Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - страница 44
) прямо пропорциональна неуравновешенному моменту (Т), действующему на рычаг и обратно пропорциональна массе (m) перемещаемого рычага:
a>угловое = T/m.
Угловое ускорение, как отмечалось ранее, добавляет к рычагу новый набор сил, которые в данной книге не рассматриваются; достаточно просто понимать, что сама по себе величина неуравновешенного момента, действующего на рычаг, может оказаться причиной недооценки всех сил, действующих на рычаг, находящийся в состоянии углового ускорения.
Сила, или силы, действующие параллельно рычагу (предположим, что они лежат в одной линии с осью сустава), не оказывают влияния на вращение рычага, но вызывают его поступательное движение. Для того чтобы рычаг был в линейном равновесии, арифметическая сумма всех параллельных сил, действующих на рычаг, также должна быть равна нулю.
На рис. 2.53,а показано действие силы тяжести (СТ) на зависимую (свободно висящую) ногу (сегмент «голень/стопа»).
Рис. 2.53.Действие силы тяжести (СТ) на зависимую ногу:
>а — висящая голень находится в ротационном и линейном равновесии. Сила тяжести нейтрализована тягой связок колена (ТСК); b — четырехглавая мышца бедра разгибает коленный сустав. Линейное равновесие достигается поступательным усилием четырехглавой мышцы (ftq1), поступательным действием силы тяжести (ftq2) и давлением бедренной кости на большую берцовую кость (БК-ББК) (ftq3)
Общая сила СТ параллельна рычагу и является чистой силой растягивания. Поскольку перпендикулярные силы на ногу не действуют, то и вращающих моментов здесь быть не может, и нога должна находиться в ротационном равновесии. Однако для расхождения коленного сустава не может существовать только одной направленной вниз и действующей независимо поступательной силы. Соответственно, должна существовать уравновешивающая и направленная вверх (компрессионная) сила (или комплекс сил), равная по величине. Компрессионные силы создаются преимущественно мышцами, и в данном примере такое усилие должно создаваться именно мышцей. Однако если человек находится в полностью расслабленном состоянии, то мышца развивает очень малое усилие или не развивает его вообще. Сила, необходимая для создания линейного равновесия, должна исходить из какого-то иного источника, находящегося в контакте с ногой. Эта сила может обеспечиваться направленной вверх тягой связок коленного сустава, находящихся в контакте с голенью и способными «тянуть» голень вверх с достаточной силой. Поскольку связки окружают коленный сустав, равнодействующую связочную силу можно рассматривать в данной ситуации, как действующую через коленный сустав и создающую через него абсолютное значение поступательной силы.
На рис. 2.53,b показана нога в состоянии разгибания в коленном суставе. Разгибание происходит за счет четырехглавой мышцы бедра, преодолевающей действие силы тяжести (заметим, что векторы построены не в масштабе). Так как нога разогнута, то должен присутствовать результирующий момент, действующий против часовой стрелки. В данном примере сила четырехглавой мышцы бедра будет силой действия (вызывающей движение), а сила тяжести будет силой сопротивления, или противодействия. Силы четырехглавой мышцы (ОСм) и тяжести (СТ) были разложены по компонентам.
Хотя нога может вращаться в разгибании и таким образом испытывать угловое ускорения (абсолютная T > 0), она должна находиться в линейном равновесии, иначе сустав разрушится, и нога будет ускоряться вверх уже с отрицательным углом. Сумма параллельных (поступательных) компонентов, действующих на ногу, таким образом, должна быть равна нулю. Поступательный компонент силы тяжести (f>tq) равен 2,3 кг и действует на расхождение сустава. Поступательный компонент четырехглавой мышцы бедра (f>tq) является компрессионной силой и равен 23 кг. Таким образом, представляется, что чистая компрессионная сила равна 20 кг, и она должна тянуть большую берцовую кость с ускорением к бедренной кости, пока обе кости не соприкоснутся. Как только они соприкасаются, возникают две силы: «большая берцовая кость и бедренная кость» (ББК-БК) и «бедренная кость, и большая берцовая кость» (БК-ББК). Поскольку нам интересно, находится ли в линейном равновесии большая берцовая кость, мы видим, что БК-ББК равна по величине и противоположна по направлению абсолютной величине силы компрессии, если только нет других сил, которые надо учитывать. Сила реакции сустава — это простая пара «действие-противодействие», или комплекс контактных сил, действующих в двух смежных костных сегментах.