19.Строение биомеханической системы(звеньев биокинематических цепей,механизмы соединения) .

Биокинематические цепи опорно-двигательного аппарата состоят из подвижно соединенных тверды, упругих и гибких звеньев с переменными: составом движущихся звеньев, длинной и формой цепей как составных рычагов и маятников. Незамкнутые и замкнутые цепи в теле человека имеют переменный состав движущихся звеньев. Длинна цепей при сгибании и разгибании непостоянна. Переменная длинна цепи изменяет условие действия сил в рычагах и инертное сопротивление звеньев. В ходе движения часто происходит замыкание цепей в кольцо - геометрическое либо динамическое. Также звенья цепей образуют составные рычаги и составные маятники. В биомеханическую систему двигательного аппарата входят и упругие звенья – мышцы, образующие сложный мягкий каркас переменной жесткости. Мышцы являются также и гибкими звеньями.

Механизмы соединения звеньев в цепях характеризуются превращением неодноостных соединений в полносвязные механизмы, с активно управляемыми изменениями направления и размаха движений, при взаимозависимости подвижности звеньев. Преобладающая часть соединений в цепях представляет собой неодноостные неполносвязные механизмы. Для них характерно множество возможностей движений, из которых в каждом случаи используется лишь одна заданная траектория. Совместное действие групп мышц со всеми остальными силами обуславливают выбор этой единственной траектории, делает многоостный сустав в данном движении биодинамически полносвязным. При этом пассивные ограничители размаха (кости, суставы, связки) дополняются активными (мышцами). Подвижность в одном суставе тесно связана с подвижностью в других. В движениях такого рода взаимозависимая подвижность проявляется чаще и имеет более важное значение, чем изолированная.

20.степени свободы и степени связи движений в биомеханических цепях.

Тело, которое может двигаться в любом направлении называется свободным. Самое большое количество степеней свободы – 6. Это: 1) вверх-вниз 2) вправо-влево 3) вперёд-назад 4) вокруг себя 5) Вращение через сторону (боком) 6) вращение вперёд (кувырок). Если телу закрепить одну точку то тело может двигаться в 3-х степенях свободы. Так соединены шаровидные суставы. При закреплении 2-х точек – одну степень (одноосные суставы). Если закрепить 3 точки, то тело не будет двигаться. У человека преобладают суставы, которые имеют 2или3 степени свободы.

21.особености режима движений биомеханической системы(изометрический режим,изотонический режим,причины проигрыша в силе)

Механическая работа (А), совершаемая мышцей, измеряется произведением поднимаемого веса (Р) на расстояние (h): А = Р * h кгм Различают 3 режима работы мышцы: изотонический, изометрический и ауксотонический.

1.Изотонический режим (режим постоянного тонуса мышцы) наблюдается при отсутствии нагрузки на мышцу, когда мышца закреплена с одного конца и свободно сокращается. Напряжение в ней при этом не изменяется. Это происходит при раздражении изолированной мышцы лягушки, закрепленной одним концом на штативе. Так как при этих условиях Р = 0, то механическая работа мышцы также равна нулю (А = 0). В таком режиме работает в организме человека только одна мышца — мышца языка. (В современной литературе также встречается термин изотонический режим по отношению к такому сокращению мышцы с нагрузкой, при котором по мере изменения длины мышцы напряжение ее сохраняется неизменным, но в этом случае механическая работа мышцы не равна пулю, т. е. она совершает внешнюю работу).

2.Изометрический режим (режим постоянной длины мышцы) характеризуется напряжением мышцы в условиях, когда она закреплена с обоих концов или когда мышца не может поднять слишком большой груз. При этом h = 0 и, соответственно, механическая работа тоже равна нулю (А = 0). Этот режим наблюдается при сохранении заданной позы и при выполнении статической работы . В этом случае в мышечном волокне все равно происходят процессы возникновения и разрушения мостиков между актином и миозином, т. е. тратится энергия на эти процессы, но отсутствует механическая реакция перемещения нитей актина вдоль миозина. Физиологическая характеристика такой работы заключается в оценке величины нагрузки и длительности работы.

3.Ауксотонический режим (смешанный режим) характеризуется изменением длины и тонуса мышцы, при сокращении которой происходит перемещение груза. В этом случае совершается механическая работа мышцы (А= Р ? h). Такой режим проявляется при выполнении динамической работы мышц даже при отсутствии внешнего груза, так как мышцы преодолевают силу тяжести, действующую на тело человека. Различают 2 разновидности этого режима работы мышц: преодолевающий (концентрический) и уступающий (эксцентрический) режим.

Различают две основные причины проигрыша в силе: прикрепление мышцы вблизи сустава и тяга мышцы вдоль кости под острым или тупым углом. Можно указать еще и на третью причину некоторых потерь в силе мышц. При больших нагрузках напрягаются все мышцы, окружающие сустав. Мышцы-антагонисты, создавая моменты сил, которые направлены противоположно друг другу, полезной работы не производят, а энергию на напряжение затрачивают.

22.виды рычагов в биомеханических цепях.

Рычаг – это твердое тело, которое пот действием сил может вращаться вокруг опоры, а также сохранять свое положение. Каждый рычаг имеет точку опоры, плечо рычага – расстояние от точки опоры до точки действия сил, плечо сил – расстояние от точки опоры до линии действия сил (опущенный перпендикуляр). Рычаги бывают одноплечие (когда точка опоры находится на конце рычага) и двуплечие (точка опоры находится между концами рычага).

23.условия сохранения равновесия и движения звеньев как рычагов

Сохранение положения и движения звена как рычага зависит от соотношения противоположно действующих моментов сил. Когда противоположные относительно оси сустава моменты сил равны, звено либо сохраняет свое положение, либо продолжает движение с прежней скоростью. Если же один из моментов сил больше другого, звено получает ускорение в направлении его действия. Момент движущих сил, преобладая над моментом тормозящих сил, придает звену положительное ускорение. Момент тормозящих сил, если он преобладает, придает звену отрицательное ускорение, вызывает торможение звена. Для сохранения положения звена в суставе, естественно, необходимо равенство моментов сил. При всех движениях угол между направлением равнодействующей группы сил и звеном изменяется. Плечо рычага остается неизменным. Но плечо силы изменяется. Изменяется обычно и сама сила мышечной тяги. Следовательно, момент силы тяги мышц не остается постоянным. По сути дела, звенья тела действуют в биокинематической цепи чаще всего как составные рычаги, в которых очень сложные условия передачи движения и работы. В простом рычаге работа силы, приложенной в одной его точке, передается на другие точки полностью. Если плечи сил неравны, то прилагаемая сила передается либо с потерей в силе, либо, наоборот, с выигрышем в силе, но с потерей в скорости. В одноплечих рычагах направление передаваемой силы изменяется, а в двуплечих — не изменяется. Сила тяги мышц обычно приложена на более коротком плече рычага, и поэтому плечо ее силы относительно невелико. Это связано с тем, что в большей части случаев мышцы прикрепляются вблизи суставов. Когда мышца расположена вдоль звена и прикрепляется вдалеке от сустава, угол тяги ее очень мал и поэтому плечо силы также очень мало. В связи с этим силы тяги мышц, действующие на костные рычаги, почти всегда дают выигрыш в скорости. Различают две основные причины проигрыша в силе: прикрепление мышцы вблизи сустава и тяга мышцы вдоль кости под острым или тупым углом. Можно указать еще и на третью причину некоторых потерь в силе мышц. При больших нагрузках напрягаются все мышцы, окружающие сустав. Мышцы-антагонисты, создавая моменты сил, которые направлены противоположно друг другу, полезной работы не производят, а энергию на напряжение затрачивают.