Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - [12]
Внутренние силы — это такие силы, которые действуют на тело, но источники их находятся внутри самого тела. Примерами являются мышцы (двуглавая мышца плеча тянет лучевую кость), связки (они тянут кости) и кости (одна кость давит на другую). Внутренние силы необходимы для функционирования организма, потому что если зависеть только от внешних сил, трудно создать целенаправленное движение сегмента тела. Что еще более важно, внутренние силы противодействуют внешним силам, стремящимся нарушить целостность суставной структуры человека.
Некоторые силы, такие как сила трения и атмосферное давление, могут действовать как снаружи тела, так и внутри.
Векторы сил. Все силы, независимо от источника, или объекта приложения, являются векторными величинами и могут быть описаны при помощи:
• точки приложения или направления воздействия;
• линии;
• величины (количества) прилагаемой силы.
Вектор силы традиционно изображают в виде стрелки: 1) стрелка указывает точку приложения на объекте; 2) стержень указывает направление действия силы; 3) определенную длину, указывающую на количество прилагаемой силы (величину). В метрической системе мер единицей измерения силы является ньютон (H)[1]. Дополнительной единицей измерения, принятой в метрической системе, является дина (1 дина = 10>-5 H) и килограмм-сила (1 кгс ~ 10 H). На рис. 2.1 показана рука, толкающая книгу. Сила воздействия руки на книгу обозначена вектором («рука-книга» — РК).
Рис. 2.1.Вектор РК (рука-книга) представляет собой величину и направление силы, действующей со стороны руки на книгу
Точка приложения находится на корешке книги, линия и направление действия обозначают направление давления, длина вектора указывает на величину усилия. Длина вектора обычно берется в масштабе, пропорциональном величине усилия. Например, если мы возьмем масштаб типа: 4,5 кг = 0,64 см, то стрелка в 0,95 см будет соответствовать силе в 6,8 кг. Однако длину вектора не всегда надо изображать в масштабе. Линию действия каждого вектора можно рассматривать как бесконечно длинную, т. е. любой вектор можно продолжать бесконечно в любом направлении, если это поможет в определении отношения этого вектора с другими векторами или объектами. Однако в случае заданного масштаба длина вектора не должна быть произвольной.
Пример вектора (в данном случае — вектор МК), описывающего силу, с которой мышца действует на костный рычаг в теле, показан на рис. 2.2.
Рис. 2.2.Вектор «мышца-кость» (МК) представляет собой тягу кости мышцей силой в 10 кг
Эту силу можно называть «мышца-кость» (МК). Точка приложения силы находится на кости, которая и является объектом воздействия. Линия и направление действия указывают в направлении мышечной тяги, а величина силы (использован масштаб 1 см = 4,5 кг) равна 9 кг.
Обозначения сил. Когда при обозначении используется традиция идентификации сил «предмет на предмет», первой частью обозначения силы всегда будет источник силы, а второй — объект, на который она действует. Это означает, что точка приложения всегда находится на втором обозначаемом объекте (объект приложения силы всегда становится ее «именем»). Линия действия и направление силы будут в случае тяги направлены к источнику, а в случае толчка — от источника. Источник толчка (давления) или тяги всегда становится «фамилией» силы.
На рис. 2.3 показан человек, держащий в обеих руках ящик весом в 30 кг. На рисунке можно, используя традицию, о которой мы только что говорили, идентифицировать и обозначить два вектора. Точка приложения вектора Пр. (действие веса коробки на правую руку) находится на правой руке и вектора Лев. (действие веса коробки на левую руку) — на левой руке. Таким образом, Пр. можно предварительно обозначить как «действие предмета на правую руку», а Лев, — как «действие предмета на левую руку».
Рис. 2.3.Примеры векторов Пр. и Лев., представляющих собой контакт (давление) 15 кг коробки на каждую руку, где Пр. — коробка на правой руке, а Лев. — коробка на левой руке
Источник большинства сил, воздействующих на предмет (тело), должен касаться или входить в контакт с объектом. Основным исключением из этого правила, если мы рассматриваем силы, действующие на человеческое тело, является сила тяжести. В качестве допущения принято представлять себе, что сила тяжести «контактирует» со всеми предметами на земле. Нам следует исходить из такого допущения и придерживаться того правила, что сила, действующая на сегмент в теле человека, должна исходить из чего-то касающегося этого сегмента:
• силы, воздействующие на предмет, исходят от вещей, касающихся этого предмета;
• сила тяжести действует на все предметы на земле (т. е. всегда находится в контакте с ними).
На рис. 2.3 руки (кисти) находятся в очевидном контакте с коробкой. Каждый сегмент кисти также находится в контакте со смежным сегментом предплечья. Кроме контакта коробки с кистями и контактов кисти и предплечья, каждая рука находится «в контакте» с силой тяжести. Соответственно, у нас имеются три возможных «имени» для необозначенных векторов. Мы можем еще более сузить имя (источник), понимая, что в данном случае источник может оказывать только давление (действие, направленное от источника), или тягу (действие, направленное к источнику). Давление или тяга, оказываемые предплечьями, должны находиться с ними в одной линии. Поскольку Пр. и Лев. в одной линии с предплечьями не находятся, мы можем предплечьями, как источниками векторов, пренебречь. Коробка будет давить на кисти и таким образом являться вероятным источником векторов Пр. и Лев. Сила тяжести также является вероятной, поскольку в данном случае именно она тянет кисти к земле. Без дальнейшей информации нам не определить, что именно является источником векторов Пр. и Лев — действие силы тяжести на правую и левую кисть или действие на них же коробки.
