Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела

В рычагах третьего рода ПУ всегда меньше, чем ПС, поскольку сила действия работает ближе к оси, чем сила противодействия. МПР рычага третьего рода, таким образом, всегда будет меньше 1. Рычаг третьего рода неэффективен в том плане, что усилие, требуемое для придания ему движения, должно быть больше, чем сопротивление. Для того чтобы создать момент больший, чем сила противодействия, сила действия должна быть большей, потому что она работает через меньшее плечо:

• во всех рычагах второго рода МПР рычага всегда больше 1. Величина силы действия может быть (хоть это и не обязательно) меньше, чем сопротивление;

• во всех рычагах третьего рода МПР рычага всегда меньше 1. Величина усилия должна быть больше сопротивления, чтобы сила действия создавала больший момент;

• для рычагов первого рода правил в отношении МПР нет. ПУ может быть больше, меньше, или равно ПС. Это зависит от уровня.

Компромиссы механического преимущества. Уже говорилось, что большинство мышц человеческого тела действует как части рычагов третьего рода, сокращаясь концентрически, при свободном дистальном рычаге. Иными словами, может показаться, что структура человеческого тела неэффективна. Фактически мышцы тела построены так, чтобы брать на себя груз «механического неудобства» и решать задачу движения рычага в пространстве.

На рис. 2.40,а показано сгибание сегмента «предплечье/кисть» (ротация против часовой стрелки) за счет концентрически сокращающейся мышцы (ОСм), преодолевающей сопротивление силы тяжести (СТ).

Рис. 2.40.В механически неэффективном рычаге третьего рода движение точки приложения УП (ОСм) по малой дуге создает большую дугу движения рычага на дистальном конце (а). В механически эффективном рычаге второго рода движение точки приложения УП (СТ) по малой дуге вызывает небольшое увеличение дуги на дистальном конце (b)

Это рычаг третьего рода, поскольку усилие прилагается ближе к оси, чем сопротивление. Уже демонстрировалось, что для того чтобы произвести сгибание сегмента «предплечье/кисть», величина ОСм должна быть существенно большей, чем СТ. Система и в самом деле неэффективна. Однако когда ОСм тянет за место прикрепления (на проксимальной части рычага «предплечье/кисть») по очень маленькой дуге, дистальная часть рычага перемещается по гораздо большей дуге. Хотя сила мышцы, необходимая для движения, была большой, по сравнению с сопротивлением, она вызвала значительное угловое смещение и большую угловую скорость дистальной части сегмента. Там, где задачей человеческой функции является максимальное угловое смещение дистального сегмента в пространстве (за счет расхода энергии), использование рычага третьего рода эту задачу успешно решает. Фактически чем короче плечо рычага усилия (чем меньше механическое преимущество), тем больше угловое смещение и угловая скорость дистального конца рычага для данной дуги смещения за счет силы действия.

В рычагах второго рода в человеческом организме усилие обычно (хоть и не всегда) является внешней силой. Хотя усилие в рычаге второго рода может быть меньше, чем сопротивление, угловое смещение и скорость на дистальном конце сегмента тоже будут меньшими. Малая дуга точки приложения силы действия (СТ) выражается только лишь в небольшом приросте углового смещения дистального сегмента (см. рис. 2.40,b). В любом рычаге второго рода (и в рычаге первого рода, если ПУ больше ПС) рычаг оказывается эффективным в плане силового выхода для создания момента, однако выигрыш в плане углового смещения дистального конца сегмента в пространстве весьма невелик. По сути, большее ПУ (явное механическое преимущество) приводит к меньшему угловому смещению дистального конца для данного усилия:

• когда мышца является источником силы действия, а ПУ меньше ПС, то усилие должно быть довольно значительным, однако, необходимые затраты мышечной силы нивелируются значительным угловым смещением и большой угловой скоростью дистальной части сегмента. Это справедливо (в различной степени) для всех рычагов третьего рода и рычагов первого рода, в которых ПУ больше ПС;

• когда силой действия является внешняя сила, и ПУ больше ПС, то усилие может быть много меньше сопротивления, однако меньшим будет и выигрыш в угловом смещении и скорости. Это справедливо (в различной степени) для всех рычагов второго рода и рычагов первого рода с ПУ большим, чем ПС.