Модуль 1 біомеханіка, коливання, ультразвук тема 1 деякі питання біомеханіки

Біомеханікою називають розділ біофізики, в якому розглядаються|розглядуються| механічні властивості живих|жвавих| тканин і органів, а також механічні явища, що відбуваються|походять| як з|із| цілим організмом, так і з|із| окремими органами. Кажучи стисло, біомеханіка - це механіка живих|жвавих| систем.

1. Зчленування і важелі в опорно-руховому апараті людини

Рухомі частини|частки| механізмів звичайно сполучені|з'єднані| з|із| іншими рухомими|жвавими,рухливими| або нерухомими частинами|частками|. Рухоме|жваве,рухливе| з'єднання|сполучення,сполука| декількох ланок утворює кінематичний зв'язок. Тіло людини - приклад|зразок| кінематичного зв'язку.

Розглянемо|розгледимо| систему з|із| двох ланок А і В, сполучених|з'єднаних| віссю (мал. 1.1). Це одновісне дволанкове| з'єднання|сполучення,сполука|. При нерухомій ланці В ланка А має одну міру свободи як тіло, що обертається навколо|навкруг,довкола| нерухомої вісі. Прикладами|зразками| одновісного зчленування в організмі людини є|з'являються,являються| плечоліктьове, надп'яткове і фалангове| з'єднання|сполучення,сполуки|. Вони допускають тільки|лише| можливість|спроможність| згинання і розгинання з|із| однією мірою свободи. Збільшимо дволанкову| систему на одну ланку з|із| віссю, яка є паралельною вісі (мал. 1.2). При нерухомій ланці С|із| всі точки ланки В володіють однією мірою свободи, у тому числі і вісь, яка може переміщатися по колу. Ланка ж А, обертаючись навколо|навкруги,довкола|, має ще один ступінь|міру|. Таким чином, в одноосній триланковій системі закріплена ланка не має свободи переміщення, друга ланка має одну міру свободи і третя - дві. Фаланги пальців сполучені|з'єднані| суглобами, що представляють|уявляють| одноосні з'єднання|сполучення,сполуки|. Нігтьова фаланга має дві міри свободи відносно основний і один ступінь|міру| відносно середньої.

Малюнок 1.1-Дволанкове з’єднання Малюнок 1.2-Триланкове з’єднання

Двовісне з'єднання|сполучення,сполука| допускає обертання ланок за двома взаємно перпендикулярним вісями. Воно має дві міри свободи обертання. Таке двовісне з'єднання|сполучення,сполука| здійснюється в організмі людини двома близько|поблизу| розташованими|схильними| зчленуваннями: атлантопотиличним| і епістрофоатлантовим|. Перше зчленування має горизонтальну вісь, направлену|спрямовану| від правого плеча до лівого. Воно здійснює обертання черепа вперед і назад. Епістроф, що є| примикаючим до атланта шийним хребцем - має маленьку циліндрову шпильку, яка утворює з|із| кільцем атланта одновісне циліндрове зчленування з|із| вертикальною віссю. Це зчленування забезпечує обертання голови навколо|навкруг,довкола| вертикальної вісі.

Тривісне з'єднання|сполучення,сполука| здійснює обертання навколо|навкруги,довкола| трьох взаємно перпендикулярних вісей. Це з'єднання|сполучення,сполуку| має три міри свободи обертання. Кульовий шарнір здійснений в тазостегновому суглобі людини. Зчленована| западина тазу має форму майже правильної півкулі. Відповідну форму має і головка|голівка| стегнової кістки|кісті|, що входить в западину (мал. 1.3).

Малюнок 1.3-Тазостегновий суглоб людини

Приєднання нових ланок збільшує кінематичну рухливість. Так, наприклад, череп завдяки деякій рухливості міжхребетних суглобів (правда, досить обмеженої) має всі шість мір свободи.

Опорно-рухова система людини, що складається із зчленованих між собою кісток|кістей| скелета і м'язів, представляє,|уявляє| з погляду фізики, сукупність важелів, що утримують людину у рівновазі.

У анатомії розрізняють важелі сили, які мають виграш у силі, але|та| програші у переміщенні, та важелі швидкості, які, програючи у силі, виграють у швидкості переміщення. Хорошим|добрим| прикладом|зразком| важеля швидкості є|з'являється,являється| нижня щелепа. Діюча сила здійснюється жувальним м’язом|. Протидіюча сила - опір роздавлюваної їжі - діє на зуби. Плече діючої сили значно коротше, ніж у|в,біля| сил протидії, тому жувальний м'яз короткий і сильний. Коли треба розгризти що-небудь тверде, людина діє корінними зубами, при цьому зменшується плече сили опору.

Якщо розглядати|розглядувати| скелет як сукупність окремих ланок, сполучених|з'єднаних| в один організм, то виясниться, що всі ці ланки у нормальному стані|стойці| утворюють систему, що знаходиться|перебуває| у вкрай|надто| нестійкій рівновазі. Так, опора тулуба представлена|уявлена| кульовими поверхнями тазостегнового зчленування. Центр мас тулуба розташований|схильний| вище опори, що при кульовій опорі створює нестійку рівновагу. Те ж відноситься до колінного з'єднання|сполучення,сполуки| та до гомілковостопного. Всі ці ланки знаходяться|перебувають| в стані нестійкої рівноваги.

Центр маси тіла людини розташований|схильний| у нормальному стані|стойці| якраз на одній вертикалі з|із| центрами тазостегнового, колінного та гомілковостопного зчленувань ноги, на 2-2,5 см нижче за мис крижів і на 4-5 см вище за тазостегнову вісь. Таким чином, це самий нестійкий стан нагромаджених ланок скелета. Якщо при цьому вся система тримається у рівновазі, то тільки|лише| завдяки постійній напрузі м'язів, що |напруженню| підтримують систему.