Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - страница 31
Силы, изученные выше, имели линии действия, совпадающие или пересекающиеся. Однако на рычаги в теле человека
действуют также и силы с линиями действия, которые и не совпадают, и не пересекаются. Довольно несложно обнаружить в теле человека силы, действующие на один и тот же объект и параллельные друг другу. Система параллельных сил существует, если на один и тот же рычаг действуют две или более параллельно направленные силы, но действуют они на некотором расстоянии от оси, вокруг которой этот рычаг вращается. Каждая из сил в параллельной системе будет пытаться вызвать вращение рычага вокруг оси. Для лучшего понимания действия, которое параллельные силы оказывают на жесткие рычаги скелета, нам следует вспомнить принципы действия рычага.
2.8.1. Рычаги первого, второго, третьего рода. Вращающий момент
Рычаги первого рода. Система рычагов первого рода возникает тогда, когда две параллельные силы (или две параллельные равнодействующие) действуют по сторонам от оси, вызывая (или пытаясь вызвать) вращение рычага в противоположных направлениях. Как правило, в качестве примера рычага первого рода, на который воздействуют силы, приводятся детские качели (рис. 2.31,а). На рычаг, или качели, действуют четыре силы (поскольку в контакте с ним находятся четыре вещи). Это контакты человека A, человека B, клина и силы тяжести.
На рис. 2.31,b показано схематическое изображение рычага и сил, действующих на него.
Рис. 2.31. Рычаг первого рода: детские качели (a). В контакте с рычагом находятся люди A и B, сила тяжести (СТ) и клин (КК), который служит осью (b)
Силы «клин-качели» (КК) и «сила тяжести-качели» (СТК) действуют на ЦТ качелей и входят в линейную систему сил. Поскольку эти силы не удалены друг от друга (они составляют линейную систему сил), или не удалены от оси (клина). Мы будем при движении их игнорировать, и сосредоточим внимание на векторах A и В. На рис. 2.32 показаны качели и те же силы, но только они обозначены не так, как на рис. 2.31,b.
Рис. 2.32.Система рычага первого рода:
>УП — усилие, действующее на расстоянии ПУ (плечо усилия) от оси; R — сопротивление, действующее на расстоянии ПС (плечо сопротивления) от оси
Сила B называется усилием (У). Она определяется как сила, вызывающая вращение рычага. Сила A обозначается как сила сопротивления (R). Сила сопротивления — это сила, которая препятствует вращению рычага (действует в направлении, противоположном вращению). Понятно, что это предполагает, что вращение рычага вызывается человеком B, т. е. качели идут вниз со стороны человека B. Если качели находятся в равновесии, то выбор силы, которую обозначают как усилие, и которую обозначают как сопротивление, может быть произвольным. Если равновесия нет (рычаг вращается), то вращение рычага всегда происходит в направлении действия усилия, или если формулировать точнее, усилие — это сила, осуществляющая тягу в направлении движения.
Плечо рычага (ПР) в системе параллельных сил — это расстояние от оси до точки приложения силы к рычагу. Термин «плечо рычага» используется в этой книге для того, чтобы описать, насколько далеко от оси действует сила; к собственно длине рычага он отношения не имеет. Под плечом усилия (ПУ) подразумевается расстояние от места приложения усилия до оси. Аналогичным образом, плечо сопротивления (ПС) — это расстояние от точки приложения силы сопротивления до оси (см. рис. 2.32). В рычаге первого рода ПУ может быть больше, меньше, или равно ПС (рис. 2.33), поскольку ось может находиться в любом месте между усилием и сопротивлением, при этом классификация рычага не изменяется.
Рис. 2.33. В системе рычага первого рода ПУ может быть:
>а — больше, чем RA; b — меньше ПС; c — равно ПС
В теле человека довольно немного рычагов первого рода. На рис. 2.34 показаны две параллельные силы, действующие на рычаг предплечья: первая — это сила, с которой трицепс действует на локтевой отросток и вызывает ротацию по часовой стрелке, а вторая — это равнодействующая внешняя сила, толкающая предплечье вверх, против часовой стрелки.