Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - [15]
Рис. 2.11.Устойчивость предмета на примере игрушки «Ваньки-встаньки». Поскольку ЦТ «Ваньки-встаньки» находится очень низко, ЛТ остается в пределах площади опоры независимо от перемены положений
Основание у «Ваньки-встаньки» тяжелое (обычно его заполняют песком, заливают свинцом и т. п.), а верх — легкий. Положение ЦТ у этой игрушки будет всегда одинаковым, как бы ее не раскачивали. «Ванька-встанька» раскачивается в стороны гораздо с большей амплитудой, чем человек на рис. 2.9, даже несмотря на то, что площадь опоры у него значительно меньше. Эта игрушка отличается удивительной устойчивостью, за счет короткой ЛТ практически невозможно вывести за пределы площади опоры.
Итак, если рассматривать устойчивость предмета или человеческого тела, то выделяют следующее:
• чем больше ПО, тем больше устойчивость;
• чем ближе ЦТ и ПО, тем устойчивее предмет;
• предмет не является устойчивым, если ЛТ за пределом ПО.
2.2.4. Перемещение центра тяжести
Расположение ЦТ предмета или тела зависит не только от положения сегментов в пространстве, но также и от распределения массы объекта. Люди могут набирать вес, который может по телу распределяться непропорционально (соответственно, смещая ЦТ). Однако наиболее общим способом функционального (в отличие от буквального) перераспределения массы является добавление внешней массы. Всякий раз, когда к телу добавляется какой-либо предмет, который мы надеваем на спину (рюкзак), несем (ящик) или используем (дрель), ЦТ новой комбинации тела и внешней массы смещается в направлении дополнительного веса. Смещение обычно пропорционально величине дополнительного веса.
У человека на рис. 2.12 на правой ноге гипс.
Рис. 2.12.Сдвиг центра тяжести вниз и вправо. Дополнительный вес гипса смещает ЦТ. Костыли увеличивают площадь опоры и улучшают устойчивость
Результатом является сдвиг ЦТ вниз и вправо. Поскольку ЦТ теперь ниже, он теоретически более устойчив. Однако поскольку правая нога у него на весу, площадь опоры ограничена только левой стопой. Вместо того чтобы заставлять пациента смещать ЛТ влево, ему дают костыли. Костыли и левая нога образуют вместе значительную ПО, добавляя пациенту устойчивости и помогая избежать сильного компенсаторного сдвига веса влево.
На рис. 2.13 человек держит в правой руке гирю (удерживая его на весу силой плечевого пояса).
Рис. 2.13.Сдвиг центра тяжести вверх и вправо. Вес гири, приходящийся на плечевой пояс, смещает ЦТ. Человек отклоняется в левую сторону, чтобы сместить ЛТ обратно, к центру площади опоры
Результат — сдвиг ЦТ вверх и вправо. Поскольку ЛТ смещается к правой ноге (и потенциально к внешней части правой стопы, если гиря весит достаточно), человек «компенсаторно» отклоняется влево. Небольшая реорганизация сегментов, связанная с отклонением туловища, слишком мала, чтобы сместить ЦТ. Эффект отклонения скорее в том, чтобы увести ЛТ от правой стопы ближе к середине площади опоры. Сегменты тела переориентированы в пространстве, но не для смещения ЦТ, а для того, чтобы держать ЛТ ближе к центру площади опоры.
2.3.1. Закон реакции Ньютона
При изучении источника и приложения сил следует рассматривать весьма важное свойство сил, которое заключается в том, что силы всегда действуют парами. Эта концепция отражена в третьем законе Ньютона, законе реакции. Обычная формулировка третьего закона Ньютона звучит следующим образом: «Сила действия равна противодействию». Это положение вводит в заблуждение, поскольку приводит к неправильной интерпретации, показанной на рис. 2.14.
Рис. 2.14.Третий закон Ньютона, который часто, но некорректно представляют при помощи двух векторов, действующих на один объект
К формулировке третьего закона Ньютона можно подойти более бережно: «Если один предмет воздействует с некой силой на второй предмет, второй предмет должен одновременно оказывать воздействие на первый предмет с силой, равной по величине и противоположной по направлению к первому предмету». Эти две силы двух контактирующих предметов представляют собой пару взаимодействия, или силы действия — реакции. Простоту закона Ньютона легче всего оценить, если мы вспомним, что сила, прилагаемая к предмету, всегда исходит из чего-то, соприкасающегося с предметом. Так, сила, прикладываемая к предмету (А), исходит из чего-либо, касающегося предмета (А) (например, руки). Естественно, если рука прикасается к предмету (А), то объект (А) тоже прикасается к руке точно с такой же силой. Мы уже установили, что силы, прикладываемые к предмету, исходят из чего-либо, касающегося этого предмета. Теперь мы можем эту концепцию расширить, сказав, что все, что касается предмета, воздействует на него с помощью силы. Если предмет (А) касается руки, он оказывает на нее усилие. Если все силы исходят от контакта, а все предметы, входящие в контакт, оказывают усилие, то два соприкасающихся предмета должны воздействовать друг на друга с помощью силы. Ньютон заметил этот феномен и пришел к выводу, что все силы действуют парами, равными по величине, противоположными по направлению и прилагаемыми к смежным соприкасающимся предметам. Связь пар «действие-реакция» с концепцией соприкасающихся объектов позволяет нам также отнести силы реакции к контактным силам.
