Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Июня 2014 в 04:28, реферат
Механическое направление, начатое работами Д. Борели, развитое Брауне и Фишером, представлено сейчас в работах многих зарубежных школ. механический подход к изучению движений человека прежде всего позволяет определять количественную меру двигательных процессов. Измерение механических показателей двигательной функции совершено необходимо для объяснения физической сущности механических явлений. Это одна из основ биомеханики. С точки зрения физики раскрываются строение и свойства опорно-двигательного аппарата, а также движений человека. В этом отношении механическое направление никогда не потеряет своего значения. Вместе с тем иногда встречается упрощенная трактовка биомеханики как «прикладной к живому» механики, что ограничивает возможности познания действительной сложности движений человека и их целенаправленного совершенствования.
Биокинематические маятники. Звено, движущееся по инерции, имеет сходство с маятником. Угловое ускорение звена как маятника:
ε = M/J = Fd/mR2инерции.
Составные маятники ведут себя гораздо сложнее.
В любой момент движения, кости образуют механические рычаги, следуя за мышечными командами. Биомеханика выделяет три вида биомеханических рычагов – рычаг 1 рода, где точки приложения силы расположены с противоположных сторон от оси и рычаг 2 рода, где точки приложения силы располагаются по одну сторону от оси, но на разном от нее расстоянии. Поэтому здесь применимы два вида рычага, условно называемые «рычаг силы» и «рычаг скорости».
Рассмотрим виды рычагов более подробно:
Рычаг 1 рода называется в биомеханике «рычагом равновесия». Поскольку точка опоры расположена
между двумя точками приложения силы,
рычаг еще называют «двуплечим». Такой
рычаг нам демонстрирует соединения позвоночника
и черепной коробки. Если вращающий момент
силы, действующей на затылочную часть
черепа равен вращающему моменту силы
тяжести, действующему на переднюю часть
черепа,и они имеют одинаковое плечо рычага,
достигается равновесие. Нам удобно, мы
не замечаем разнонаправленного действия,
и мышцы не напряжены.
Рычаг 2 рода в биомеханике подразделяется на два вида. Название и действие этого рычага зависят от места расположения приложения нагрузки, но у рычагов обеих видов точка приложения силы точка приложения сопротивления находятся по одну сторону от точки опоры, поэтому оба рычага являются «одноплечими». Рычаг силы образуется при условии, что длина плеча приложения силы мышц длиннее плеча приложения силы тяжести (сопротивления). В качестве наглядного примера можно продемонстрировать человеческую стопу. Осью вращения здесь являются головки плюсневых костей, пяточная кость служит точкой приложения силы, а тяжесть тела образует сопротивление в голеностопном суставе. Здесь имеет место выигрыш в силе, за счет боле длинного плеча приложения силы и проигрыш в скорости. Рычаг скоростиимеет более короткое плечо приложения мышечной силы, чем плечо силы противодействия (силы тяжести). Примером может служить работа мышц сгибателей в локтевом суставе. Бицепс крепится вблизи точки вращения (локтевой сустав) и с таким коротким плечом необходима дополнительная сила мышце сгибателю. Здесь имеет место выигрыш в скорости и ходе движения, но проигрыш в силе. Можно заключить, что чем ближе от места опоры будет крепиться мышца, тем короче будет плечо рычага и тем значительнее будет проигрыш в силе.
19 механические свойства мышц. Упругие свойства Упругость мышцы состоит в ее способности восстанавливать первоначальную длину после устранения деформирующей силы. Существование упругих свойств объясняется тем, что при растяжении в мышце возникает энергия упругой деформации. При этом мышцу можно сравнить с пружиной: чем сильнее растянута пружина, тем большая энергия в ней запасена. Это явление широко используется в спорте. Например, в хлесте предварительно растягиваются и параллельный, и последовательный упругий компонент мышц, чем накапливается энергия. Запасенная таким образом энергия в финальной части движения (толкания, метания и т.д.) преобразуется в энергию движения (кинетическую энергию).
20 Механические, анатомические и физиологические тяги мышц
Механические, анатомические и физиологические условия тяги мышц. Основным механическим условием, определяющим тягу мышц, является нагрузка. Она растягивает мышцу при уступающей работе, против нее мышца выполняет работу преодолевающую. С ростом нагрузки сила тяги мышцы растет, но не беспредельно. Нагрузка может быть представлена весом отягощения, силой инерции, упругости, трения. Поэтому более корректно говорить о внешнем сопротивлении.
Движение звеньев в кинематической цепи как результат тяги мышц зависит также от закрепления звеньев; соотношения движущих сил и сил сопротивления; начальных условий движения.
Из анатомических условий проявления силы тяги мышц наиболее важными являются: строение мышцы и ее расположение в данный момент времени. Физиологический поперечник (площадь сечения через все волокна) определяет суммарную тягу и величину упругой деформации волокон. расположение мышцы в каждый момент движения определяет угол ее тяги относительно костного рычага и величину растягивания, что влияет на величину момента силы тяги мышцы. При углах, отличающихся от прямого, кроме вращающей, есть и укрепляющая составляющая силы тяги. Величины вращающей и укрепляющей составляющих находятся в обратной зависимости.
Физиологические условия можно свести к возбуждению и утомлению мышцы. Кроме того, величина тяги мышцы существенно зависит от быстроты ее продольной деформации. При преодолевающей работе с ростом скорости укорочения мышцы ее сила тяги падает. При уступающей работе – наоборот. Кроме того, известно, что на ударное ускорение продолжительностью от 0,001 до 0,008 с тело человека реагирует как жесткое тело; на ускорения длительностью от 0,06 до 0,10 с – как эластическое. Это связано с длительностью латентного периода самых быстрых рефлексов, связанных с ориентацией тела человека в пространстве.
21 момент инерции звеньев и тела челавека
22 силы в движения человека. Силы упругой деформации. Реакция опоры
Силы упругой деформации – это мера действия деформируемого тела на другие тела, вызывающие эту деформацию.
Величина силы упругости зависит от свойств деформируемого тела. При деформации твердого тела под действием приложенных сил возникают силы упругости, так как тело при изменении своей формы препятствует этому за счет межмолекулярного взаимодействия своей кристаллической решетки. Причем взаимодействие тел будет упругим только в том случае, когда после снятия нагрузки тело восстанавливает свою форму за счет сил упругости.
В спорте примерами могут служить деформация гимнастического мостика при напрыгивании, шеста в прыжках в высоту, батута, при растягивании эспандера.
При спортивных упражнениях возникают упругие взаимодействия с такими снарядами, как трамплин для прыжков в воду, перекладина, брусья, мостик в спортивной гимнастике, искусственное покрытие легкоатлетической дорожки. Спортсмен деформирует объект внешней среды, с которым взаимодействует, за счет своей массы и развиваемых мышечных усилий. Потенциальная энергия упругой деформации переходит в кинетическую и передается телу спортсмена. В этом заключается положительное действие упругих объектов: запасая энергию в предварительных фазах спортивного упражнения, они затем сообщают дополнительные усилия и передают энергию спортсмену в основной фазе спортивного упражнения.