Стан рівноваги тіла людини
Зміст
Вступ
1. Види
рівноваги
2. Умови
збереження рівноваги тіла і ступінь його стійкості
3. Діючі
сили і рівновага
4. Центр
тяжіння тіла людини
5. Центр
об`єму тіла людини
6. Питома
вага тіла людини
Висновок
Список
літератури
Стан рівноваги характеризується положенням тіла в
просторі. На стан рівноваги впливає багато факторів. Морфологія положення або
руху тіла вивчається на основі зорового образа, що виник за даними візуального
ознайомлення з виконуваною вправою, а також при використанні фото-и
кінодокументації. При цьому звертається увага на симетричність положення або
руху, наявність і вид опори, взаємне розташування частин тіла.
Морфологія руху включає його загальну
характеристику, поділ на окремі фази і розгляд них.
Характеристика положення або руху тіла з позицій
законів механіки необхідний для розуміння роботи рухового апарата. Біомеханічне
осмислення форми і структури руху або положення тіла людини для морфолога не
самоціль, а, лише дуже важлива передумова детального анатомічного розбору руху
або положення тіла.
1. Види рівноваги
Вид рівноваги визначається по співвідношенню
площі опори з положенням ОЦТ тіла.
Площа опори визначається площею опорних поверхонь
тіла і величиною простору, укладеного між ними. Площа опори завжди враховується
при анатомічному аналізі фізичних вправ. Від неї залежить стійкість тіла: вона
тим більше, чим більше площа опори. Так, стійкість тіла в стійці ноги нарізно
більше, ніж у стійці ноги разом; у стійці на двох ногах - чим у стійці на одній
нозі; на лижах - чим на кониках; у стійці фехтувальника або боксера при
розставлених ногах - чим у звичайному положенні коштуючи (тому і маневреність
рухів без утрати рівноваги в спортивному двобої досить велика).
Якщо площа опори розташована нижче ОЦТ тіла, то
рівновага нестійка або, по визначенню Д.Д. Донського, обмежено стійка. Якщо
площа опори знаходиться вище ОЦТ тіла, рівновага стійка (тіло, виведена з цього
положення, може без участі внутрішніх сил прийти у вихідне).
Рівновага тіла в тому або іншому положенні
зберігається за умови, якщо вертикаль ОЦТ тіла проходить усередині площі опори.
Якщо ж вона виходить за межі границь площі опори, рівновага порушується - тіло
падає. Ступінь стійкості тіла при виконанні вправи залежить від висоти
розташування ОЦТ тіла і від величини площі опори. Чим нижче розташований ОЦТ
тіла і більше площа опори, тим стійкість більше. Кількісною характеристикою
ступеня стійкості тіла є кут стійкості. Він утворений вертикаллю, опущеної з
ОЦТ тіла, і лінією, проведеної з нього до краю площі опори. Чим більше кут
стійкості, тим стійкість тіла більше. Величина кута стійкості визначає
можливості переміщення тіла без утрати рівноваги.
Для правильного анатомічного трактування роботи
рухового апарата необхідно попередньо з'ясувати умови руху з урахуванням
рівності дії протидії, проявів інерції, збереження моменту кількості рухів і
інших закономірностей.
Кожен рух, вироблений людиною, і будь-яке
положення, у якому він знаходиться, обумовлені взаємодією ряду сил. Сили, що
діють на тіло людини, розділяються на зовнішні і внутрішні.
Зовнішні сили прикладені до людини ззовні або
виникають при його взаємодії з зовнішніми тілами (супротивником, спортивними
снарядами й ін.). Найбільше значення для анатомічного аналізу положень або
рухів людини мають сила ваги (сила гравітації), сила реакції опори і сила опору
середовища. Кожна з цих сил характеризується величиною, напрямком і точкою
додатка.
Сила реакції опори являє собою протидію опорної
поверхні при тиску на неї. Сила реакції опори при вертикальному положенні тіла
дорівнює силі ваги (дія дорівнює протидії), але протилежна їй по напрямку. При
ходьбі, бігу, стрибках у довжину з місця сила реакції опори спрямована до тіла
під кутом від опорної поверхні і може бути розкладена за правилом паралелограма
сил на дві складові: вертикальну і горизонтальну. Вертикальна складової сили
peaкції опори (сила нормального тиску) спрямована нагору і взаємодіє із силою
ваги, горизонтальна (сила тертя) впливає на переміщення тіла. Якби не існувало
тертя, людина не могла б ходити і бігати: нога, якою відштовхується, сковзала б
назад і переміщення тіла було б неможливим (щось подібне спостерігається при
ходьбі по слизькому льоду).
Сила опору середовища діє на тіло людини при його
рухах у повітряній (при сильному вітрі або швидкому бігу) або водному
середовищу (плавання). Вона залежить від площі лобової поверхні опору тіла,
швидкості руху і щільності середовища. Зі зменшенням лобової поверхні (наприклад,
при низькій посадці велосипедиста) опір середовища зменшується.
Внутрішні сили виникають усередині тіла людини
при взаємодії частин тіла. Внутрішні сили розділяються на пасивні й активні. До
пасивних внутрішніх сил відносяться: сила еластичної тяги м'яких тканин
(зв'язок, суглобних сумок, фасцій, м'язів і ін.), що виникає при їх розтяганні,
сила опору кісток, хрящів, обумовлена їх фізико-хімічними властивостями, а
також сила молекулярного зчеплення синовіальної рідини, що знаходиться в
порожнині суглобів.
Основною активною внутрішньою силою є сила
скорочення м'язів. Величина сили скорочення м'язів залежить від анатомічних і
фізіологічних умов. Напрямок її визначається рівнодіючої.
Якщо сили, що діють на тіло, урівноважені, то
воно знаходиться в спокої; якщо ж їх рівнодіюча не дорівнює нулю, то тіло
переміщається в напрямку цієї рівнодіючої. Кожна із сил може бути рушійною або
гальмуючою. Наприклад, сила ваги при русі вниз є рушійною силою, а при русі
нагору - гальмуючою. При русі по горизонталі силу ваги умовно вважають
нейтральної. Сила побіжного вітру, наприклад, при ходьбі - рушійна сила, а сила
зустрічного вітру - гальмуюча.
Варто розрізняти загальний центр ваги (центр мас)
тіла (ОЦТ тіла) людини і центри ваги окремих частин тіла.
Загальним центром ваги тіла людини називається
точка дії рівнодіючої всіх сил ваги складових його частин (ланок тіла). Кожна
частина тіла людини при визначеній масі і специфічному розташуванні її має
власний центр ваги. Так, центр ваги голови знаходиться позад спинки турецького
сідла приблизно на 7 мм; центр ваги тулуба - на 0,44 відстані від плечового
суглоба до тазостегнового, попереду від верхнього краю 1-го поперекового
хребця; центр ваги плеча - на 0,47, передпліччя - на 0,42, стегна - на 0,44;
гомілки - на 0,42 відстані від свого проксимального кінця; центр ваги кисті з
трохи зігнутими пальцями приблизно на 1 см проксимальніше голівки 3-й
п'ясткової кісти; центр ваги стопи - на її подовжній осі і відстоїть від її
заднього краю на 0,44 довжини стопи.
Оскільки ланки тіла людини навіть при звичайному
вертикальному його положенні (а особливо при рухах) не розташовуються строго
вертикально друг над іншому, між ними в області з'єднань утворяться кути. Тому
вертикаль ОЦТ тіла проходить на деякій відстані від центра будь-якого суглоба і
виникає момент обертання (добуток величини сили ваги на довжину плеча її дії).
Чим більше момент обертання, тим більша напруга випробує група м'язів, що
протидіє силі ваги.
Знаючи положення центра ваги ланки, можна
визначити плече дії сили ваги стосовно суглобів і обчислити момент обертання.
Величина маси окремих ланок тіла складає: голови - 7% маси тіла, тулуба -
46,4%, плеча - 2,6%, передпліччя - 1,8%, кисті - 0,7%, стегна - 12,2%, гомілки
- 4,6%, стопи- 1,4%.
Таким чином, ВЦТ тіла служить показником
розподілу маси тіла в організмі людини, визначаючи тією чи іншою мірою його
статура. Адже ні обхвати, ні лінійні розміри, звичайно уживані в
антропометричній практиці, не є достатнім показником тієї кількості маси, що
відповідає цим розмірам. При однакових лінійних розмірах кількість маси,
обумовлена ними, може бути неоднаково (у залежності від різної питомої ваги
тканин і органів).
Чим вище розташований ОЦТ тіла, тим маса верхньої
половини тіла більше. Наприклад, у гімнастів він розташований вище, ніж у
легкоатлетів-бігунів, тому що великі фізичні навантаження в гімнастів
приходяться на м'язи верхніх кінцівок, а в бігунів - на м'язи нижніх кінцівок.
Виникають розходження в розподілі м'язових мас.
Коли говорять "центр тяжіння людського
тіла" і мають на увазі живу людину, то мають на увазі не геометричну
точку, а лише сферу, у якій ця точка розташована. У залежності від особливостей
кровообігу, дихання, травлення й ін. у кожен момент часу усередині тіла
відбувається перерозподіл його маси, що позначається і на положенні ОЦТ: він
постійно трохи переміщається в ту або іншу сторону. Орієнтовно можна вважати,
що діаметр сфери, усередині якої відбувається переміщення ОЦТ тіла при
спокійному положенні тіла, дорівнює 5-10 мм.
Для встановлення місця розташування ОЦТ тіла
необхідно визначати його в трьох площинах: фронтальній, горизонтальній і
сагітальній. При будь-якому симетричному положенні тіла його ОЦТ розташований у
медіанній площині, оскільки права і ліва половини тіла важать приблизно
однаковими (хоча маса внутрішніх органів, розташованих праворуч, приблизно на
500 м більше, ніж розташованих ліворуч, у зв'язку з тим що в правій половині
знаходиться велика частина такого масивного органа, як печінка).
Для визначення положення ОЦТ тіла
використовувався також метод Шейдта, заснований на принципі важеля другого роду
(мал. 2); величина довжини тіла випробуваного, помножена на отриманий в
експерименті вага, дорівнює природній масі випробуваного, помноженої на
відстань від підошовної поверхні стопи до положення ОЦТ тіла.
М. Ф. Іваницький визначив місце розташування ОЦТ
тіла в горизонтальній площині в 650 випробуваних. Щодо подовжньої осі тіла
положення його позначене індексом: відношенням відстані від центра ваги до
підошовної поверхні стопи до довжини тіла, помноженим на тисячу. Найбільш часте
значення індексу складає 555-565, тобто ОЦТ тіла знаходиться трохи вище
середини тіла. Іншим показником положення ОЦТ тіла є його проекція на хребетний
стовп і на черевну стінку. Спостереження М. Ф. Іваницького показують, що ОЦТ
тіла може знаходитися в межах 1-5-го крижового хребців. Положення його щодо
подовжньої осі тіла і хребетного стовпа залежить від багатьох факторів: статі,
віку, розвитку мускулатури, масивності кістяка, виразності жировідкладення й
ін. Можливі і добові коливання положення ОЦТ тіла, зв'язані з деформаціями, що
тіло випробує при великих фізичних навантаженнях. Індивідуальні коливання його
положення щодо хребетного стовпа більш помітні, чим щодо довжини тіла. На
передню поверхню тіла ОЦТ проектується вище лобкового симфізу.
Рис. 1. Метод визначення положення ОЦТ тіла за
принципом важеля першого роду: переривчаста лінія показує площину ОЦТ тіла;
нижня горизонтальна лінія - довжина тіла людини в положенні лежачи; дві вище розташовані
лінії - відстань від підошовної поверхні стопи і від верхньої крапки тіла до
ОЦТ тіла.
Рис. 2. Метод визначення положення ОЦТ тіла за
принципом важеля другого роду: ◘ - положення ОЦТ тіла; X - відстань від
підошовної поверхні стопи до ОЦТ тіла; l - довжина тіла випробуваного; в - показник ваги
тіла
У немовлят ОЦТ тіла розташовується на рівні
5-6-го грудних хребців, до двох років він опускається до рівня 1-го
поперекового хребця і продовжує опускатися до 16-18 років, поступово
переміщаючи не тільки вниз, але і назад. У чоловіків ОЦТ тіла знаходиться на
рівні 3-го поперекового - 5-го крижового хребця, а в жінок - на рівні 5-го
поперекового до 1-го куприкового (мал. 3). Середня відносна висота ОЦТ тіла
(стосовно довжини тіла) у чоловіків складає 572, а в жінок 559. У літньому віці
положення ОЦТ тіла залежить, крім всього іншого, від особливостей постави.
Кожному типові статури відповідають свої особливості положення ОЦТ тіла. При
доліхоморфних пропорціях тіла він розташовується відносно нижче, ніж при брахіморфних
(мал. 4). При переважному відкладенні підшкірного жирового шару в області таза
і стегон (у жінок) ОЦТ тіла знаходиться нижче, ніж при більш рівномірному його
розподілі.
Рис. 3. Положення ОЦТ тіла в чоловіків і в жінок
(при однаковій довжині тіла ОЦТ тіла в жінок розташований нижче, ніж у
чоловіків)
Рис. 4. Положення ОЦТ тіла в чоловіків однакового
росту, але різного складу тіла
При анатомічному аналізі рухів важливо знати
траєкторію центра ваги. Без цього неможливо розприділити ні швидкість, ні
прискорення, ні зусилля, випробовувані тілом або його окремими ланками при
виконанні руху.
Для визначення траєкторії ОЦТ тіла при русі
необхідно, користуючись фотовідбитками або малюнками з кінограмми людської
фігури, визначити послідовно положення ОЦТ тіла в кожен момент даного руху.
Лінія, що з'єднала отримані точки, і буде траєкторією ОЦТ при виконанні даного
руху. Більш докладно методи оцінки траєкторії ОЦТ вивчаються в курсі
біомеханіки.
Зведення про центр об`єму тіла людини мають
особливо велике значення для анатомічного аналізу рухів при плаванні, для
оцінки гідродинамічних якостей плавця. Центром обсягу тіла називається місце
(крапка) додатка всіх сил тиску води на його поверхню. Центр обсягу тіла людини
розташовується трохи вище, ніж ОЦТ тіла. Це підтверджується тим, що людина з
витягнутими уздовж тіла руками, лягаючи у воді на спину, звичайно переходить з
горизонтального положення у вертикальне, тому що нижній кінець його тіла
опускається. Лише деякі можуть не рухаючи зберігати таке горизонтальне
положення у воді. Утримати рівновагу у воді можна лише в тому випадку, коли
вертикаль ОЦТ тіла збігається з вертикаллю центра його обсягу.
Для визначення проекції центра обсягу в
горизонтальній площині застосовується метод витиснення води тілом у
градуйованому резервуарі. Реєструється рівень води, налитої в резервуар, потім
визначається рівень води при повному зануренні людини і рівень води, дорівнює
половині даного обсягу (обсяг верхньої частини тіла повинний відповідати
обсягові нижньої частини тіла). Після цього випробуваному пропонується
поступово занурюватися у воду доти, поки вода не доходить до наміченого рівня,
що характеризує положення центра обсягу тіла. Як правило, він відстоїть на 2- 6
див від рівня ОЦТ тіла. При вдиху загальний центр обсягу буде розташовуватися вище,
ніж при видиху.
Питома вага характеризує щільність тіла і являє
собою його масу, приведену до одиниця об'єму (1 см3). Це один з
важливих показників фізичного розвитку і стану здоров'я людини, що залежить від
багатьох факторів. Зокрема , він зв'язаний з дихальними рухами: у період вдиху
зменшується, а в період видиху збільшується. У дорослих чоловіків при довжині
тіла 165 см і масі тіла 64 кг питома вага складає 1,044. Чоловіка високого
зросту мають питома вага менший, чим чоловіка низького росту. В осіб з добре
розвитими м'язами питома вага більше, ніж у тих, хто має слабкий розвиток
мускулатури. Питома вага тіла жінок менше, ніж у чоловіків, за рахунок більшого
жировідкладення. У дитинстві питома вага тіла з віком збільшується: у хлопчиків
11 років він дорівнює 1,019, у 13 років- 1,026, у 15 років- 1,033, у 17 років -
1,040. Це зв'язано з віковими змінами компонентів маси тіла. У дівчинок питома
вага тіла збільшується лише до 13 років, після чого зменшується. Розходження у
віковій динаміці питомої ваги тіла між хлопчиками і дівчинками порозуміваються
нерівномірністю темпів росту і розвитку організму.
По динаміці питомої ваги можна стежити за зміною
компонентів маси тіла: наростання питомої ваги говорить про збільшення м'язової
(активної) маси тіла, і навпаки, зниження його - про збільшення жирового
компонента.
Розрізняють два види рівноваги: стійку та
нестійку.
Ступінь стійкості тіла при виконанні вправи
залежить від висоти розташування ОЦТ тіла і від величини площі опори. Чим нижче
розташований ОЦТ тіла і більше площа опори, тим стійкість більше. Кількісною
характеристикою ступеня стійкості тіла є кут стійкості.
На стійкість рівноваги тіла людини також
спричиняють вплив певні фактори:
- діючі сили (зовнішні сили, сила тяжіння, сила
реакції опори і сила протидії середовища);
- положення центра тяжіння (мас) тіла людини і
його окремих ланок;
- положення центра обсягу тіла людини;
- величина питомої ваги тіла людини;
- стан площі опори (чим більша площа опору, тим
рівновага тіла буде стійкіша).
1. Иваницкий
М.Ф. Анатомия человека. - М., 1985.
2. Колодяненко
Г.І. Анатомія людини: Підручник. – К.: Либідь, 2001. – 384 с.
4.
Сауляк-Савицька М.М. Анатомія людини. - Київ, 1966.
5. Свиридов
В.И. Анатомия человека. – М.: Высшая школа, 1989. – 365 с.
6. Чусов
Ю.Н. Физиология человека. – М.: Просвещение, 1981.