Роль сил в движениях человека

В классической механике изучается действие механических сил независимо от их источников, их происхождения. В биомеханике же существенно именно то, каковы источники сил и, следовательно, какова «цена» используемой силы для организма человека. Все силы, приложенные к двигательному аппарату человека, в биомеханике принято рассматривать в качестве так называемого силового поля.

Различают внешнее силовое поле как совокупность всех внешних для человека сил и внутреннее – как совокупность внутренних сил. Внешнее силовое поле проявляется как силы сопротивления.

Их работа отрицательная; для ее преодоления затрачивается энергия движения и напряжения мышц человека. Различают рабочие и вредные сопротивления.

Преодоление рабочих сопротивлений составляет главную задачу движений человека (например, в преодолении веса штанги и заключается цель движений со штангой).

Вредные сопротивления поглощают полезную работу; они в принципе неустранимы (например, силы трения лыж по снегу).

Внешние силы используются человеком в его движениях и как движущие.Для совершения необходимой работы, для преодоления человеком сил сопротивления могут использоваться вес, упругие силы, инерционные и др. Внешние силы являются в этом случае «даровыми» источниками энергии, поскольку человек расходует меньше внутренних запасов энергии мышц.

Человек преодолевает силы сопротивления мышечными и соответствующими внешними силами и совершает как бы две части работы:

а) работу, направленную на преодоление всех сопротивлений (и ра
бочих, и вредных),

б) работу, направленную на сообщение ускорений своим органам
движения и перемещаемым внешним объектам.

В биомеханике сила действия человека – это сила воздействия на внешнее физическое окружение, передаваемого через рабочие точки тела человека.

Рабочие точки, соприкасаясь с внешними телами, передают движение (количество движения, а также кинетический момент) и кинетическую энергию (поступательного и вращательного движения) внешним телам. Сила действия человека может быть статической,если она уравновешена внешними силами, и динамической, если она вызывает соответствующие ускорения (положительные, отрицательные, тангенциальные, нормальные).

Задача движений, относящихся к спортивной технике, в самом общем виде заключается в уменьшении действия вредных сопротивлений и увеличении эффективности силы действия человека с наилучшим использованием движущих сил – активных мышечных тяг и особенно сил, имеющих иные источники.

К числу тормозящих сил, входящих в сопротивления, относятся все внешние и внутренние силы, в том числе и мышечные. Какие из сил будут играть роль вредных сопротивлений, зависит от условий конкретного упражнения. Только реактивные силы – силы опорной реакции и трения – не могут быть движущими силами: они всегда остаются сопротивлениями – как вредными, так и рабочими.

Эффективность приложения сил в механике определяют по коэффиценту полезного действия (КПД): отношению работы по преодоле

нию рабочих сопротивлений к работе движущих сил. Чем больше КПД, тем эффективнее движение.

При энергетических расчетах для оценки роли силы определяют мощность, характеризующую важную сторону ее эффекта быстроту выполнения работы.

Мощность силы это мера быстроты приращения работы силы. Мощность силы определяется как отношение выполненной работы к за­траченному на эту работу времени:

N = A/At,

где N мощность; А совершаемая работа; Аs элементарный путь; At время, затраченное на ее выполнение.

Внутреннее силовое поле включает и движущие силы, и сопротивления (как рабочие, так и вредные). В движениях человека движущие силы имеются не всегда (их может не быть в движениях по инерции), а тормозящие всегда. В связи с тем, что все движения в суставах харак­теризуются криволинейными траекториями, во всех случаях приложены отклоняющие (центростремительные) силы. От соотношения всех названных сил зависят ускорения звеньев.

Как уже указывалось, движений человека без ускорений в принципе не бывает. Следовательно, во всех движениях возникают силы инер­ции, направление которых противоположно направлению ускорений. Силы инерции внешних тел относятся к внешним силам; силы инерции, вызываемые взаимодействием частей тела человека, к внутренним. Чрезвычайное обилие сил инерции (реальных ньютоновых) очень усложняет управление движениями и, конечно, их анализ. При рассмот­рении составного движения кинематических цепей необходимо учиты­вать также многочисленные переносные и поворотные силы инерции, возникающие в кинематических цепях. Следует постоянно помнить о вращательном характере движений: момент даже постоянной силы с изменением угла ее приложения изменяется.

Дата добавления: 2015-01-19; просмотров: 467; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!