Страница 6 из 7
Однако, для грамотной организации движений, кроме линейных понятий о проксимальном и дистальном концах рычага, нужны кое-какие смысловые понятия. Это понятия о проксимальном, медиальном и дистальном рычагах действия одного и того же рычага ССЧ. Вид рычага действия определяется по дальности прикрепления мышц к рычагу ССЧ от оси их вращения в суставе. Дистальный рычаг действия будет для мышц, которые имеют самые дальние от сустава точки прикрепления. У них будет самое протяжённое плечо действия. Проксимальный рычаг действия будет для мышц с самыми ближними точками прикрепления к оси вращения, у них самое короткое плечо действия. Для всех остальных мышц, которые действуют между этими точками прикрепления рычаги действия называются средними или медиальными рычагами действия.
Рассмотрим область применения этой информации на примере рычага бедра. Форма бедренной кости отличается от прямолинейной, поэтому некоторые рычажные конструкции с её участием тоже не будут выглядеть прямолинейными.
Приступим, для примера выберем фронтальную плоскость для двух рычажных конструкций и рассмотрим их действия в этой плоскости (рис. 9).
Обозначения на рис. 9:
0-Д – рычаг бедра; 0 – ось вращения; Пр, Д – проксимальные и дистальные концы рычага; линия Пр-Д – приведенная длина рычага; точки 1.1, 1.2, 2, 3, 4, 5 – места прикрепления мышц; Fн, Fдрд, Fпрд – силы нагрузки, дистального рычага действия и проксимального рычага действия; Lн, Lдрд, Lт, Lпрд – плечи соответствующих сил.
Пояснения:
• Вариант 1). Показан рычаг бедра и точки возможного прикрепления мышц. Точка 5 обозначает место прикрепления мышц дистального рычага действия, точки 1.1 и 1.2 – проксимального рычага действия. Линия Пр-Д это фактическая длина бедра, которая определяется расстоянием между точками проксимального и дистального концов рычага и имеет название «приведенная длина рычага бедра».
• Вариант 2). Рычажная конструкция создана рычагами таза и бедра. Рычаг таза создаёт ось вращения и обеспечивает её поддержание. Бедро работает как рычаг 2-го рода. К дистальному концу рычага (точка Д) приложена нагрузка Fн, которая стремится к отведению бедра. Для сохранения положения равновесия рычага бедра применяется дистальный рычаг действия. Сила мышц Fдрд приложена в точке 5.
• Вариант 3). Сила нагрузки та же, но для её уравновешивания используется проксимальный рычага действия. В этой рычажной конструкции форма рычага угловая. В точке 1.2 прикладывается сила к проксимальному рычагу действия Fпрд. Плечо этой силы равно расстоянию между точками 0–1.2. Создаётся момент силы Fпрд для уравновешивания момента силы нагрузки Fн.
Сделаем кое-какие выводы:
1. По роду действия рычажные конструкции классифицируются как на 1-го и 2-го рода.
2. По форме они могут быть прямолинейными и угловыми.
3. Рычаги ССЧ могут быть проксимального и дистального действия.
4. При нарушении условий равновесия рычажной конструкции движение рычага пойдёт в направлении большего по величине момента силы.
Если начинается движение рычага, то для описания его перемещения уже нужны кинематические характеристики… Вспоминаем, если какой-то предмет вращается, то чем дальше точка расположена от центра вращения, тем её скорость выше. Пока нас не очень интересует, какая это скорость и как она вычисляется, важен принцип действия рычажной конструкции, которая может трансформировать величину перемещения и скорости также, как преобразует (трансформирует) силу.
Переход от условий равновесия рычага к его кинематическим характеристикам описывает “Золотое правило механики”. Оно гласит, что если при использовании рычага получаем выигрыш в силе, то проигрываем в перемещении, если проигрываем в силе, то выигрываем в перемещении. Можно так, на коротком плече сила больше, на длинном – больше пройденное расстояние, на длинном плече сила меньше, на коротком – меньше пройденное расстояние.
Немножко перефразируем это правило применительно к скоростям движения. Поскольку разные точки рычага за одно и то же время проходят разные расстояния, то и скорости их различные. И для скорости «Золотое правило механики» будет звучать так, что если при использовании рычага получаем выигрыш в силе, то проигрываем в скорости перемещения, если проигрываем в силе, то выигрываем в скорости перемещении.
Рассмотрим рисунок 9 вариант 2) и сравним величины сил и скоростей в точках 5 и 1.2. Если прикладываем силу к дистальному рычагу действия (точка 5), то эта сила будет меньше, а скорость выше чем у точки 1.2.
Теперь вариант 3) – если прикладываем силу к проксимальному рычагу действия (точка 1.2), то эта сила будет больше, а скорость ниже чем у точки 5.
Очевидно, что к меньшему плечу рычага действия вынуждены прикладывать большую силу, а на другом плече рычага получаем большую скорость. В биомеханике такой рычаг называется скоростным. Если приложим силу к большему плечу рычага действия, то получится всё наоборот, и рычаг будет силовым, выигрыш в силе – проигрыш в скорости на другом конце рычага. Для проксимального рычага действия эта особенность рычажной конструкции звучит так: «проигрываем в силе – выигрываем в скорости». Для дистального рычага действия всё наоборот: «выигрываем в силе – проигрываем в скорости».
Понятия о скоростном и силовом двигательном рычаге какого-либо рычага (элемента) ССЧ позволяют пользоваться своими рычагами более грамотно, и что очень существенно «безаварийно».
По поводу «безаварийности», а скорее по поводу, довольно частой у теннисистов, «аварийности» в области плечевого сустава. Причиной травм может быть слишком большое желание спортсмена увеличить скорость движения рычага плеча (например, при подаче) и делается это за счёт усилий на скоростном рычаге действия. Раз, два … пятнадцать, сто пятнадцать и так далее и непосильная нагрузка даёт знать о себе болью. Аналогичная причина может быть для появления травм и в области тазобедренного сустава.
Обобщение приобретённых знаний:
1. Получили представление о моменте силы.
2. Познакомились с рычажными конструкциями и рычагами действия.
3. Установили разницу между дистальным и проксимальным рычагами действиями.
Любые движения рычагов ССЧ это лишь следствие процессов, происходящих внутри биомеханической системы под названием человек. Поэтому необходимо знакомство с некоторыми базовыми понятиями биомеханики, благодаря которым удается оптимизировать тренировочный в целом и двигательный процесс непосредственно.
Глава 4. Законы и принципы биомеханики
Любая наука определяется системой законов и принципов, которые служат основой для деятельности в ней. Законы это вполне определённая причинно следственная взаимосвязь каких-то событий, процессов, взаимодействий. Нужно отметить, что законы проявляют себя вне зависимости знаешь о них или нет. Принципы в какой-либо науке это те же законы только локального значения. Они проявляются в определённых условиях.
В этой главе приобретём понятия об основных законах и принципах биомеханики, которые помогут организовывать тренировочный и производственный процесс сложной биомеханической системы под названием человек.
С какой объёмной и сложной биомеханической системой приходиться общаться спортсменам, можно представить с помощью арифметики. Достаточно вспомнить, что в человеке десятки рычагов, сотни мышц и миллиарды нервных клеток. И каждая из этого миллиарда может как-то влиять на поведение и двигательную активность. И как же организовать тренировочный, а затем и производственный процесс с учётом всех разнообразных влияний? Похоже, без нужных знаний обойтись весьма сложно! Хорошо, что до нас и для нас уже потрудились наши предшественники. Да к тому же существует такая наука как биомеханика.
Биомеханика опирается на законы:
1. Физиологии высшей нервной деятельности.