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:

▪ Аграрное право. Шпаргалка

▪ Политология. Шпаргалка

▪ Глазные болезни. 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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Новые эффективные аккумуляторы Hitachi для поездов 30.09.2024 Hitachi Rail, в сотрудничестве с рядом партнеров, начала работу над созданием нового поколения эффективных аккумуляторов для поездов, направленных на улучшение экологических показателей транспорта и снижение выбросов. Этот проект, реализуемый в рамках государственно-частного партнерства, призван усовершенствовать железнодорожную инфраструктуру и ускорить переход на более экологичные источники энергии. Основная цель проекта - разработка компактных и мощных литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторов, которые будут на 40% меньше и на 22% эффективнее по плотности энергии по сравнению с предыдущими моделями. Эти усовершенствованные батареи смогут питать как пригородные, так и междугородные поезда, обеспечивая снижение общего веса транспортных средств и упрощая их эксплуатацию и обслуживание. Проект, стоимостью 1,4 миллиона евро, осуществляется при поддержке Innovate UK, Бирмингемского университета и компании DB ESG. DB ESG, в свою очередь, сосредоточится на разработке корпусов для аккумуляторов, которые будут соответствовать стандартам противопожарной безопасности и электрической интеграции. Бирмингемский университет проведет симуляцию маршрутов поездов, чтобы оптимизировать их использование и повысить эффективность работы батарей. Это особенно важно для неэлектрифицированных участков железных дорог, где планируется замена дизельных поездов на электрические. Эти новаторские разработки играют ключевую роль в стратегии декарбонизации железнодорожного транспорта в Великобритании. Использование аккумуляторов на участках без электрификации позволит снизить зависимость от дизельных двигателей и уменьшить вредные выбросы, что значительно улучшит экологическую ситуацию. Разработки также предполагают активное участие в цифровизации железнодорожного транспорта, что увеличит эффективность использования батарей и упростит управление их ресурсами. Новые технологии от Hitachi Rail могут открыть перспективы для экспорта британских инноваций в другие страны, помогая распространять экологически чистые транспортные решения по всему миру. Таким образом, данный проект станет важным шагом в переходе на более устойчивые методы железнодорожных перевозок, обеспечивая как улучшение экологии, так и увеличение экономической эффективности транспорта.

Другие интересные новости:

▪ Взаимодействие фотонов с парами атомов

▪ Логическое оружие Пентагона

▪ Вибрация питает датчик

▪ Приемник беспроводного питания Toshiba TC7761WBG

▪ Контактные линзы Microsoft измеряют уровень сахара в крови

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Иосиф Прекрасный (Целомудренный Иосиф). Крылатое выражение

▪ статья Кто впервые сказал: Кто с мечом к нам войдет, от меча и погибнет? Подробный ответ

▪ статья Эхинацея пурпурная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Усилитель на микросхеме TDA1905, 5 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Передатчик на 420 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025