Биомеханика мышц
Аппарат движения представляет систему взаимосвязанных, подвижных кинематиче-
ских звеньев, которые образуют кинематические цепи; последние могут быть замкну-
тыми и открытыми. Роль мышц заключается в перемещении кинематических звеньев
относительно друг друга или в их удержании в определенном положении. В зависимо-
сти от этого различают динамическую и статическую работу мышц.
Работа мышц подчиняется законам рычага. В аппарате движения имеются три рода
1. Рычаг первого рода называют «рычагом равновесия» (Рис. 25). В этом рычаге точка
опоры располагается между точкой приложения силы и точкой сопротивления,
причем обе силы действуют в одном направлении. Примером является удержива-
ние головы в равновесном состоянии в атлантозатылочном суставе.
2. Рычаг второго рода является «рычагом силы» (Рис. 26). Точка сопротивления нахо-
дится между точкой опоры и точкой приложения силы. Примером такого рычага
может служить стопа при подъеме на полупальцы.
3. Рычаг третьего рода, или «рычаг скорости», имеет наибольшее распространение
при движениях (Рис. 27). Точка приложения мышечной тяги располагается вблизи
точки опоры и имеет значительно меньшее плечо, чем противодействующая ей
сила сопротивления. Примером такого рычага является действие сгибателей пред-
плечья при поднимании или удерживании в кисти какой-либо тяжести. Плечо рав-
нодействующей мышц равно в этом случае 2 см, а плеча удерживаемой кистью
тяжести равно 20 см. Поэтому при обычной подъемной силе сгибателей предпле-
чья, равной 160 кг, нетренированный человек может удержать при согнутом пред-
В основе работы мышц лежит способность мышечных волокон к сокращению. Попе-
речно-полосатые волокна при сокращении укорачиваются в среднем на 30-40% своей
первоначальной длины. При этом одиночное мышечное волокно развивает напряже-
ние равное 0.1-0.2 г. Все скелетные мышцы человека содержат около 300 млн. воло-
кон. Следовательно, суммарная сила всех мышц составила бы 30000 кг. В действитель-
ности мускулатура развивает лишь небольшую часть этой громадной силы, так как
обычно сокращаются не все мышцы и в каждой сократившейся мышце бывает актив-
ной лишь часть мионов. Соответственно числу сократившихся мионов различают пар-
циальное и тотальное сокращение мышцы. Разницу между тем и другим можно пока-
зать на примере большой грудной мышцы. При сгибании в плечевом суставе ненагру-
женной руки сокращается лишь часть мионов ключичной части мышцы, при боксер-
ском ударе происходит тотальное сокращение большой грудной мышцы. При некото-
рых заболеваниях, сопровождающихся судорогами (столбняк), мышцы развивают мак-
симальное напряжение, и это может приводить даже к переломам костей.
Сила скелетной мышцы определяется следующими факторами:
1. Физиологический поперечник мышцы, под которым понимают сумму площадей
поперечного сечения всех поперечнополосатых мышечных волокон. Следует отме-
тить, что физиологический поперечник не совпадает с анатомическим поперечни-
ком. Анатомический поперечник включает площадь поперечного сечения мышеч-
ных волокон, сосудов, нервов и соединительной ткани. Он соответствует площади
поперечного сечения собственно мышечной части мышцы.
2. Величина площади опоры на костях, хрящах или фасциях.
3. Способ проявления силы (какого рода рычаг действует на кости – рычаг равнове-
сия, рычаг силы или рычаг скорости).
4. Степень нервного возбуждения.
5. Адекватность кровоснабжения и т. д.
Сравним сокращения мышц с параллельным и косым расположением волокон. При
сокращении мышца с параллельными волокнами (портняжная мышца) укорачивается
на 40% своей длины, но развивает небольшую силу. Косое расположение волокон
имеют перистые мышцы. Они содержат больше волокон, чем мышцы с параллельны-
ми пучками, и волокна в них короче. При сокращении изменяется угол, под которым
волокна подходят к сухожилию, само сухожилие перемещается на меньшее расстоя-
ние, но мышца развивает большую силу. Но работа, совершаемая мышцами обоих ви-
дов, одинакова, так как проигрыш в силе у мышц с параллельными волокнами компен-
сируется выигрышем в расстоянии. Сила, приходящаяся на 1 см2 поперечного сечения,
составляет у разных мышц от 6 до 16 кг, в среднем около 10 кг/см2. Считается, что
подъемная сила мышц предплечья составляет примерно 160 кг, а сила задних мышц
бедра – до 480 кг. В действительности человек может поднять и удержать гораздо
меньший груз. Таким образом, мышечная система обладает значительным резервом
силы. Это – один из факторов, определяющих надежность аппарата движения.
Быстрота сокращений мышц зависит от преобладания в их составе красных или белых
волокон. У ряда животных довольно отчетливо различаются «красные» и «белые»
мышцы. Первые состоят преимущественно из более темных и медленно сокращаю-
щихся волокон, в состав вторых входят в основном светлые, быстро сокращающиеся
волокна. В соответствии с этим П.Ф.Лесгафт делил мышцы на два типа – сильные и ловкие. Дальнейшие исследования показали, что в большей части мышц светлые волокна перемешаны с темными. Например, передняя большеберцовая мышца содержит около 70% светлых и 30% темных волокон. Отмечается тенденция темных волокон концентрироваться в глубоко лежащих частях мышц, способных к длительному сокращению, связанному с поддержанием позы.
Такие функциональные особенности мышц, как амплитуда и направление производи-
мых движений, тесно связаны с их формой и строением. Длинные и тонкие мышцы,
имеющие небольшую площадь прикрепления к костям, как например длинный сгиба-
тель пальцев, дают большую амплитуду движений. Короткие и толстые мышцы, напротив, осуществляют движения, имеющие небольшой размах (квадратная мышца поясницы). Мышцы с параллельным ходом волокон производят тягу в одном направлении. Перистые мышцы осуществляют более разнообразные движения. Веерообразные и широкие мышцы, сокращаясь отдельными частями, могут осуществлять тягу в нескольких направлениях.
Все крупные мышцы состоят из относительно самостоятельных в функциональном от-
ношении частей. Так, трапециевидная, большая грудная, дельтовидная, передняя зуб-
чатая мышцы обычно сокращаются отдельными пучками, которые производят различ-
ное действие. Лишь сравнительно мелкие мышцы, перекидывающиеся через один сус-
тав, представляют собой анатомически и функционально единое целое.
Живая мышца характеризуется состоянием некоторого непроизвольного напряжения.
Это напряжение называется тонусом мышцы. Тонус мышц регулируется ЦНС и от него зависит поза человека, его осанка.
Кинематическим действием мышц называют эффект, производимый ее неограничен-
ным сокращением. Мак-Конейл с соавторами выделяют два общих закона кинематики
мышц – закон сближения и закон раскручивания.
Закон сближениявыражает тот известный факт, что при сокращении мышцы происхо-
дит взаимное сближение обоих ее концов – начала и прикрепления. В большинстве
случаев один конец мышцы остается неподвижным, а другой перемещается в про-
странстве вместе с той костью, к которой он прикрепляется. Один и тот же конец мыш-
цы в зависимости от характера движения является то фиксированным, то подвижным.
Так, плечевая мышца обычно работает как сгибатель предплечья, ее фиксированная
точка находится на плечевой кости, а подвижная точка – на локтевой кости. Но если
предплечье и кисть стабилизированы, как это бывает при подтягивании на переклади-
не, то плечевая, мышца производит сгибание плеча. Фиксированная и подвижная точ-
ки теперь меняются местами. Таким образом, подвижная точка может соответствовать
то прикреплению, то началу мышцы, в зависимости от взаимной подвижности звеньев
Закон раскручиваниязаключается в том, что мышца при своем сокращении стремится привести в одну плоскость линию своего начала и линию прикрепления. Этот закон относится только к тем мышцам, которые в начале своего сокращения являются скрученными. Сюда относятся, в частности, мышцы с перекрещивающимися пучками. Эффект раскручивания можно показать на ключичной части большой грудной мышцы. Линия начала этой мышцы на ключице проходит горизонтально, а линия прикрепления на плечевой кости имеет вертикальное направление. Сгибанием плеча обе линии приво дятся в одну плоскость. Отсюда следует, что большая грудная мышца является сгибателем плеча. Рассмотрим некоторые положения, касающиеся отношений между мышцами и суставами. Мышцы могут перекидываться через один, два и более суставов. В зависимости от этого различают мышцы одно-, дву- и многосуставные (Рис. 28). Мышцы не только производят движения в тех суставах, мимо которых они проходят, но и тормозят их. Например, если производить сгибание бедра при разогнутом колене, то задние мышцы бедра, натягиваясь, тормозят его сгибание.
Расположение мышц вокруг суставов связано с характером движений в суставах. Вра-
щение вокруг одной оси требует, по крайней мере, пары противоположно направлен-
ных сил. Можно показать, что при наличии N степеней свободы достаточно иметь N+1
мышц. Обычно число мышц, проводящих в движение сустав, бывает больше. Этим достигается более экономное использование мышц и возможно лучшее управление кинематическими звеньями. Мышцы располагаются или перпендикулярно к осям движения, или под некоторым углом к ним, но этот угол не может быть слишком малым, иначе будет происходить большая потеря силы.
Для анализа действия сил необходимо учитывать направление тяги мышц. Произво-
дить сложение сил, направленных в одну сторону, и вычитание сил, имеющих проти-
воположное направление. Вращательные движения во всех суставах можно рассмат-
ривать как результат действия пары сил.
Одни 0л1084 мышцы начинаются вдали от сустава и прикрепляются поблизости от него. У других мышц начало находится вблизи сустава, а прикрепление удалено от сустава. Имеются существенные различия в действии мышц первого и второго рода. Чтобы установить их, необходимо произвести разложение мышечной тяги на три составляющие:
1) действующую перпендикулярно продольной оси кости, 2) действующую в направле-
нии оси кости, 3) вращающую кость вокруг ее длинной оси.
Мышцы, тяга которых направлена перпендикулярно оси кости, начинаются далеко от
сустава и прикрепляются вблизи него. Эти мышцы могут производить быстрые движе-
ния. Те мышцы, которые действуют преимущественно вдоль оси кости, начинаются
вблизи сустава и прикрепляются на большем удалении от него. Они способствуют ста-
билизации сустава, прижимая кости одна к другой и предотвращая их разъединение
при резких движениях. Если взять в качестве примера локтевой сустав, то мышцами
первого рода являются двуглавая и плечевая, а мышцей второго рода – плечелучевая.
В случаях, когда фиксированная и подвижная точки меняются местами, соответственно изменяется и действие мышц.
Имеются мышцы, сила тяги которых направлена так, что вызывает вращение кости. Такие мышцы при движениях обертываются вокруг кости. К ним относятся пронаторы и супинатор предплечья.
Большинство движений в суставах происходит с участием не одной, а нескольких
мышц. С точки зрения группового действия мышцы подразделяются на первичные двигатели, синергисты и антагонисты. Первичными двигателями являются мышцы, производящие некоторое действие. Синергисты – это мышцы, которые участвуют в движении вместе с первичными двигателями и предотвращают их нежелательное действие.
Примером синергии является сгибание пальцев при вытянутой руке. Сгибатели пальцев перекидываются через несколько суставов и при своем сокращении стремятся произвести сгибание во всех этих суставах. Сгибание кисти в лучезапястном суставе предотвращается благодаря сокращению разгибателей запястья, которые в данном случае играют роль синергистов по отношению к сгибателям пальцев.
Антагонисты действуют в направлении, противоположном первичным двигателям, и
могут полностью им противодействовать. Антагонистами являются сгибатели и разги-
батели, действующие на один и тот же сустав.
Первичные двигатели и их антагонисты при совместном сокращении производят фик-
сацию того или иного звена скелета. Например, взаимодействие мышц, расположен-
ных выше и ниже подъязычной кости, способствуют фиксации этой кости, а вместе с
ней и гортани, что имеет большое значение при голосообразовании. В качестве антаго-
нистов могут выступать не только сократившиеся, но и расслабленные мышцы, кото-
рые в силу своей эластичности противодействуют растяжению. Такое действие рас-
слабленной мышцы называют реактивным.
При многих движениях сокращение первичных двигателей сопровождается сокраще-
нием антагонистов, которые затем постепенно расслабляются, обеспечивая плавность
движения. Электромиографические исследования показали, что сокращение антагони-
стов в начале движения длится лишь несколько миллисекунд, а затем антагонисты рас-
слабляются и снова сокращаются за несколько миллисекунд до прекращения движе-
ния. В последней фазе движения они действуют как тормоз, предохраняя сустав от по-
При анализе движений необходимо учитывать действие силы тяжести, которая всегда
присутствует как «невидимая мышца». Каждая кость движется или фиксируется в сус-
таве благодаря совместному действию силы тяжести и одной или нескольких мышц.
Сила тяжести может выступать в качестве первичного двигателя или антагониста.
Функция многих мышц заключается в противодействии силе тяжести. Антигравитаци-
онным действием обладают в первую очередь те мышцы, сила тяги которых направле-
на перпендикулярно оси кости.
Стабилизирующее действие силы тяжести может быть показано на примере опущен-
ной руки. При этом все мышцы оказываются неактивными. Головка плечевой кости
прижимается к суставной впадине только силой тяжести и реактивным действием на-
достной мышцы. Лишь при нагруженной руке в надостной мышце возникает напряже-
ние. Аналогично этому у спокойно стоящего человека регистрируется только слабая активность подвздошно-поясничной мышцы.
Таковы положения, на основе которых можно производить анализ многообразных
движений человеческого тела. Двигательная функция мышцы далеко не всегда опре-
деляется ее положением и прикреплением. Мышцы необходимо рассматривать в свя-
зи с теми двигательными актами, в осуществлении которых они участвуют, вступая при этом в сложные, изменчивые взаимоотношения. Если работа отдельных звеньев двигательного аппарата подчиняется законам механики, то сами движения тела человека обусловлены биологическими или социальными факторами. Координация движений осуществляется путем нервной регуляции на различных уровнях центральной нервной системы – спинномозговыми, стволовыми, подкорковыми и корковыми центрами.
В процессе индивидуального развития вырабатываются определенные схемы движе-ний, имеющих то или иное биологическое значение, как-то: передвижение, ориентировка, захватывание пищи и т.д. Двигательный аппарат человека отличается тем, что он может быть использован и для осуществления произвольных движений, не укладывающихся в эти схемы. Бесконечное разнообразие трудовых процессов, речевых и эмоциональных движений зависит от практически неограниченной свободы в использовании органов движения, которая обеспечивается сложными механизмами нервного управления мышц.
Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 1496 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
источник
Работа мышц по принципу рычага. Рычаги равновесия,силы и скорости.
Мышца представляет собой эластичное, вязкое тело, которое под воздействием внешних сил может растягиваться. При растяжении мышцы в ее рецепторах возникает возбуждение. По афферентным нервным волокнам оно достигает центральной нервной системы и возвращается в мышцу по эфферентным путям, вызывая ее напряжение, которое противодействует растяжению.
Рычаг первого рода, или рычаг равновесия является двуплечевым. В нем две силы расположены на концах рычага и направлены в одну сторону. Примером рычага равновесия является атланто-затылочное соединение и тазобедренный сустав.
Рычаг второго рода, или рычаг силы является одноплечевым. В нем приложенная сила имеет противоположные направления. Двигательная сила приложена на длинное плечо рычага, а сила сопротивления — на короткое плечо. Примером рычага силы является голеностопный сустав, где одна сила действует вверх, а другая — вниз. Давление, которое возникает в оси вращения рычага, соответствует разнице действующих сил.
Рычаг третьего рода, или рычаг скорости является одноплечевым. Рычаг скорости отличается от рычага силы тем, что сила мышечной тяги, приложенная близко возле точки сопротивления, образует меньшее плечо по сравнению со вторым плечом, на конце которого действует сила тяжести. Примером рычага скорости может служить локтевой сустав. При выполнении сгибания в локтевом суставе длинное плечо силы — предплечья осуществляет больший объем движений, чем короткое плечо силы, которое идет от лучевой бугристости до локтевого сустава. Таким образом, при действии на короткое плечо мышца выигрывает в скорости и расстояния, но проигрывает в силе.
Пара сил. Для осуществления вращательных движений вокруг сустава необходима пара сил, то есть совокупность двух равных параллельных сил, направленных в противоположные стороны. Кратчайшее расстояние между линиями действия сил называется плечом пары. Таким кратчайшим расстоянием является перпендикуляр, опущенный из точки приложения одной силы на направление другого. Примером пары сил может служить сгибание предплечья в локтевом суставе двуглавой мышцей. Одной силой является сила мышцы, второй силой является сопротивление сустава со стороны плечевой кости, направленной в противоположную сторону.
Мышцы пояса верхней конечности и свободной верхней конечности.
Мышцы верхней конечности включают в себя мышцы пояса и свободной верхней конечности.
Мышцы плечевого пояса располагаются вокруг плечевого сустава, начинаются на костях плечевого пояса и крепятся к плечевой кости.
Дельтовидная мышца (m. deltoideus) – начинается от латеральной трети ключицы, акромиона и лопатки и крепится к дельтовидной бугристости плечевой кости. Передние пучки мышц сгибают плечо, средние – отводят, задние – разгибают.
Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 1380 | Нарушение авторских прав
источник
Характеристика работы мышц. Законы рычага и работа мышц.
мышечную работу разделяют на статическую, при которой происходит мышечное сокращение, но не происходит движение, и динамическую, при которой происходит как сокращение мышцы, так и перемещение частей тела друг относительно друга. Статическая работа более утомительна для организма и для мышц по сравнению с динамической той же интенсивности и длительности, так как при статической работе отсутствует фаза расслабления мышц, во время которой могут пополниться запасы веществ, израсходованные на мышечное сокращение. По числу групп мышц, включенных в работу, двигательную деятельность делят на работу локального, регионального и глобального характера. При работе локального характерав деятельности участвует менее одной трети мышечной массы (обычно мелкие мышечные группы). Это, например, работа одной рукой или кистями (ступнями). При работе регионального характера в деятельность включаются одна крупная или несколько мелких мышечных групп. Это, например, работа только руками или только ногами. При работе глобального характера в деятельности принимают участие более двух третьих мышц от общей мышечной массы. К работе глобального характера относятся, например, ходьба, бег, плавание (при этих видах двигательной деятельности работают практические все мышцы).
B)Законы рычага и работа мышц Работу опорно-двигательного аппарата рассматривают как систему рычагов. Рычагом называется всякое твердое тело, способное выполнять вращательные движения вокруг оси, на плечо которого действуют две противоположные силы: двигательная сила (мышечного сокращения) и сила сопротивления. В зависимости от величины двигательной силы и силы сопротивления возможно равновесие или движение рычага. В зависимости от размещения мышечного сокращения и силы сопротивления относительно оси вращения различают рычаги первого, второго и третьего рода.
Рычаг первого рода, или рычаг равновесия является двуплечевым. В нем две силы расположены на концах рычага и направлены в одну сторону. Примером рычага равновесия является атланто-затылочное соединение и тазобедренный сустав.
Рычаг второго рода, или рычаг силы является одноплечевым. В нем приложенная сила имеет противоположные направления. Двигательная сила приложена на длинное плечо рычага, а сила сопротивления — на короткое плечо. Примером рычага силы является голеностопный сустав, где одна сила действует вверх, а другая — вниз. Давление, которое возникает в оси вращения рычага, соответствует разнице действующих сил.
Рычаг третьего рода, или рычаг скорости является одноплечевым. Рычаг скорости отличается от рычага силы тем, что сила мышечной тяги, приложенная близко возле точки сопротивления, образует меньшее плечо по сравнению со вторым плечом, на конце которого действует сила тяжести. Примером рычага скорости может служить локтевой сустав. При выполнении сгибания в локтевом суставе длинное плечо силы — предплечья осуществляет больший объем движений, чем короткое плечо силы, которое идет от лучевой бугристости до локтевого сустава. Таким образом, при действии на короткое плечо мышца выигрывает в скорости и расстояния, но проигрывает в силе.
22) Морфо-функциональные характеристики мышц головы .
Морфофункциональные характеристики мышц головы. Мимические мышцы, их положение и функции, особенности прикрепления. Функциональные группы мышц, участвующие в движениях нижней челюсти: поднимании, опускании, в движениях перед, назад и в стороны. Жевательные мышцы.
Проекция мимических и жевательных мышц на поверхность головы. Мышцы шеи: поверхностные мышцы, фиксирующиеся на подъязычной кости, и глубокие. Функциональные группы мышц, участвующие в движениях головы: наклон вперед, назад, движениях в стороны и поворотах. Функция мышц шеи при различных видах опоры. Топографические образования шеи – сонный и подчелюстной треугольники. Фасции шеи.
Дата добавления: 2017-02-28 ; просмотров: 1317 | Нарушение авторских прав
источник
ЭЛЕМЕНТЫ БИОМЕХАНИКИ. РАБОТА МЫШЦ
Основное свойство мышечной ткани, образующей скелетные мышцы — сократимость приводит к изменению длины мышцы под влиянием нервных импульсов. Мышцы действуют на кости рычагов, соединяющихся при помощи суставов. При этом каждая мышца действует на сустав только в одном направлении. Если мышца перекидывается через сустав с одной кости на другую, то она называется односуставной, а если идет мимо двух или нескольких суставов, — двусуставной или многосуставной. Мышцы приводят в движение не только отдельные части скелета, к которым они прикрепляются, но могут способствовать более сложными движениям, изменяя положения костей, находящиеся на их пути. Мышцы (или группы мышц) выполняющие определенное движение получили название агонистов (например, мышца агонист сгибания предплечья – двуглавая мышца плеча). Отдельные мышцы или группы мышц выполняют одинаковые функции, а также могут дополнить друг друга своими усилиями. К таким мышцам относятся синергисты. Синергисты – это мышцы, выполняющие одинаковую функцию и при этом усиливающие друг друга. Так, например, действуют короткая, длинная и большая приводящие мышцы бедра. Антагонисты – это мышцы, выполняющие противоположные функции, т. е. производящие противоположные друг другу движения. Другими словами, антагонистами называются такие две мышцы (или группы мышц) одного сустава, которые при сокращении осуществляют тягу в противоположную сторону и способны выполнять противоположную работу (сгибания – разгибания), т.е. одни мышцы сокращаются, другие же находятся в растянутом состоянии. Слабое сокращение мышцы-антагониста позволяет нам совершать плавные движения. Например: двуглавая мышца плеча осуществляет сгибание в локтевом суставе, а трехглавая мышца плеча – разгибание.
Самую многочисленную группу среди поперечно-полосатых мышц составляют мышцы, прикрепляющиеся к костям. Действие этих мышц осуществляется системой рычагов, так как кости соединяются между собой суставами. В биомеханике выделяют три рода рычагов: рычаг равновесия, рычаг силы и рычаг скорости.
Рычаг первого рода – двуплечий, это рычаг равновесия или покоя. У него точка опоры лежит между точкой приложения силы и точкой сопротивления (груз). Примерами такого рычага может служить соединение позвоночника с черепом (рис.5.4I), суставы между позвонками, соединения таза с бедренными костями.
Рычаг второго рода – одноплечий, это рычаг силы. У него точка сопротивления, подлежащая перемещению, лежит между точкой опоры и точкой приложения силы. Пример такого рычага представляет собой стопа (рис. 5.4II). Опираясь на головки плюсневых костей, человек поднимает при помощи мышц, прикрепляющихся к пяточной кости, всю тяжесть своего тела. Это происходит во время ходьбы при каждом шаге в тот момент, когда стопа отделяется от земли, чтобы передвинуться вперед, а также в том случае, если человек становится на носки.
Третий вид рычага – рычаг скорости (рис. 5.4III). У него точка приложения силы находится между точкой опоры и точкой сопротивления. Пример – локтевой сустав при сгибании. В этом случае точка опоры лежит в локтевом суставе, точка приложения силы – в области бугристостей локтевой и лучевой костей, т. е. несколько кпереди от точки опоры, точка сопротивления – на дистальном конце руки, т. е. значительно дальше от точки опоры. Такой рычаг приводит к выигрышу в скорости, но к потере в силе.
Рис. 5.4. Схема действия мышц на костные рычаги:
Анализируя работу мышц, можно выделить три режима их работы:
1) преодолевающую работу мышц – выполняется в том случае, когда сила сокращения мышц изменяет положение части тела, конечности или ее звена, с грузом или без него, преодолевая силу сопротивления;
2) уступающую работу мышц – называют работу, при которой сила мышцы уступает действию силы тяжести части тела (конечности) и удерживаемого ею груза.
3) удерживающую работу – выполняется, если силой мышечных сокращений тело или груз удерживается в определенном положении без перемещения в пространстве. Например, человек стоит или сидит, не двигаясь, или держит груз в одном и том же положении. Сила мышечных сокращений уравновешивает массу тела или груза. При этом мышцы сокращаются без изменения их длины.
Преодолевающую и уступающую работу, когда сила мышечных сокращений перемещает тело или его части в пространстве, можно рассматривать как динамическую работу. Удерживающая работа, при которой движения всего тела или части тела не происходит, является работой статической.
Сила скелетной мышцы определяется следующими факторами:
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8883 — 
| 7570 — 
или читать все.
85.95.179.227 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
источник
Биомеханика движений человека
Что такое биомеханика?
Название включает в себя греческие слова bios — жизнь и mexane — механизм, рычаг. В отличие от традиционной механики, в которой рассматривается движение и взаимодействие предметов, биомеханика это наука, которая изучает и анализирует многогранные и разносторонние движения живых существ. В фитнесе, да и во всех видах спорта, особенно подвижных, биомеханика рассматривается и используется, как базовая наука и имеет большое значение. Основу биомеханики составляют физиология, геометрия, математика, анатомия и физика в разделе механики. Не меньше биомеханика связана с психологией и биохимией. Все варианты взаимодействия прикладных наук полезны и приносят ощутимую пользу.
Биомеханическая мускульная работа
Работа любой мышцы человеческого опорно-двигательного аппарата основаны на умении и возможности мышцы сокращаться. В момент мышечного сокращения сама мышца укорачивается, а обе точки крепления к костям сближаются одна относительно другой. Подвижная точка Insertion начинает приближаться к начальной неподвижной точке крепления Origin, так осуществляется движение данной конечности.
Если применить это качество и свойство мышечной материи к области фитнеса, то открывается возможность выполнения определенной механической работы (подъем штанги, перемещение конечности с гантелей), прилагая разную степень мышечного усилия. Мышечная сила в данном случае будет определяться площадью сечения мышечных волокон, или говоря простым языком площадью разреза мышцы в поперечнике. Размер мышечного сокращения определен длиной мышечного волокна. Соединения костей и взаимодействие с мышечными группами устроено в форме механического рычага, позволяющего выполнять простейшую работу по поднятию и передвижению предметов.
Механика учит нас, что чем дальше от оси будет приложена сила, тем выше кпд, ибо благодаря большому плечу рычага, работу можно выполнить с меньшими усилиями. Так и в биомеханике — если мышца крепится дальше от опорной точки, тем более выгодно будет использована ее сила. П.Ф. Лесгафт в этом смысле квалифицировал мышцы на сильные, имеющие крепление дальше от опорной точки и быстрые или ловкие, имеющие точку крепления вблизи опоры.
Мышечное движение всегда производится в двух противоположных направлениях. По этой причине для выполнения двигательного процесса вокруг одной опорной точки необходимо наличие двух мышц на противоположных сторонах одна от другой. Направления движения в биомеханике тоже получили свои определения: сгибание и разгибание, приведение и отведение, горизонтальное приведение и горизонтальное отведение, ротация медиальная и ротация латеральная.
Мышца, которая вызывает момент движения при сокращении и принимает на себя основную нагрузку, называется агонистом — Prime mover. Каждое сокращение мышцы-агониста приводит к полному расслаблению противоположной ей мышцы-антагониста. Если мы выполняем сгибание в локте, агонистом будет являться сгибатель локтя — бицепс, а антагонистом в этот момент будет разгибатель локтя — трицепс. После окончания движения обе мышцы будут уравновешивать друг друга, находясь в немного растянутом состоянии. Это явление называется мышечным тонусом. Мышцы, помогающие выполнять движение мышце-агонисту и действующие в одном с ним направлении, но испытывающие меньшую нагрузку и меньшую степень сокращения называются синергистами. Мышцы, обеспечивающие устойчивость и равновесие определенному суставу при выполнении движения, называются фиксаторами. Помимо фиксаторов значительную роль в тренировочном процессе выполняют мышцы стабилизаторы, которые работают в качестве элементов равновесия тела при смещении центра тяжести и увеличении общей силовой нагрузки. Кроме того мышцы стабилизаторы участвуют в повседневной жизни человека в обеспечении равновесного расположения частей тела относительно друг друга вне силовой тренировки.
В любой момент движения, кости образуют механические рычаги, следуя за мышечными командами.
Биомеханика выделяет три вида биомеханических рычагов:
- рычаг 1 рода, где точки приложения силы расположены с противоположных сторон от оси;
- рычаг 2 рода, где точки приложения силы располагаются по одну сторону от оси, но на разном от нее расстоянии, поэтому здесь применимы два вида рычага, условно называемые «рычаг силы» и «рычаг скорости».
Рассмотрим виды рычагов более подробно:
Рычаг 1 рода
В биомеханике он называется «рычагом равновесия». Поскольку точка опоры расположена между двумя точками приложения силы, рычаг еще называют «двуплечим». Такой рычаг нам демонстрирует соединения позвоночника и черепной коробки. Если вращающий момент силы, действующей на затылочную часть черепа равен вращающему моменту силы тяжести, действующему на переднюю часть черепа, и они имеют одинаковое плечо рычага, достигается равновесие. Нам удобно, мы не замечаем разнонаправленного действия, и мышцы не напряжены.
Рычаг 2 рода
В биомеханике он подразделяется на два вида. Название и действие этого рычага зависят от места расположения приложения нагрузки, но у рычагов обоих видов точка приложения силы точка приложения сопротивления находятся по одну сторону от точки опоры, поэтому оба рычага являются «одноплечими». Рычаг силы образуется при условии, что длина плеча приложения силы мышц длиннее плеча приложения силы тяжести (сопротивления). В качестве наглядного примера можно продемонстрировать человеческую стопу. Осью вращения здесь являются головки плюсневых костей, пяточная кость служит точкой приложения силы, а тяжесть тела образует сопротивление в голеностопном суставе. Здесь имеет место выигрыш в силе, за счет боле длинного плеча приложения силы и проигрыш в скорости. Рычаг скорости имеет более короткое плечо приложения мышечной силы, чем плечо силы противодействия (силы тяжести). Примером может служить работа мышц сгибателей в локтевом суставе. Бицепс крепится вблизи точки вращения (локтевой сустав) и с таким коротким плечом необходима дополнительная сила мышце сгибателю. Здесь имеет место выигрыш в скорости и ходе движения, но проигрыш в силе. Можно заключить, что чем ближе от места опоры будет крепиться мышца, тем короче будет плечо рычага, и тем значительнее будет проигрыш в силе.
При соединении двух костных пар образуется биокинетическая пара, характер движения в которой определяется строением костного сочленения (сустава), работой мышц, сухожилий и связок. Подвижность в суставе может зависеть от многочисленных факторов: пола, возраста, генетического строения, состояния ЦНС.
Для того чтобы оптимально и правильно принять исходное положения для выполнения упражнений необходимо напрямую руководствоваться знанием законов рычагов первого и второго типов. Если мы изменим положение конечности или туловища, то в свою очередь определенным образом изменится длина плеча рычага конечности или туловища. В любом случае всегда исходное положение выбирается таким образом, чтобы начальный период тренировки сопровождался менее нагрузочными положениями конечностей и корпуса. В дальнейшем, в зависимости от состояния и формы тренирующегося, можно постепенно увеличивать длину плеча рычага, для усиления воздействия на определенную мышечную группу. Увеличение силы противодействия одновременно с удлинением плеча рычага в свою очередь еще больше акцентирует внимание на укрепление силы конкретной мышечной группы или одной мышцы.
Для осуществления технически грамотного движения в момент выполнения упражнения, необходимо и важно знать, в каком направлении работает сустав, соединяющий активную мышечную группу. Здесь нам необходимо опять обратиться к анатомическим плоскостям. Виды и описание осей и плоскостей даны в разделе кинезиологии. Виды и названия суставов вы можете найти в разделе анатомии. Опорно-двигательный аппарат человека представляет собой различные костные сочленения, соединенные друг с другом посредством суставов. Тело человека может свободно перемещаться в шести направлениях: вперед и назад, вправо и влево, вверх и вниз. Определенная классификация суставов позволяет движения в этих направлениях.
Суставы трехосные — это самые подвижные суставы, они свободно обеспечивают движение в трех направлениях. Примером служат: соединения черепа и позвоночника, межпозвонковых дисков, плечевые суставы, лучевой и тазобедренный. Подобные суставы имеют шарообразную форму. Движения в этих суставах происходят в сагиттальной, корональной и трансверсальной плоскостях. В этих суставах тренирующийся имеет возможность выполнять все виды движений: сгибание и разгибание, приведение и отведение, горизонтальное приведение и отведение, медиальную и латеральную ротацию.
Суставы двухосные — обеспечивают движение в двух направлениях, менее подвижны. Они имеют форму эллипса или седла. Движения в этих суставах происходят в сагиттальной и корональной плоскостях. Примером служат суставы пальцев рук, лучезапястный сустав. Здесь возможны сгибание и разгибание, приведение и отведение.
Суставы одноосные — обеспечивают однонаправленное движение. Они имеют форму цилиндров и блоков. Примером служат плече локтевой, лучевой, коленный, голеностопный суставы. Движения возможны в сагиттальной плоскости и это сгибания и разгибания. В лучевом суставе возможна ротация латеральная (супинация) и ротация медиальная (пронация).
Несмотря на то, что многие крупные мышцы рассматриваются в анатомии как единое целое, различные части и отделы больших мышц могут осуществлять неодинаковые движения. В сгибании плеча, например, принимает участие Deltoid Anterior, в отведении плеча Middle Deltoid, а в разгибании Deltoid Posterior. Данные знания являются основой для составления индивидуальной программы тренировок, которую инструктор или тренер готовит для тренирующегося. Это позволяет грамотно осуществить подбор необходимых упражнений для воздействия на конкретную мышцу или мышечную группу.
В зависимости от того, какое исходное положение принимает тренирующийся, выполнение определенного упражнения может усложняться или облегчаться. Поэтому общая эффективность тренировки также зависит от исходного положения в выполнении упражнения. В фитнесе мы применяем следующие исходные положения: положение лежа — самое простое и легкое, положение сидя — менее легкое и положение стоя — с малой площадью опоры и поэтому достаточно сложное для удержания равновесия.
Для сглаживания разбалансировки в положениях тела с неустойчивым равновесием используются упоры. Очень распространенным является упор лежа. Это закрытая кинематическая цепь, поскольку все части тела замкнуты. Устойчивость и равновесие имеют достаточно высокую степень, центр тяжести расположен низко, площадь опоры большая.
Для примера верхней опоры могут послужить висы. Висы тоже считаются достаточно устойчивыми. Тело человека испытывает силу растяжения под тяжестью собственного веса. Руки прямые и соприкасаются с опорой в фиксировано положении. Вис является силовым упражнением уже сам по себе. Подтягивания на перекладине являются сложным силовым упражнением, которое может выполнить только подготовленный спортсмен с сильно развитыми мышцами верхнего пояса и верхних конечностей. В таком положении любая двигательная активность является сложно выполнимой, поэтому можно использовать опору для ног.
Ходьба — повседневная двигательная активность человека. Это попеременное движение ног. Одна нога служит опорой в тот момент, когда другая находится в воздухе и движется вперед. Ноги поочередно сменяют друг друга, меняя последовательно опорную фазу на двигательную.
Бег — быстрые циклические шаги, требующие от опорно-двигательного аппарата достаточно больших энергозатрат, напряжения центральной нервной системы, хорошей физической формы. Измеряется длиной шага, скоростью бега и длительностью временного промежутка.
Приседания — выполняются мышцами нижних конечностей. Площадь опоры достаточно мала, равновесие не обладает достаточной устойчивостью. При опоре руками выполнение приседаний значительно облегчается. Чем приседания глубже, тем они тяжелее. Усложнение упражнений осуществляется за счет темпа и числа приседаний, возможно дополнительное отягощение на плечи.
Прыжки — это поочередные отталкивания тела от площади опоры. Главную работу выполняют мышцы нижних конечностей, мышцы туловища и рук участвуют в движении, обеспечивая вспомогательную функцию.
источник