Что такое площадь опоры

Центр тяжести тела человека

Движение человека в пространстве в значительной степени обусловлено расположением центра тяжести тела. Каждая часть тела обладает собственным центром тяжести; объединяясь, они формируют общий центр тяжести тела. Из физических законов равновесия сил известно, что на тело действует несколько параллельных сил, поэтому для нахождения общей равнодействующей надо сначала найти равнодействующую каких-либо двух из этих сил, полученную равнодействующую сложить с третьей силой, а общую равнодействующую — со второй и третьей, затем с четвертой силой и т. д. Для нахождения равнодействующей этих сил, т. е. силы тяжести, действующей на все тело, надо последовательно сложить ряд параллельных сил. Равнодействующая этих сил равна по величине их сумме, т. е. представляет полную силу притяжения, которую испытывает все тело со стороны Земли и которая приложена к определенной его точке. Точку приложения равнодействующей сил тяжести называют центром тяжести тела. Таким образом, действие притяжения Земли на тело таково, как если бы точка приложения силы тяжести лежала в центре тяжести тела.

208. Вид подошвы стопы взрослого (по М. Ф. Иваницкому). 1 — незагруженная часть при стоянии без нагрузки; 2 — пункт падения отвесной тяжести центра на стопу.

Условием сохранения равновесия тела является прохождение вертикальной оси его общего центра тяжести внутри площади опоры тела. Если вертикаль центра тяжести опоры выходит из площади опоры, тело теряет равновесие и падает. Поэтому чем больше площадь опоры, чем ближе расположен центр тяжести тела к центральной точке площади опоры и центральной линии центра тяжести, тем более устойчивым будет положение тела. Площадь опоры при вертикальном положении человека ограничена тем пространством, которое находится под подошвами и между стопами. Центральная точка отвесной линии центра тяжести на стопе находится на 5 см впереди от пяточного бугра (рис. 208). Сагиттальный размер площади опоры всегда преобладает над фронтальным, поэтому и смещение отвесной линии центра тяжести легче происходит вправо и влево, чем назад, а особенно трудно — вперед. В связи с этим устойчивость на поворотах при быстром беге значительно меньше, чем в сагиттальном направлении (вперед или назад). Нога в обуви, особенно с широким каблуком и жесткой подошвой, устойчивее, чем без обуви, так как приобретает большую площадь опоры.
По вертикальной оси центр тяжести находится на 1 — 3 см ниже мыса крестца.
Центр тяжести тела располагается у мужчин и женщин различно, что зависит от возраста, развития мускулатуры, костной основы и жирового слоя. Отвесная линия центра тяжести проходит через все тело. Отвесная линия центра тяжести головы находится впереди art. atlantooccipitalis, затем линия опускается в грудную полость, проходит впереди верхнего края тела X грудного позвонка, пересекает тело II крестцового позвонка и проецируется на 5 см позади оси тазобедренных суставов. Отвесная линия центра тяжести в области колена проходит впереди фронтальной оси сустава и заканчивается на 3—4 см впереди от голеностопного сустава. Центр тяжести тела обычно располагается выше у женщин, чем у мужчин (рис. 209).
Вертикальное положение и передвижение человека не очень устойчивы. Это объясняется тем, что центр тяжести находится сравнительно высоко, а площадь опоры не так велика, чтобы при всех положениях тела можно было постоянно сохранять устойчивое равновесие. Для сохранения равновесия значительную роль играют скорость, последовательность сокращения мышц, которые изменяют положение головы, туловища или конечностей, что влияет на положение общего центра тяжести.

209. Положение общего центра тяжести у мужчин выше, чем у женщин.
А — вид сзади; Б — вид спереди.

Источник

Пример описания площади опоры и характеристика вида равновесия.

Стойка.

Площадь опоры представлена площадью опорных поверхностей стоп и площадью про­странства между ними, и составляет примерно 250-350 кв.см. При этом наиболее «жесткими» местами опорной поверхности, способными выдерживать значительную нагрузку, являются пяточный бугор и головки плюсневых костей, преимущественно 2-й и 3-й. О.ц.т. тела соответ­ственно индивидуальным особенностям человека расположен в области 1-5-го крестцовых по­звонков, выше площади опоры.

Симметричное стояние относится к неустойчивому виду равновесия. Степень устойчивости при движениях тела вперед и назад больше, чем при движениях в стороны (величина переднего и заднего углов устойчивости около 10 градусов, а правого и левого значительно меньше), в свя­зи с чем возможность выполнения движения тела вперед и назад больше, чем в стороны.

Пример описания площади опоры и характеристика вида равновесия.

Мост.

Площадью опоры в положении «мост» являются: площадь соприкосновения с опорной по­верхностью подошвенной стороны стоп, ладонной поверхности кистей и площадь простран­ства, заключенного между ними. Поскольку о.ц.т. тела расположен выше площади опоры, дан­ное положение относится к виду неустойчивого равновесия, причем степень устойчивости тела в передне-заднем направлении (по длине тела) больше, чем в поперечном, так как пе­редний и задний углы устойчивы по величине значительно превышают боковые.

Задание 6. Опишите площадь опоры для выбранного вами положения. Укажите вид равновесия (устойчивое, неустойчивое, безразличное) и дайте обоснование (почему вы считаете, что данное положение характеризуется указанным вами видом равновесия).

Задание 7. Определите степень устойчивости человека в выбранном вами положении (изобразите на схеме углы устойчивости в двух проекциях и укажите их приблизительную величину).

Для изображения угла устойчивости:

1) поставьте точку (А) в месте расположения ОЦТ и проведите перпендикуляр вниз до точки (Б) пересечения с поверхностью опоры;

2) соедините точку А с точкой С – точкой тяжести звена тела, на которое опирается тело в данном положении;

3) отобразите на рисунке и укажите величину угла САБ;

4) сделайте заключение о степени устойчивости позы (высокая, средняя, низкая).

Задание 8. Ознакомьтесь с планом анализа механизма внешнего дыхания.

Особенности механизма внешнего дыхания:

а) состояние межреберных мышц;

б) положение и экскурсия диафрагмы;

в) состояние мышц живота;

г) положение грудной клетки (растянута, сдавлена);

д) тип дыхания (грудной, брюшной, смешанный).

Задание 9. Прочитайте текст.

Особенности механизма внешнего дыхания

Этот вопрос рассматривается только при нарушении нормального состояния компонентов данного механизма внешнего дыхания (грудной клетки и диафрагмы). Для этой цели рассматриваются степень фиксации мест начала и прикрепления дыхательных мышц, в том числе мышц брюшного пресса, обращают внимание на изменение формы грудной клетки и живота при выполнении определенного движения, пользуясь методами: осмотра, ощупывания, фото-, кино-и рентгенографии.

Пример описания особенностей механизма внешнего дыхания:

Мост

Специфичность положения тела приводит и к изменению механизма внешнего дыхания. Передне-боковые поверхности грудной клетки растянуты, межреберные промежутки (особен­но нижние) расширены, подгрудинный угол увеличен. Грудная клетка находится как бы в со­стоянии вдоха, дыхательные экскурсии ее затруднены.

Задание 10. Опишите особенности внешнего дыхания в анализируемой вами позе.

Задание 11. Прочитайте текст, включающий информацию о работе пассивного и активного двигательного аппарата.

Анализ работы двигательного аппарата состоит из двух основных частей: состояния пассивного аппарата и состояния активного аппарата. Описание состояния пассивного двигательного аппарата производится по схеме:

· Положение звеньев тела в суставах;

· Величина углов в суставах, амплитуда и направление движения;

· Расположение вертикали ОЦТ тела по отношению к осям вращения в суставах;

· Моменты силы тяжести отдельных звеньев тела.

Описание состояния активного двигательного аппарата производится по схеме:

· Определение функциональных групп мышц, обеспечивающих данное положение или движение;

· Состояние мышц (напряжена, расслаблена, укорочена, растянута);

· Характер опоры мышцы (проксимальная, дистальная);

· Характер выполняемой работы (удерживающая, уступающая, преодолевающая, баллистическая);

· Особенности моментов сил мышечной тяги при данном положении звеньев тела в суставах;

· Отношение между мышцами-антагонистами и синергистами;

· Роль двусуставных мышц.

Сухожилия мышцы фиксируются или прикрепляются. В большинстве случаев они прикрепляются к надкостнице костных звеньев скелета, подвижных по отношению друг к другу, а иногда к фасциям (предплечья, голени), к коже (в области лица) или к органам (мышцы глазного яблока, мышцы языка). Одно из сухожилий мышцы является местом ее начала, другое – местом прикрепления. За начало мышцы обычно принимается ее проксимальный конец (проксимальная опора), за место прикрепления – дистальная часть (дистальная опора). Место начала мышцы считают неподвижной точкой (фиксированной), место прикрепления мышцы к подвижному звену – подвижной точкой.

Разбиение тела человека на звенья позволяет представить эти звенья как механические рычаги и маятники, потому что все эти звенья имеют точки соединения, которые можно рассматривать либо как точки опоры (для рычага), либо как точки отвеса (для маятника). Рычаг характеризуется расстоянием между точкой приложения силы и точкой вращения. Рычаги бывают первого и второго рода. Рычаг первого рода или рычаг равновесия состоит только из одного звена. Пример – крепление черепа к позвоночнику. Рычаг второго рода характеризуется наличием двух звеньев. Условно можно выделить рычаг скорости и рычаг силы в зависимости от того, что преобладает в их действиях. Рычаг скорости дает выигрыш в скорости при совершенствовании работы. Пример – локтевой сустав с грузом на ладони. Рычаг силы дает выигрыш в силе. Пример – стопа на пальцах.

Биомеханические свойства мышц.Двигательная деятельность человека происходит при помощи мышечной ткани, обладающей сократительными структурами. Работа мышц осуществляется благодаря сокращению (укорачиванию с утолщением) миофибрилл, которые находятся в мышечных клетках. Работа мышц осуществляется посредством их присоединения к скелету при помощи сухожилий.К биомеханическим свойствам мышц относят сократимость, упругость, жесткость, прочность и релаксацию. Сократимость – это способность мышцы сокращаться при возбуждении. В результате сокращения происходит укорочение мышцы и возникает сила тяги. Упругость мышцы состоит в ее способности восстанавливать первоначальную длину после устранения Жесткость – это способность противодействовать прикладываемым силам. Существует два вида группового взаимодействия мышц: синергизм и антагонизм. Мышцы-синергисты перемещают звенья тела в одном направлении. Например, при сгибании руки в локтевом суставе участвуют двуглавая мышца плеча, плечевая и плече-лучевая мышцы и т.д. Мышцы-антагонисты имеют, наоборот, разнонаправленное действие. Так, если одна из них выполняет преодолевающую работу, то другая – уступающую.

Задание 12. Заполните таблицу (ориентируясь на анализируемое положение).

Источник

Характеристика степени устойчивости тела

Динамическая анатомия

Лекция

Биомеханика—изучает законы движения человеческого тела.

Различают биомеханику 1)-труда, 2)-физических упражнений и т.д.

Биомеханика—наука комбинированная. В её основе лежит( анатомия. физиология, физика).

Цель науки-вскрыть законы движения. Сделать их более экономичными, эффективными. В лечебной гимнастике—поиск и обоснование наиболее щадящих и в то же время наиболее эффективных, экономичных способов выполнения физических упражнений.

Все положения и перемещения тела в пространстве происходят под влиянием 2-х сил

Внешние силы:—сила тяжести P

—сила реакции опоры R

—сила трения T

—сила сопротивления внешней среды S

Как всякая сила, она должна иметь—— размеры,

Направлена она всегда вертикально вниз, перпендикулярно горизонту.

Точка приложения—-общий центр тяжести тела, являющийся равнодействующей отдельных сегментов тела, а их всего 14.

При движении вниз сила тяжести является силой движущей, при движении вверх—тормозящей, придвижении по горизонтали-нейтральной

Сила тяжести—постоянный раздражитель рецепторного

и вестибулярного аппаратов, обеспечивающих координацию движений и сохранение определённой позы.

R-Сила реакции опоры-это сила, действующая на тело со стороны опоры при давлении на неё.

Сила реакции опоры при вертикальном положении тела равна силе тяжести, но противоположна ей по направлению.

T- Сила трения—это сила, которая возникает при контакте между телами или при движении тела. Она действует на поверхности контакта в противоположную сторону направления движения. Для увеличения силы трения создают необходимые условия, например, тартановые покрытия беговых дорожек, шипованная подошва на спортивной обуви и др. Для уменьшения—трение-скольжение, трение –качание.

S-Сила сопротивления внешней среды—сила, возникающая при движении тела в воздушной или водной среде. Она зависит от площади лобового сопротивления, скорости движения и плотности среды. С уменьшением лобовой поверхности она уменьшается. Лобовую поверхность можно уменьшить, приняв более выгоднуюю позу, надев обтекаемый костюм и т. д.

Сила инерции-сила, возникающая при движении тела с ускорением. Её необходимо учитывать т.к. она позволяет экономить мышечную энергию у бегунов при переносе конечностей

Центростремительная сила—это сила инерции, возникающая при движении тела по окружности и направлена к центру вращения

Центробежная сила—это сила инерции, возникающая при движении тела по окружности и направлена от центра вращения

Обе силы равны по величине, но противоположны по направлению.

Внутренние силы-те,которые возникают в самом теле и обуславливают взаимодействие между звеньями или точками какой –либо системы. Но это условно. Так. При движении тела мышцы являютсявнутренней силой, при движении одной части тела относительно другой—( сгибание предплечья в локтевом суставе)—внешней.

Внутренние силы делятся на——активные и пассивные

————площадью начала и прикрепления

————видом рычага, в котором происходит движение

Посколькубольшинство мышц действует на сустав на некотором расстоянии от него, они имеют плечо рычага, и поэтому правильнее говорить не о силе мышц, а о моменте вращения( произведение силы на её плечо)

Расстояние от центра вращения до линии тяжести называется плечом силы тяжести(ч)

К пассивным силам относятся—сила эластичной тяги мягких тканей

—сила сопротивления хрящей, костей,

—сила молекулярного сцепления синовиальной жидкости

Понятие об общем центре тяжести

ОЦТ слагается из центров тяжести отдельных звеньев тела. Определение ОЦТ играет важную роль при решении различных вопросов механики движений.

Равновесие тела определяется положением ОЦТ. Положение ОЦТ является одним из показателей телосложения человека.

В положении стоя ОЦТ 5-10мм-в области малого таза на уровне 5го поясничного-1го крестцового позвонка

ОЦТ зависит от пола, возраста, телосложения, времени суток

У женщин в положении стоя ОЦТ ниже, чем у мужчин. У детей высота ОЦТ выше, чем у взрослых

Площадь опоры—это площадь частей тела, которыми мы опираемся на опору и пространство, заключённое между ними.

Виды равновесия тела

Основное условие для сохранения равновесия—сумма моментов внешних сил, действующих на тело=0

Равновесие будет в том случае, когда момент силы тяжести будет равен моменту мышечной силы.

Различают 3 вида равновесия:—Устойчивое

Устойчивым называется равновесие, при нарушении которого ОЦТ тела повышается. В устойчивом равновесии находится гимнаст в висе на перекладине. Т.Е. общий центр тяжести-ниже площади опоры.

Неустойчивым называется равновесие, при нарушении которого ОЦТ понижается.

Безразличное равновесие характеризуется тем, что при любом положении ОЦТ над площадью опоры остаётся постоянной.

Характеристика степени устойчивости тела

Степень устойчивости телазависит :

1.От высоты ОЦТ над опорой. Чем выше ОЦТ над опорой, тем степень устойчивости меньше

2.От величины площади опоры

3.Прохождения линий тяжести через площадь опоры.

Если линия тяжести выходит за пределы опоры-появится плечо силы тяжести и тело упадёт.

Чем больше площадь опоры и чем ниже ОЦТ, тем выше степень устойчивости (например И.П.-лёжа)

Источник

Статика и динамика тела человека: центр тяжести

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

Нижняя конечность, приняв на себя всю тяжесть тела, приспособилась исключительно к опорно-двигательной функции. Вертикальное положение тела, прямохождение отразились на строении и функциях пояса (таза) и свободного отдела нижней конечности. Пояс нижних конечностей (тазовый пояс) как прочная арочная конструкция приспособился к передаче тяжести туловища, головы, верхних конечностей на головки бедренных костей. Установившийся в процессе антропогенеза наклон таза на 45-65° способствует перенесению на свободные нижние конечности тяжести тела в наиболее благоприятных для вертикального положения тела биомеханических условиях. Стопа приобрела сводчатое строение, что увеличило ее способность противостоять тяжести тела и выполнять роль гибкого рычага при его перемещении. Сильно развилась мускулатура нижней конечности, которая приспособилась к выполнению статических и динамических нагрузок. По сравнению с мышцами верхней конечности мышцы нижней конечности имеют большую массу.

На нижней конечности мышцы имеют обширные поверхности опоры и приложения мышечной силы. Мышцы нижней конечности крупнее и сильнее, чем верхней конечности. На нижней конечности разгибатели развиты больше, чем сгибатели. Это связано с тем, что разгибатели играют большую роль в удержании тела в вертикальном положении и при передвижении (ходьба, бег).

На руке сгибатели плеча, предплечья и кисти сосредоточены на передней стороне, поскольку работа, производимая руками, совершается впереди туловища. Хватательные движения производятся кистью, на которую действует большее число сгибателей, чем разгибателей. Поворачивающих мышц (пронаторы, супинаторы) у верхней конечности также больше, чем у нижней. У верхней конечности они развиты намного лучше, чем у нижней. Масса пронаторов и супинаторов руки относится к остальным мышцам верхней конечности как 1:4,8. У нижней конечности отношение массы поворачивающих мышц к остальным равно 1:29,3.

Фасции, апоневрозы у нижней конечности в связи с большим проявлением силы при статических и динамических нагрузках развиты значительно лучше, чем у верхней конечности. У нижней конечности имеются дополнительные механизмы, которые способствуют удержанию тела в вертикальном положении и обеспечивают передвижение его в пространстве. Пояс нижней конечности почти неподвижно соединен с крестцом и представляет собой естественную опору туловища. Стремлению таза опрокинуться кзади на головках бедренных костей препятствуют сильно развитая подвздошно-бедренная связка тазобедренного сустава и сильные мышцы. Кроме того, вертикаль тяжести тела, проходящая впереди поперечной оси коленного сустава, механически способствует удержанию коленного сустава в разогнутом положении.

На уровне голеностопного сустава при стоянии увеличивается площадь соприкосновения между суставными поверхностями костей голени и таранной кости. Этому способствует тот факт, что медиальная и латеральная лодыжки охватывают передний, более широкий отдел блока таранной кости. Кроме того, фронтальные оси правого и левого голеностопных суставов устанавливаются друг к другу под углом, открытым кзади. Вертикаль тяжести тела проходит кпереди по отношению к голеностопным суставам. Это приводит как бы к ущемлению переднего, более широкого отрезка блока таранной кости между медиальной и латеральной лодыжками. Суставы верхней конечности (плечевой, локтевой, лучезапястный) таких тормозных механизмов не имеют.

Положение ОЦТ тела человека зависит также от типа телосложения. У лиц долихоморфного типа телосложения (у астеников) ОЦТ располагается относительно ниже, чем у лиц брахиморфного типа телосложения (у гиперстеников).

В результате исследований было установлено, что ОЦТ тела человека находится обычно на уровне II крестцового позвонка. Отвесная линия центра тяжести проходит на 5 см позади поперечной оси тазобедренных суставов, примерно на 2,6 см кзади от линии, соединяющей большие вертелы, и на 3 см кпереди от поперечной оси голеностопных суставов. Центр тяжести головы располагается немного кпереди от поперечной оси ат-лантозатылочных суставов. Общий центр тяжести головы и туловища находится на уровне середины переднего края X грудного позвонка.

Для сохранения устойчивого равновесия тела человека на плоскости необходимо, чтобы перпендикуляр, опущенный из его центра тяжести, падал на площадь, занимаемую обеими ступнями. Тело стоит тем прочнее, чем шире площадь опоры и чем ниже расположен центр тяжести. Для вертикального положения тела человека сохранение равновесия является главной задачей. Однако, напрягая соответствующие мышцы, человек может удержать тело в различных положениях (в известных пределах) даже тогда, когда проекция центра тяжести выведена за пределы площади опоры (сильный наклон туловища вперед, в стороны и т.д.). Вместе с тем стояние и передвижение тела человека нельзя считать устойчивыми. При относительно длинных ногах человек имеет сравнительно небольшую площадь опоры. Поскольку общий центр тяжести тела у человека расположен сравнительно высоко (на уровне II крестцового позвонка), а опорная площадь (площадь двух подошв и пространства между ними) незначительна, устойчивость тела очень невелика. В состоянии равновесия тело удерживается силой мышечных сокращений, что предотвращает его от падения. Части тела (голова, туловище, конечности) при этом занимают соответствующее каждой из них положение. Однако если будет нарушено соотношение частей тела (например, вытягивание рук вперед, сгибание позвоночника при стоянии и т.д.), то соответственно изменяются положение и равновесие других частей тела. Статические и динамические моменты действия мускулатуры находятся в прямой связи с положением центра тяжести тела. Поскольку центр тяжести всего тела располагается на уровне II крестцового позвонка позади поперечной линии, соединяющей центры тазобедренных суставов, стремлению туловища (вместе с тазом) опрокинуться назад противостоят сильно развитые мышцы и связки, укрепляющие тазобедренные суставы. Так обеспечивается равновесие всей верхней части тела, удерживающейся на ногах в вертикальном положении.

При ускорении ходьбы шаг переходит в бег. Бег отличается от ходьбы тем, что при нем имеют место попеременно только опора и касание площади опоры то одной, то другой ногой.

[1], [2], [3]

Источник