Физкультура для всех: для детей и взрослых

Физкультура для всех:
для детей и взрослых


гимнастические упражнения, оздоровительная и лечебная физкультура
Физкультура для всех: для детей и взрослых

Основные понятия в биомеханике движений

Рубрика: Основы лечебной физической культуры

Науку о законах механического движения в живых системах (телах) называют биомеханикой. Для правильного и обоснованного применения лечебной физкультуры и лечении больных необходимо представление о некоторых закономерностях движений человека.

Центр тяжести тела

Когда тело покоится на опоре (или подвешено к ней), сила тяжести прижимает его к опоре (или отрывает от подвеса). Воздействие тела на опору в покое вызывает противодействие последней, направленное на противоположную сторону. По величине противодействия (реакции) опоры судят о величине действия тела на опору. Эта величина является массой тела или силой его тяжести.

В отношении тела человека различают общий центр тяжести (центр массы) для всего тела и центры тяжести для его отдельных звеньев (частей). Общий центр тяжести нормально физически развитого человека находится в области таза приблизительно на уровне второго крестцового позвонка и не является строго фиксированной точкой. Даже при спокойном положении тела перемещение общего центра тяжести происходит постоянно в пределах 5-10 мм. При изменении позы, движениях звеньев тела колебания его могут быть более значительными.

Учет расположения и перемещения общего центра тяжести имеет значение для оценки состояния равновесия тела. Тело находится в равновесии, когда все действующие на него силы уравновешены. Для выяснения равновесия важно определить проекцию общего центра тяжести на площадь опоры. Для этого находят линию гравитации — воображаемую вертикальную линию, проходящую через центр тяжести тела до площади опоры.

Стабильность (устойчивость) равновесия тела на опоре определяется тремя факторами: величиной площади опоры, высотой центра тяжести от опорной поверхности и расположением проекции общего центра тяжести на площадь опоры. Чем ниже расположен центр тяжести и чем ближе к центру площади опоры проходит линия гравитации, тем устойчивее равновесие. Под площадью опоры подразумевается площадь, заключенная между крайними точками опорных поверхностей тела, т. е. площади самих опорных поверхностей и площади пространства между ними.

Следовательно, площадь опоры поддается изменению по величине и форме, в том числе при использовании вспомогательных средств опоры. При обычном вертикальном положении тела линия гравитации проходит в непосредственной близости к центру площади опоры (между стопами в 30 — 50 мм кпереди от оси голеностопных суставов). Тело сохраняет равновесие, если его линия гравитации проходит через площадь опоры. Если линия гравитации выйдет за ее пределы, то равновесие нарушается и тело падает (опрокидывается, перемещается).

Основные понятия в биомеханике движений

Различают два вида раниовесия человека: устойчивое и неустойчивое. Устойчивым равновесием называется такое, при котором общий центр тяжести расположен ниже площади опоры (например, вис на выпрямленных руках). Неустойчивым равновесием называют такое, при котором общий центр тяжести тела расположен выше площади опоры (например, положение стоя на одной ноге). В практике чаще встречается ограниченно устойчивое равновесие, при котором устойчивость сохраняется только в определенных границах отклонений тела, пока линия гравитации проходит в площади опоры.

Человек способен сохранять равновесие и восстанавливать его в случаях нарушения какими — либо возмущающими равновесие силами. Это достигается целенаправленным использованием мышечных движений. Сохраняя положение равновесия, человек управляет своими движениями, активно борется с действием сил, нарушающих его, что принципиально отличается от пассивного уравновешивания неживых тел.

Плоскости и оси движения

Для изучения и регистрации состояния тела человека и его частей принято различать плоскости тела и оси движения. Различают три основные плоскости. Сагиттальная, или переднезадняя (воображаемая), плоскость разделяет тело человека или любую его часть на левую и правую половины (отделы), причем сагиттальную плоскость, проходящую через середину тела, называют срединной плоскостью. Горизонтальная плоскость пересекает тело поперечно, разделяя его на головной (краниальный) и хвостовой (каудальный) отделы.

Основные понятия в биомеханике движений

Горизонтальная плоскость, проведенная на любой конечности, делит ее на проксимальный (ближе к туловищу) и дистальный (далее от туловища) отделы. Фронтальная (параллельная поверхности лба) плоскость делит тело или его части на передний (вентральный) и задний (дорзальный) отделы. Все три плоскости располагаются перпендикулярно друг другу. Всякая другая плоскость может быть только промежуточной по отношению к упомянутым плоскостям.

Все три плоскости при пересечении друг с другом образуют линии, называемые осями вращения. При пересечении сагиттальной и горизонтальной плоскостей образуется сагиттальная ось, и движение вокруг этой оси происходит во фронтальной плоскости. При пересечении фронтальной и горизонтальной плоскостей образуется поперечная ось. Движение воскруг этой оси осуществляется в сагиттальной плоскости. При пересечении сагиттальной и фронтальной плоскостей образуется вертикальная ось. Движение вокруг вертикальной оси происходит в горизонтальной плоскости.

Биомеханика рассматривает аппарат движения человека как управляемые биокинетические цепи, состоящие из звеньев, соединенных между собой суставами, и прикрепляющихся к ним мышц. Вместе они составляют биомеханизм, способный выполнять задаваемые движения. В биокинетической цепи могут сохраняться движения во всех сочленениях, только в части их или это могут быть движения всех звеньев как единого целого. Биокинетические цепи бывают открытые или закрытые (со связанными концевыми звеньями) и в связи с этим имеют различные свойства.

Так, замкнутая биокинетическая цепь не имеет свободного конечного звена, в ней невозможны изолированные движения только в одном суставе. Основная форма движений в суставах — вращение (угловое движение). Максимальное число возможных осей движений в одном суставе — три, и им соответствуют три степени свободы движений.

Различают суставы с одной, двумя и тремя степенями свободы движений. Например, одноосными суставами являются коленный, межфаланговые суставы пальцев, двухосными — лучезапястные суставы, трехосными — плечевой и тазобедренный суставы: Движение в суставе вокруг поперечной оси принято называть сгибанием и разгибанием, вокруг сагиттальной — отведением (кнаружи) и приведением (к срединной плоскости), вокруг вертикальной — вращением, или ротацией (поворот внутрь и кнаружи). Движение вокруг продольной оси конечности или сегмента называют еще пронацией (поворот кнутри) и супинацией (поворот кнаружи). В некоторых суставах возможны еще круговые движения — поочередное пересечение всех осей вращения, при котором свободный конец звена описывает круг (например, плечевой, тазобедренный, лучезапястный суставы).

Основные понятия в биомеханике движений

В соединении двух костных звеньев посредством сустава (биокинетическая пара) возможности движения определяются строением сустава, воздействиями мышц, ограничивающим действием капсулы и связок сустава. Величина подвижности в сочленениях неодинакова у людей разного возраста, пола, связана с индивидуальными особенностями, функциональным состоянием нервной системы. Во всех соединениях костей у женщин подвижность в среднем больше, чем у мужчин; у лиц молодого возраста больше, чем у лиц старшего возраста. При заболеваниях и повреждениях подвижность в суставах может резко уменьшиться.

Измерение движений в суставах

Измерение углов вращения производится с помощью измерительных инструментов. Простейший из них называется угломером, или гониометром, он состоит из транспортира со шкалой 180°, соединенного с двумя браншами. Одна из бранш подвижна. При измерении ось угломера совмещается с осью сустава, а бранши размещаются по оси сочленяющихся проксимального и дистального сегментов. Для преемственности и сравнимости результатов измерений, исключения ошибок необходимы одинаковые методики измерения. Угол максимального разгибания — сгибания сустава в одной плоскости называется амплитудой движения.

Основные понятия в биомеханике движений

При измерении движений в плечевом суставе за исходную величину принимают 0° при опущенной руке и сомкнутых браншах угломера. При измерении движений в локтевом, лучезапястном, тазобедренном и коленном суставах за исходную величину берется 180°. Измерения в голеностопном суставе принято проводить от исходной величины 90°.

Движения туловища в сагиттальной, фронтальной и горизонтальной плоскостях — наклоны, повороты, вращения — осуществляются благодаря подвижным соединениям между позвонками. Подвижность между ними невелика, но в сумме оказывается значительной. Наиболее подвижны шейный и поясничный отделы позвоночника, менее — грудной. Возможны следующие движения туловища: сгибание и разгибание (наклон вперед и разгибание кзади), наклоны в стороны (вправо и влево), ротация вокруг вертикальной оси (поворот вправо и влево) и круговые движения.

Исходное положение (ИП) для измерения движений в суставах шейного отдела позвоночника — сидя на стуле с выпрямленным туловищем и головой, измерение проводят по положению головы. Движения в грудном и поясничном отделах измеряют в положении стоя прямо со слегка расставленными ногами и свободно свисающими руками по линии остистых отростков.

Основные понятия в биомеханике движений

При измерении ротации в поясничном отделе необходимо фиксировать таз, предварительно усадив больного «верхом» на сиденье стула. Движения позвоночника определяют и в градусах (что более сложно), и визуально по максимальным движениям различных отделов.

В шейном отделе позвоночника сгибание в норме совершается до соприкосновения подбородка с грудиной, разгибание — до горизонтального положения затылка, наклоны в стороны — до соприкосновения ушной раковины с надплечьем, при максимальной ротации подбородок касается акромиона. Тренированный взрослый человек при наклоне кпереди может коснуться кончиками пальцев рук пола, не сгибая коленных суставов, при наклоне в сторону кончики пальцев могут коснуться, скользя по наружной поверхности бедра, соответствующего коленного сустава.

lfk_tab_02

Нормальными объемами движений в шейном отделе позвоночника принято считать: разгибание 70°, сгибание 60°, повороты в стороны по 75°, наклоны в стороны по 45°. Наклоны в стороны в грудном и поясничном отделах вместе составляют по 50°. Общая амплитуда сгибания иразгибания в поясничном отделе позвоночника достигает 80°. Суммарные движения всего позвоночного столба возможны в пределах: до 160° — сгибание, до 145° — разгибание, общая амплитуда движения во фронтальной плоскости — до 165° и поворотов в каждую сторону — до 120°.

Рычаги движения

В механике рычагом называется всякая несгибаемая палка, вращающаяся вокруг одной точки (называемой опорной), когда к ней приложена сила и при этом преодолевается какое-то сопротивление или тяжесть. С точки зрения механики каждый сегмент (звено) аппарата движения рассматривают как рычаг, опорной точкой которого является сочленяющийся отдел звена.

Основные понятия в биомеханике движений

Различные свойства рычагов определяются взаимным расположением точки опоры, точек приложения силы и сопротивления рычага. Рычаги бывают 1-го и 2-го рода. Рычаг 1-го рода характеризуется тем, что обе силы направлены в одну сторону, а точка опоры (ось вращения) расположена между точками приложения сил. В рычаге 2-го рода сила и сопротивление имеют различные направления, а точки их приложения расположены по одну сторону от оси вращения. Примером рычага 2-го может быть приподнимание на носок.

Равновесие рычага зависит от длины плеч (расстояний между точками приложения силы и опоры), силы и сопротивления и их величин. Чем длиннее плечо рычага, тем меньшая сила нужна для сохранения его равновесия. Чем короче плечо, тем больше должна быть величина силы.

Следовательно, рычаги с большим плечом силы, чем сопротивления, являются приспособлениями для выигрыша в силе, а с меньшим плечом силы — для выигрыша в расстоянии (в скорости и амплитуде движения) за счет увеличения силы. Например, точка приложения силы (тяги двуглавой мышцы плеча) находится на расстоянии 2 см от оси вращения, а удерживаемый в кисти груз — 25 см. Для поднятия такого груза необходимо усилие двуглавой мышцы, более чем в 10 раз превышающее массу груза.

Эффект работы мышцы в значительной мере зависит от угла, под которым производится ее действие на костный рычаг. Только тяга под углом 90° к рычагу обеспечивает превращение всего усилия мышцы во вращательную силу. Но у человека большинство мышц конечностей располагается вдоль костных сегментов под острым углом и сила сокращающейся мышцы делится на две силы — одна из них направлена параллельно продольной оси сегмента и вызывает его прижатие к смежному сегменту (иногда оттягивание), другая производит полезную работу — вращение сегмента вокруг оси (ротирующая часть силы).

Упоры, висы, ходьба, бег, приседания, прыжки, подскоки с точки зрения биомеханики

Основные понятия в биомеханике движенийУпоры относятся к положениям тела с неустойчивым равновесием. Наиболее типичным является упор лежа. Тело выпрямлено и занимает наклонное положение, голова держится прямо, шейный отдел позвоночника в состоянии небольшого разгибания. Верхние конечности выпрямлены, расположены почти под прямым углом к туловищу и соприкасаются с опорной поверхностью. Нижние конечности также выпрямлены, но находятся под острым углом к опорной поверхности. Все части тела образуют замкнутую кинематическую цепь. Степень устойчивости равновесия сравнительно большая, так как площадь опоры значительных размеров, а высота общего центра тяжести небольшая (30-35 см).

Поэтому в таком положении можно производить различные движения с перемещением частей тела без нарушения равновесия.

К положениям тела при верхней опоре относятся различные висы. Эти положения являются устойчивыми. Наиболее просты из них — «чистый» вис на выпрямленных руках. Тело человека занимает выпрямленное вертикальное положение. Руки подняты вверх, выпрямлены и фиксированы к снаряду. Сила тяжести как бы стремится растянуть тело. Ей противодействует сила мышечной тяги. Работа аппарата движения в этом положении сложна, так как совершается в необычных для организма условиях. Висы относятся к силовым упражнениям. Если в положении виса используется опора ног (смешанный вис), масса тела более равномерно распределяется на мышечные группы, не нарушается функция дыхания. Смешанные висы широко применяют в лечебной физкультуре.

Ходьба — обычная двигательная деятельность человека, это постоянная попеременная активность ног. Когда одна нога, опираясь о землю, служит для поддержки и последующего отталкивания тела (опорная фаза одной ноги), другая, поднятая и висящая в воздухе, перемещается вперед (переносная или маховая фаза другой ноги). Каждая нога последовательно проходит обе фазы — опорную и переносную. Два шага составляют цикл.

Бег — циклические движения шагом, сложный рефлекторный двигательный акт, требующий участия всей скелетной мускулатуры тела, значительного напряжения нервной системы и достаточной физической подготовки человека. Он может дозироваться по скорости, длительности, ширине шага и др.

Приседания — упражнения, выполняемые преимущественно за счет работы мышц нижних конечностей. Стопы могут опираться на площадь опоры всей подошвенной поверхностью или только на головки плюсневых костей и пальцы. Упражнения могут быть облегчены опорой руками в передние поверхности бедер, поддержкой за какой-нибудь предмет. Величина нагрузки дозируется глубиной приседаний, темпом и числом повторений. Упражнения могут быть усложнены и отягощены нагрузкой на свободные руки.

Прыжки характеризуются свободным полетом тела в воздухе в результате отталкивания от опорной поверхности. Основная работа выполняется мышцами нижних конечностей, вспомогательная — мускулатурой туловища и верхних конечностей. Выполнение упражнения обеспечивается одновременным сокращением крупных мышечных групп нижних конечностей, большой амплитудой движений в крупных суставах ног и в плечевых суставах.

Подскоки — это простые прыжки на месте. Основная нагрузка при подскоках падает на сгибатели стопы, В голеностопном суставе при подскоках используется максимальная амплитуда движений. Мышцы тазобедренного и коленного суставов выполняют вспомогательную роль. Движения в этих суставах совершаются с небольшой амплитудой.


Leave a Reply

You must be logged in to post a comment.