Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела

Обозначения сил. Когда при обозначении используется традиция идентификации сил «предмет на предмет», первой частью обозначения силы всегда будет источник силы, а второй — объект, на который она действует. Это означает, что точка приложения всегда находится на втором обозначаемом объекте (объект приложения силы всегда становится ее «именем»). Линия действия и направление силы будут в случае тяги направлены к источнику, а в случае толчка — от источника. Источник толчка (давления) или тяги всегда становится «фамилией» силы.

На рис. 2.3 показан человек, держащий в обеих руках ящик весом в 30 кг. На рисунке можно, используя традицию, о которой мы только что говорили, идентифицировать и обозначить два вектора. Точка приложения вектора Пр. (действие веса коробки на правую руку) находится на правой руке и вектора Лев. (действие веса коробки на левую руку) — на левой руке. Таким образом, Пр. можно предварительно обозначить как «действие предмета на правую руку», а Лев, — как «действие предмета на левую руку».

Рис. 2.3.Примеры векторов Пр. и Лев., представляющих собой контакт (давление) 15 кг коробки на каждую руку, где Пр. — коробка на правой руке, а Лев. — коробка на левой руке

Источник большинства сил, воздействующих на предмет (тело), должен касаться или входить в контакт с объектом. Основным исключением из этого правила, если мы рассматриваем силы, действующие на человеческое тело, является сила тяжести. В качестве допущения принято представлять себе, что сила тяжести «контактирует» со всеми предметами на земле. Нам следует исходить из такого допущения и придерживаться того правила, что сила, действующая на сегмент в теле человека, должна исходить из чего-то касающегося этого сегмента:

• силы, воздействующие на предмет, исходят от вещей, касающихся этого предмета;

• сила тяжести действует на все предметы на земле (т. е. всегда находится в контакте с ними).

На рис. 2.3 руки (кисти) находятся в очевидном контакте с коробкой. Каждый сегмент кисти также находится в контакте со смежным сегментом предплечья. Кроме контакта коробки с кистями и контактов кисти и предплечья, каждая рука находится «в контакте» с силой тяжести. Соответственно, у нас имеются три возможных «имени» для необозначенных векторов. Мы можем еще более сузить имя (источник), понимая, что в данном случае источник может оказывать только давление (действие, направленное от источника), или тягу (действие, направленное к источнику). Давление или тяга, оказываемые предплечьями, должны находиться с ними в одной линии. Поскольку Пр. и Лев. в одной линии с предплечьями не находятся, мы можем предплечьями, как источниками векторов, пренебречь. Коробка будет давить на кисти и таким образом являться вероятным источником векторов Пр. и Лев. Сила тяжести также является вероятной, поскольку в данном случае именно она тянет кисти к земле. Без дальнейшей информации нам не определить, что именно является источником векторов Пр. и Лев — действие силы тяжести на правую и левую кисть или действие на них же коробки.

Если бы были известны масштаб и длина векторов Пр. и Лев. можно было бы сделать конечное определение векторов. Если мы возьмем масштаб 10 см = 30 кг, и векторы Пр. и Лев. будут каждый по 5 см, то величина каждой из сил окажется равной 15 кг. Поскольку коробка действует на каждую кисть с силой 6,8 кг, то она, по всей вероятности, и является источником векторов Пр. и Лев.

2.2. Сила тяжести

Сила тяжести — это сила, действующая на любое тело, находящееся вблизи земной поверхности. Сила тяжести придает вес предметам, который обычно равен массе предмета, умноженной на ускорение свободного падения:

(P = mg) Вес = масса х 9,8 м/с² (величина ускорения свободного падения).

Величина веса, который является силой, выражается в ньютонах в Метрической системе. В Метрической системе мер единицей массы служит килограмм. Единицы массы являются скалярными величинами (не имеющими линии и направления действия), тогда как ньютон является единицей силы, обладающей векторными характеристиками.

Сила тяжести является наиболее постоянной силой, с которой сталкивается тело человека, и ведет она себя вполне предсказуемо. Как величина векторная, ее можно полностью описать при помощи точки приложения, линии действия/направления и величины. Хотя сила тяжести действует во всех точках предмета, основной ее точкой приложения является центр тяжести (ЦТ). Центр тяжести является гипотетической точкой концентрации массы и точкой, в которой происходит действие силы тяжести.

В симметричном предмете ЦТ расположен в геометрическом центре предмета (рис. 2.4,а).

В асимметричном предмете ЦТ смещен к более тяжелому концу, где масса равномерно распределена вокруг точки (рис. 2.4,b).