Оси вращения

Ось вращения может быть закрепленной, связанной с удерживаю­щим телом, и свободной, когда нет внешнего удерживающего те­ла (в свободном полете).

Ось вращения нередко представляет собой внешнее для человека материальное тело, закрепленное неподвижно. Гимнаст, например, держится за гриф перекладины непосредственно, имеет с ним прямой контакт. Линия, проходящая через точки подвеса гимнастических колец, также является закрепленной внешней осью; гимнаст с нею связан уже не непосредственно, а через тросы колец. Но в обоих случаях это закрепленные внешние оси.

При вращении звеньев тела человека в суставах ось вращения всегда проходит внутри тела. Одно звено связано с другим суставно-связочным аппаратом и мышцами, переходящими через сустав. Здесь имеются закрепленные внутренние оси.

При вращении всего тела спортсмена в свободном полете ось вра­щения проходит через ОЦТ тела, но ни с каким внешним телом не свя­зана. Она движется с ОЦТ по любой его траектории. Ось вращения тела человека, не имеющего опоры, свободная.

Вращательное движение твердого тела с кинематической стороны характеризуется расположением оси вращения. От расстояния каждой точки тела до оси вращения (радиус вращения) зависят их линейные скорости и ускорения; они прямо пропорциональны радиусу вращения (v=wr; a=er).

Закрепленные оси вращения (внешние и внутренние) характеризуют вращатель­ное движение твердого тела также и с динамической стороны. Они свя­заны с удерживающим телом, которое вызывает искривление траектории точек, изменяет направление их скоростей.

1.3. Взаимодействие вращающегося и удерживающего тел

Центростремительная сила — это мера действия удерживающего тела на вращающееся. Она вызывает искривление траектории в за­висимости от массы, скорости и радиуса вращения. Центробеж­ная сила (инерции) — противодействие вращающегося тела искривлению его траектории — приложена к удерживающему телу. Обе силы приложены к разным телам, и поэтому не уравновеши­вают одна другую.

Удерживающее тело действует на вращающееся центростреми­тельной силой, которая направлена перпендикулярно движению ОЦТ в сторону вогнутости траектории (центра кривизны). Центростреми­тельная сила есть мера действия удерживающе­го тела на вращающееся; она приложена к вра­щающемуся телу в месте связи с удерживающим телом. Вращающееся тело получает центро­стремительное ускоре­ние, вызванное дейст­вием центростремитель­ной силы.

В свою очередь, вра­щающееся тело оказы­вает неуравновешенное сопротивление своей силой инерции, направ­ленной прямо противо­положно центростремительной силе и приложенной к удерживающему телу. Это — центробежная сила -- сила инерции вращающегося тела.

Центробежная сила всего тела равна сумме центробежных сил всех его частиц. Центростремительная сила больше, если у вращаю­щегося тела масса больше, поворот круче и особенно если велика скорость вращения (квадратичная зави­симость).

В теле человека при вращательном движении каждое звено, распо­ложенное ближе коси вращения, для соседнего звена, расположенного дальше от оси вращения, играет роль удерживающего тела.

При вращении в свободном полете нет внешнего удерживающего тела, нет и внеш­ней центростремительной силы. Все внутренние силы в теле взаимно уравновешиваются и не оказывают влияния на траекторию ОЦТ. Но они удерживают частицы тела около оси вращения. Центробежные силы частиц одной половины тела служат центро­стремительными силами для частиц другой половины, расположенной по другую сторону от оси.

В биомеханической системе при вращении действуют многочисленные центро­стремительные и центробежные силы частей тела, его органов и тканей (в том числе и жидких). В результате возникают деформации и напряжение. Когда центростреми­тельные ускорения больше, увеличиваются напряжениятканей, передающих нагрузки (мышцы, суставно-связочный аппарат), и деформации.

При увеличении F_цс части тела приближаются к ОЦТ, уменьшается радиус вращения (группирование). При уменьшении F_цс движение происходит в обратном направлении (разгруппиро­ван и е). Здесь к вращательному движению каждого звена тела при­соединяется поступательное — вдоль радиуса: приближение частей тела к оси и отдаление от нее, т. е. укорочение и удлинение радиуса вращения. Изменение радиуса вращения превращает вращательное (простое) движение в составное движение вокруг оси.

Такое движение вокруг оси с изменением радиуса вращения, по сути дела, встре­чается не только в полете, но и почти во всех движениях человека. Кинематические цепи конечностей укорачиваются и удлиняются (сгибаясь и разгибаясь). Да и в каж­дом суставе, строго говоря, нет постоянной геометрической оси вращения, так как форма суставных поверхностей не бывает геометрически правильной. А при больших нагрузках гиалиновые суставные хрящи еще вдобавок деформируются. Поэтому даже в каждом суставе движение не чисто вращательное; траектории точек звена имеют переменную кривизну.

Во многих случаях изменениями радиуса вращения, как очень малыми, можно. пренебречь. Но вместе с тем в большей части движений изменения радиуса вращения велики и играют существенную роль. Здесь уже нельзя ими пренебрегать и сводить сложное движение вокруг оси к простому вращательному. Наоборот, необходимо вы­явить, как с изменением радиуса изменяется движение вокруг оси.

Следовательно, в теле человека центростреми­тельные силы, направленные к его оси вра­щения, могут, изменяя позу, уменьшать ра­диус вращения (группирование), тогда про­стое движение (вращательное) превращается в сложное (одновременно вокруг оси и вдоль радиуса),

Дата добавления: 2014-01-15