![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Основы биомеханики
- •Механика опорно-двигательного аппарата
- •Механика мышечного сокращения
- •Уравнение хилла Уравнение Хилла является основным уравнением динамики мышечного сокращения и описывает взаимосвязь между силой и скоростью укорочения:
- •Движения Как следует из уравнения Хилла, каждая мышца способна развивать силу р и скорость V в определенном диапазоне величин:
- •Кинематические пары
- •Кинематические цепи
- •Механические свойства материалов
- •Упругость, упругие тела
- •Вязкость, вязкие тела
- •Пластичность, пластичные тела
- •Хрупкие тела
- •Механические свойства тканей организма
Кинематические цепи
Кинематическая пара является наиболее простым механизмом, позволяющим увеличить объем движения рычагов. В организме используются более сложные конструкции - кинематические цепи (подвижное сочленение более чем двух звеньев), которые существенно расширяют объем движения в опорно-двигательном аппарате .Типичным примером кинематической цепи служит верхняя и нижняя конечность, позвоночник и др. Так, в верхней конечности звеньями цепи являются плечо, предплечье, кисть, фаланги пальцев. Объем движения в кинематической цепи значительно возрастает, поскольку увеличивается число степеней свободы в каждом сочленении и соответствующие диапазоны изменения независимых координат. В принципе весь скелет следует рассматривать как сложную кинематическую цепь, составленную из отдельных подвижных костей. Как показывают теоретические оценки, общее число степеней свободы скелета с учетом всех возможных движений в суставах достигает 240.
Механические свойства материалов
Механические свойства тканей организма (упругость, эластичность, прочность, твердость и др.) обеспечивают возможность выполнения тканями и органами их физиологических функций. К примеру, высокая упругость и прочность костной ткани обеспечивает опорную функцию скелета, сохранение формы организма в поле сил тяжести. При заболеваниях эти свойства изменяются, а их определение позволяет выявлять наличие и оценивать степень выраженности патологического процесса. Во врачебной практике широко распространен способ мануальной (от слова manus - рука) диагностики - пальпация. В данном случае врач производит давление пальцами и ладонью руки на поверхность и по сопротивлению оценивает плотность, эластичность, пластичность, упругость тех тканей и органов, которые находятся под пальпируемым участком.
Для исследования механических свойств любых материалов разработана специальная теория сопротивления материалов. В связи с исключительной важностью этой проблемы в медицине к настоящему времени создано и успешно развивается биофизическое направление - биосопромат - теоретические положения, описывающие механические свойства тканей организма. Рассмотрим некоторые понятия и теоретические представления сопромата.
Все материальные тела испытывают воздействие внешних сил при контакте с другими телами или со стороны физических полей. Изменение размеров и формы материальных тел при воздействии внешних сил называется деформацией. Принято различать обратимые и необратимые деформации. Если после устранения внешнего воздействия образец самопроизвольно восстанавливает свою исходную форму, такая деформация называется обратимой. Если в этих условиях не восстанавливаются исходные геометрические размеры, деформация называется необратимой.
В зависимости от соотношения направления действующих сил и геометрических характеристик материальных объектов различают следующие виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб (см. рис. 30).
Рис. 30
лы становятся отрицательными и способствуют притяжению между молекулами.
Рассмотрим, к примеру, растяжение цилиндрического образца под действием внешней силы Fн (см. рис. 32). Эта сила, вызывая увеличение расстояния между молекулами, способствует возрастанию внутренних сил Fв притяжения.
Введение понятий и количественный pасчет всех механических свойств материалов основано на изучении взаимосвязи между деформацией и внутренним напряжением материалов.
Рис.