Скелет человека и законы механики

Скелет человека и законы механики Движение играет огромную роль в ж изни всех живых существ , В том числе и человека . Активные перемещения в пространство является основным отличием живо тных от растений . Движение служит одной из главных приспособительных реакций животного к окружающей среде , оно осуществляется двигат ельным а ппаратом. Двигательный аппарат человека состоит из костей , соединений между ними и мышц . Движения происходят в местах со единения костей . Мышечная ткань, основным свойством которой является сп особность сокращатся , приводит в движение костные рычаги . Кос ти и их соединения относятся к пасс ивной части двигательного аппарата , а мышцы – к его активной части . Опорные систем ы , как правило , обеспечивают характерню форму тела , а она в свою очередь обусловлен а определенными потребностями организма . Основные ф ункции скелета человека. ОПОРА . Скелет служи т жестким устойчивым к сжатию каркасом те ла . Он помогает телу сохранять определенную форму . У людей скелет обеспечивает опору для всей массы тела , противодействуя силе тяжести и приподнимает тело над землей . Это облег чает человеку передвижение по суше . Внутренние органы оказываются прикрепленн ыми к скелету . ЗАЩИТА . У чело века , например , черепная коробка обеспечивает защиту головного мозга и органов чувств (з рения , обоняния равновесия и слуха ), позвоночни к – защиту спи нного мозга , а ребр а и грудина – защиту сердца , легких и крупных кровеносных сосудов. ДВИЖЕНИЕ . Скелет , построенный из жесткого материала , служит местом прикрепления мышц . При сокращении мы шц части скелета работают как рычаги , и это приводит к различным дв ижениям. Основные в иды соединения костей. НЕПРЕРЫВНЫЕ – фиб розные соединения , когда кости связаны одна с другой с помощью прокладки между ним и из оформленной плотной соединительной ткани , хряща или кости. ПРЕРЫВНЫЕ – синовиальные соединения – с уставы , ко гда между сочленяющимися костям и находятся суставная полость , а кости удерживаютя одна около другой с помощью замкнутой суставной капсулы и подкрепляющих ее связок и мы шц. Если в образовании сустава участвуют две кости – это простой су став . Сустав , образов анный тремя или несколькими костями , называют сложным. Суставные поверхности костей по форме можно сравнить с отрезками различн ых геометрических тел вращения . В соответстви и с этим суставы подразделяются на : шаровидные , эллипсовидные , циллиндрические , бло ковидные , седловидные и плоские. Форма суставной поверхностей опред еляет объем и направление движений , которые совершаютя вокруг трех взаимоперпендикулярных осей. Суставы , соединяя части тела человека в одно целое , в то же время позво ляют осуществлять дв ижения этих частей в значительном объеме . Для характеристики д вижений частей тела и их перемещения в пространстве применяется понятие степеней свободы тела . Сво бодно перемещаюшееся в пространстве тело имее т шесть степеней свободы , а у закрепленног о в одной точке тела остаются три степени . Тело , закрепленное в трех точках , не подвижно. Кости скелета , соединенные суставами , обра зуют кинематические цепи . Если кинематические цепи заканчиваются свободно , они называются открыт ыми. Примером открытой кинематичес кой цепи может служить любая конечность . Если же кинематическая цепь замыкается , т.е . последний ее элемент замыкается с пер вым , она превращается в замкнуту ю . Замкнутая кинематическая цепь представлена в соединении ребер с позвоноч ником и грудиной . Подвижност ь кинематических цепей обес печивается работой мышц . Мышцы , действуя на кости , вращают их вокруг осей суставов . Такая система представляет собой особый рычаг. Примером рычага может служить работа мышц при удержании головы или тела в тазобедренном суставе . Д ругим примером рычага является удер жание груза в руке , согнутой в локтевом суставе . Для равновесия рычага необходимо , ч тобы действующие на него моменты сил были раны по величине и противоположны по знаку . Моментом силы называется произведение силы на его плечо . Чем длиннее одно плечо рычага , тем меньшую силу над о приложить для сохранения равновесия в э том рычаге . Иначе говоря , по “золотому пра вилу” механики , если на одном плече рычага есть выигрыш в силе , то на другом – проигрыш в расстоянии . В двигательн о м аппарате человека мышцы проигр ывают в силе , но выигрывают в расстоянии . Это создает значительные нагрузки на кос тно-мышечный аппарат , которые могут в нескольк о раз превышать перемещаемый или поднимаемый груз . При различных движениях и положения х туловищ а возникают нагрузки на растяжение и кручение . Возможность обеспечения нормальной работы опорно-двигательного аппарата обеспечивается механическими свойствами тканей . При испытании костной ткани на сжатие и растяжение установлено , что компактное ве щество к о сти в пять раз прочн ее железобетона и при растяжении выдерживает такое же придельное напряжение , как латун ь. Создаваемая работой мышц силы передаются на кости по средством сухожилий , которые облаладают значительной прочностью главным о бразом на разрыв . Так ахиллова сухожилие взрослого человека выдерживает нагрузку от 270 – 500 кг. Большое значение имеют биомеханические исследования для профилактики деформаций опорн о-двигательного аппарата . Изучение распределения н агрузок по стопе позволяет создать рациона льную норму . Биомеханические обоснования конструкции мебели формирует правильную осанку . Специальные стулья , предназначенные для работн иков сидячих профессий , позволяют уменьшить н агрузку на межпозвоночные диски почти в 2 раза. Существует раздел биологии , рассматриваю щий биологический объекты в свете законов механики – биомеханика .