Реферати українською » Биология » Будова і функції біомеханічної системи рухового апарату


Реферат Будова і функції біомеханічної системи рухового апарату

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Зміст

 

1.Введение……………………………………………………………...3

2. Ланкибиокинематическихцепей………………………………..…4

3. Механізмисоединений………………………………………..……5

4.Биокинематические парицепи………………………………...…7

5. Руху набиокинематическихцепях………………………….....7

6. Складові складеногоДвижения…………………………......10

7. Ступені волі народів і зв'язкудвижений……………………………….11

8. Ланки тіла як важелі імаятники…………………………….....12

9. Важелі вбиокинематическихцепях……………………………....13

10.Механические властивості кісток ісуставов…………………..…15

11. Біомеханічні особливості кістковоїсистеми……………...16

12. Список використаноїлитератури…………………………...22


Запровадження

 

Руху людини у значною мірою залежить від того, яке будова його тіла, і які її властивості. Надзвичайна складність будівлі та розмаїття властивостей тіла людини, з одного боку, роблять дуже складними самі руху, і управління ними. Але, з іншого боку, вони зумовлюють надзвичайне багатство, по-різномуобразие рухів, досі недоступне загалом жодної найдосконалішою машині.

>Биомеханика вивчає у тілі людини, у його опорно-руховому апараті, переважно ті особливості будівлі та функцій, які мають значення для досконалості рухів. Відволікаючись від деталей анатомічного будівлі та фізіологічних механізмівдвигательного апарату, розглядають спрощену модель тіла чоло століття —биомеханическую систему. Вона має основнимисвойст вами, суттєвими до виконання рухової функції, але з включає у собі безліч приватних деталей.

Отже, >биомеханическая система це спрощена допия, модель тіла людини, де можна вивчатизакономерности рухів.

>Биомеханическая система тіла людини складається збиомеханических ланцюгів. Безліч частин тіла, з'єднаних рухомий, утворюєбиокинематические ланцюга. До них прикладені сили (навантаження), доторие викликають деформації ланок тіла, і зміна їх рухів.


Ланкибиокинематических ланцюгів

>Биокинематические ланцюга опорно-рухового апарату складаються з рухомий з'єднаних ланок (твердих, пружних і гнучких) і вирізняються їх змінним складом, своєї довжиною і формою (складові важелі і маятники).

>Фиксирование суглобів (блокада) та його звільнення (зняття динамічних зв'язків — тяги м'язів) змінюють число рухомих ланок у подальшому ланцюгу. Вона може перетворитися як у одна ланка чи зберігати спрямування частини зчленувань чи переважають у всіх зчленуваннях.

Відстань по прямий відпроксимального зчленування остаточно відкритої ланцюга у їїсгибании-разгибании змінюється.Многозвенние маятники тому мають зміну довжину. Це впливає величину інертного опору (зміни моменту інерції).

>Биокинематические ланцюга, замикаючись геометрично (зв'язуванням між собою кінцевих ланок), змінюють свої властивості (передача зусиль, можливості управління). Зокрема, виникають складові важелі зі складною передачею тягмногосуставних м'язів. Тверді; Ланки (кістки), пружні (м'язи) і гнучкі (зв'язки, самі м'язи; та його сухожилля), змінюючи ступінь і характеру своєї участі в рухах, забезпечують різноманітні можливості рухів. 

Механізми сполук

Механізми сполук ланок в біомеханічних ланцюгах інеодноосних зчленуваннях дозволяють визначати необхідну рух завдяки освітібиодинамическиполносвязного механізму.

>Биодинамическиполносвязний механізм (>биомеханизм) характеризується вимиканням зайвих у цьому русі ступенів свободи.Тяги груп м'язів забезпечують необхідну напрям рухів ланок вбиокинематических ланцюгах і регулювання їх швидкостей. Крім цього, м'язи за необхідності обмежують і розмах рухів,затормаживая ланки раніше, ніж настає пасивне обмеження (>костно-суставно-связочное).

Напрям рухів, швидкості ланок і розмах рухів у ряді суглобів взаємопов'язані завдяки спільному діїмногосуставних м'язів.

 

>Биокинематические пари ланцюга

Сполучені дві сусідні ланки тіла утворюють пару, а пари, своєю чергою, з'єднані у ланцюзі.

>Биокинематическая пара це рухливий (>кинематическое)соединение двох кісткових ланок, у якому можливості рухів визначаються її будовою і управляючим впливом м'язів.

У технічних механізмах поєднання двох ланок —кинематические пари — влаштовані зазвичай отже можливі лише цілкомопре ділені, заздалегідь задані руху. Одні можливості неогра-ничени (їх характеризують ступеня свободи руху), інші повністю обмежені (їх характеризують ступеня зв'язку)

Розрізняють зв'язку: а) геометричні (постійні перешкоди перемещению в якомусь напрямі, наприклад кісткове обмеження в суглобі) і б) кінематичні (обмеження швидкості, наприкладмишцей-антагонистом).

Убиокинематических парах є постійні ступеня зв'язку які визначають собою скільки щонайбільше і яких залишається ступенів свободи руху. Майже всібиокинематические пари основному обертальні (шарнірні); деякі допускають суто поступальний ковзання ланок щодо одне одного й лише однієї пара (гомілковостопний суглоб) — гвинтове рух.

>Биокинематическая ланцюг це послідовне абонезамкнутое (розгалужене), або замкнутий з'єднання низкибиокинематических пар (рис. 1).

 

>Рис. 1. >Биокинематические ланцюга тіла людини: а - види ланцюгів, b>ат - >незамкнутая, >ABCDEA -замкнута він,  >dff1>d1>d - замкнута через опору; б - взаємозв'язок рухів у замкнутої цінуй; в, р, буд, е - ступеня свободи рухів тіла.

Унезамкнутих ланцюгах є вільне (кінцеве) ланка, входячи лише в пару. У замкнутих ланцюгах немає вільного кінцевого ланки, кожне ланка входить у пари.

У незамкнутій ланцюга, отже, можливіизолированние руху на кожному окремо взятому суглобі. У двигунних діях руху нанезамкнутих ланцюгах відбуваються зазвичай одночасно у багатьох суглобах, але можливість ізольованого руху не виключена.

У замкнутої ланцюга ізольовані руху на одному суставе неможливі: в рух неминуче одночасно втягуються та інші сполуки (рис. 1 (б)).

Значна частина коштівнезамкнутихбиокинематических ланцюгівоснащенамногосуставними м'язами. Тому руху на одних суставах через такі м'язи бувають пов'язані з рухами у сусідніх суглобах. Проте за точному управлінні рухами у часто цю взаємну зв'язок можна подолати, «вимкнути». У замкнутих ж ланцюгах зв'язок нездоланний і дії м'язівобязательно передаються на віддалені суглоби.

>Незамкнутая ланцюг може бути замкнутої, якщо кінцеве вільне ланка отримає зв'язок (опора, захоплення) з іншим ланкою ланцюга (>непосредственно чи через якесь тіло).

Руху набиокинематических ланцюгах

 Убиокинематических ланцюгах тіла людини рух може передаватися від ланки до ланці. Швидкість, наприклад, пензля при кидку м'яча то, можливо результатом рухів ніг і тулуба, і навіть рухів у суглобах руки. Рух пензля у разі хіба що складається з рухів інших ланок тіла. Рух, обумовлене рухами низки ланок, вбиомеханике називають складовим

Складові складеного Руху

>Составное рух утворюється з кількох складових рухів ланок в зчленуванняхбиокинематической ланцюга.

У найпростіших випадках в механіці складаються два поступальних руху двох тіл.

Коли складеному рухів беруть участь два тіла, то зазвичай складові руху називають переносними і відносними. платформа хіба що переносить у собі рух щодо ній вантажу; рух платформи переносного. Рух ж вантажу по платформі щодо системи відліку, що з самої платформою, відносне. Тоді рух вантажу на нерухомій системі відліку (Земля) результуюче: це результат двох складових рухів.

У тілі людини таких рухів немає, оскільки майже переважають у всіх суглобах ланки рухаються навколо осей зчленувань. Убиокинематических ланцюгах зазвичай рухається багато ланок; одні «несуть» у собі руху інших (які мають інесомие руху).Несущее рух (наприклад, мах стегном при винесення ноги з бігу) змінюєнесомое (згинання гомілки).

При рухах в незамкнутійкинематической ланцюга кутові переміщення, швидкості і прискорення, якщо вони направлені на один бік, складаються.Разнонаправленние руху не складаються, а віднімаються (сумуються алгебраїчно).

Складніше складові руху, у яких складові руху обертальні (по дузі окружності) іпоступательние (вздовж радіуса)

У складеному русі, утвореному звращательних складових рухів (вбиокинематической ланцюга), внаслідок підсумовуванняравнонаправленних і вирахування різноспрямованих рухів у різних суглобах завжди відбувається поповнення руху, і вздовж радіуса (поступальний). Отже,биокинематическая ланцюг (по прямий лінії — від неї початку остаточно) вкорочується чи подовжується (наприклад, при маху рукою, ногою в стрибках). Вектор v вантажу повернувся убік обертання. Ці дві зміни швидкості обумовлені прискореннямКориолйса. Колибиокинематическая ланцюг вкорочується,кориолисово прискорення ланок, майбутніх до осі обертання, спрямоване назустріч обертанню, а коли подовжується, — убік обертання. Відкориолйсова прискорення залежить прискорення і це уповільнення кутового повороту, що можна пояснити появоюкориолйсових сил інерції.

Убиокинематических ланцюгах з великою кількістю ступенів свободи рухів кінематика дуже складна. Кожен порух в зчленуваннях незамкнутої ланцюга (наприклад, вільної кінцівки) впливає траєкторії, швидкості і прискорення віддаленіших ланок. У таких випадках характеристики складових рухів простіше реєструвати, ніж розраховувати. Найчастіше визначити їх заздалегідь не можна: занадто багато можливих варіантів. У процесі тренування відбувається узгодження рухів ланок, необхідне досягнення цієї мети, забезпечується необхідна плавність і раціональна форма траєкторій, відбувається узгодження розміру й напрямів швидкостей; регулюється швидкість наростання та зниження прискорень. Останнє визначає різкість рухів і від швидкості збільшення й ослаблення зусиль. Одночасно ритми рухів ланок і ланцюгів узгоджуються у єдиний ритм дії. Відбувається складна інтеграція рухівбиомеханической системи у вигляді процесу управління рухами.

Залежно від напрямку швидкостей руху ланок тіла людини може бутивозвратно-вращательними,возвратно-поступательними і круговими.

Будова зчленувань Демшевського не дозволяє здійснювати руху на суглобах по «принципу колеса», т. е. робити необмежений поворот навколо осі суглоба до однієї бік. Тому майже всі руху мають поворотний характер.Возвратно-вращательние руху нагадують руху маятника навколо осі, розташованої впоперекбиокинематической ланцюга (>сгибание-разгибание) чи подовжньо (>супинация-пронация).

Певне узгодженнявращательних рухів у різних суглобахбиокинематической ланцюга дозволяє кінцевим ланкам рухатися поступально (пензель боксера привращательних рухах в плечовому і ліктьовому суглобах; тулуб бігуна при відштовхуванні ногою). Приклад зворотно-поступального руху — робота пилкою, напилком. У таких випадках кутові швидкості протилежно спрямованих рухів однакові (пара швидкостей).

Нарешті, в кулястих суглобах можливо складне циркуляція, коли поздовжня вісь ланки описує конічну поверхню. У цьому узгоджуються два руху: самої подовжньої осі і ланки довкола цієї осі. Тільки такаконусообразное рух і може виконуватися без обов'язкових зворотних рухів.

У зворотних рухах є критична точка, у якій відбувається зміна напрями руху (амортизації на відштовхування — з бігу, заносу весла нагребковое рух — в греблі, замаху ракеткою на ударне рух — в тенісі). У кожному суглобі напряму, і розмах рухів обмежені. Отже, ланка в суглобі може обіймати свою не будь-яке, а лише анатомічно можливе становище. Проте з безлічі можливих рухів лише мала дещиця викликана потребами чоловіки й відповідає енергетичним вимогам. Ці руху відібрано і закріпилися у людській практиці як найбільш раціональні, став звичним до загальновживаними.

Ступені волі народів і зв'язку рухів

 

Якщо в фізичним тілом немає жодних обмежень (зв'язків), він може рухатися у просторі переважають у всіх трьох вимірах, т. е. щодо трьох взаємно перпендикулярних осей (поступально), і навіть навколо них (>вращательно). Отже, таке тіла шість ступенів свободи руху (рис. 1(в)).

Кожна зв'язок зменшує число ступенів свободи. Зафіксувавши одну точку вільного тіла, зробивши її ланкою пари, відразу позбавляють його трьох ступенів свободи — можливих лінійнихперемещений вздовж з трьох основних осей координат. Прикладом може бути кулястий суглоб — тазостегновий, у якому три ступеня свободи з 6 (можливо обертання щодо трьох осей) (рис. 1 (р)). Закріплення двох точок ланки свідчить про наявність осі, що проходить через ці точки. У разі залишається одна свободу. Приклад подібного обмеження —одноосний суглоб, наприкладмежфаланговий (рис. 1 (буд)). Закріплення третьої точки, не лежачої в цій осі, повністю позбавляє ланка свободи рухів (рис. 10 (є)). Такесоединение до суглобам не належить. У анатомії виділяють такождвуосние суглоби; вони теж мають другий ступінь свободи внаслідок неконгруентності (неповного відповідності формою) суглобних поверхонь (суглобилучезапястний іпястнофаланговий 1-го пальця).

Майже у всіх суглобах (кріммежфалангових,лучелоктевих іатлантоосевого) ступенів свободи більше, ніж одна. Тому вустройство пасивного апарату у яких обумовлює невизначеність рухів, безліч можливостей рухів («>неполносвязний механізм»). Управляючі впливу м'язів викликають додаткові зв'язку й залишають для руху тільки один свободу («>полносвязний механізм»). Так забезпечується одна-єдина можливість рухів — та, яку вимагають.

Кожнабиомеханическая парамногоосного суглоба укладає у собі можливості багатьох механізмів (А. А.Ухтомский). Змножества можливостей з допомогою управляючих впливів м'язів виділяють заданий керовану рух.Биокинематическиесоединения багатшими можливостями, ніж кінематичні з'єднання перетворені на тихнических механізмах, але управління ними складніше.

Отже, безліч ступенів свободикинематической паримногоосних суглобах вимагає до виконання кожного певного руху:

а) вибору необхідної траєкторії,

б) управліннядвижением небалістичною траєкторією (напрямом і обсягом швидкості) і

в)регуляции руху, витлумаченої як боротьби з перешкодами,сбивающими з траєкторії.

 

Ланки тіла як важелі і маятники

>Разбиение тіла особи на одне ланки дає можливість уявити ці ланки як механічні важелі і маятники, оскільки всі ці ланки мають точки сполуки, які так можна трактувати або як точки опори (для важеля), або як точки виска (для маятника).

Важіль характеризується відстанню між точкою докладання сили та точкою обертання. Важелі бувають першого і другого роду.

Важіль першого роду чи важіль рівноваги полягає вже з ланки. Приклад – кріплення черепа до хребту.

Важіль другого роду характеризується наявністю двох ланок. Умовно можна назвати важіль швидкості і важіль сили у залежність від те, що переважає у діях. Важіль швидкості дає виграш швидкістю при вдосконаленні роботи. Приклад – ліктьовий суглоб із вантажем на долоні. Важіль сил додає виграш у силі. Приклад – стопа пальцями.

Оскільки тіло людини виконує рухатися в тривимірному просторі, його ланки характеризуються ступенями свободи, тобто. можливістю здійснюватипоступательние і обертальні руху під всіх вимірах. Якщо ланка закріплено лише у точці, воно здатне здійснювати обертальні руху, і ми можемо сказати, що має три ступеня свободи.

Закріплення ланки призводить до утворення зв'язку, тобто. пов'язаного руху закріпленого ланки до точки закріплення.

Оскільки руками і ноги людини можуть здійснювати коливальні руху, чи до механіці їх руху застосовні самі формули, що у простих механічних маятників. Основні передача управління ними них – власна частота коливань залежить від маси хитного тіла, але залежить з його довжини (зі збільшенням довжини частота коливань зменшується).

Роблячи частоту кроків при ходьбі чи бігу чи гребків при плаванні чи греблі резонансної (тобто. близька до власної частоті коливань руки чи ноги), вдається мінімізувати витрати енергії. При найбільш економічному поєднанні частоти і довжини кроків чи гребків людина демонструє суттєве зростання працездатності. Простий приклад: при бігу високий спортсмен має велику довжину кроку та меншу частоту кроків, що більш низькорослий спортсмен, при рівної з нею швидкості пересування.

Важелі вбиокинематических ланцюгах

 

>Костние важелі ланки

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Будова і функції нервової системи
    >НЕРВНАЯ СИСТЕМА СПІЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА >НЕРВНОЙ СИСТЕМИ Нервова система пов'язує в організмі
  • Реферат на тему: Будова і функції серця
    Серце, центральний орган кровоносної системи тварин і людини, нагнітаючий кров в артеріальну
  • Реферат на тему: Будова і функції середнього мозку
    Зміст Запровадження 1. Будова мозку 2. Будова середнього мозку Укладання Список літератури
  • Реферат на тему: Специфікація нервової тканини
    >Спецификация нервової тканини Регіональна специфікація нервової тканини Дорослі тварин клітини
  • Реферат на тему: Спинной мозок
    Зовнішнє і внутрішню будову спинного мозку. Оболочки спинного мозку. Елементарна схема безумовного

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація