Что такое костные рычаги? Что они из себя представляют и какие бывают?
Сегодня постараемся ответить на эти вопросы и немного разобраться в такой сложной, но очень интересной биомеханике нашего тела.
Наш организм является очень умно устроенным биологическим механизмом, которому присуще как и искусственно созданным приборам наличие тех или иных отдельных частей, работающих содружественно и тем самым обеспечивающим приспособление к внешней среде.
Начнем с разбора самого понятия "костный рычаг".
Костные рычаги - это особые типы рычагов, находящиеся в нашем теле, которые представляют собой кости и костные структуры (несколько костей, кости с суставами, облеченные в мягкие ткани), посредством которых осуществляется тяга мышц в определенной плоскости, приводящая к осуществлению того или иного движения.
Все костные рычаги нашего организма делятся всего на два вида:
1) Рычаги первого рода (рычаги равновесия)
2) Рычаги второго рода (рычаги силы, рычаги скорости)
Рычаг равновесия (рис.1) представляет собой костный рычаг, в котором имеется точка опоры (А) и две точки приложения двух сил ("Б" и "В"), действующих в одном направлении (в данном случае вниз), расположенные по обе стороны от точки опоры.
Чтобы легче было представить, что из себя представляет рычаг равновесия, возьмем за пример прикрепление нашего черепа к шейному отделу позвоночника. Здесь мы знаем, что головой мы можем осуществлять сгибание (наклон головы вниз) и разгибания (наклон головы назад).
Точка опоры "А" - это атланто-затылочное сочленение. Точка "Б" - это точка приложения силы тяги мышц задней поверхности головы и шеи, осуществляющих наклон головы назад. А точка "В" - это точка приложения силы тяжести головы. Таким образом, сила тяжести и сила мышц задней поверхности шеи противопоставляются друг другу, а нейтральное положение головы - это по сути и есть достигнутое равновесие в точке опоры "А" (место прикрепление черепа к шейным позвонкам). Поэтому данный тип рычагов и называется рычагом равновесия.
Если мы рассмотрим второй тип рычагов - рычаги второго рода (рис.2), то здесь сразу заметим, что точки приложения двух сил ("Б" и "В") расположены теперь по одну сторону от точки опоры "А".
Рычаг силы используется для осуществления работы условно "сильными" мышцами, то есть такими, которые могут проявлять большую силу при незначительном напряжении и долго не утомляться. Например, рассмотрим рычаг силы (рис.2) на примере стопы.
- точка "А" - это точка опоры стопы в области головок плюсневых костей;
- точка "Б" - это точка приложения силы мышечной тяги (мышцы голени) в области пяточного бугра, направленная вверх по ходу мышечных волокон;
- точка "В" - это точка приложения силы тяжести (вес тела) кпереди от голеностопного сустава.
Теперь легко понять, почему данный рычаг называется рычагом силы - с помощью таких рычагов возможно выиграть в силе за счет разной длины плеч рычага: плечо рычага силы мышечной тяги "А-Б" больше плеча рычага силы тяжести "А-В". Таким образом в данном примере происходит выигрыш в силе тяги трехглавой мышцы голени и возможно преодоление силы тяжести веса: мы можем "встать на носочки", подпрыгнуть, ходить.
Рычаг скорости необходим для работы "ловких" мышц, отличающихся быстрыми сокращениями, сильным напряжением и быстрым утомлением. Для примера рассмотрим движение в локтевом суставе, а именно сгибание.
- точка "А" - это точка опоры;
- точка "Б" - это точка приложения силы двуглавой мышцы в верхней части предплечья;
- точка "В" - это точка приложения силы тяжести (сопротивления).
Стоит отметить, что если в предыдущем примере, рычаге силы, точка "В" была между точкой опоры "А" и точкой приложения силы тяги мышц "Б", то здесь все наоборот, точка приложения силы "Б" теперь располагается между точкой опоры "А" и точкой сопротивления "В".
Таким образом, плечо рычага силы мышечной тяги "А-Б" теперь становится меньше плеча рычага силы тяжести (сопротивления) "А-В", за счет чего происходит проигрыш в силе, но выигрыш в скорости движения, который так необходим для осуществления ловких, четких и быстрых движений, например, сгибания предплечья.
Итак, сегодня мы разобрали очень важную тему, разобрались в рычагах силы, а вот в следующей статье мы разберем кошмар любого начинающего ординатора по спортивной медицине и ЛФК, студента и просто интересующегося движением человека - кинематические цепи и степени свободы.
Мой телеграмм-канал о жизни врача и реабилитации: https://t.me/dr_annaRehab
