Въведение в биомеханиката и биомеханичните особености на структурата на човешкото тяло

Биомеханика- е наука, която изучава механични явления в живите системи.

Живите системи и механичните явления в тях са много разнообразни. Живите системи включват: различни тъкани на човешкото тяло (кости, мускули, съединителни и др.), Органи и системи (сърдечно-съдови, дихателни, мускулно-скелетни и др.), Човек или група хора и др. Механичните явления също са разнообразни. Те включват: механичните свойства на тъканите на човешкото тяло, механиката на движението на кръвта през съдовете, механиката на раждащия акт и други. Но най-често основният предмет на биомеханичните изследвания е механичното движение на животните, включително хората.

Биомеханиката като научна област на познанието се развива в различни посоки. Нейните знания и методи се използват широко в роботиката, при изучаването на двигателни действия в производствени условия, в медицината, в космонавтиката и др. Физическата култура и спортът също се нуждаят от познания по биомеханика.

Основните задачи на спортната биомеханика са:

1. Изучаване на техниката на тренировка и състезателни спортни упражнения.

2. Изследване на структурата и свойствата на двигателния апарат на човека.

3. Изучаване на двигателните способности на човека (сила, скорост, издръжливост и др.).

4. Биомеханично обосноваване на конструкцията на симулаторите и изискванията към тях
използване в тренировъчния процес.

5. Биомеханични аспекти и профилактика на спортни травми.

6. Изучаване на индивидуални и групови характеристики на движенията и моториката
човешките възможности.

Връзката на връзките на човешкото тяло и степента на свобода

Пасивната част на човешката двигателна система включва кости, стави и връзки, които образуват човешкия скелет. В биомеханиката е обичайно да се разглежда като система с много връзки, състояща се от подвижно свързани твърди връзки. Известно е, че човешкият скелет се състои от повече от 200 кости. За удобство на описанието му понятия като кинематична двойка, кинематична верига и степени на свобода.

Кинематична двойка - това са две връзки, подвижно взаимосвързани. Пример за кинематична двойка са рамото и предмишницата, свързани с лакътна става.

Кинематична верига - това е последователна или разклонена връзка на кинематични двойки. Разграничаване на затворени и отворени кинематични вериги. Пример за затворена верига е последователната връзка на две ребра, гръдната кост и прешлен в гръдния кош. Отворената кинематична верига включва неподдържан крак във фазата на прехвърляне при ходене.

Степени на свобода - това е броят на независимите ъглови и линейни движения на тялото. По отношение на човешкото тяло, понятието "степени на свобода" характеризира степента на подвижност на кинематичните двойки, вериги и цялото човешко тяло. Тъй като в ставите са възможни главно ротационни движения, степента на свобода в тях се определя от независими ъглови движения, чийто брой зависи от формата и структурата на ставата. Така например, в лакътната става има две степени на свобода (разгъване-удължаване и пронация-супинация), а в тазобедрената става има три степени на свобода

Теория и методология на фитнес тренировките

(флексия-екстензия, абдукция-аддукция и пронация-супинация). За да определите броя на степени на свобода в кинематична верига, добавете степента на свобода на всички стави в тази верига. Човешкото тяло има 244 степени на свобода, което показва колосалната му подвижност и следователно необходимостта от контрол на движенията на такава сложна система.

Мускулна биомеханика

Скелетните мускули са основните двигатели на нашето тяло. Техният брой надхвърля 600. От биомеханична гледна точка основните показатели за тяхната активност в човешкото тяло са силата на тягата и скоростта на промяна в дължината. Трябва да се подчертае, че мускулът може само да дърпа, не може да тласка. Ето защо са необходими поне два мускула-антагониста, които да контролират движенията в ставите по отношение на една или друга степен на свобода. В действителност има много повече от тях, което създава значителни трудности при разбирането как мозъкът разпределя степента на участие на мускулите в ставните движения. Това е един от нерешените проблеми на организацията на човешките движения, който в биомеханиката се нарича проблем на излишъка в контрола на мускулната дейност.

Експерименти върху изолирани мускули на животни и хора показват, че тяговата сила на мускула се състои от два компонента. Един от тях, нека го наречем активен компонент, поради съкратителните възможности на мускулната тъкан. Друг компонент на силата възниква, когато мускулът е опънат и се дължи на наличието на съединителна тъкан в него, която се държи като пружина и е способна да натрупва еластична деформационна енергия, когато мускулът е опънат. Нека го наречем пасивен компонент мускулни дърпащи сили. Трябва да се подчертае, че активното сцепление е придружено от изразходването на химическа енергия, складирана в мускулите, и, като следствие, води до умора. Пасивният компонент на тяговата сила е от чисто механичен характер и не изисква разход на химическа енергия.

Помислете за основните зависимости, които разкриват същността на механиката на мускулната контракция.

На фиг. 6 показва зависимостта на тяговата сила на изолиран мускул от неговата дължина. Вижда се, че с увеличаване на дължината на мускулите общата тягова сила (а) се увеличава, но активният (в) и пасивният (б) компонент на силата се променят по различни начини. Силата на еластична деформация (b) се увеличава нелинейно с увеличаване на дължината на мускулите. Активната сила (c) първо се увеличава и след това намалява, т.е. максималната сила на сцепление се наблюдава при определена оптимална дължина на мускула, която се нарича дължина на покой. Обърнете внимание, че в зависимост от количеството на съединителната тъкан в мускула, естеството на кривите на силата и дължината и дела на приноса на активни и пасивни сили към общата сила на сцепление на мускула (Фиг. 6-1, II и III).