Тіло людини як біомеханічна система. Лекція №2

1. ЛЕКЦІЯ №2

ТІЛО ЛЮДИНИ ЯК
БІОМЕХАНІЧНА СИСТЕМА

2. ПЛАН

1. Тіло людини як біомеханічна система
2. Класифікація опорно–рухового апарату
людини
3. Ступені свободи рухів
4. Ланки тіла як важелі і маятники
5. Загальний центр тяжіння тіла людини
6. Біомеханіка м’язів

3. 1. ТІЛО ЛЮДИНИ ЯК БІОМЕХАНІЧНА СИСТЕМА

• СИСТЕМА – ЦЕ ЄДИНЕ ЦІЛЕ, ЯКЕ
СКЛАДАЄТЬСЯ З ОКРЕМИХ ЧАСТИН, ЯКЕ
НАБУВАЄ НОВИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ;
• СТРУКТУРА – СПОСІБ ОРГАНІЗАЦІЇ
СИСТЕМИ;
• УПРАВЛІННЯ – ЦЕ ПЕРЕВЕДЕННЯ СИСТЕМИ
З ОДНОГО СТАНУ В ІНШИЙ, ЗАДАНИЙ
ЗАЗДАЛЕГІДЬ;

4. 2. КЛАСИФІКАЦІЯ РУХОВОГО АПАРАТУ ЛЮДИНИ

Руховий апарат – це система кісткових
важелів (біоланок), які рухаються м’язами;
Біоланка - частина тіла обмежена суглобом
Біокінематична пара – це рухливе з’єднання
двох сусідніх біоланок, які з’єднані
суглобом;
Біокінематичний ланцюг – це послідовне
з’єднання декількох біоланок або біопар;

5.

Площини та вісі симетрії
2010 © Константин Сергиенко, [email protected]

6.

Плоскості симетрії
Сагітальна площина
(серединна або медіальна) проводиться
вертикально спереду назад і ділить тіло
людини на праву і ліву половину.
Фронтальна площина
проводиться вертикально, під прямим кутом до
сагітальної, паралельно площині лоба і ділить
тіло на передню (вентральну) і задню
(дорсальну) половини.
Горизонтальна
площина
проводиться
перпендикулярно
до
фронтальної
і
сагітальної, паралельно опорній поверхні і
ділить тіло людини на верхній (краніальний) і
нижній (каудальний) відділи.
2010 © Константин Сергиенко, [email protected]

7.

Вісі симетрії
Вертикальна вісь - лінія, що з'єднує
верхні і нижні точки тіла або його частин.
Утворюється при перетині сагітальної та
фронтальної площин.
Сагитальна вісь - лінія, що з'єднує
симетричні точки передньої і задньої
половини тіла або його частин. Утворюється
при перетині горизонтальної та сагітальної
площин.
Фронтальна вісь - лінія, що з'єднує
симетричні точки правої і лівої половини тіла.
Утворюється при перетині фронтальної і
горизонтальної площин.
2010 © Константин Сергиенко, [email protected]

8. Антропометричні точки

Верхівкова — найвища точка тім'яної кістки за прямого положення голови,
Верхньогрудинна — найглибша точка яремної вирізки грудини,
Акроміальна (плечова) — найбільш виступаюча вбік точка акроміального
відростка лопатки,
Променева — найвища точка головки променевої кістки
Шилоподібна — найнижча точка на шилоподібному відростку променевої
кістки,
Пальцева — найнижча точка на м'якоті дистальної фаланги 3-го пальця кисті,
Вертлюжна,
Верхньогомілкова внутрішня — найвища точка медіального виростка
великоголімкової кістки,
Нижньогомілкова — найнижча точка медіальної кісточки,
П'яткова — найбільш виступаюча назад точка п'яткової кістки, Кінцева —
найбільш виступаюча вперед точка на м'якоті дистальної фаланги 1-го або 2-го
пальця стопи.

9.

10.

Біокінематичні пари хребетного стовпа

11.

Графічне зображення біокінематичних пар:
1 – V клас (ліктьовий суглоб)
2 – ІV клас (суглоб кисті)
3 – ІІІ клас (плечовий суглоб)

12.

Біокінематичний ланцюг
верхньої кінцівки
Модель опроно-рухового
апарату

13.

Біокінематичний ланцюг нижньої кінцівки

14.

Ділення по Chаndler
Ділення по Зациорському

15.

Діаграма 17-сегмент гуманоїда

16. Схема управління системою

АУ
апарат управління
(тренер)
АВ
апарат виконання
(спортсмен)
Канал прямого
зв’язку
Канал зворотнього
зв’язку
Зовнішнє
середовище
(спорт
інвентар,
суперники)

17. 3. Ступені свободи і зв’язки рухів

Н= 6–S
H- ступінь свободи;
6- максимум ступенів свободи;
S- обмеження, зв’язки
Приклад – кулястий суглоб кульшовий, в якому 3
ступеня свободи з 6 (можливе обертання відносно 3х
осей).

18.

• Будь-яке незакріплене тіло володіє шістьма
ступенями свободи, бо здійснює три
поступальних і три обертальних рухи по
осях координат. Закріплене тіло може
робити тільки обертання.
• Оскільки всі ланки тіла закріплені, суглоби з
трьома осями обертання є найбільш
рухливими і мають три ступені свободи.
Суглоби з двома осями (лучезап’ясний)
обертання менш рухливі, тому мають два
ступені свободи. Одну ступінь свободи, а
значить, найменшу рухливість мають
суглоби з однією віссю обертання
(ліктьовий).
2010 © Константин Сергиенко, [email protected]

19. 4. ЛАНКИ ТІЛА ЯК ВАЖЕЛІ І МАЯТНИКИ

• КІСТКОВІ ВАЖЕЛІ – ланки тіла, рухомо поєднані в
суглобах під дією прикладених сил можуть або
зберігати своє положення, або змінювати його.
• ВАЖІЛЬ – виконує функцію передачі руху і роботи на
відстані.
• Важіль містить наступні елементи:
• а) точку опори;
• б) точки прикладання сил;
• в) плечі важіля (відстань між точкою опори та точкою
прикладання сили);
• г) плечі сил (відстань між точками прикладання сил).
Мірою дії сили на важіль є її момент відносно опори
(добуток сили на її плече).

20.

Кісткові важелі
А) Двоплечій Б) Одноплечій

21.

Ланка тіла, яка продовжує після розгону рух по інерції,
подібна до фізичного маятника.
МАЯТНИК в полі сили тяжіння, виведений з рівноваги,
спочатку під дією моменту сили тяжіння качається вниз, а
далі витрачаючи набуту кінетичну енергію, піднімається
по інерції догори.
Період коливань маятника:
(I – момент інерції маятника, відносно осі, яка проходить
через точку підвісу, m – його маса, g – прискорення
вільного падіння , l – відстань між точкою підвісу і центру
маси)
I
T 2
mgl
mgl
I T
(2 ) 2
2

22.

6. Поняття про рівновагу
Загальний центр тяжіння – точка прикладання
рівнодіючої всіх сил тяжіння, які діють на тіло.
Це точка, відносно якої сумарний момент сил ваги, що
діють на систему, дорівнює нулю.

23. 5. БІОМЕХАНІКА М’ЯЗІВ

• ОСНОВНА ФУНКЦІЯ М’ЯЗІВ полягає у
перетворенні хімічної енергії в механічну роботу
або силу
• БІОМЕХАНІЧНІ ПОКАЗНИКИ, які характеризують
діяльність м’яза:
а) сила, яка реєструється на кінці м’яза (сила тяги
м’язів );
б) швидкість зміни довжини м’яза

24.

Загальний вид міотонометра

25. Фактори які забезпечують прояви сили в м’язових рухах

1) Фізіологічний стан м’яза (втома);
2) Характер нервових процесів;
3) Умови дії м’яза на кісткові важелі – момент сили
тяги (плече, точка прикладання, кут, модуль);
4) Сила м’яза пропорційна кількості волокон в
площі фізіологічного поперечника. Це
потенційна сила.

26. Біомеханічні властивості м’яза

Релаксація м’язів – властивість, яка проявляється у
зменшенні їх натягу у часі;
Міцність м’язів – це міцність на розрив, оцінюється
величиною максимального навантаження в
момент розриву дослідного матеріалу;
Твердість м’язів – властивість чинити опір при
місцевих контактних діях.

27.

Режими м’язового скорочення
Ізометричний
Ізотонічний
Ауксотонічний
Якщо величина
натягу м’яза
дорівнює
зовнішньому
опору, то довжина
м’яза не
змінюється
М’яз, працюючи в
долаючому режимі,
піднімає будь-який
вантаж, при
постійному натягу
Режим, при якому
сила м’яза не
лишається
постійною

28. Робота м’язів

• Перемагаюча робота м'язів виконується в тому випадку, якщо сила
скорочення м'яза змінює положення частини тіла, кінцівки або її ланки,
долаючи силу опору.
• Поступливою називають роботу, при якій сила м'язів поступається дії
сили тяжіння частини тіла (кінцівки) і утримуваного нею вантажу. М'яз
працює, однак він не коротшає при цьому, а навпаки, подовжується,
наприклад, коли неможливо підняти або утримати на вазі предмет, що має
велику масу. При великому зусиллі м'язів доводиться опустити це тіло на
підлогу або на іншу поверхню.
• Утримуюча робота виконується, якщо силою м'язових скорочень тіло або
вантаж утримується в певному положенні без переміщення в просторі:
наприклад, людина стоїть чи сидить, не рухаючись, або тримає вантаж в
одному і тому ж положенні. Сила м'язових скорочень врівноважує масу
тіла або вантажу. При цьому м'язи скорочуються без зміни їх довжини
(ізометричне скорочення).
Перемагаючу і поступливою роботу, коли сила м'язових скорочень
переміщує тіло або його частини в просторі, розглядають як динамічну
роботу. Утримуюча робота, при якій руху всього тіла або частини тіла не
відбувається, є статичною роботою.
2010 © Константин Сергиенко, [email protected]

29.

Мускулатура людини складається з 3-х
розділів
Гладенька мускулатура
Це веретеноподібні м'язи (стравохід, кишківник,
внутрішні органи) управляються автоматично (лише
піднялася кислотність шлунку, то відразу
включаються м'язи – регулюючі).
Скелетна (поперечнопосмуговані м’язи )
Скелетна (довільна) – ми робимо, що хочемо з
м'язом, м'язи, керовані.
Сердцевий м'яз
Серце – це насос, перекачує кров (5-7 літрів) за добу
кілька разів. Сердцевий м'яз схожий за будовою на
скелетну, а працює як гладенька – в автоматичному
режимі.

30.

У людини 600 скелетних м'язів. Всі скелетні м'язи
відрізняються один від одного по: будові, масі,
функції.
Найбільш важливі показники будови м'язів:
місце початку і кінець прикріплення м'язів; кількість
м'язових волокон; напрям м'язових волокон; місце
м'язів в скелеті.
По Лесгафту П.Ф. всі м'язи діляться на сильні і
спритні. «Спритність рук» - скорочуються довгі
м'язи – можливі рухи з великою амплітудою і
великою швидкістю.
Плечовий суглоб найрухливіший (сильний –
дельтовидний м'яз). З віком – ці м'язи зберігають
поставу, але рухи з великою амплітудою
неможливо виконати.