Скелет человека и законы механики

Скелет человека и законы механикиДвижение играет огромную рольв жизни всех живых существ, В том числе и человека. Активные перемещения впространство является основным отличием животных от растений.Движение служитодной из главных приспособительных реакций животного к окружающей среде, оноосуществляется двигательным аппаратом.Двигательный аппарат человека состоит из костей,соединений между ними и мышц. Движения происходят в местах соединения костей.Мышечная ткань, основнымсвойством которой является способностьсокращатся, приводит в движение костные рычаги.

Кости и их соединенияотносятся к пассивной части двигательного аппарата, а мышцы к его активнойчасти. Опорные системы, как правило, обеспечивают характерню форму тела, а онав свою очередь обусловлена определенными потребностями организма. Основные функции скелета человека. ОПОРА. Скелетслужит жестким устойчивым к сжатию каркасом тела. Он помогает телу сохранятьопределенную форму.У людей скелет обеспечивает опору для всей массы тела, противодействуя силе тяжести и приподнимает тело над землей.

Это облегчаетчеловеку передвижение по суше. Внутренние органы оказываются прикрепленными кскелету.ЗАЩИТА. Учеловека, например, черепная коробка обеспечивает защиту головного мозга иорганов чувств зрения, обоняния равновесия и слуха , позвоночник защитуспинного мозга, а ребра и грудина защиту сердца, легких и крупных кровеносныхсосудов.ДВИЖЕНИЕ.Скелет, построенный из жесткого материала, служит местом прикрепления мышц. Присокращении мышц части скелета работают как рычаги, и это приводит к различнымдвижениям.

Основные виды соединения костей.НЕПРЕРЫВНЫЕ фиброзныесоединения, когда кости связаны одна с другой с помощью прокладки между ними изоформленной плотной соединительной ткани, хряща или кости.ПРЕРЫВНЫЕ синовиальные соединения суставы, когда междусочленяющимися костями находятся суставная полость, а кости удерживаютя одна около другой с помощьюзамкнутой суставной капсулы и подкрепляющих ее связок и мышц.Если в образовании сустава участвуют две кости это простойсустав.

Сустав, образованный тремя илинесколькими костями, называют сложным.Суставные поверхности костей по форме можно сравнить с отрезкамиразличных геометрических тел вращения. В соответствии с этим суставы подразделяются на шаровидные,эллипсовидные, циллиндрические, блоковидные, седловидные и плоские.Форма суставной поверхностей определяет объем инаправление движений, которые совершаютя вокруг трех взаимоперпендикулярныхосей.

Суставы, соединяя части телачеловека в одно целое, в то же время позволяют осуществлять движения этихчастей в значительном объеме. Для характеристики движений частей тела и ихперемещения в пространстве применяется понятие степеней свободы тела. Свободно перемещаюшееся в пространстве тело имеетшесть степеней свободы, а у закрепленного в одной точке тела остаются тристепени. Тело, закрепленное в трех точках, не подвижно.Кости скелета, соединенные суставами, образуют кинематическиецепи.Если кинематические цепи заканчиваютсясвободно, они называются открытыми.Примером открытой кинематической цепи может служить любая конечность.

Если жекинематическая цепь замыкается, т.е. последний ее элемент замыкается с первым,она превращается в замкнутую. Замкнутаякинематическая цепь представлена в соединении ребер с позвоночником и грудиной. Подвижность кинематических цепей обеспечивается работой мышц. Мышцы,действуя на кости, вращают их вокруг осей суставов.Такая система представляетсобой особый рычаг.

Примером рычагаможет служить работа мышц при удержании головы или тела в тазобедренномсуставе. Другим примером рычага является удержание груза в руке, согнутой в локтевомсуставе. Для равновесия рычага необходимо, чтобы действующие на него моментысил были раны по величине и противоположны по знаку. Моментом силы называется произведение силы на егоплечо. Чем длиннее одно плечо рычага, тем меньшую силу надо приложить длясохранения равновесия в этом рычаге.Иначе говоря, по золотому правилу механики, если на одном плече рычага есть выигрыш в силе, то на другом проигрыш в расстоянии.

В двигательном аппарате человека мышцы проигрывают всиле, но выигрывают в расстоянии. Это создает значительные нагрузки накостно-мышечный аппарат, которые могут в несколько раз превышать перемещаемыйили поднимаемый груз. При различных движениях и положениях туловища возникаютнагрузки на растяжение и кручение.Возможность обеспечения нормальной работыопорно-двигательного аппарата обеспечивается механическими свойствами тканей.При испытании костной ткани на сжатие и растяжение установлено, что компактноевещество кости в пять раз прочнее железобетона и при растяжении выдерживает такоеже придельное напряжение, как латунь.Создаваемая работой мышц силы передаются на кости по средствомсухожилий, которые облаладают значительной прочностью главным образом наразрыв.

Так ахиллова сухожилие взрослого человека выдерживает нагрузку от 270 500 кг. Большое значение имеютбиомеханические исследования для профилактики деформаций опорно-двигательногоаппарата.

Изучение распределения нагрузок по стопе позволяет создатьрациональную норму. Биомеханические обоснования конструкции мебели формируетправильную осанку. Специальные стулья, предназначенные для работников сидячихпрофессий, позволяют уменьшить нагрузку на межпозвоночные диски почти в 2 раза.Существует раздел биологии, рассматривающий биологический объекты всвете законов механики биомеханика.