11. Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате человека. Эргометрия

Движущиеся части механизмов обычно бывают соединены частями. Подвижное соединение нескольких звеньев образует кинематическую связь. Тело человека - пример кинематической связи. Опорно-двигательная система человека, состоящая из сочлененных между собой костей скелета и мышц, представляет с точки зрения физики совокупность рычагов, удерживаемых человеком в равновесии. В анатомии различают рычаги силы, в которых происходит выигрыш в силе, но проигрыш в перемещении, и рычаги скорости, в которых, проигрывая в силе, выигрывают в скорости перемещения. Хорошим примером рычага скорости является нижняя челюсть. Действующая сила осуществляется жевательной мышцей. Противодействующая сила - сопротивление раздавливаемой пищи - действует на зубы. Плечо действующей силы значительно короче, чем у сил противодействия, поэтому жевательная мышца короткая и сильная. Когда надо разгрызть что-либо зубами, уменьшается плечо силы сопротивления.

Если рассматривать скелет как совокупность отдельных звеньев, соединенных в один организм, то окажется, что все эти звенья при нормальной стойке образуют систему, находящуюся в крайне неустойчивом равновесии. Так, опора туловища представлена шаровыми поверхностями тазобедренного сочленения. Центр массы туловища расположен выше опоры, что при шаровой опоре создает неустойчивое равновесие. То же относится и к коленному соединению, и к голеностопному. Все эти звенья находятся в состоянии неустойчивого равновесия.

Центр массы тела человека при нормальной стойке расположен как раз на одной вертикали с центрами тазобедренного, коленного и голеностопного сочленений ноги, на 2-2,5 см ниже мыса крестца и на 4-5 см выше тазобедренной оси. Таким образом, это самое неустойчивое состояние нагроможденных звеньев скелета. И если вся система держится в равновесии, то только благодаря постоянному напряжению поддерживающих мышц.

Механическая работа, которую способен совершить человек в течение дня, зависит от многих факторов, поэтому трудно указать какую-либо предельную величину. Это относится и к мощности. Так, при кратковременных усилиях человек может развивать мощность порядка нескольких киловатт. Если спортсмен массой 70 кг подпрыгивает с места так, что его центр массы поднимается на 1 м по отношению к нормальной стойке, а фаза отталкивания длится 0,2 с, то он развивает мощность около 3,5 кВт. При ходьбе человек совершает работу, так как при этом энергия затрачивается на периодическое небольшое поднятие конечностей, главным образом ног.

Работа обращается в нуль, если перемещения нет. Поэтому, когда груз находится на опоре или подставке или подвешен на шест, сила тяжести не совершает работы. Однако, если держать неподвижно на вытянутой руке гирю или гантель, отмечается усталость мышц руки и плеча. Точно так же устают мышцы спины и поясничной области, если сидящему человеку поместить на спину груз.

Автор: Подколзина В.А.

<< Назад: Основные понятия механики

>> Вперед: Механические колебания

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Общая социология. Шпаргалка

▪ Связи с общественностью. Шпаргалка

▪ Экономика. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива На далеких планетах найдена вода 06.12.2013 Космический телескоп Хаббл обнаружил слабые следы воды в атмосферах пяти экзопланет. Это дает надежду на то, что нам удастся обнаружить в глубинах космоса копию Земли, возможно даже обитаемую. Ранее ученые уже сообщали о наличии воды в атмосферах нескольких экзопланет, но текущее исследование под руководством Л. Дрейка Деминга (L. Drake Deming) из Университета штата Мэриленд в Колледж-Парке - первое, в ходе которого точно измерили и сравнили сигнатуры водных паров нескольких миров. Вода обнаружена на пяти экзопланетах: WASP-17b (1000 световых лет от Земли), HD209458b (150 световых лет), WASP-12b (871 световой год), WASP-19b (815 световых лет) и XO-1b (560 световых лет). Сигнатуры воды на этих планетах разнообразны, например WASP-17b, судя по всему, обладает толстой плотной атмосферой, а в атмосфере планеты HD209458b больше всего воды. Планеты находятся на большом расстоянии от Земли, так что обнаружение воды в их атмосфере является большим достижением. Чтобы обнаружить воду, ученые использовали широкоугольную камеру космического телескопа Хаббл для изучения поглощения света атмосферой планеты. Наблюдения проводились в диапазоне инфракрасных волн, где проще всего обнаружить сигнатуру воды. Характеристики сигнатур, по словам ученых, дают уверенность, что вода в атмосферах 5 экзопланет действительно есть. Водные сигнатуры были слабее, чем ожидалось, и ученые подозревают, что причина этому - слой тумана или пылевое "одеяло", которое окутывает каждую из пяти планет. Этот туман может уменьшить интенсивность всех сигналов из атмосферы, но в то же время он изменяет характеристики сигнатуры воды и позволяет получить дополнительные сведения об атмосфере далекой планеты. К сожалению, все пять экзопланет, в атмосфере которых нашли пары воды, наверняка необитаемы - это горячие юпитеры, большие раскаленные планеты, где жизнь вряд ли могла появиться и выжить. Тем не менее, текущее исследование, вместе с другими наблюдениями Хаббла, показывает, что облачная или туманная атмосфера может быть довольно распространенным явлением среди горячих планет-гигантов. Кроме того, ученые совершенствуют методики изучения атмосфер далеких планет, и с появлением новых оптических инструментов станут возможными аналогичные исследования меньших планет, в том числе и схожих по массе с Землей, находящихся в обитаемой зоне.

Другие интересные новости:

▪ Фонарный столб XXI века

▪ Электрогенератор на каплях дождя

▪ 2" дисплей 1280x800 от Japan Display

▪ Нанопинцет

▪ Тяжелые наследственные болезни защищают от инфекций

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструменты и механизмы для сельского хозяйства. Подборка статей

▪ статья Ну, как не порадеть родному человечку? Крылатое выражение

▪ статья Почему витамины названы витаминами? Подробный ответ

▪ статья Экспедитор магазина. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Приставка для автоматического отключения зарядного устройства. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Согласующее устройство для трансвертера 144/27 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026