рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры
- Раздел Механика
- /
- БИОМЕХАНИКА
Реферат Курсовая Конспект
БИОМЕХАНИКА
БИОМЕХАНИКА - раздел Механика, В.а. Масленников ...
В.А. Масленников
БИОМЕХАНИКА
Дисциплина для специальности 50720 - «Физическая культура»Лекция 1. Биомеханика как учебная и научная дисциплина
Биологическая механика как наука о механическом движении в биологических системах использует в качестве методического аппарата принципы механики. … Механика человека есть раздел механики, изучающий целенаправленные движения… Биомеханика — это раздел биологии, изучающий механические свойства живых тканей, органов и организма в целом, а также…Движение как форма бытия материи.
Движение есть форма существования материи.
Всем известны глубокие и яркие слова Ф. Энгельса: «Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова, т. е. понимаемое как форма бытия материи,… Следовательно, движениемв философском понимании называют всякое изменение…Формы движения материи
Соответственно многообразию мира существует и многообразие движения — различные формы движения материи.
Каждая более сложная форма движения включает в себя и более простые. Простейшая форма—механическая —существует везде. Но чем форма движения выше,… Таким образом, каждая высшая форма обладает качественной спецификой и не…Движения человека
Движения человека — одно из сложнейших явлений в мире.Онисложны не только потому, что в его двигательной деятельности очень непросты функции органов… Роль движений в жизни человека исключительно велика. Посредством движений он… Даже простейшая форма движения материи —механическая— из-за чрезвычайной сложности строения тела человека и его…ПРЕДМЕТ БИОМЕХАНИКИ
2.1. Объект познания Объект познания биомеханики — двигательные действия человека как системы… Биомеханика возникла и развивается как наука о движениях животных организмов, в частности человека.Область изучения
Движения частей тела человека представляют собою перемещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и… Поскольку человек выполняет всегда осмысленные действия,егоинтересует, как… Биомеханика разделяется на: а) общую, исследующую общие .закономерности всех видов двигательных действий, и б) частные…ЗАДАЧИ БИОМЕХАНИКИ
Задачи каждой области знания определяют собой ее содержание— ее теорию и метод. Различают общие задачи, охватывающие всю область знания, и частные — важные только для определенного круга изучаемых явлений.
Общая задача изучения движений
Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели.
Всякое изучение движений в конечном счете направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде чем приступить к разработке лучших способов действий, необходимо оценить уже существующие. Отсюда вытекает самая общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. При таком подходе сопоставляют то, что есть в движениях, с тем, что требуется.
Биомеханика исследует, «каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее применение»,— писал акад. А. А. Ухтомский. Рабочий эффект измеряется тем, как используется затраченная энергия. Для этого определяют, какие силы совершают полезную работу, каковы они по происхождению, когда и где приложены. То же самое должно быть известно о силах, которые производят вредную работу, снижающую эффективность полезных сил. Такое изучение дает возможность сделать выводы о том, как повысить эффективность действия. Это лишь самая общая задача. По ходу ее решения возникают многие частные задачи, не только предусматривающие непосредственную оценку эффективности, но и вытекающие из общей задачи и ей подчиненные.
Частные задачи биомеханики
В биомеханических исследованиях может решаться большое количество отдельных частных задач, которые возникают в связи с многообразными запросами… Знание закономерностей явления дает возможность предвидеть его последствия.… В двигательной деятельности человека решается много двигательных задач. Для достижения поставленных целей…СОДЕРЖАНИЕ БИОМЕХАНИКИ
Содержание науки составляет совокупность накопленных знаний, складывающихся в определенную систему—теорию науки, а также пути получения этих знаний — метод науки. И теория и метод выражаются в понятиях и законах науки, характерных для нее, раскрывающих ее содержание.
Теория биомеханики
В каждой области знания разрабатывается ее теория. Теория науки — это логическое обобщение опыта, которое выражено в основных . идеях. Эти идеи, с… Теория биомеханики в настоящее время охватывает три большие проблемы.… Особенности строения и свойства животных организмов оказывают существенное влияние на закономерности их движений.…Метод биомеханики
Метод науки — это способ исследования в данной науке, путь познания закономерностей. Метод определяется теорией, ее основными идеями и в то же время… В теории биомеханики двигательные действия рассматриваются как сложные… Система движений как целое не просто сумма ее составляющих частей. Части системы объединены многочисленными…Связи биомеханики с другими науками
Несколько иная взаимосвязь биомеханики с отраслями знания, в которых изучают конкретные области двигательной деятельности: с теорией физического… Тема 2.РАЗВИТИЕ БИОМЕХАНИКИ КАК НАУКИПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БИОМЕХАНИКИ
К предпосылкам возникновения биомеханики как самостоятельной науки относится накопление знаний в области физических и биологических наук, а также развитие техники,
Развитие физических знаний
В Древней Греции во времена Аристотеля (384—322 гг. до н. э.) физикой называли вообще все первоначальные знания о природе. Аристотельпервый ввел… Общеизвестно, что важнейший раздел механики — динамика— был создан трудами… Из классической механики выделились и развиваются как самостоятельные науки гидро- и аэромеханика, изучающие механику…Биологические предпосылки биомеханики
При изучении строения и формы тела, а также их развития, естественно, возникали вопросы об отправлении, функции органов и тканей. По мере… Расцвет физиологии и медицины в XIX в. был тесно связан с развитием идеи…Разработка методик изучения движений
Развитие биомеханики во многом зависело от разработки методик изучения движений. С ростом достижений в технике регистрации характеристик движений стал накапливаться обширный материал, послуживший основой последующих теоретических обобщений в биомеханике.
Механические устройства
Светохимичесная регистрация
Метод хромофотографии далее развивался в двух направлениях. Первое преследовало цели более точного измерениядвижений. Марей сначала снимал на фоне… была значительно усовершенствована Н. А. Бернштейном, разработавшим метод…Электротехническая аппаратура
Первым на этом пути в изучении движений было тензометрирование, широко применяемое и в настоящее время. Тензодатчики ставят на различные устройства… Далее стала применяться электрогониография — измерение и запись суставных… В качестве метода исследования движений стала применяться электромиография, позволяющая приближенно судить о начале,…СТАНОВЛЕНИЕ ТЕОРИИ БИОМЕХАНИКИ
С применением каждой новой методики, с накоплением фактических данных, с развитием смежных областей знания (механики, анатомии, физиологии, кибернетики) менялись критерии оценки получаемых результатов, появлялись умозаключения, выводы, постепенно складывающиеся в новое понимание явлений и процессов. Теория биомеханики как обобщение экспериментальных данных в свете определенных идей развивалась по нескольким направлениям.
Механическое направление
Хронологически первым было механическое направление в развитии биомеханики. Первую книгу по биомеханике «О движениях животных» (1679 г.)1 написал… Изучению механических характеристик движений были посвящены исследования В.… Применение законов механики в биомеханике совершенно необходимо, но оно недостаточно, если речь идет только о…Функционально-анатомичесное направление
Изучая форму и строение органов опоры, а также движения человека в тесной связи с их функцией, анатомы исследовали преимущественно двигательный… Вместе с тем расширялось изучение функций двигательного аппарата как целого.… Для анатомического направления в целом характерен описательный подход — преимущественно качественные характеристики…Системно-структурный подход
По современным представлениям, опорно-двигательный аппарат рассматривается как сложная биомеханическая система; движения человека также изучаются… Понятие о системе, в которой множество элементов (ее состав) закономерно… Идеи о системности внес в изучение двигательной деятельности также Н. А. Бернштейн. Кибернетический, по сути дела,…СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ БИОМЕХАНИКИ
Теоретические основы
Современная биомеханика относится к биологическим наукам нового типа, широко использующим физико-математические подход и методы. Биомеханика…Методики исследования
Методики биомеханического исследования имеют в соответствии с системностью движений комплексный характер. Изучение движений проводится с синхронной…Практическое применение
Биомеханика приобретает все большее значение в изучении взаимодействия человека и машины — в проблемах инженерной психологии, учитывающей специфику… Деятельность человека в условиях космоса (в невесомости, особенно вне… Биомеханика нередко играет ведущую роль при восстановлении утраченной трудоспособности, особенно в протезировании…Биомеханика физических упражнений
С 30-х гг. в институтах физической культуры в Москве (Н. А. Бернштейн), Ленинграде (Е. А. Котикова, Е. Г. Котельникова), Тбилиси (Л. В. Чхаидзе),… Преподавание биомеханики в высших физкультурных учебных заведениях и научные… Биомеханика физических упражнений способствует теоретическому обоснованию ряда вопросов физического воспитания.…Тема 3. ТОПОГРАФИЯ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
1.Общие данные о теле человека 2.Оси и плоскости 3.Краткие данные о центре тяжести тела человека 4.Организм, орган, система органов, ткани 5.Клетки и ткани организма. Строение и функция тканей 6.Спинной мозг. Позвоночник 7.Механизм движений туловища и головы 8.Движения позвоночного столба и головы 9.Механизм движений верхней конечности 10.Некоторые данные о конституции человека 11.Нервная регуляция позы и движений 12.Функциональный анализ положения человека в позе стоя.
ОБЩИЕ ДАННЫЕ О ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА
Тело человека в общих чертах сохраняет строение, свойственное всем позвоночным: двуполярность (головной и хвостовой концы), двустороннюю… К другим морфофункциональным особенностям тела человека относятся:… В анатомии принято изучать тело человека в вертикальном положении с сомкнутыми нижними и опущенными верхними…Оси и плоскости
Чтобы лучше ориентироваться относительно взаимного положения частей в человеческом теле, исходят из некоторых основных плоскостей и направлений… Терминами «медиально» и «латерально» пользуются для обозначения частей тела…Краткие данные о центре тяжести тела человека
Во многих задачах механики удобно и допустимо рассматривать массу какого-то тела так, как будто она сконцентрирована в одной точке — центре тяжести… В общей биомеханике важным является изучение расположения центра тяжести (ЦТ)… Во фронтальной плоскости ОЦТнезначительно (на 2,6 мм у мужчин и на 1,3 мм у женщин) смещен вправо, т. е. правая нога…Организм, орган, система органов, ткани
Эволюция происходила под знаком двух противоположных тенденций: дифференциации, или разделения тела на ткани, органы, системы (с соответствующим и… Органом называют более или менее обособленную часть организма (печень, почка,… Группа органов различных по структурно-функциональным признакам, но служащих для выполнения одного из главных…Клетки и ткани организма. Строение и функция тканей
В результате разделения функций между клетками сложного организма и его взаимодействия со средой развиваются особые объединения клеток — ткани.… С точки зрения генеза и функции различают четыре основные группы тканей: 1)… 1) Эпителиальные ткани представляют собой пласт клеток, поверхностная часть которого более дифференцирована.Спинной мозг. Позвоночник
Информация, поступающая в спинной мозг от рецепторов, передается по многочисленным проводящим путям, расположенным в задних и боковых столбах… Связь спинного мозга с периферией осуществляется посредством нервных волокон,… По ним поступают к спинному мозгу афферентные импульсы и проходят от него на периферию эфферентные импульсы. По обеим…Механизм движений туловища и головы
Удержанию тела в равновесии при выпрямленном его положении содействует одновременное сокращение большинства мышц туловища. Главная роль в этом… Сгибание туловища может быть пассивным и активным. В первом случае вследствие… Активные сгибания тела наблюдаются при некоторых профессиональных и спортивных движениях, а также в условиях…Движения позвоночного столба и головы
Наиболее подвижными являются шейный, нижнегрудной и верхнепоясничный отделы позвоночного столба. Схематически разнообразные формы движений… Движения головы могут быть классифицированы следующим образом: сгибание и… В молодом возрасте позвоночный столб более подвижен, у пожилых людей объем движений во всех его отделах резко…Механизм движений верхней конечности
К основным движениям верхних конечностей в трудовой (или спортивной) деятельности человека относятся: перекладывание и перенос предметов; поднятие… Перекладывание и перенос предметов — наиболее распространенная форма движений свободной верхней конечностью; при этом…Некоторые данные о конституции человека
Астенический тип характеризуется высоким ростом, длинной грудной клеткой с острым подгрудинным углом, длинной шеей, узкими наплечьями, относительно… Гиперстенический тип имеет черты в общем прямо противоположные предыдущему… Нормостенический (атлетический, мускульный) тип обладает относительно пропорциональным гармоничным телосложением,…Нервная регуляция позы и движений
Запрограммированные (автоматические) движения. Организация движений не всегда основана на рефлексах. Например, внешнее дыхание. Такая… После того, как была обнаружена способность ЦНС к такой деятельности, быстро… Целенаправленные функции и функции позы. Другой важный момент состоит в том, что значительная часть нашей мышечной…Функциональный анализ положения человека в позе стоя
Симметричная поза стоя в зависимости от положения тела имеет три основных вида: стойка нормальная, стойка военная и стойка неряшливая. Нормальная стойка обычно принимается за исходное положение (и. п.) при… При нормальной стойке для уравновешивания тела необходимо небольшое балансирующее напряжение всех мышц, окружающих…А — нормальная; б — сутуловатая; в — лордотическая; г — кифотическая;
Напряжение (тонус) мышц в спокойном состоянии невелико. Момент силы тяжести головы способствует ее наклону вперед, этому противодействует напряжение… Кроме пассивных сил в обеспечении равновесия тела принимают участие также… При функциональном нарушении осанки и сколиозе выявляется мышечный дисбаланс.Тема 4. ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА КАК БИОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
4.Биомеханические свойства мышц 5. Механическое действие мышц 6.Групповые взаимодействия мышц Строение и функции органов опоры и движения отличаются у человека большой… Под биомеханическими системами понимается объединение живых объектов(например, органов, тканей), обладающих общими…МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗВЕНЬЕВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ
С позиций теории механизмов и машин1 части тела человека, имеющие подвижные соединения, принято рассматривать как звенья, составляющие биокинематические пары и цепи. Звенья цепей и их соединения находятся под действием приложенных к ним сил (нагрузок). В этих условиях проявляются особенности строения и функции (механические свойства) тела человека, влияющие на выполнение движений.
Виды нагрузок и характер их действия
К основным видам деформаций относятся: растяжение, сжатие, изгиб, кручение и сдвиг(рис. 2). Кости скелета и мягкие ткани при деформации под… Рис. 2. Нагрузки, вызывающие деформацию:А — растяжение; б — сжатие; в — изгиб; г — кручение (ориг.). На схемах внизу — смещение элементов (по С. Э. Хайкипу)
Нагрузки, обусловливающие растяжение,—это самые характерные нагрузки для мягких тканей. Они возникают, например, при висах (см. рис. 2, а) или во время удержания груза в опущенных руках.
Нагрузки, создающие сжатие костей и хрящей, встречаются чаще всего при вертикальном положении тела на опоре. В этом случае на скелет действуют, с одной стороны, силы тяжести тела и вес внешних отягощений, а с другой —давление опоры (см. рис. 2, б).
Нагрузки, вызывающие изгиб, обычно встречаются, когда кости выполняют роль рычагов. В этих случаях приложенные к ним силы мышц и силы сопротивления направлены поперек костей и вызывают изгиб (см. рис. 2, в).
Наконец, нагрузки, обусловливающие кручение, чаще всего встречаются при вращательных движениях звена вокруг продольной оси (см. рис. 2, г).
По характеру действия различают нагрузки статические и динамические. Первые обычно постоянны по величине и, как правило, относительно невелики. Вторые возникают при движениях1, когда приложены силы инерции; они изменяются и могут нарастать до очень больших величин (например, нагрузки на сжатие после падения с большой высоты, нагрузки на изгиб при ударе). Такие динамические нагрузки, особенно действующие не в обычном направлении (например, при ударе поперек кости), могут превысить запас прочности того или иного звена, тогда произойдет повреждение двигательного аппарата.
Мышцы, суставные сумки, связки, а также хрящи, соединяющие кости скелета, деформируясь, уменьшают действие динамических нагрузок. Особенно большую роль в смягчении этого действия играют благодаря своей упругости мышцы. Если они недостаточно амортизируют нагрузку, то повреждаются связки и хрящи, а иногда даже и кости и сами мышцы.
Кости, как твердые тела, при передаче силвыполняют роль рычагов.
В биомеханике рассматривают в качестве твердых рычагов многие части тела (плечо, бедро и т. д.); считается, что они не изменяют своей длины, не сгибаются и не скручиваются.
Упругие деформации
Изменение формы (деформация) тел под действием приложенных к ним сил — свойство всех реальных тел2. Абсолютно твердых тел, которые не деформируются… В случае упругой деформации форма тела после прекращения действия… Упругая сила (сила упругого напряжения), противодействуя изменению формы, нарастает и, в конце концов, прекращает…СОЕДИНЕНИЯ ЗВЕНЬЕВ
2.1. Кинематические пары Кинематическая пара — это подвижное соединение двух звеньев. Способ соединения… Различают связи: а) геометрические (постоянные препятствия перемещению в каком-либо направлении) и б) кинематические…Кинематические цепи
В каждом соединении незамкнутой цепи возможны изолированные движения. Они геометрически независимы от движений в других соединениях (если не… Такие замкнутые цепи разомкнуть невозможно. Незамкнутые могут замыкаться,… В замкнутой или замкнувшейся цепи невозможно одиночное изолированное движение, т. е. движение в одном соединении. Так,…Степени свободы движений
Тело, ничем не ограниченное в движениях (может двигаться в любом направлении), называется свободным. Движение свободного тела возможно в трех… Наложение связей уменьшает количество степеней свободы (табл. 1). Если…Геометрия движений
В суставном движении различают ось, плоскость и размах. Все пары звеньев связаны в суставах неразрывно, как в шарнирах, поэтому они могут двигаться… Продольные оси звеньев чаще всего не строго перпендикулярны геометрическим… Размахом движений измеряется подвижностьв каждом отдельном суставе1. Наибольший размах бывает в пассивных движениях; с…ЗВЕНЬЯ КАК РЫЧАГИ
3.1. Виды рычагов в теле человека Рычаг — твердое тело, которое может под действием приложенных сил вращаться… Как простейший механизм, рычаг служит для передачи движения и силы на расстояние.Условия сохранения положения звеньев и их движения как рычагов
Для равновесия рычага необходимо равенство моментов приложенных сил противоположного действия относительно оси рычага;
Для ускорения рычага — неравенство этих моментов сил.
Если моменты обеих сил равны, то либо сохраняется неподвижное положение рычага, либо продолжается движение со скоростью, имевшейся в момент… Когда момент одной из сил больше момента другой силы, возникает ускорение в ту… Следует заметить, что в рассмотренных случаях рычаг для упрощения расчета считается невесомым и безынерционным. В…Работа, совершаемая силою, приложенной на одном плече рычага, передается на другое плечо.
При больших нагрузках напрягаютсявсе мышцы, окружающие сустав, в том числе и антагонисты. При этом резко возрастают потери в суммарной тяге мышц; в… В связи с особенностями приложения мышечных тяг к костным рычагам необходимы… Входящие в биокинематические цепи звенья тела образуют системы составных рычагов, в которых «золотое правило» механики…БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЫШЦ
Мышцы как физические тела обладают рядом механических свойств — упругостью, вязкостью, ползучестью, релаксацией. Как биологические объекты мышцы проявляют свойства возбудимости и сократимости. Все названные свойства тесно взаимосвязаны, что важно учитывать при биомеханическом исследовании движений.
Механические свойства мышц
На графике «длина — напряжение», полученном на изолированной мышце экспериментально (рис. 7, а), удобно рассмотретьупругость мышцы. Здесь видно, как… 1) нагрузка (Р) растягивает мышцу, удлиняя ее (на Dl), т. е. для растягивания… 2) по мере удлинения мышцы (на Dl) ее напряжение увеличивается (на DF); следовательно, чтобы вызвать напряжение мышцы…Режимы работы мышц
Возбудимость мышцы проявляется в изменении как ее напряжения, так и механических свойств — упругости, вязкости и др. В результате возбуждения… Мышца не возбуждена Мышца не возбужденаМЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ МЫШЦ
Механическое действие мышц проявляется в основном как тяга. Мышечная тяга характеризует величину приложенной силы мышц и ее направление — она образуется при суммировании сил тяги всех ее волокон.
Величина и направление тяги мышцы
К механическим условиям относится нагрузка — как растягивающая мышцу, так и противодействующая ее сокращению. С увел и ч е н и е м длины…Рис. 10. Зависимость между быстротой сокращения и напряжением мышцы (схема по Абботту и др.)
С увеличением преодолеваемой нагрузки (в известных пределах) сила тяги мышцы становится больше, но быстрота сокращения падает(рис. 10). Однако при уступающей работе, выполняемой с ускорением, напряжение мышцы растет. Большая сила тяги может проявится также при большом ускорении тела, имеющего малую массу. В связи с этим от выбора отягощений и режима работы мышц при подборе упражнений для воспитания силовых качеств1 зависит ход развития тех или иных сторон силовой подготовки.
К анатомическим условиям проявления тяги мышцы относятся строение мышцы и ее расположение(в данный момент движения). От строения мышцы зависит ее физиологический поперечник, который определяют по сечению, проходящему через все волокна в мышце перпендикулярно их осям. Но дело не только в суммарной силе тяги всех волокон мышцы. От расположения волокон зависит и степень нелинейности упругих свойств. Так, в мышцах с косым ходом волокон при малом растяжении происходит очень большое увеличение упругих сил.
Расположение мышцы относительно оси сустава и звена в данный момент движения влияет, во-первых, на величину плеча силы, а стало быть, и величину момента силы тяги. При острых (менее 45°) и тупых (более 135°) углах вращающая тяга меньше укрепляющей. Во-вторых, расположение мышцы влияет на направление тяги мышцы. Напряженная мышца стремится сблизить места прикрепления (центры их площадей) обоих своих концов. Только если брюшко или сухожилие переходит через костный выступ (блок), то направление тяги определяется прямой, соединяющей середину толщи мышцы над этим блоком с местом ее прикрепления.
Физиологические условия, определяющие величину тяги мышцы, в основном сводятся к условиям в о з б у ж.д е н и я мышцы и его изменения, в частности при утомлении. Как известно, пучок от 10 до 3000 мышечных волокон (мион) иннервируется одним нервным волокном — отростком одной двигательной нервной клетки передних рогов серого вещества спинного мозга. От количества возбужденных мионов в основном зависит сила тяги мышцы. Максимальное возбуждение наибольшего количества мионов обеспечивает наибольшую силу тяги мышцы.
В связи с утомлением существенно изменяется работоспособность мышцы. Это следует учитывать при биомеханическом исследовании спортивной техники.
Результат тяги мышцы
Чтобы определить результат тяги мышцы, недостаточно установить величину и направление этой тяги. При различных условиях закрепления звеньев одна и… Когда одно или оба звена могут двигаться свободно, величина ускорения зависит… Наконец, особо важны начальные условия вращения — положение звеньев пары и скорость их движения (направление и…Виды и разновидности работы мыши,
В зависимости от сочетания трех видов работы мышцы (изменение длины) с возможными вариантами изменения ее напряжений может быть девять элементарных… При сохранении положения тела чаще встречается постоянная фиксация (постоянная… При выполнении одного и того же действия могут иметь место смены (иногда неоднократные) разновидностей работы у одной…ГРУППОВЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЫШЦ
6.1. Рабочие и опорные напряжения Рабочие напряжения мышц (динамическая работа) обусловливают движения, а… Чаще всего человек движется, сохраняя опору. При этом можно отчетливо выделить звенья, имеющие связь с общей опорой…Взаимодействующие группы мышц
Мышцы-синергисты (Si и 5з — рис. 12) тянут под углом друг к другу. Одна составляющая тяги у них направлена одинаково (движущая тяга) (D» и Da), а… Суставы, обеспечивающие более одной степени свободы для звеньев пары, оснащены… Все антагонисты растягиваются при движении. Одна составляющая тяги у них направлена одинаково — против движения…Взаимодействие групп мышц при разных сопротивлениях
Все сопротивления движению по их величине можно разделитьна постоянные, увеличивающиеся и уменьшающиеся. Примером постоянных сопротивлений служат… пример увеличивающихся сопротивлений — нарастающие силы упругой деформации… Напряжения синергистов в этих трех случаях соответствуют сопротивлениям (постоянные, нарастающие, убывающие—рис. 13,…Разгибатель
Рис. 13. Взаимодействие антагонистических пар мышц:
б — при темпах: I — медленном, // — быстром (по К. Вахгольдеру)
Роль инерционных и упругих сил при медленных и быстрых движениях не одинакова. Согласование работы синергистов и антагонистов в зависимости от скорости движения существенно различается. Поэтому участие мышц в медленных и быстрых движениях, даже одинаковых по форме, различно.
Перераспределение напряжений мышц
Каждая мышца имеет в определенном движении свою зону активности, в пределах которой она может выполнять необходимую для этого движения функцию.… Кроме того, у каждой мышцы есть оптимальная зона действия при определенном… В пределах оптимальной зоны различают еще акцентируемый участок, где момент силы тяги мышцы наибольший.…Тема 5. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА
Системы отсчета расстояния и времени 2. Пространственные характеристики 3. Временные характеристики 4. Пространственно-временные характеристики 5. Кинематические особенности движений человека.
СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА РАССТОЯНИЯ И ВРЕМЕНИ
Движение физического объекта обнаруживается только в сопоставлении положений объекта с положением другого тела (тела отсчета), т. е. как относительное.
Выбор тела отсчета
Движение выражается в изменении с течением времени взаимного положения тел. Его можно наблюдать и отсчитывать только относительно других реальных… В зависимости от условий задачи выбирается та или иная система отсчета. При… На отсчет расстояний в изучаемом движении совершенно не влияло бы движение тела отсчета без ускорения; но тел,…Начало и направление отсчета расстояния
Физические тела, в том числе и тело человека,в некоторых случаяхможно рассматривать как материальные точки. Это возможно, если расстояние, на которое они передвигаются, несравнимо больше… Итак, либо все движущееся тело рассматривают как материальную точку, до которой измеряют расстояние, либо на нем…Единицы отсчета расстояния
Линейные единицы. Чаще всего используют метрические единицы: основная — метр, кратная ей — километр (1000 м) и дольные—сантиметр (0,01 м) и… Кроме этой удобной для вычислений системы с десятичной зависимостью между… 1 дюйм=2,54 см; 1 фут==30,48 см; 1 ярд=91,44 см;Начало и единицы отсчета времени
Единица отсчета времени — секунда (составляет 1/60 минуты, или 1/.3600 часа). В современном спорте учитываются еще десятые и сотые доли секунды, а…ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Пространственные характеристики в целом определяют пространственную форму движений человека.
Координаты точки, тела и системы
. Координаты показывают, где находится изучаемая точка (например, пункт отсчета на теле) относительно начала отсчета, на каком расстоянии и в каком… Но, чтобы определить положение какого-либо твердого тела в пространстве,… Еще сложнее определение положения многозвенной биомеханической системы (тела человека), изменяющей свою…Перемещение точки, тела и системы
Линейное перемещение точки показывает,на каком расстоянии в результате движения оказалась точка относительно начального (исходного)… Перемещение тела измеряется различно в случаях поступательного и… При поступательном движении любая прямая, соединяющая какие-либо две точки тела, все время остается параллельной…Траектория точна
Движущаяся точка занимает ряд непрерывно сменяющихся промежуточных положений; ее движение образует непрерывную линию — траекторию. При движении… Изменение координат точки определяет направление и величину перемещения При постоянном направлении движения траектория по форме представляет прямую линию (прямолинейное движение 2); при…ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Временные характеристики совместно с пространственно-временными определяют характер движений человека.
Момент времени
Определяя, где была точка в пространстве, необходимо определить, когда она там была. Момент времени нужно определять не только для начала и окончания движения, но…Длительность движения
Отвечая на вопрос: «Какое расстояние в пространстве пройдено в движении?»,— необходимо выяснить и другой: «Сколько времени затрачено на это?». Из… Естественно, что для определения длительности движения надо пользоваться… При движении могут быть и остановки (паузы, перерывы в движении). Следует также измерять их длительность.Ритм движений
Ритм определяют как соотношение двух периодов времени (например, опоры и полета в беге) или длительности двух фаз периода (например, фазы… Фазы, ритм которых изучается, могут различаться по направлению, скорости и… С точки зрения биомеханики в каждом движении есть ритм, поскольку имеются различающиеся части движений определенной…ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Пространственно-временные характеристики определяют изменение положения и движения человека во времени.
Скорость точки и тела
Таким образом, скорость характеризует и быстроту, и направление движения2. Если для расчета скорости берется все время движения и соответствующее… Мгновенная скорость точки — это мера быстроты изменения положения точки в данный момент времени. Она измеряется…Ускорение точки и тела
Скорость точки как вектор может изменяться по модулю, по направлению или одновременно и по модулю и по направлению. Соответственно различают… а) положительное, имеющее одинаковое направление со скоростью,— скорость… При поступательном движении линейное ускорение тела равно линейному ускорению любой его точки.КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА
Кинематические особенности движений человека как биомеханической системы намного сложнее, чем особенности движений твердого тела. Это зависит как от механических причин, так и от биологических факторов — активности мышц.
Составное движение и его составляющие
Выше говорилось о том, что сложное движение твердого тела в пространстве можно представить себе как результат сложения двух простых движений:… Но тело человека — изменяемая система, поэтому в его двигательной…Сложение скоростей и ускорений в составном движении
Иначе говоря, здесь имеет место алгебраическое суммирование. Результирующая угловая скорость увеличивается, когда составляющие ее угловые скорости… Результирующее ускорение такого составного движения, в котором переносное… Сложение скоростей и ускорений происходит намного сложнее, если переносное движение вращательное, а относительное —…Изменение скоростей в движениях человека
Изменениями направления и сложением скоростей движений звеньев обусловливаются возвратно-вращательный, а иногда и возвратно-поступательный, а также круговой характер движений звеньев тела человека.
При движениях звеньев в суставах движение каждого звена можно приближенно рассматривать как вращательное. Следовательно, траектории точек звеньев будут криволинейными и скорости будут изменять свое направление. Благодаря сложению движений звеньев в составное движение траектории рабочих точек могут иметь очень разнообразную пространственную форму. Также весьма разнообразными могут быть изменения результирующих скоростей рабочих точек.
Ни в одном сочленении человека и животных невозможно полное вращательное движение. Во всех одно- и двуосных суставах возможны движения вокруг осей в пределах обычно около половины окружности. Вследствие этого движения в суставах имеют возвратно-вращательный характер (со сменой направления на обратное). В большинстве случаев это движения колебательноготипа.
В результате пары вращений с одинаковыми по величине, но противоположными по направлению угловыми скоростями (например, разгибание в локтевом и сгибание в плечевом суставах) возникает поступательное движение звена или нескольких звеньев (например, движение предплечья и кисти вперед). Но такое движение также ограниченное связями в суставах и потому носит возвратно-поступательный характер (со сменой направления на обратное). Надо подчеркнуть, что поступательным движение является относительно всего тела, а в соответствующих суставах — это по-прежнему возвратно-вращательное движение.
В шаровидных суставах (плечевом, тазобедренном) возможно круговое движение (циркумдукция) без возвратного движения. В механике это движение рассматривается как ряд последовательных элементарных поворотов вокруг мгновенных осей вращения, проходящих через сустав. Мгновенная ось все время изменяет свое направление; мгновенные угловые скорости и ускорения также все время изменяются. Таким образом, круговое движение — это сложное движение, состоящее из двух вращений.
Из бесчисленного множества возможных траекторий в процессе эволюции и разумного отбора закрепились в практике лишь очень немногие из возможных сочетаний. Это движения, наиболее рациональные как в отношении достижения цели, так и по экономичности использования возможностей. В спортивных движениях отбираются и закрепляются самые эффективные. Поэтому здесь траектории рабочих точек и определяющие их скорости движений имеют более строго установленный характер, чем, например, в бытовых движениях.
Тема 6.Динамические характеристики движений человека
1. Инерционные характеристики 2.Силовые характеристики 3. Внешние относительно системы силы 4. Внутренние относительно системы силы 5.Динамические особенности в движениях человека
ИНЕРЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Понятие об инертности
Физическое тело, взаимодействуя с другими телами, может изменить свое движение. Если же никакого взаимодействия с другими телами нет, то нет… Сохранять «состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения» (1-й… Ускорение (как мера изменения скорости) возникает только при действии других тел, когда приложены силы. В природе…Масса тела
m=F/a Измерение массы в этом случае основывается на 2-м законе Ньютона2. Масса… Если к одному и тому же телу приложены разные силы, то изменения его движения будут различными. Отношение же силы к…Момент инерции тела
Когда частицы тела находятся дальше от оси вращения, то угловое ускорение тела под действием того же момента силы меньше; если частицы ближе к оси,… Найдя опытным путем момент инерции тела, можно рассчитать радиус инерции, на… Радиус инерции — это сравнительная мера инертности данного тела относительно его разных осей. Он измеряется корнем…СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Сила
Сила — это мера механического воздействия одного тела на другое. Численно она определяется произведением массы тела на его ускорение, вызванное приложением этой силы: F=ma;
Таким образом, измерение силы, как и измерение массы, основано на 2-м законе Ньютона. Поскольку этот закон раскрывает зависимости в поступательном движении, то и сила как вектор определяется только в случае такого простейшего вида движения по массе и ускорению,
Источники сил. Уже указывалось, что ускорение зависит от системы отсчета. Поэтому и сила, определяемая по ускорению, тоже зависит от системы отсчета. В инерциальной системе отсчета источником силы для данного тела всегда служит другое материальное тело. Коль скоро взаимодействуют два материальных объекта, то в этих условиях проявляется 3-й закон Ньютона3.
Если на одно тело действует другое тело, то оно изменяет движение первого. Но и первое тело в этом взаимодействии также изменяет движение другого. Обе силы приложены к разным объектам, каждая проявляет соответствующий эффект. Их нельзя заменить одной равнодействующей, поскольку они приложены к разным объектам. Именно поэтому они друг друга и не уравновешивают.
В неинерциальной системе отсчета рассматривают кроме взаимодействий двух тел еще особые силы инерции («фиктивные»), для которых 3-й закон Ньютона не применим.
Измерение сил. Применяется статическое измерение силы, т. е. измерение при помощи уравновешивающей силы (когда ускорение равно нулю), и динамическое — по ускорению, сообщаемому телу ее приложением.
При статическом действии силы на данное тело (М) действуют два тела (А и В); всего имеется три материальных объекта (рис. 23, а). Силы Fа и fв, приложенные к телу М, равны по величине и противоположны по направлению, они взаимно уравновешиваются. Их равнодействующая равна нулю. Ускорение, вызванное ими, также равно нулю. Скорость не изменяется (остается постоянной — равномерное движение или относительная неподвижность).
Силу fa, действующую статически, можно измерить уравновешивающей ее силой fв .
Рассмотрим три случая проявления статического действия силы, когда все тела неподвижны —
а)гимнаст в висе на перекладине; опорная реакция уравновешивает силу тяжести тела (G);
б) уравновешенное тело движется перпендикулярно уравновешенной силе тяжести — конькобежец скользит по льду; опорная реакция уравновешивает силу тяжести тела (G); последняя прямо не влияет на скорость скольжения;
в) уравновешенное тело по инерции движется по направлению действия уравновешенной силы; горнолыжник скользит с постоянной скоростью по склону; силы сопротивления (воздуха и трения лыж по снегу — Q) уравновешивают скатывающую составляющую силы тяжести (G). Во всех трех случаях вне зависимости от состояния покоя или направления движения тела уравновешенная сила не изменяет движения; скорости в направлении ее действия постоянны.
Следует подчеркнуть, что во всех случаях статическое действие силы вызывает деформацию тела.
При динамическом действии силы на данное тело М действует неуравновешенная сила. В задачах по теоретической механике часто рассматривается лишь эта одна движущая сила, как мера действия лишь одного движущего тела.
Движущая сила — это сила, которая совпадает с направлением движения (попутная) илиобразует с ним острый угол и при этом может совершать положительную работу(увеличивать энергию тела).
Однако в реальных условиях движений человека всегда существует среда (воздух или вода), действуют опора и другие внешние тела (снаряды, инвентарь, партнеры, противники и др.). Все они могут оказывать тормозящее действие. Более того, ни одного реального движения без участия тормозящих сил просто не бывает.
Тормозящая сила направлена противоположно направлению движения (встречная) или образует с ним тупой угол. Она может совершать отрицательную работу (уменьшать энергию тела).
Часть движущей силы, равная по величине тормозящей уравновешивает последнюю — это уравновешивающая сила (Fyp).
Избыток же движущей силы над тормозящей — ускоряющая сила (Fуск) — вызывает ускорение тела с массой m согласно 2-му закону Ньютона (Fy=ma).
Следовательно, скорость не остается постоянной, а изменяется, т. е. возникает ускорение. Это и есть динамическое действие силы F.
Силу Fуск, действующую динамически, можно измерить по массе тела и его ускорению.
Классификация сил. Силы, которые, изучают при анализе движений человека, в зависимости от общих признаков делятся на группы. По способу взаимодействия тел все силы делятся на д и с т а н т н ы е, возникающие на расстоянии без непосредственного соприкосновения тел, и контактные, которые возникают лишь при соприкосновении тел.
К дистантным силам в механике относят силы всемирного тяготения, из которых в биомеханике изучаются силы земного тяготения, проявляющиеся в силах тяжести. Контактные силы включают упругие силы и силы трения.
По влиянию на движение различают силы а к т и в н ы е (или задаваемые) и реакции связи. Напоминаем, что связи —это ограничения движения объекта, осуществляемые другими телами. Сила, с которой связь противодействует движению, и представляет собою реакцию связи. Она заранее неизвестна и зависит от действия на тело других сил и движения самого тела.
Реакции связи сами по себе не вызывают движения, они только противодействуют активным силам или уравновешивают их. Если же реакции связи не уравновешивают активных сил, тогда и начинается движение под действием последних.
По источнику возникновения относительно системы (например, тела человека) силы различают в н е ш н и е, вызванные действием тел внешних относительно системы, и внутренние, вызванные взаимодействиями внутри системы. Это деление необходимо при определении возможностей действия тех или иных сил. Одну и ту же силу следует считать внешней или внутренней в зависимости от того, относительно какого объекта мы ее рассматриваем.
По способу приложениясилы в механике делят на сосредоточенные, приложенные к телу в одной точке, и распределенные. Последние делят на поверхностные и объемные.
По характеру силы бываютпостоянные и переменные. В качестве примера постоянной силы можно назвать силу тяжести (в данном пункте Земли). Одна и та же сила может изменяться в зависимости от нескольких условий. Практически в движении человека постоянные силы почти не встречаются. Все силы переменные. Они меняются в зависимости от времени (мышца с течением времени изменяет силу тяги), расстояния (в разных пунктах Земли даже «постоянная сила» тяжести различна), скорости (сопротивление среды зависит от относительной скорости тела и среды).
Поскольку в биомеханике особенно важно взаимодействие тела человека с внешним окружением, вызываемое движениями частей тела, далее будут подробно рассмотрены силы внешние и внутренние относительно системы (тела человека). Взаимодействие физических объектов — главная причина изменения движений. Поэтому мере взаимодействия — силе — в биомеханике уделяетсяособое внимание.
Момент силы
Момент силы имеет знак плюс, если сила сообщает вращение против часовой стрелки, и минус при обратном его направлении. Вращающая способность силы проявляется в создании, изменении или прекращении… Полярный момент силы (момент силы относительно точки) может быть определен для любой силы относительно этой точки (О)…Действие силы
Сила, приложенная к телу, если она не уравновешена, изменяет его движение2.
Импульс силы — это мера механического воздействия на тело со стороны других материальных объектов за данный промежуток времени. Он равен в… Работа силы —это мера механического воздействия на тело со стороны других… В случае если сила направлена под углом к перемещению,надопроизведение модулей силы и перемещения помножить еще на…ВНЕШНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО СИСТЕМЫ СИЛЫ
Внешние относительно системы силы — мера воздействия на нее
Объектов окружающей среды.
В числе внешних для тела человека сил будут рассмотрены: дистантные силы (тяжести) и контактные (силы веса и инерции внешних тел, сопротивления…Сила тяжести и вес
Все тела на Земле находятся в поле земного тяготения. Тело массы т притягивается Землей массы М с силою F по линии, соединяющей их центры масс. Сила тяготения зависит только от масс и расстояния .Для определения величины силы тяжести применяется статическое измерение — по действию тела на площадку пружинных…Силы инерции внешних тел
Сила инерции внешнего тела в инерциальной системе отсчета (реальная сила) — это мера действия на тело человека со стороны тела, ускоряемого им. Она равна произведению массы внешнего тела на его ускорение, направлена в сторону, противоположную ускорению, и приложена к рабочей точке тела человека (место его контакта с ускоряемым телом или опорой).
При движениях человек, изменяя скорость внешних тел, сообщает им ускорение. Как противодействие ускоряющей силе действия человека возникает внешняя сила инерции ускоряемых тел. Сила инерции внешнего тела, действующая на тело человека,— это реакция, испытываемая телом человека со стороны ускоряемого тела, которому он, и только он, сообщает ускорение. При толкании штанги возникает ее ускорение от груди и рук (а), направленное вверх (рис. 30, а). Сила инерции штанги, приложенная к груди и рукам, обусловлена ускоряющей силой F^, равна ей по величине и направлена противоположно (вниз); она складывается с весом штанги. Если атлет замедляет движение штанги, направленное вниз (опуская ее на помост), то ускорение штанги также направлено вверх. Сила же инерции штанги, как и ее вес, направлена вниз и приложена к рукам атлета (см. рис. 30,6).
Силы инерции как внешние силы проявляются также при замедлении человеком движения внешних тел, т. е. при их торможении. Примером проявления сил инерции может быть, в частности, действие внешних материальных объектов, в том числе жидкостей, газов— удар волны, порыв ветра.
Все это — примеры реальной (ньютоновой) силы инерции, отсчитываемой в инерциалыюй системе отсчета и приложенной к ускоряющему телу со стороны ускоряемого в поступательном движении.
При искривлении траектории внешнего тела силой человека во вращательном движении центробежная сила, как сила инерции вращаемого тела (равная по модулю центростремительной тяге спортсмена), направлена по радиусу от центра и приложена к рабочей точке тела человека (см. рис. 30, в).
Рис. 30. Сила инерции:
а, б, в — реальная при ускорениях: а — положительном,б —отрицательном,. в — нормальном,
Во вращательном движении полная сила инерции тела составляется изтангенциальнойсоставляющей при угловом ускорении) и нормальной — при центростремительном ускорении).
Силы сопротивления среды
В каждой точке среды величина давления одинакова для всех направлений, к которым это давление отнесено. Давление во всех точках среды, лежащих в… a—статическая (выталкивающая. Q); б, в— динамические; б-лобового сопротивления,Реакции опоры
Нормальная(или идеальная) реакция опоры при действии веса тела на горизонтальную поверхность направлена вертикально вверх. Во всех случаях она… Человек может оказывать действие на опору не только по нормали к ней, но и под…Силы трения
Силы трения (касательные реакции) возникают между соприкасающимися телами во время их движения друг относительно друга (рис. 33) Рис. 33. Силы трения (Т):Силы упругой 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… В так называемых упругих телах относительно невелик модуль Юнга. Деформации… Упругие взаимодействия имеют место при деформации тел, связанных с опорой под действием сил тяготения (проявление…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 осуществляют притягивание и отталкивание внутри системы, между ее частями. В абсолютно твердом теле они попарно взаимно… К внутренним для тела человека силам относятся силы мышечной тяги и силы…Силы мышечной тяги
Работа мышц — основной источник энергии движений человека (энергетическая функция). Мышцы, изменяя положение частей тела, обусловливают его…Силы пассивного противодействия
При передаче сил по кинематическим цепям в виде сил давления костей друг на друга в суставах (вследствие воздействия веса частей тела и внешних… Вследствие деформаций тела человека возникают также упругие силы в пассивной… Все внутренние силы часто называют в отличие от внешних усилиями. В биомеханике усилиями именуют только силы…Динамические особенности в движениях человека
Роль сил в движениях человека
В классической механике изучается действие механических сил независимо от их источников, их происхождения. В биомеханике же существенно именно то, каковы источники сил и, следовательно, какова «цена» используемой силы для организма человека. Все силы, приложенные к двигательному аппарату человека, в биомеханике принято рассматривать в качестве так называемого силового поля.
Различают внешнее силовое поле как совокупность всех внешних для человека сил и внутреннее — как совокупность внутренних сил.
Преодоление рабочих сопротивлений составляет главную задачу движений человека (например, в преодолении веса штанги и заключается цель движений со… Вредные сопротивления поглощают полезную работу; они в принципе неустранимы… Внешние силы используются человеком в его движениях и как движущие. Для совершения необходимой работы, для…Совместное действие сил
Внешние силы, действуя на тело человека, вызывают появление и изменение соответствующих внутренних сил. Это механические силы противодействия, в… Посредством внутренних сил мышечной тяги человек может вызывать своим… Силы мышечной тяги — единственные внутренние источники энергии человека. Только посредством этих сил человек может…Тема 7.БИОДИНАМИКА ДВИГАТЕЛЬНЫХ КАЧЕСТВ
1.Биологические и физиологические механизмы развития двигательных качеств 2.Характеристика двигательных (локомоторных) качеств 3.Силовые качества 4.Развитие силы и ее измерение 5.Методика развития (тренировка) силы мышц 6.Влияние различных факторов на проявление силы мышц. 7.Физическая работоспособность. 8.Развитие быстроты. 9.Развитие ловкости. 10.Развитие выносливости. 11.Развитие гибкости.
Биологические и физиологические механизмы развития
Двигательных качеств
Они проявляются в одинаковой форме движений и энергетического обеспечения и имеют аналогичные физиологические механизмы. Поэтому методики совершенствования (тренировки) тех или иных качеств имеют… При сокращении мышцы развивают большие усилия, которые зависят от поперечного сечения, начальной длины волокон и ряда…Характеристика двигательных (локомоторных) качеств
Механика мышечного сокращения. В покое мышечная ткань представляет собой вязко-упругий материал с самыми обычными свойствами (F. Buchthal, E.… Если противодействующая сила невелика, мышца не только сильнее укорачивается,… dl/dt = (F1-F)·b/F+a1,5 2,0 2,5 3.0
Расстояние между полосами, мк
Рис. 14.3. Зависимость силы сокращения поперечнополосатого мышечного волокна от расстояния между соседними пластинками (A.M.Gordonetal.,1966)
Поперечнополосатое мышечное волокно представляет собой клетку, содержащую многочисленные фибриллы, которые сами имеют поперечную исчерченность. На рис. 14.4 представлена схема строения фибриллы, основанная на электронных микрофотографиях. Фибрилла состоит из продольных нитей, построенных из белков актина и миозина; нити актина входят своими концами в промежутки между нитями миозина. Эти нити образуют структуру, которая повторяется на всем протяжении волокна и лежит в основе поперечной исчерченности, видимой в обычный микроскоп. Нити актина — более тонкие, они лежат на участке b (см. рис. 14.4).
Рис. 14.4. Схема расположения субмикроскопических нитей в поперечнополосатом мышечном волокне (А.М. Gordon et al., 1966)
Они проходят сквозь поперечные перегородки, называемые пластинками.
Миозиновые нити (рис. 14.4, а) толще и снабжены боковыми выступами, которые прикрепляются к нитям актина, образуя мостики. Полагают, что именно благодаря этим мостикам мышцы развивают силу при сокращении. Посередине каждой нити миозина имеется участок (рис. 14,4, с), лишенный боковых выступов.
Когда мышца сокращается или подвергается растяжению, нити актина и миозина скользят друг относительно друга, так что область их перекрывания становится длиннее или короче.
Рис. 14.5. Схема, показывающая степень перекрывания нитей миозина и актина в поперечнополосатом мышечном волокне при различных расстояниях между соседними пластинками Z (А.М. Gordon et al., 1966)
На рис. 14.5, показано, как изменяются пространственные отношения нитей при различных расстояниях между соседними пластинками Z (т. е. при различной плотности расположения поперечных полос). Эти расстояния для представленных здесь случаев I—VI указаны также стрелками с соответствующими цифрами на рис. 14.3. При расстоянии 3,65 мк (положение I) нити актина и миозина уже не накладываются друг на друга и можно ожидать, что волокно не будет способно развивать силу; и действительно, примерно при таком растяжении сила сокращения падает до нуля. По мере сближения пластинок Z нити актина все глубже проникают в промежутки между нитями миозина, и, наконец, при расстоянии 2,2 мк (положение П) все боковые выступы на миозиновой нити приходят в контакт с нитью актина, образуя поперечные мостики. Если именно эти мостики ответственны за возникновение силы, то следует ожидать, что в диапазоне от положения I до положения II сила будет пропорциональная степени перекрывания нитей, и это подтверждается в исследованиях. При дальнейшем укорочении волокна число мостиков, которые могут образоваться, не изменяется, и сила остается постоянной, пока расстояние между пластинками 7 не уменьшится до 2,05 мк (положение III). В этот момент нити актина сходятся своими концами и сила начинает убывать. Она продолжает медленно убывать, пока расстояние не достигает 1,65 мк (положение V), когда концы миозиновых нитей приходят в соприкосновение с пластинками Z. При дальнейшем сокращении нити миозина должны сминаться; сила начинает убывать быстрее и, наконец, совсем исчезает.
Сила. Силовые качества
Сила, развиваемая мышцей или пучком мышечных волокон, соответствует сумме сил отдельных волокон. Чем толще мышца и больше «физиологическая» площадь… Мышечная сила зависит не только от активирующего влияния ЦНС, но и в очень… В организме человека скелетные мышцы передают силу частям скелета посредством упругих, отчасти растяжимых структур —…Развитие силы и ее измерение
Таблица 14.1. Удельная сила различных мышц Наименование Сила мышцы (кг) на 1 см2 физиологического поперечника … Для сравнения силы у людей разного веса и пола введено понятие «относительная… Сила мышц зависит от многих факторов. При прочих равных условиях она пропорциональна поперечному сечению мышц…Методика развития (тренировка) силы мышц
Развитие силы мышц достигается при тренировке с применением различных режимов работы мышц. До 50-х годов для развития силы мышц в методике тренировок рассматривались… Современная спортивная методика тренировок наряду с преодолевающим режимом мышечной работы предусматривает…О 30 60 90 720
О 30 60 90 120
Рис. 14.8. Зависимость силовых показателей от суставных углов (по Уильямсу и Штуцману, 1959).
Сплошная линия — данные мужчин; пунктирная — данные женщин.
По горизонтали — суставной угол; по вертикали — сила (в фунтах)
Энергетика мышцы. Энергия мышечного сокращения. Во время активации мышцы повышение внутриклеточной концентрации Са ведет к сокращению и к… Даже изометрическое сокращение сопровождается непрерывной циклической… Обычно первоисточником энергии для мышечного сокращения служит гликоген или жирные кислоты. В процессе расщепления…Предельная скорость одиночных движений.
Максимальный темп двигательных действий.
Скорость двигательной реакции.
Наибольший эффект в развитии быстроты можно достичь в возрасте от 8 до 15—16 лет. Быстрота развивается при повторном выполнении скоростных упражнений.… Биохимические процессы, происходящие в мышцах при скоростных и силовых нагрузках, очень похожи, поэтому развитие…Развитие ловкости
Для развития ловкости используют спортивные игры, элементы акробатики и спортивной гимнастики, борьбу и т. д. Развитие ловкости связано с возрастом, полом, телосложением и т. д. 10.Развитие выносливости.Развитие гибкости
Плохая подвижность в суставах во многих случаях затрудняет сильное, быстрое сокращение мускулатуры. Если доступна большая амплитуда движений, значит… В каждом виде спорта для развития гибкости спортсмен регулярно выполняет… Отмечено, что с ростом мышечной силы значительно уменьшается подвижность в суставах.Биомеханика — наука, которая изучает механическое движение в животных организмах, его причины и проявления.
Сила жидкостного трения пропорциональна вязкости жидкости, скорости относительного движения и обратно пропорциональна толщине слоя жидкой смазки.
2 Предельная статическая сила трения имеется в момент начала движения.
1 Предположим, что какой-нибудь мускул имеет поперечник в 5 см2. Следовательно, он будет сокращаться с силой, равной 10 • 5 = 50 кг. Если уменьшение его длины, происходящее при сокращении, достигает 5 см (0,05 м), то величина механической работы данного мускула равняется 50 • 0,05 = 2,5 кг/м. Это значит, что мускул в состоянии произвести работу, равную поднятию 2,5 кг на высоту одного метра.
– Конец работы –
Используемые теги: Биомеханика0.034
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: БИОМЕХАНИКА
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Реклама
Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право.
© copyright 1999 - 2024 allRefs.net. Все права защищены. Страница сгенерирована за: 0.109 сек.
Новости и инфо для студентов