Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - [32]

.

Угол тяги мышц живота при продвижении рычага туловища в пространстве меняется относительно мало. Когда от мышц живота требуется увеличение вращающего момента, увеличение его происходит преимущественно за счет увеличения силы сокращения мышц (ОСм). Если мышцы живота слабы, они могут быть неспособны развить силу, необходимую для уравновешивания максимального гравитационного момента (такого, как на рис. 2.46,а). Однако они могут при этом противодействовать меньшему гравитационному моменту, такому, как на рис. 2.46,b, или минимальному моменту (см. рис. 2.46,с).

2.10.3. Анатомические блоки

Мы уже говорили, что анатомические блоки изменяют направление, но не величину мышечной силы. Однако изменение направления усилия приводит к улучшению способности мышцы к генерации вращающего момента. Изменение направления или отклонение линии действия мышцы в анатомическом блоке всегда идет в сторону от оси сустава. При отклонении линии действия от оси сустава ma мышечной силы увеличивается.

На рис. 2.47,а показано действие четырехглавой мышцы бедра на большую берцовую кость. На рисунке показано схематическое изображение линии действия четырехглавой мышцы без коленной чашечки. Линия действия идет параллельно бедренной кости, и вблизи от коленного сустава ma невелико. На рис. 2.47,b показано, как коленная чашечка отклоняет линию действия от оси сустава; ma при этом оказывается значительно больше.

Рис. 2.47. Схематическое изображение линии действия четырехглавой мышцы бедра:

_{a — без коленной чашечки; b — отклонение с коленной чашечкой, что приводит к увеличению ma}

Если четырехглавая мышца бедра сокращается с одинаковой силой как при наличии коленной чашечки, так и при ее отсутствии, то вращающий момент, действующий на большую берцовую кость, будет большим при ее наличии, поскольку сила прикладывается на большем расстоянии от оси сустава:

• анатомические блоки изменяют направление мышечной тяги;

• анатомические блоки отклоняют линию действия мышцы от оси сустава, увеличивая тем самым ma мышцы и соответственно ее способность создавать вращающий момент.

2.11. Компоненты силы

Мы показали, что при данной величине силы, действующей на рычаг под некоторым углом, не равным 90°, вращающий момент будет меньшим, чем при той же силе, действующей под прямым углом. Если одинаковая сила в одной точке амплитуды может создавать меньший момент, чем в другой, то некоторое ее количество, в случае действия не под прямым углом, должно «теряться» (не вызывать вращения). Фактически вращающий момент вызывается только той частью силы, которая направлена в сторону вращения.

Хотя вращающий момент — это произведение силы на плечо — кратчайшее расстояние между линией действия силы и осью сустава, он точно так же является произведением той части силы, которая направлена в сторону вращения и ее кратчайшего расстояния от оси сустава. Часть силы, направленная перпендикулярно рычагу, называется ротационным (или вращательным) компонентом силы (f). Вращающий момент может быть теперь выражен тремя эквивалентными способами. В целом:

Т = |F||┴d|.

При использовании величины общей силы:

T = | F||ma|.

При использовании только части силы, затрачиваемой на вращение рычага:

T = |f_r||LA|.

Для того чтобы найти вращательный момент, используя величину ротационного компонента, пусть его кратчайшее расстояние от оси сустава будет ПР. ПР — это расстояние на рычаге между точкой приложения силы и осью сустава. Поскольку f_r проведен перпендикулярно к рычагу, то ПР будет, по определению, перпендикулярно f_r.

На рис. 2.48 показана сила двуглавой мышцы плеча, действующая под углом примерно 80° к рычагу предплечья. Вращающий момент, создаваемый ОСм, можно рассчитать как |f_r| х ПР, если |f_r| и LA известно. Величину |f_r| можно найти графически или математически, разделив вектор силы ОСм на два компонента. Так же как из двух сходящихся сил можно получить путем сложения один равнодействующий вектор, один вектор можно разложить на два сходящихся компонента. В данном случае векторы будут специально построены так, чтобы один из компонентов |f_r| находился перпендикулярно рычагу. Второй компонент будет вызывать поступательное движение f_t, и этот вектор проводят параллельно рычагу. По сути, поступательный компонент пройдет через ось сустава (хотя такое, как мы увидим позднее, бывает не всегда). Сила, проходящая через ось, не создает вращающего момента, однако придает сегменту линейное движение. Таким образом, разделив ОСм на перпендикулярный и параллельный компоненты, мы получаем как часть ОСм, вызывающую ротацию (часть, действующая перпендикулярно рычагу) и часть ОСм, вызывающую смещение сегмента (часть, действующая параллельно рычагу).

Для разбивки равнодействующего вектора ОСм на рис. 2.48,a на перпендикулярный и параллельный компоненты мы применяем процесс, обратный сложению сил.

Рис. 2.48.Разбивка линии действия мышцы (ОСм) (а) и силы тяжести (СТ) (b) на ротационный (f) и поступательный (f) компоненты

Строится параллелограмм, в котором равнодействующая является диагональю. Здесь, для наших целей, этот параллелограмм всегда будет прямоугольником, стороны которого целенаправленно построены перпендикулярно и параллельно рычагу, т. е. под прямым углом друг к другу. Для построения прямоугольника делается следующее: