Засоби знаходженн

Умови рівноваги тіла.

В біостатиці, також як і в біокінематиці тіло людини уявляють собою абсолютно тверде, а умовну точку, замінюючі в аналізі все тіло з його вагою, називають матеріальною точкою. Методи біостатики дозволяють ефективно аналізувати умови рівноваги важилів, які можна виявити в біомеханічній системі рухового апарату людини. Для аналізу рівноваги систем кісткових важелів, в частковості, використовується відома теорема Вариньона, яка стверджує: «Момент рівнодіючої сили відносно будь-якої точки, яка лежить у площині дії сил, дорівнює сумі моментів складаючих сил відносно тієї ж точки».

Для рівноваги будь-якого важилля тіла людини достатньо, що алгебраїчна сума моментів всіх сил відносно точки опори була рівна нулю: LΣ_мо = 0.На кісткові важелі звичайно діють паралельні сили. Рівні та протилежні сили називають парою сил. Ця система сил діє в площині руху пари. Відстань по нормам між лініями дії сил пари являється плечем пари. Момент пари сил дорівнює множенню однієї із сил пари на його плече. Для рівноваги тіла, яке знаходиться під дією пар була рівна нулю.

В тому випадку, якщо лінії сил, прикладених до тіла людини паралельні цісили називаються паралельними. Рівнодіюча таких сил, спрямованих в один бік, дорівнює їх сумі, та спрямована у той же бік. Лінія дії цієї сили ділить відстань між точками прикладених заданих паралельних сил на відрізки, обернено пропорційних величин цих сил. З цього витікає: Рівнодіюча двох нерівних по величині паралельних сил, спрямованих в протилежні боки, дорівнює різниці цих сил і спрямована в бік більшої сили. Точка дотику рівнодіючої лежить по лінії, з'єднує точки прикладення заданих сил за вектором більшої сили.

Точка через яку проходить вектор рівнодіючої системи паралельних сил при будь-якому повороті цієї системи навколо їх модулей та паралельності векторів, називається центром паралельних сил.

При перенесенні сили паралельно її лінії діїв нову точку зводиться до рівної її сили та пари.

Геометрична сума системи сходящих сил, прикладених до центру приведення, називається головним вектором, а алгебраїчна сума моментів усіх приєднаних пар - головним моментом. Для рівноваги площинної системи сил необхідно, щоб сума проекції всіх сил цієї системи на кожну з двох довільно взятих координатних осей дорівнювала нулю та щоб сума моментів сил відносно будь-якої вільно взятої точки також дорівнювала нулю.

3. ЗЦТ, визначення, локалізація, значення,

Рівнодіючу силу от складання всіх матеріальних частин тіла людини називають вагою тіла. Вектори цих сил паралельні, а рівнодіюча /сила ваги/ проходить через одну і ту саму точку, яка є центром паралельних сил. Точка, через яку при всіх положеннях твердого тіла проходить лінія дії сили ваги, називається його центром тяжіння.

Сила тяжіння - це одне із проявлень сили всесвітнього тяжіння /сили приложення всіх тіл до Землі/. Сила, яка діє на тіло людини вагою поблизу поверхні Земної кулі, згідно із законом всесвітнього тяжіння буде дорівнювати:

/F/ = G Mm

R²

де М - вага Земної кулі; К - її радіус; О - постійна всесвітнього тяжіння /гравітаційно постійна, дорівна силі притяжіння між двома тілами /матеріальними точками/ вагою 1 кг кожне, коли відстань між ними дорівнює 1 / F / = G.

Якщо на тіло людини діє тільки сила тяжіння /всі інші урівноважені/, то воно має здійснити вільне падіння. Прискорення вільного падіння визначається з другого закону Ньютона:

/g/ = = G Mm = G M

R²m R²

З цього рівняння видно, що прискорення вільного падіння (g) не залежить від ваги (ні) тіла. Воно однаково для всіх тіл. Таким чином сила тяжіння (Р) дорівнює: F = mg

Силу, з якою тіло людини внаслідок сили тяжіння землі діє на опору, називають вагою тіла. Ця сила, прикладена не до тіла, а до опори.

Вага людини та його сила тяжіння не рівнозначні поняття. Вага і сила тяжіння завжди прикладена до різних тіл.

В полі сили Земного тяжіння центр ваги тіла людини з його центром тяжіння /з точкою прикладення сили тяжіння, яка діє на тіло/.

Поняття ваги тіла входить до другого закону Ньютона. Ця вага має назву інертної /являється мірою інертності тіла людини, характеризує його здібності зберігати швидкість незмінною при відсутності сил, а також отримувати прискорення під дією сили/. В той самий час гравітаційна вага - це вага, визначаюча силу взаємного притяжіння тіл, та входяща у закон всесвітнього тяжіння.

Для об'єктивної біомеханічної оцінки положення тіла людини в просторі необхідно знати можливості переміщення центру ваги його тіла і зв'язаними з цим наслідками. Важливим показником цього процесу являється кількість рухів або імпульсів тіла. Кількість рухів тіла вагою, рухомого зі швидкістю, називається вектор. В тому випадку, якщо на тіло дуже в короткий час діяла сила, то для цього випадку другий закон Ньютона може бути записано так: зміна кількості рухів тіла дорівнює імпульсу сили, діючої на тіло і відбувається за напрямком дії сили:

Кількість рухів або імпульс системи тіл - це геометрична сума імпульсів усіх тіл, які входять у систему: Для тіла людини такої системи тіл вагу треба розглядати як систему ваг, його взаєморухомих ланок. Із цього витікає, що в такій системі точечних ваг існує точка, якій можна приписати повну вагу системи усього тіла (X ті). Іншими словами це позначає - замінити всю систему вагою, зосередженою в одній точці. Така точка фактично володіє повним імпульсом системи. Це і є центр ваги або центр інерції всієї системи тіла людини, він співпадає з центром його тяжіння.

Якщо на систему ланок тіла людини не діють зовнішні сили (такі системи прийнято вважати замкнутими), то внутрішні сили не в стані змінити кількість рухів системи

при: А = О; МV = Σ_mivi = const.

Закон зберігання імпульсу означає, що якими б не були внутрішні рухи в замкнутій системі ланок тіла людини її центр ваг зберігає своє положення. Необхідно враховувати також трьохмірність простору. У зв'язку з цим очевидно, що закон може діяти для одної осі /по якій сума проекції імпульсів постіна/ і не виконується для другої осі. Так, він може діяти для горизонтального руху тіла, проте в той же час не діяти для його вертикального руху, в якому не бере участь зовнішня сила тяжіння. Форма тіла і розміщення в ньому його ваги, визначають місце розташування центру тяжіння. Центр тяжіння може знаходитись і за межами об’єму тіла. Центр тяжіння – це не матеріальне тіло, а умовна точка через яку проходить лінія тяжіння. Положення центра тяжіння відносно опори впливає на ступінь стійкості тіла і умови його рівноваги.

Дата добавления: 2015-05-09