Геометрия движений

Число основных осей сустава соответствует количеству степеней свободы движений одного звена относительно другого. Плоскость движения перпендикулярна оси вращения и характеризует на­правление перемещения звена. Размах движений — это угловое перемещение звена из одного крайнего положения в другое.

В суставном движении различают ось, плоскость и размах. Все пары звеньев связаны в суставах неразрывно, как в шарнирах, поэтому они могут двигаться в основном только вокруг осей (не считая незначительного скольжения). Однако не существует суставов совер­шенно правильной геометрической формы. А если бы даже такие и были, то при сдавливании гиалиновых суставных хрящей форма су­ставных поверхностей нарушалась бы. Следовательно, геометрические оси вращения не постоянны и правильнее говорить о мгновенных осях вращения. В связи с этим количество осей в суставе означает в биоме­ханическом смысле только количество степеней свободы движения, а не постоянных геометрических осей вращения.

Продольные оси звеньев чаще всего не строго перпендикулярны геометрическим осям вращения. Поэтому различные точки звеньев движутся в плоскостях, параллельных друг другу, а сама продольная ось звена описывает поверхности, близкие к коническим. Таким обра­зом, плоскость движения в суставе характеризует, в какой плоскости движутся точки звена. Она перпендикулярна геометрической оси вра­щения и не обязательно совпадает с плоскостью движения продольной оси самого звена.

Размахом движений измеряется подвижность в каждом отдельном суставе¹. Наибольший размах бывает в пассивных движениях; с уве­личением внешней нагрузки (вес отягощения, силы инерции) растя­гиваются мягкие ткани-ограничители. Размах же в активном движении меньше, чем в пассивном, так как там мышцы имеют предел силы, в то время как величина внешних сил не ограничена. К тому же сила собственных мышц пары звеньев при­ложена невыгодно при крайних положениях звеньев в суставе.

Подвижностью соседних звеньев в соединениях каждой пары обус­ловлена гибкость всей кинематической цепи в целом. Гибкость цепи (например, позвоночника) измеряется общим размахом движения концевого звена относительно другого конца цепи.

Общий размах движения в целомбываетменьше суммы размахов изолированных дви­жений в суставах, так как вследствие пассивной недостаточ­ности многосуставных мышц возникают дополнительные связи.

1 Механизм—несколько подвижно соединенных тел (звенья и цепи), из которых одно закреплено (стойка), а остальные совершают вполне определенные движения. Механизмы служат для преобразования движения одних звеньев в необ­ходимые движения других.

2 Деформация — изменение формы и размеров.

1 Различают динамические нагрузки внезапно приложенные (сразу и в целом), ударные (очень большие, но кратковременные), повторно-переменные (в частности, при вибрациях) и др.

2 Изучением законов изменения формы тел («течения вещества») занимается наука реология. Она изучает деформации тел с учетом условий изменения их формы и предшествующих этому состояний. Для биомеханики реология не менее важна, чем теоретическая механика.

3 В физиологии определяют напряжение мышцы, измеряя ее суммар­ную силу тяги (кГ). В механике же определяют напряжение в теле (напряже­ние в мышце), выражая ее величиною силы на 1 см² (кГ/см²). Принято еще выра­жение «происходит напряжение мышцы», здесь имеется в виду сам процесс увеличе­ниясилы тяги (мышца напрягается).

1 Упругое тело имеет обратимую деформацию, пластическое — необратимую, хрупкое — малую относительную деформацию. Различают еще п р о ч н о е тело, у которого высокий предел прочности, и вязкое тело, у которого за упругой деформацией следует пластическая.

1 В практике укоренилось неправильное применение термина «амплитуда» в качестве однозначного с термином «р а з м а х». В теории колебаний амплитуда — это расстояние от среднего до крайнего положения; например, в качании маятника полный размах (от одного крайнего положения до другого) равен двойной амплитуде.

Дата добавления: 2014-01-15