 |
Экзаменационный билет № 2. 2. Двигательный аппарат как машина. Биокинематические пары, цепи, степени свободы (замкнутые и незамкнутые биокинематические цепи, степени свободы в биокинематических цепях).
|
|
|
|
Экзаменационный билет № 2
1. Инструментальные методы регистрации движений (электрическая тензометрия, вектор-динамография, электромиография, электрогониометрия, спидография, акселерография).
2. Двигательный аппарат как машина. Биокинематические пары, цепи, степени свободы (замкнутые и незамкнутые биокинематические цепи, степени свободы в биокинематических цепях).
Биокинематическая пара — это подвижное (кинематическое) соединение двух костных звеньев, в котором возможности движений определяются его строением и управляющим воздействием мышц.
В технических механизмах соединения двух звеньев — кинематические пары — устроены обычно так, что возможны лишь вполне определенные, заранее заданные движения. Одни возможности не огра-ничены (их характеризуют степени свободы движения), другие полностью ограничены (их характеризуют степени связи)
Различают связи: а) геометрические (постоянные препятствия перемещению в каком-либо направлении, например костное ограничение в суставе) и б) кинематические (ограничение скорости, например мышцей-антагонистом).
В биокинематических парах имеются постоянные степени связи которые определяют собой сколько как максимум и каких остается степеней свободы движения. Почти все биокинематические пары в основном вращательные (шарнирные); немногие допускают чисто поступательное скольжение звеньев относительно друг друга и лишь одна пара (голеностопный сустав) — винтовое движение.
Биокинематическая цепь — это последовательное либо незамкнутое (разветвленное), либо замкнутое соединение ряда биокинематических пар.
|
|
|
В незамкнутых цепях имеется свободное (конечное) звено, входящее лишь в одну пару. В замкнутых цепях нет свободного конечного звена, каждое звено входит в две пары.
В незамкнутой цепи, следовательно, возможны изолированные движения в каждом отдельно взятом суставе. В двигательных действиях движения в незамкнутых цепях происходят обычно одновременно во многих суставах, но возможность изолированного движения не исключена.
В замкнутой цепи изолированные движения в одном суставе невозможны: в движение неизбежно одновременно вовлекаются и другие соединения.
Значительная часть незамкнутых биокинематических цепей оснащена многосуставными мышцами. Поэтому движения в одних суставах через такие мышцы бывают связаны с движениями в соседних суставах. Однако при точном управлении движениями во многих случаях эту взаимную связь можно преодолеть, «выключить». В замкнутых же цепях связь непреодолима и действия мышц обязательно передаются на отдаленные суставы.
Незамкнутая цепь может стать замкнутой, если конечное свободное звено получит связь (опора, захват) с другим звеном цепи (непосредственно или через какое-либо тело).
Степень свободы – возможность выполнить движение в каком-либо направлении. Степень связи – невозможность выполнить движение в каком-либо направлении. Различают связи геометрические (постоянные препятствия, например, костные ограничения) и кинематические (ограничение скорости, например, мышцей-антагонистом).
Если у физического тела нет никаких ограничений, оно может двигаться в пространстве в трех измерениях и вращаться вокруг трех осей. Такое тело имеет 6 степеней свободы. Каждая связь уменьшает число степеней свободы. Фиксация одной точки свободного тела лишает его трех степеней свободы (линейных перемещений вдоль осей координат). Закрепление двух точек оставляет одну степень свободы – вращение вокруг продольной оси тела.
|
|
|
Экзаменационный билет № 3
1. Общие и частные задачи биомеханики. Взаимосвязь биомеханики с другими учебными дисциплинами. Направления развития биомеханики как науки.
Задачи каждой области знания определяют собой ее содержание— ее теорию и метод. Различают общие задачи, охватывающие всю область знания, и частные — важные только для определенного круга изучаемых явлений. Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели.
Всякое изучение движений в конечном счете направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде чем приступить к разработке лучших способов действий, необходимо оценить уже существующие. Отсюда вытекает самая общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. При таком подходе сопоставляют то, что есть в движениях, с тем, что требуется.
Частные задачи биомеханики состоят в изучении движений человека в двигательной деятельности и изучении приводимых им в движение физических объектов, а также в изучении результатов решения двигательной задачи и условий, в которых оно осуществляется.
В биомеханических исследованиях может решаться большое количество отдельных частных задач, которые возникают в связи с многообразными запросами практики. Эти задачи вызваны необходимостью создавать новые системы движений или улучшать существующие, для того, чтобы обучать наиболее совершенным.
2. Равновесие тела человека. Поза и положение тела. Силы, уравновешиваемые при сохранении положения. Условия уравновешивания действия сил. Виды равновесия тела (устойчивое, ограниченно устойчивое, неустойчивое, безразличное).
Равновесным называется такое положение тела, при котором оно может оставаться в покое сколь угодно долго. При отклонении тела от положения равновесия, силы, действующие на него, изменяются, и равновесие сил нарушается. Существуют различные виды равновесия для тела, опирающегося на одну точку:
устойчивое равновесие - при малом отклонении тела от положения равновесия возникает сила, стремящаяся возвратить тело в исходное состояние;
|
|
|
безразличное равновесие - при малом отклонении тело остается в положении равновесия;
неустойчивое равновесие - при малом отклонении тела из положения равновесия возникают силы, стремящиеся увеличить это отклонение.
Примером безразличного равновесия является равновесие тела, закрепленного на оси, проходящей через его центр тяжести. Если ось проходит через другую точку и центр тяжести расположен выше оси, то возможно только неустойчивое равновесие. Равновесие будет устойчивым, если центр тяжести расположен ниже оси.
В положении устойчивого равновесия тело обладает минимальной потенциальной энергией.
Рассмотрим теперь равновесие тела, опирающегося не на одну точку, а на целую площадку. В этих случаях условие устойчивости следующее: для равновесия необходимо, чтобы вертикаль, проведенная через центр тяжести, проходила внутри площади опоры тела
|
|
|
