Один на один с врагом

Тогда по условию прочности предельно допустимая нагрузка на одну ногу Р = S[φ] = 2,8.10 – 4.1,2.108 = 3,36.104H(3360 кгс), то есть при превышающей нагрузке голень ломается.

Проанализируем нагрузки, которые возникают в экстремальных ситуациях (при прыжках, падениях и пр.). В качестве примера рассмотрим прыжок человека массой М = 70 кг с высоты h = 5 м.

Вероятны два случая:

1. Человек после прыжка приземляется, сгибая ноги в коленях. При расчете примем, что перемещение тела при приземлении составляет φ_l = 0,5 м; ускорение g =10 м/с².

Нагрузка на голень при столкновении с землей: Р1 = mgh/φl = 70.10.5/0,5 = 0,7.104 Н (700/кгс). Так как Р1<Р, прыжок, скорее всего, закончится весьма благополучно.

2. Человек приземляется, не сгибая ноги в коленях. При расчете примем, что перемещение тела при этом составляет φl = 1 см.

Тогда сила, действующая на голень при столкновении с землей, равна

P₂ = 70.10.5/1.10-2 = 3,5 ^. 104 Н (3500 кгс).

Прыжок в этом случае, к сожалению, закончится плачевно, так как Р₂ > Р.

Вот почему при прыжке с заданной высоты ноги следует держать вместе, полусогнутыми. Это относится и к случаю приземления при прыжке с парашютом. Если перед столкновением с землей не удалось развернуться по ветру, то при боковом сносе ни в коем случае нельзя выбрасывать ногу навстречу приближающейся земле, пытаясь избежать падения.

Трудности управления движениями

Управление движениями тела – эта как будто совершенно естественная и сама собою разумеющаяся вещь – оказывается очень сложным процессом, требующим совместного и согласованного участия очень многих физиологических систем и устройств.

Сложность управления опорно-двигательным аппаратом является, по Бернштейну, «многотрудной» задачей.

Первая трудность

Потребность непрерывного распределения внимания между десятками подвижных шарниров, если бы все элементы сложного движения должны были управляться сознательно, с обращением внимания на каждый из них.

Вторая трудность

Необходимость преодоления непомерно огромного избытка степеней подвижности, которыми насыщено тело человека.

Третья трудность

Управление движениями посредством упругих тяг, каковыми являются мышцы опорно-двигательного аппарата человека.

Управление движениями в физиологии называют координацией движений.

Координация движений есть не что иное, как преодоление избыточной подвижности органов движения, то есть превращение их в управляемые системы. Нетрудно дать точное обозначение и тому основному принципу, который позволил природе обеспечить управляемость костно-мышечных двигательных аппаратов, принципу, опирающемуся на контролирование движений органами чувств. Это принцип внесения непрерывных поправок в движение на основании «донесений» органов чувств – то, что на языке артиллеристов называется корректировкой стрельбы. В физиологии его называют принципом сенсорных коррекций. Мышечно-суставная чувствительность является основной и ведущей в преобладающем большинстве случаев управления движениями. Вся совокупность органов этого вида чувствительности собственного тела называется проприоцептивной системой. Чувствительные окончания органов этой системы (рецепторы) рассеяны повсеместно в мышечных пучках, в сухожилиях, в суставных сумках. Они сигнализируют о положении звеньев тела, о суставных углах, о напряжениях в мышцах и т. д. Вся сигнализация этой системы дает мозгу исчерпывающие сведения как о положении всего тела в пространстве, так и о положении и движениях отдельных его частей. Таким образом, основным принципом, который позволил природе преодолеть избыток степеней подвижности и обеспечить управление двигательным аппаратом, является принцип, опирающийся на контролирование движений посредством органов чувств.

Зрение – главенствующий орган чувств у человека – участвует в управлении огромным количеством движений. Это, по преимуществу, точные ручные рабочие операции, метательные движения, требующие прицеливания (стрельба, метания в цель, игровые виды спорта). Осязание соучаствует со зрением в большинстве точных движений тела и его частей в пространстве, а также в большом количестве трудовых операций. Слух мобилизуется в меньшей мере вкупе с другими органами чувств. Но чаще всего бывает очень трудно расчленить роли перечисленных органов чувств в коррекции сложных движений.

Основной принцип, который позволил природе преодолеть избыток степеней подвижности, – контролирование движений посредством органов чувств.

Основы биомеханики мышц

Известно, что мышца управляется центральной нервной системой. Биомеханика рассматривает, что происходит с состоянием и положением мышцы в результате нервных влияний, т. е. связь линейных перемещений концов мышц (кинематика движения) и усилий, развиваемых ею (динамика движения). Механика мышечного сокращения заключается в связи напряжений в мышце с её деформацией.

Для полного описания биомеханических свойств мышц используют следующие определения: