0,44
Голень правая	5			0,42
Голень левая	5			0,42
Стопа правая	2			0 44*****
Стопа левая	2			0 44*****

* Расстояние от проксимального конца звена до ЦТ этого звена.

** Центр тяжести головы находится на 3-3,5 см выше наружного слухового прохода.

*** На линии между серединами осей плечевых и тазобедренных суставов на расстоянии 0,44 от плечевой оси.

**** Центр тяжести кисти находится в пястно-фаланговом суставе третьего пальца.

***** Центр тяжести стопы находится на прямой, соединяющей пяточный бугор пяточной кости с концом второго пальца, на расстоянии 0,44 от первой точки.

Список использованой литературы

Бегун П. И., Шукейло Ю. А. Биомеханика: Учебник для вузов. - СПб: Политехника, 2000. - 463 с.
Дубровский В.И., Федорова В.Н. Биомеханика: Учеб. для сред, и высш. учеб, заведений. — М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. — 672 с.
Зациорский В.М., Аруин А.С. Биомеханика двигательного аппарата человека.-М.:Физкультура и спорт,1981.-143 с.

плохо

не очень плохо

средне

хорошо

отлично

Ваша оценка этого документа будет первой.

Ваша оценка:

	Лекция №5. «Общие вопросы анатомии и физиологии аппарата движения человека». 20		8. Анатомическое строение периферического отдела артикуляционного аппарата
	Ii анатомическое строение органов периферического отдела артикуляторного аппарата		Тема урока : «Аппарат опоры и движения, его функции. Скелет человека, его строение и значение»
	Системное функционально-морфологическое обоснование методики коррекции развития аппарата движения		Тестовое задание 12 билет. Аппарат опоры и движения. Скелет человека. Его строение и функции. Профилактика
	Системное функционально-морфологическое обоснование методики коррекции развития аппарата движения		При ушибе нижней части лица пострадала мышца, опускающая угол рта. Как изменятся жевательные движения
	11 г. №360, и во исполнение части первой статьи 6, части третьей статьи 7, части шестой статьи 9, Закона Республики Беларусь от 7 января 2012 года «О вспомогательных репродуктивных технологиях» Министерство...		Образовательная программа творческого объединения «юный инспектор дорожного движения» Содержание программы основывается на современной концепции безопасности дорожного движения с учетом...

Строение и функционирование пассивной части аппарата движения