3.6. Силы упругой деформации

Сила упругой деформации — это мера действия деформированного тела на другие тела, с которыми оно соприкасается. Величина и направление упругих сил зависят от упругих свойств деформи­рованного тела, а также от вида (сжатие, растяжение и др.) и величины деформации.

Все реальные твердые тела, а также жидкости и газы в той или иной степени деформируются под действием приложенных сил, при этом в них возникают силы упругой деформации (или упругие силы).

В так называемых упругих телах относительно невелик модуль Юнга. Деформации значительны, так как даже малые силы вызывают относительно большие деформации. После прекращения де­формирующего воздействия упругие силы восстанавливают форму тела. К таким телам, действующим на тело человека, можно отнести батут, пружинящий трамплин, эспандер. При деформации они пог­лощают работу (увеличивается их потенциальная энергия), а затем, восстанавливая свою форму, совершают работу (уменьшается потенциальная энергия). Эспандер (резиновый или пру­жинный) поглощает работу, совершаемую спортсменом. При исполь­зовании же батута и мостика существенна работа, которую совер­шают эти снаряды, восстанавливая свою форму.

Упругие взаимодействия имеют место при деформации тел, связан­ных с опорой под действием сил тяготения (проявление веса); при де­формации опоры (опорные реакции), ускоряемых тел (силы инерции), отчасти среды (силы сопротивления среды), соприкасающихся поверх­ностей (силы трения).

Выделение сил упругой деформации в отдельную группу как внеш­них относительно человека сил целесообразно только в случаях зна­чительных деформаций внешних упругих тел.

4. Внутренние относительно системы силы

При биомеханическом исследовании движений человека рассмат­риваются обычно внутренние относительно его тела силы. Они возни­кают при взаимодействии частей биомеханической системы тела.

Внутренние силы механической системы — мера взаимодействия входящих в нее тел.

Внутренние силы нельзя мысленно рассматривать как приложен­ные к центру тяжести системы. Они не могут сами по себе изменять движение ОЦТ системы и ее кинетический момент.

Внутренние силы осуществляют притягивание и оттал­кивание внутри системы, между ее частями. В абсолютно твер­дом теле они попарно взаимно уравновешиваются. В системе внутрен­ние силы попарно не уравновешиваются, если приложены к разным частям системы (телам),— каждая производит свое действие.

К внутренним для тела человека силам относятся силы мышечной тяги и силы пассивного противодействия органов и тканей.

4.1. Силы мышечной тяги

Силы мышечной тяги приложены к звеньям кинематических це­пей внутри тела. Мышцы в своей активности всегда объединены в груп­пы. Силы тяги каждой мышцы изменяются. Поэтому изменяются и тяги отдельной группы мышц и тяги взаимодействующих групп мышц. Мышцы могут по ходу движения включаться в работу, выключаться из нее, а также, изменяя функцию, переходить из одной группы в дру­гую. Совместное действие мышц обеспечивает сохранение и направлен­ное изменение взаимного расположения звеньев.

Работа мышц — основной источник энергии движений человека (энергетическая функция). Мышцы, изменяя положение частей тела, обусловливают его воздействие на опору, среду и внеш­ние тела. Посредством мышечных тяг человек управляет движениями, используя внешние силы и остальные внутренние силы (управляющая функция).