61. Особенности работы мышц в сочленениях с костями.
Pаботу двигательного аппарата человека обычно излагают с позиций общих законов механики, вполне применимых для оценки системы опорно-двигательного аппарата как системы рычагов. Рычагом называется всякое твердое тело, способное совершать вращательные движения около оси, на плечи которого действуют две противоположные силы: движущая сила (мышечные сокращения) и сила сопротивления. В зависимости от величины движущей силы и силы сопротивления возможно равновесие или движение рычага. Для понимания равновесия или движения рычага необходимо иметь определенное представление о плече рычага и о моменте вращения силы. Плечом рычага называют расстояние оси вращения (О) до точки приложения силы (OA и ОБ). Плечом силы называют кратчайшее расстояние — перпендикуляр от оси вращения до вектора силы или его продолжения (OAI и ОБI (рис. 158).
Участие каждой мышцы в выполнении движений зависит не только от величины подъемной силы, но также и от величины плеча рычага, что определяется моментом силы. Моментом силы называется произведение силы на ее плечо. Моментом силы FIбудет произведение FI·OAI, или FI·Sin OA; моментом силы FII будет FII·OБI или FII·SinОБ. Таким образом, условие для равновесия рычага достигается тогда, когда сумма моментов сил, действующих на него, относительно оси вращения равна нулю. Если равенство моментов сил нарушается, то рычаг начинает вращаться в направлении той силы, момент которой больше. Момент силы является непостоянной величиной, обусловленной положением одних костей по отношению к другим, образующим данное сочленение. Поэтому при сгибании в суставе будет нарастать плечо рычага сгибателей и соответственно момент силы, т. е. увеличивается угол подхода сухожилия к мышце, что способствует повышению подъемной силы мышцы. В большей части случаев мышцы прикрепляются вблизи суставов и подходят к костям под острым углом. При этом плечо силы меньше плеча сопротивления; при подобном прикреплении мышцы проигрывают в силе. В опорно-двигательной системе имеются образования, способствующие увеличению плеча силы мышц, благодаря чему значительно повышается момент силы. К этим образованиям относятся сесамовидные кости, блоки, костные отростки и бугры, разнообразные выступы и шероховатости. За счет этих образований значительно возрастает момент силы мышц. Следовательно, сила мышцы зависит не только от количества мышечных волокон, но и от плеча рычага.
62. Виды деформации. Закон Гука. Коэффициент жесткости. Модуль упругости. Особые свойства костных тканей.
Если к предмету приложена внешняя сила F, то это изменяет расположение частиц тела => частицы стремятся вернуться в прежнее положение => суммарный эффект – возникновение силы упругости.
Если сила упругости равна внешней силе – прочность обеспечена.
Если сила упругости меньше внешней силы, то происходит деформация.
Виды деформации:
Растяжение/сжатие
Изгибание
Кручение
Сдвиг
Закон Гука
Fупр=kx, где x – абсолютная деформация, k – коэффициент жесткости. Он зависит от:
От геометрии предмета
От свойств материала
При незначительной упругой деформации эластичного материала действующие силы также описываются законом Гука, но в несколько более сложной форме. В теории упругости закон Гука принимает следующий вид:
σ/η = E
где σ — механическое напряжение (удельная сила, приложенная к поперечной площади сечения тела), η — относительное удлинение или сжатие струны, а Е — так называемый модуль Юнга, или модуль упругости, играющий ту же роль, что коэффициент упругости k. Он зависит от свойств материала и определяет, насколько растянется или сожмется тело при упругой деформации под воздействием единичного механического напряжения.
Особые свойства костной ткани:
Сочетание минеральных и органических компонентов
Идеальная форма: Уширение в суставах-прочность, уменьшение трения.Трубчатые кости легче, чем сплошные той же прочности. Трубчатая кость – защита для костного мозга.
Костные пластины и радиальные каналы в костях – защита от развития трещин.
Обновляемость за счет остеокластов и остеобластов.