Популярная биомеханика

Введение в биомеханику тела человека.

Биомеханика бегового шага

Биомеханика — это наука о движении живого тела, в том числе она изучает, как мышцы, кости, сухожилия и связки работают вместе для создания движения

Биомеханика является частью более обширной области кинезиологии, в которой особое внимание уделяется механике движения. Это фундаментальная и прикладная наука, охватывающая исследовательскую, практическую деятельность, а также использование ее результатов

Биомеханика включает в себя не только структуру движения костей и мышц, которые они могут производить, но также механику кровообращения, функцию почек и другие функции организма. Американское общество биомеханики говорит, что биомеханика представляет собой широкое взаимодействие между механикой и биологическими системами. Биомеханика изучает не только организм человека, но и животных, и даже распространяется на растения и механическую работу клеток.

Например, биомеханика приседа включает в себя учет положения и/или движения ног, бедер, коленей, спины, плеч и рук.

Элементы биомеханики

Анатомические зарисовки мышц плеча. Леонардо да Винчи. Королевская библиотека. Виндзорский замок. Виндзор (Великобритания)

Кинематика

Описание влияния сил на систему, моделей движения, включая линейные и угловые изменения скорости во времени. Положение, смещение, скорость и ускорение.

Три вида положения пациента

Биомеханика тела пациента зависит от положения, которое он занимает относительно постели. Позиция больного считается активной, когда он может самостоятельно и легко передвигаться, обслуживать себя и принимать любую удобную позу. Данное состояние характерно для человека с легким течением болезни. При пассивном положении пациент не в состоянии активно двигаться. Причиной такого состояния может быть угнетенное сознание, отравление, слабость и т. д. Таким образом больной требует помощи медперсонала, поскольку не всегда может самостоятельно передвигаться. Вынужденное положение человек занимает в том случае, когда хочет облегчить тяжелое состояние. Например, избавиться от кашля, уменьшить одышку или болевые ощущения. Такая позиция пациента характерна при острых воспалениях ЖКТ, плеврите или удушье. Сначала медсестра обязана определить, какое именно положение занимает больной относительно своей постели, а уже потом применять соответствующие правила биомеханики.

Анатомический и физиологический поперечник

Вопрос об анатомическом и физиологическом поперечнике скелетных мышц достаточно сложен для понимания.

История

Чтобы в нем разобраться начнем с истоков. Еще в начале XIX века Эдуардом Вебером был сформулирован принцип: «Сила мышц, при прочих равных условиях, пропорциональна ее поперечному сечению». Что это означает? Это означает, что нужно найти самое «толстое» место в мышце и разрезать ее в этом месте поперек. Если мы это сделаем для веретенообразных мышц, то поперечное сечение мышц, которое проводится поперек длинника мышцы (прямой линии, соединяющей начало и конец мышцы), проводится и поперек мышечных волокон.

Было установлено, что перистые мышцы проявляли большую силу чем веретенообразные мышцы, хотя площадь поперечного сечения у этих мышц была примерно одинаковой.  В связи с этим было выдвинуто предположение, что различия в силе мышц  связаны с более плотной «упаковкой» мышечных волокон в перистых мышцах. Потому что при одном и том же объеме перистые мышцы содержали больше мышечных волокон. Возник вопрос: «Как сопоставить площадь поперечного сечения скелетных мышц, имеющих разную архитектуру?» Для этого было решено у перистых мышц оценивать не анатомический, а физиологический поперечник.

Анатомический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей ее начало и конец и измерить площадь полученной фигуры (площадь поперечного сечения мышцы), то получится значение анатомического поперечника мышцы (рис.1  слева).

Рис.1. Оценка анатомического (слева) и физиологического (справа) поперечника мышц

Физиологический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной ходу мышечных волокон и измерить площадь полученных фигур, то сумма площадей будет характеризовать значение физиологического поперечника мышцы (рис.1 справа).

Из этих определений следует, что у мышцы, имеющей параллельный ход мышечных волокон (например, веретенообразной), анатомический и физиологический поперечники равны. А вот у перистых мышц физиологический поперечник больше анатомического. Так, например, у мужчин, не занимающихся физической культурой и спортом, анатомический и физиологический поперечник двуглавой мышцы плеча (веретенообразная мышца) равны 15 см2, а у широкой латеральной мышцы (перистая мышца) анатомический поперечник равен 24,5 см2, а физиологический – 30, 6 см2.

Оценка анатомического и физиологического поперечников

Значение анатомического поперечника мышцы (то есть площади ее поперечного сечения) оценивается посредством компьютерной (КТ) или магнитнорезонансной томографии (МРТ), рис.2.

Рис.2. Компьютерная томограмма мышц верхней конечности. ВВ — площадь поперечного сечения двуглавой мышцы плеча (анатомический поперечник)

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«

Для определения физиологического поперечника нужно знать объем мышцы. Объем мышцы определяют на основе КТ или МРТ, однако делают не один срез как в случае оценки анатомического поперечника, а несколько, иногда 8-10, проводя сканирование через равные промежутки вдоль длинника мышцы. То есть объем мышцы определить значительно труднее, чем площадь поперечного сечения мышцы. Затем по формуле приведенной ниже определяют физиологический поперечник мышцы:

Физиологический поперечник = / длина волокна.

В заключении могу добавить, что при оценке гипертрофии мышц чаще всего прибегают к определению анатомического поперечника. Физиологический поперечник оценивается крайне редко.

Литература

1. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В. Самсонова Е.Н. Комиссарова /Под ред. А.В. Самсоновой /Санкт-Петербургский гос. Ун-т физической культуры им. П.Ф. Лесгафта.- СПб,: , 2008.– 127 с.
2. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учебное пособие.- 5-е изд. – СПб.: Кинетика, 2018.– 159 с.
3. Самсонова, А.В. Некоторые факторы, влияющие на площадь  поперечного сечения мышц / А.В. Самсонова // Вестник Петровской академии,  СПб, 2010.– 2(16).– С.52-55.

Зачем медработнику нужны знания биомеханики тела?

Во всех лечебных учреждениях сотрудники время от времени ухаживают за тяжелобольными пациентами. Эта работа зачастую приводит к тому, что на организм воздействуют некоторые отрицательные факторы. В основном на медработников влияют тяжелые физические нагрузки, которые связаны с транспортировкой пациентов. Если больного сотрудник лечебницы обращается с ним не соответственно правилам, то это может привести к травмам позвоночника или к появлению болей в спине. Правильная биомеханика тела медицинской сестры позволит предотвратить возникновение различных проблем с позвоночником как у самой медсестры, так и у пациента. Чтобы обеспечить оптимальное положение тела, необходимо соблюдать определенные правила. Перед тем как начать перемещение больного, надо определить некоторые важные факторы. Медсестра обязана знать:

• зачем надо переместить пациента;
• в каком состоянии здоровья он находится в данный момент;
• есть ли вспомогательные механические средства для перемещения;
• если в транспортировке больного принимают участие несколько человек, то необходимо определить среди них руководителя, который будет давать команды.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Термины механики и их определения

• 1.1. Исследование объектов
• 1.2. Внешние силы
• 1.3. Внутренние силы. Напряжения
• 1.4. Перемещения и деформации
• 1.5. Массовые характеристики объектов

Глава 2. Механические свойства материалов

• 2.1. Экспериментальные исследования материалов
• 2.2. Принцип суперпозиции. Правило Сен-Венана

ЧАСТЬ 2. БИОМЕХАНИКА КОНЕЧНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА

Глава 3. Состав и строение пассивной части конечностей человека

• 3.1. Опорно-двигательный аппарат человека. Состав и функции
• 3.2. Кости. Состав и строение
• 3.3. Сухожилия. Состав и строение
• 3.3.1. Строение сухожилия
• 3.3.2. Строение коллагенового волокна
• 3.3.3. Синтез коллагеновых волокон
• 3.3.4. Рецепторы сухожилий
• 3.4. Связки. Состав и строение

Глава 4. Классификация мышц, мышечных волокон и двигательных единиц

• 4.1. Типы мышц
• 4.1.1. Классификация скелетных мышц
• 4.1.2. Агонисты, синергисты и антагонисты
• 4.1.3. Перистые мышцы
• 4.1.4. Одно- и двусуставные мышцы
• 4.1.5. Мышцы сильные и ловкие
• 4.1.6. Антигравитационные мышцы
• 4.2. Типы мышечных волокон
• 4.3. Типы двигательных единиц
• 4.4. Типы (режимы) мышечного сокращения
• 4.4.1. Срочные эффекты силовой тренировки
• 4.4.2. Кумулятивные эффекты силовой тренировки

Глава 5. Архитектура скелетных мышц человека

• 5.1. Состав, строение и функции скелетных мышц
• 5.2. Состав и строение мышечного волокна
• 5.3. Состав и строение миофибриллы
• 5.4. Состав и строение саркомера

Глава 6. Соединения элементов конечностей человека

• 6.1. Соединение костей (сустав)
• 6.2. Соединение сухожилия и кости (энтезис)
• 6.3. Соединение мышечных волокон и кости
• 6.4. Соединение мышечных и сухожильных волокон (мышечно-сухожильное соединение)
• 6.5. Соединение мышечных волокон и нерва (концевая пластинка)

Глава 7. Механические свойства элементов конечностей человека

• 7.1. Механические свойства кости
• 7.2. Механические свойства сухожилий
• 7.3. Механические свойства связок
• 7.4. Механические свойства скелетных мышц
• 7.4.1. Сила и скорость сокращения мышцы
• 7.4.2. Жесткость мышц
• 7.4.3. Вязкость и прочность мышц

Глава 8. Функционирование конечностей человека

• 8.1. Процесс развития потенциала действия в мышечном волокне
• 8.2. Сокращение и расслабление мышечного волокна (саркомера)
• 8.3. Особенности строения и функционирования элементов конечностей человека
• 8.4. Механизм передачи усилия сухожилию
• 8.5. Механизм передачи усилия вдоль звеньев ОДА человека

ЧАСТЬ 3. БИОМЕХАНИКА ПОЗВОНОЧНИКА ЧЕЛОВЕКА

Глава 9. Состав, строение и функционирование позвоночного столба человека

• 9.1. Общая характеристика позвоночника
• 9.2. Строение и функционирование позвонков
• 9.3. Соединение позвонков
• 9.4. Строение и функции межпозвонковых дисков
• 9.4.1. Общая характеристика межпозвонковых дисков
• 9.4.2. Состав, строение и функции пульпозного ядра
• 9.4.3. Состав, строение и функции фиброзного кольца
• 9.5. Изменения в структуре межпозвонковых дисков с возрастом

Глава 10. Механизм разрушения межпозвонковых дисков

• 10.1. Давление в межпозвонковых дисках в статических положениях и движениях человека
• 10.2. Давление на межпозвонковые диски при выполнении силовых упражнений
• 10.3. Механизм нетравматического разрушения диска и меры профилактики межпозвонковой грыжи
• 10.3.1. Механизм нетравматического разрушения диска
• 10.3.2. Меры профилактики грыжи межпозвонкового диска
• 10.4. Механизм и причины травматического разрушения межпозвонковых дисков при выполнении силовых упражнений
• 10.4.1. Механизм травматического разрушения межпозвонковых дисков при выполнении силовых упражнений
• 10.4.2. Причины травматического разрушения межпозвонковых дисков при выполнении силовых упражнений
• 10.5. Профилактика грыжи межпозвонкового диска в поясничном отделе позвоночника при выполнении силовых упражнений
• 10.5.1. Правильная техника выполнения силового упражнения
• 10.5.2. Замена травмоопасных упражнений менее травмоопасными
• 10.5.3. Выполнение комплекса упражнений для создания мышечного корсета
• 10.6. Реабилитация при возникновении болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника

КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА РАСЧЕТА МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ «СПОРТСМЕН-ШТАНГА» ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СИЛОВЫХ УПРАЖНЕНИЙ

Самсонов Глеб Александрович, к.п.н.

Самсонова Алла Владимировна, д.п.н., профессор, заведующая кафедрой

Банников Антон Дмитриевич, аспирант

Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург, кафедра биомеханики

Аннотация. Разработана компьютерная программа «Биомеханика пауэрлифтинга», позволяющая оценивать механические характеристики системы «спортсмен-штага» при выполнении приседания со штангой: межзвенные углы, координаты ОЦТ, углы устойчивости, моменты силы тяжести относительно центров вращения в суставах нижней конечности, а также давление на межпозвонковый диск L3-L4. Разработанная программа является расширенной версией программы Spine. Помимо расчета дополнительных механических характеристик системы «спортсмен-штанга» программа строит каркасную модель спортсмена и штанги, а также сохраняет расчеты в книгу Excel.

Ключевые слова: пауэрлифтинг, компьютерная программа.

Как нужно поднимать тяжести?

Перед тем как поднимать тяжелый груз, необходимо правильно расположить стопы. Они должны находиться на расстоянии тридцати сантиметров друг от друга. При этом одна стопа должна быть чуть выдвинута вперед. Такое положение ног позволяет достичь хорошей опоры и уменьшить риск потери равновесия или падения. Биомеханика тела медсестры при поднятии пациента имеет первостепенное значение. Перед тем как поднять больного, сестре нужно занять возле него такое положение, чтобы не возникало необходимости наклоняться вперед

Процесс подъема требует максимальной осторожности со стороны медработника. При поднятии пациента сестре необходимо прижимать его к себе

Кроме того, во время этого процесса сгибаются только колени, а туловище сохраняется в строго вертикальном положении. Медсестра не должна делать каких-либо резких или неосторожных движений, так как это может привести к получению различных травм пациентом.

Сколько мышц в теле человека

Мышцы человека образуют сложную систему. Они отличаются друг от друга размерами, функциями, расположением. Принято считать, что в теле 640 мышц. Сюда относят гладкие, скелетные и сердечные. Но по некоторым подсчетам их может быть до 850.

Названия мышц

В названии мышц отражается или их внешний вид – широчайшая, прямая, или же расположение – грудино-ключично-сосцевидная.

Многие из них называются по тому, какие функции выполняют – разгибатель пальца.

Некоторые названия сохранились со средних веков, например, портняжная мышца – это та, которая участвует в сгибании бедра, именно в таком положении сидели портные за станком.

Часто в названии отражается также расположение.

По локализации различают несколько групп: мышцы головы, шеи, туловища, верхних конечностей, нижних конечностей. Не все они участвуют в физических нагрузках.

Но нужно знать схему расположения самых известных мышц, которые чаще всего задействованы в тренировках.

Давайте наглядно посмотрим на основные мышцы нашего тела, которые мы больше других стремимся преобразить с помощью тренировок и питания:

1. Трапециевидная (Trapezius).
2. Дельтовидная (Deltoid).
3. Бицепс (Biceps).
4. Ромбовидная (Rhomboid).
5. Большая круглая (Teres major).
6. Трицепс (Triceps).
7. Лучевой разгибатель запястья (Extensor carpi radialis).
8. Разгибатель мизинца (Extensor digiti minimi).
9. Локтевой разгибатель запястья (Extensor carpi ulnaris).
10. Широчайшая мышца спины (Latisimus dorsi).
11. Разгибатель пальцев (Extensor digitorum).
12. Передняя зубчатая мышца (Serratus anterior).
13. Прямая мышца живота (Rectus abdominis).
14. Наружная косая мышца живота (External oblique).
15. Пояснично-грудная фасция (Thoraco-lumbar fascia).
16. Большая ягодичная мышца (Gluteus maximus).
17. Длинная приводящая мышца (Adductor longus).
18. Тонкая мышца бедра (Gracilis).
19. Латеральная широкая мышца бедра (Vastus lateralis).
20. Медиальная широкая мышца бедра (Vastus medialis).
21. Полуперепончатая мышца бедра (Semimembranosus).
22. Передняя большеберцовая мышца (Tibialis anterior).
23. Полусухожильная мышца (Semitendinosus).
24. Длинная малоберцовая мышца (Peroneus longus).
25. Двуглавая мышца (бицепс) бедра (Biceps femoris).
26. Икроножная мыщца (Gastrocnemius).
27. Камбаловидная мышца (Soleus).
28. Короткий разгибатель большого пальца стопы (Extensor hallucis brevis).
29. Короткий разгибатель пальцев стопы (Extensor digitorum brevis).
30. Портняжная мышца (Sartorius).
31. Гребёнчатая мышца (Pectineus).
32. Прямая мышца бедра (Rectus femoris).
33. Напрягатель широкой фасции бедра (Tensor fasciae latae).
34. Средняя ягодичная мышца (Gluteus medius).
35. Длинная ладонная мышца (Palmaris longus).
36. Лучевой разгибатель запястья (Flexor carpi radialis).
37. Плечелучевая мышца (Brachioradialis).
38. Большая грудная мышца (Pectoralis major).
39. Грудино-ключично-сосцевидная мышца (Sternocleidomastoideus).

БИОМЕХАНИКА

Учебно-методическое пособие написано в соответствии с государственным образовательным стандартом по биомеханике для институтов физической культуры. Книга написана на основе обобщения многолетнего опыта преподавания биомеханики в СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта. Пособие рекомендуется студентам II курса, обучающимся по направлению 032100 (62) – Физическая культура и специальности 032101 (65) – Физическая культура и спорт, а также магистрантам и аспирантам физкультурных вузов, проводящим исследования в области спортивной биомеханики.

Самсонова А.В. – глава 1.

Кичайкина Н.Б. – глава 2, 3, 4, 5, 6

Козлов И.М. – введение, глава 7

УДК 621.76:796

Статические структуры и механорецепторы

Статические структуры плечевого комплекса, включающие суставную губу, капсулу, суставные хрящи, связки и фасции, в совокупности действуют как физические ограничители и оказывают стабилизирующее действие на головку плечевой кости. 

В дополнение к своей пассивной стабилизирующей роли они также обеспечивают дополнительную защиту с помощью различных механорецепторов, встроенных в их волокна. Механорецепторы можно понимать как нейронные сенсоры, которые обеспечивают афферентный вход в центральную нервную систему для моторной обработки и генерирования нисходящих двигательных команд, необходимых для выполнения движений.

Механорецепторы характеризуются своими специализированными нервными окончаниями, чувствительными к механическим деформациям тканей, и поэтому способствуют модуляции двигательных реакций локальных мышц. 

Мышечные веретена и сухожильные органы Гольджи, а также тельца Руффини, Пачини, Мейснера, Меркеля и свободные нервные окончания отвечают за наше осязание и проприоцептивное позиционирование. Они обеспечивают обратную связь относительно длины мышц, их напряжения, ориентации, скорости и силы сокращения. 

Таким образом, пассивные структуры плеча обеспечивают механическую защиту и через неврологический механизм прямой и обратной связи непосредственно влияют на стабилизирующую функцию мускулатуры плечевого сустава.

дальнейшее чтение

• Cowin, Стивен С., изд. (2008). Справочник по механике костей (2-е изд.). Нью-Йорк: Informa Healthcare. ISBN 978-0-8493-9117-0.
• Фишер-Криппс, Энтони К. (2007). Введение в контактную механику (2-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-68187-0.
• Фунг, Ю.-К. (1993). Биомеханика: механические свойства живых тканей . Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-97947-2.
• Гуртин, Мортон Э. (1995). Введение в механику сплошных сред (6-е изд.). Сан-Диего: Акад. Нажмите. ISBN 978-0-12-309750-7.
• Хамфри, Джей Д. (2002). Сердечно-сосудистая механика твердого тела: клетки, ткани и органы . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-95168-3.
• Мазумдар, Джаган Н. (1993). Механика биожидкостей (Reprint 1998. ed.). Сингапур: World Scientific. ISBN 978-981-02-0927-8.
• Mow, Van C .; Huiskes, Rik, eds. (2005). Основы ортопедической биомеханики и механо-биологии (3-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 2. ISBN 978-0-7817-3933-7.
• Петерсон, Дональд Р .; Бронзино, Джозеф Д., ред. (2008). Биомеханика: принципы и приложения (2-е изд. Ред.). Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8534-6.
• Теменофф, JS; Микос, AG (2008). Биоматериалы: пересечение биологии и материаловедения (Междунар. Ред.). Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон / Прентис-Холл. ISBN 978-0-13-009710-1.
• Тоттен, Джордж Э .; Лян, Хонг, ред. (2004). Механическая трибология: материалы, характеристики и приложения . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 978-0-8247-4873-9.
• Уэйт, Ли; Хорошо, Джерри (2007). Прикладная механика биожидкостей . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-147217-3.
• Янг, Дональд Ф .; Брюс Р. Мансон; Теодор Х. Окииси (2004). Краткое введение в механику жидкости (3-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-0-471-45757-2.

Улучшение техники

Самый распространенный метод повышение эффективности во многих видах спорта — это совершенствование техники спортсмена. Это одна из серьезных мотиваций для изучения биомеханики. Использование новых электронных и технических средств, ставших доступными благодаря развитию технологии, например, спортивные пульсометры и шагомеры, дают тренерам новые возможности в совершенствовании техники своих подопечных.

Применение биомеханики для улучшения техники может происходить двумя способами:

1. Учителя и тренеры могут использовать свои знания механики для корректировки действий ученика или спортсмена, чтобы улучшить выполнение навыка.
2. Исследователь биомеханики может обнаружить что-то новое и более эффективное в технике для занятий спортом.

В первую очередь, учителя и тренеры используют качественные методы биомеханического анализа в повседневном обучении и тренировках для изменений в технике. Во втором случае исследователь биомеханики использует методы количественного биомеханического анализа для обнаружения новых методов, которые затем сообщаться учителям и тренерам для последующей реализации на практике.

Давайте рассмотрим простой пример первого случая. Предположим, что в качестве тренера вы наблюдаете, что ваша гимнастка испытывает трудности с выполнением двойного сальто в упражнении на полу. Вы могли бы предложить три гимнастки, чтобы помочь ей успешно завершить трюк: (1) прыгать выше, (2) сделать более плотный обхват и (3) более энергично размахивать руками перед взлетом. Эти предложения могут привести к повышению производительности и основаны на биомеханических принципах. Прыжок выше даст гимнастке больше времени пребывания в воздухе, чтобы завершить сальто. Более плотный обхват приведет к тому, что гимнастка будет вращаться быстрее из-за сохранения углового момента. Еще более энергично размахивая руками перед взлетом, он будет генерировать больше углового момента, что также приведет к тому, что гимнастка будет вращаться быстрее. В общем, это наиболее распространенный тип ситуации, когда биомеханика влияет на результат. Тренеры и учителя используют биомеханику, чтобы определить, какие действия могут улучшить результат.

Вторая общая ситуация, в которой биомеханика способствует повышению эффективности благодаря усовершенствованной технике, возникает, когда исследователи биомеханики разрабатывают новые и более эффективные методы. Несмотря на общее убеждение, что новые и революционные методы регулярно разрабатываются, такие разработки встречаются довольно редко. Возможно, причина в том, что биомеханика как дисциплина — относительно новая наука. Гораздо более общий результат исследований биомеханики — открытие небольших усовершенствований в технике.

Одним из примеров исследований биомеханики спорта, которые значительно повлияли на технику, произошло в плавании в конце 60-х и начале 70-х годов

Исследование, проведенное Ronald Brown и James «Doc» Counsilman (1971), показало, что подъемные силы, действующие на руку, когда она проходит сквозь воду, имеют гораздо более важное значение для того, чтобы продвигать пловца, чем считалось ранее. Это исследование показало, что вместо того, чтобы тянуть руку по прямой линии назад через воду, пловец должен быстрыми действиями перемещать руку назад и чуть вперед, когда он оттягивается назад для создания тяговых сил подъема (см

фото ниже). Этот метод в настоящее время используется учителями и тренерами по плаванию по всему миру.

Другие примеры значительных изменений в технике и резкому повышению спортивных результатов, к которым привела биомеханика спорта, — это метания копья, прыжки в высоту (например, техника FosburyFlop), лыжные гонки.

Какую работу выполняют мышцы конечностей: биология и физиология

Как известно, устойчивость тела определяется положением его общего центра тяжести (ОЦТ), которым служит точка приложения силы тяжести в организме, относительно поверхности опоры тела.

Масса тела образуется из масс составляющих его частей: туловища, головы и конечностей. Поэтому говорят, что ОЦТ — это точка приложения равнодействующей сил тяжести всех частей тела. И характеристика работы мышц зависит именно от положения общего центра тяжести.

Если ОЦТ находится ниже опорной поверхности (т. е. тело подвешено к верхней опоре), то тело занимает устойчивое положение. Такое положение свойственно маятнику и подобным ему телам.

Будучи выведенным из состояния равновесия, тело при верхней опоре, как и маятник, неизбежно возвращается в исходное равновесное состояние. При верхней опоре обычно запускается механизм работы мышц верхней конечности, а также мышцы той нижней конечности, которая свободно перемещается при ходьбе.

В случае нижней опоры ОЦТ располагается выше опорной поверхности, и тело занимает неустойчивое положение. В таком неустойчивом положении находится тело человека при вертикальном положении.

Поэтому требуется огромная работа мышц всего тела человека, и особенно нижних конечностей (сгибателей и разгибателей главных суставов), по удержанию тела в вертикальном положении.

Площадь опоры всего тела образуется площадью, занятой поверхностями стоп, на которые тело опирается, и площадью пространства между ними. Чем шире расставлены ноги, тем больше его площадь опоры и тем устойчивее тело.

Работают мышцы так, как обусловлено физическим законом: тело до тех пор сохраняет устойчивое вертикальное положение, пока ОЦТ тела проецируется в пределах площади опоры (т. е. вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, находится в пределах площади опоры).

Если проекция ОЦТ тела выходит за пределы площади опоры, то тело опрокидывается. В тех случаях, когда проекция ОЦТ приближается к краю площади опоры, механическая работа мышц, их напряжение резко возрастает, т. к. приходится выполнять сложную миссию по преодолению силы тяжести.

В биомеханическом отношении любое перемещение тела в пространстве, а также сохранение его позы есть результат сложной координации сокращения отдельных мышц и согласования развиваемых мышечных усилий с силами тяготения, действующими на тело и его части.

В основе биомеханики мышц человека и самого процесса локомоции (ходьбы, бега и т. п.) у человека лежит скоординированная работа почти всех мышц, в результате которой осуществляется перемещение ОЦТ тела относительно площади опоры, а также активное изменение площади опоры при перестановке ног.

У человека нижние конечности являются органами движения. В отличие от них верхние конечности — органы обслуживания тела, которые у человека в процессе эволюции преобразовались в органы труда.

Для работы мышц нижней конечности человека и степени их напряжения как в положении стоя, так и при ходьбе (основном виде локомоции у человека) определяющим фактором является отношение вертикали, проходящей через ОЦТ, к поперечным осям главных суставов (тазобедренного, коленного и голеностопного).

Благодаря небольшим перемещениям туловища вперед или назад достигается соответствующее смещение ОЦТ, в результате чего сила тяжести тела используется для облегчения работы мышц. Подобная координация движений и сокращений осуществляется нервной системой.

Важно отметить, что физиология координации работы мышц при выполнении любых движений вырабатывается у ребенка постепенно в процессе обучения и по мере развития опорно-двигательного аппарата. Кости, подобно механическим рычагам, передают усилия мышечных сокращений соответствующим частям тела

Каждый сустав является точкой опоры для соединенных в нем костей. При сокращении мышца укорачивается, в результате чего две точки на костях, к которым она прикрепляется, сближаются

Кости, подобно механическим рычагам, передают усилия мышечных сокращений соответствующим частям тела. Каждый сустав является точкой опоры для соединенных в нем костей. При сокращении мышца укорачивается, в результате чего две точки на костях, к которым она прикрепляется, сближаются.

При этом мышца совершает механическую работу, определяемую как произведение силы мышцы на расстояние перемещения точек ее прикрепления.

Что важно помнить перед началом перемещения пациента?

В первую очередь больной должен находиться в безопасном и удобном положении. Персоналу лечебного учреждения необходимо занять положение, в котором будет соблюдаться равновесие в отношении веса пациента и направления его передвижения. Использование собственной массы тела поможет снять напряжение. Перед началом поднятия работники должны убедиться, что их ноги находятся в устойчивом положении. Далее нужно подойти к больному как можно ближе, держа спину прямо. Все сотрудники должны выполнять движения в одинаковом ритме

Кроме того, важно определить, кто именно из задействованного персонала будет исполнять наиболее трудную работу, а именно — удерживать бедра и туловище пациента. Если поднятие больного осуществляется без вспомогательных средств, то все сотрудники должны крепко взяться за руки

При этом лучше держаться за запястье коллеги, чем за его пальцы, тогда руки не расцепятся, даже если будут влажными.

Биомеханика и медицина

Биомеханика тела в медицине занимается изучением таких важных систем, как костно-мышечная, нервная, а также вестибулярный аппарат. Они поддерживают равновесие человека, обеспечивают наиболее физиологичное положение тела в разных состояниях, таких как покой, ходьба, подъем тяжести, наклон, сидячее, стоячее, лежачее положение. Более того, данная наука изучает координацию усилий человека во время выполнения обыденных жизненных функций. Хорошая биомеханика тела на практике означает верную позицию человеческого тела на протяжении всего дня

Важно постоянно помнить о правильной биомеханике, а не только во время возникновений каких-либо болевых ощущений, тогда проблемы со здоровьем значительно сократятся

Мышцы плеча

Мышцы плеча

В дополнение к сложной сети связочных структур, соединяющих соседние кости, трудно переоценить важность окружающей мускулатуры. Активные мышечные сокращения необходимы для поддержания стабильности плечевого комплекса

Мускулатура плечевого комплекса может быть подразделена на глобальные двигатели плеча и тонко настроенные стабилизаторы отдельных суставов. Более крупные мышцы, такие как трапециевидная мышца, мышца, поднимающая лопатку, грудные мышцы, дельтовидная и передняя зубчатая мышцы, широчайшая мышца спины, ромбовидные мышцы, большая круглая мышца, двуглавая мышца плеча, клювовидно-плечевая и трехглавая мышца плеча отвечают за различные действия во время движений плечевого сустава. Они обеспечивают грубые движения верхнего квадранта. 

Стабилизирующие ПЛС мышцы: надостная, подлопаточная, подостная и малая круглая мышцы классифицируются как мышцы ротаторной манжеты, и прикрепляются к головке плечевой кости в пределах суставной ямки. В совокупности они действуют как динамические стабилизаторы ПЛС сустава, поддерживая централизованное положение головки плечевой кости в пределах суставной ямки, как в статических, так и в динамических условиях. Было высказано предположение, что сухожилия мышц ротаторной манжеты сливаются со связками и суставной губой, поэтому сокращения этих мышц могут обеспечить дополнительную стабильность ПЛС, укрепляя статические структуры во время движения. 

Синхронизированные сокращения мышц вращательной манжеты центрируют головку плечевой кости во время движений. Это позволяет избежать физического повреждения тканей (располагающихся преимущественно спереди и сверху относительно ПЛС), что связано с травмой и болью в области плеча. Как уже отмечалось ранее, из-за особенностей анатомического расположения в субакромиальном пространстве, сухожилия ротаторной манжеты особенно уязвимы для сжатия, аномального трения и, в конечном счете, защемления во время выполнения активных действий

Правильное позиционирование головки плечевой кости важно важно для нормальных движений ПЛС и осуществления повседневной активности.