Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - [33]

• из точки приложения равнодействующей силы проводится вектор компонента f_r, перпендикулярно длинной оси движущегося рычага;

• из этой же точки приложения равнодействующей силы проводится вектор компонента f_t, параллельно длинной оси движущегося рычага;

• от окончания равнодействующего вектора проводится линия, параллельная f_r.

Таким образом, мы построили прямоугольник, диагональю которого является ОСм.

Составляющие векторы f_r и f_t являются сторонами построенного прямоугольника. Если известен масштаб диаграммы, то графическое решение позволяет измерить компоненты и рассчитать величины. Например, если взять масштаб на рис. 2.48, a как 1:16 см = 4,5 кг, то вектор ОСм имеет размерность в = 145 кг. Поступательный компонент ОСсм = 23 кг, ротационный компонент будет иметь величину в ~= 86 кг. Заметим, что величина равнодействующей не равна арифметической сумме компонентов |f_r| и |f_t|. В любой системе сходящихся сил сумма компонентов всегда будет больше, чем величина равнодействующей. Определение величин составляющих векторов можно также провести тригонометрическим методом. Если известны величина общей силы и ее угол приложения, то:

|f_r| = F∙sinQ;

|f_t| = F∙cos Q.

При любом угле приложения силы, компоненты |f_r| и |f_t| всегда будут в строго пропорциональных отношениях с общей силой и друг с другом. Например, на рис. 2.48 |f_r| почти в 4 раза больше, чем |f_t|. Это будет справедливо, независимо от величины равнодействующей (в данном случае, Fms). Если величина Fms увеличивалась или уменьшалась бы, то величина как |f_r|, так и |f_t| увеличивались и уменьшались бы пропорционально. Вектор |f_r| оставался бы при этом примерно в 4 раза длиннее |f_t|.

Поступательный компонент любой силы представляет ту ее часть, которая вызывает линейное движение рычага. Поступательный компонент не «тратится», он просто действует в определенном направлении, способствуя любому движению, кроме вращения. В организме человека этот компонент силы может быть направлен либо к анализируемому суставу, либо от него. Поступательное усилие, действующее в направлении сустава, пытается переместить сегмент сустава по направлению к смежному сегменту. Поскольку сегменты при этом сближаются, то поступательное усилие, направленное к суставу, называется компрессионным компонентом. Компрессионный компонент обычно способствует устойчивости сустава, сохраняя контакт между соприкасающимися суставными поверхностями. И наоборот, поступательное усилие, направленное от сустава, стремится разделить смежные суставные сегменты, поэтому его называют компонентом расхождения или разделения. Силы расхождения, действующие в коленном суставе и вызванные применением внешней силы (груза), были показаны в примере с вытягиванием ноги на рис. 2.24.

На рис. 2.48,b показано графическое разделение силы тяжести, действующей на предплечье, на ротационный и поступательный компоненты. В данном случае, равнодействующая G способствует ротации и смещению в равной мере, поскольку величины обоих компонентов почти одинаковы. Поступательный компонент силы тяжести направлен к локтевому суставу (ось движения предплечья) и, соответственно, является компрессионной силой.

Было показано, что действие постоянной силы на рычаг, когда он вращается вокруг суставной оси, вызывает изменение углов приложения силы и, соответственно, изменение вращающего момента. Поскольку ротационный компонент силы — это та ее часть, которая создает вращающий момент, изменение момента при постоянном усилии должно означать изменение величины данного компонента. Аналогичным образом изменение ротационного компонента должно указывать на изменение пропорции общей силы, идущей на поступательное движение, поскольку величины ротационного и поступательного компонента находятся в обратной пропорциональной зависимости. Иначе говоря, при увеличении доли общей силы, действующей перпендикулярно рычагу, будет наблюдаться одновременное уменьшение доли силы, действующей параллельно рычагу (и наоборот):

• если вращающий момент постоянной силы изменяется при движении рычага в пространстве, должен изменять угол приложения силы;

• если угол приложения силы изменяется, относительные значения ротационного и поступательного компонентов также должны изменяться.

Изменение момента, создаваемого постоянной силой при движении рычага вокруг оси сустава может рассматриваться либо как функция изменения ma (расстояние от оси сустава), либо как изменение ротационного компонента (доли силы, действующей перпендикулярно рычагу). Соответственно, можно считать, что эти два параметра прямо пропорциональны. На рис. 2.42 было показано изменение ma силы бицепса при четырех различных положениях локтевого сустава.

На рис. 2.49 показана ma же самая сила, и те же самые положения (35°, 70°, 90° и 145° локтевого сгибания), но на этот раз указывающие на изменение величины ротационного компонента.

Рис. 2.49.Изменение величины ротационного и поступательного компонента при: 35° (a), 70° (b), 90° (c) и 145° (d) сгибания локтевого сустава

При сгибании в локтевом суставе, равном 90°, ОСм уже действует под прямым углом к рычагу, т. е. ОСм и |f