Скелет людини і закони механіки

Рух відіграє величезну роль в житті всіх живих істот, У тому числіі людини. Активні переміщення в простір є основною відмінністютварин від рослин. Рух служить однією з головних пристосувальнихреакцій тварини до навколишнього середовища, воно здійснюється руховимапаратом.

Руховий апарат людини складається з кісток, з'єднань міжними і м'язів. Рухи відбуваються в місцях з'єднання кісток. М'язоватканина, основною властивістю якої є здатність сокращатся,приводить в рух кісткові важелі. Кістки і їх сполуки відносяться допасивної частини рухового апарату, а м'язи - до його активної частини.
Опорні системи, як правило, забезпечують характерну форму тіла, а вона всвою чергу обумовлена певними потребами організму.

Основні функції скелета людини.

ОПОРА. Скелет служить жорстким стійким до стиснення каркасом тіла. Віндопомагає тілу зберігати певну форму. У людей скелет забезпечуєопору для всієї маси тіла, протидіючи силі тяжіння і піднімає тілонад землею. Це полегшує людині пересування по суші. Внутрішні органивиявляються прикріпленими до скелету.

ЗАХИСТ. У людини, наприклад, черепно коробка забезпечує захистголовного мозку і органів чуття (зору, нюху рівноваги і слуху),хребет - захист спинного мозку, а ребра і грудина - захист серця,легенів і великих кровоносних судин.

РУХ. Скелет, побудований з жорсткого матеріалу, служить місцемприкріплення м'язів. При скороченні м'язів частини кістяка працюють як важелі, іце приводить до різних рухів.

Основні види з'єднання кісток.

безперервно - фіброзні з'єднання, коли кістки пов'язані одна з одноюза допомогою прокладки між ними з оформленої щільної сполучної тканини,хряща чи кістки.

безперервно - синовіальні з'єднання - суглоби, коли міжзчленовуються кістками знаходяться суглобова порожнина, а кістки удержіваютяодин близько іншій за допомогою замкнутої суглобової капсули і підкріплюють їїзв'язок та м'язів.

Якщо в утворенні суглоба беруть участь дві кістки - це простий суглоб.
Суглоб, утворений трьома або кількома кістками, називають складним.

суглобові поверхні кісток за формою можна порівняти з відрізкамирізних геометричних тіл обертання. Відповідно до цього суглобиподіляються на: кулясті, елліпсовіднимі, циліндричних, блоковідние,сідловидна і плоскі. Форма суглобової поверхонь визначає обсяг інапрямок рухів, які совершаютя навколо трьох взаімоперпендікулярнихосей.

Суглоби, з'єднуючи частини тіла людини в одне ціле, в той же часдозволяють здійснювати руху цих частин в значному обсязі. Дляхарактеристики рухів частин тіла і їх переміщення в просторізастосовується поняття ступенів свободи тіла. Вільно перемещаюшееся впросторі тіло має шість ступенів свободи, а у закріпленого в одній-якій частині тіла залишаються три ступені. Тіло, закріплене в трьох точках, нерухливого с.

Кістки скелета, з'єднані суглобами, утворюють кінематичні ланцюги.
Якщо кінематичні ланцюги закінчуються вільно, вони називаються відкритими.
Прикладом відкритої кінематичного ланцюга може служити будь-яка кінцівка. Якщож кінематична ланцюг замикається, тобто останній її елемент замикається зперше, вона перетворюється в замкнуте. Замкнена кінематична ланцюгпредставлена в з'єднанні ребер з хребтом і грудиною.

Рухливість кінематичних ланцюгів забезпечується роботою м'язів. М'язи,діючи на кістки, обертають їх навколо осей суглобів. Така системаявляє собою особливий важіль. Прикладом важеля може служити робота м'язівпри утриманні голови або тіла в тазостегновому суглобі. Іншим прикладомважеля є утримання вантажу в руці, зігнутою в ліктьовому суглобі. Длярівноваги важеля необхідно, щоб діють на нього моменти сил булирани за величиною і протилежні за знаком. Моментом сили називаєтьсятвір сили на його плече. Чим довше одне плече важеля, тим меншусилу треба докласти для збереження рівноваги в цьому важелі. Інакше кажучи,по "золотому правилу" механіки, якщо на одному плечі важеля є виграш усилі, то на іншому - програш у відстані. У руховому апаратілюдини м'язи програють в силі, але виграють у далечині. Це створюєзначні навантаження на кістково-м'язовий апарат, які можуть у кількаразів перевищувати переміщуваний або зчинений вантаж. При різних рухах іположеннях тулуба виникають навантаження на розтяг і кручення.
Можливість забезпечення нормальної роботи опорно-рухового апаратузабезпечується механічними властивостями тканин. При випробуванні кісткової тканинина стиск і розтягання встановлено, що компактне речовина кістки в п'ятьразів міцніше залізобетону і при розтягу витримує таке ж боковінапруга, як латунь.

Створювана роботою м'язів сили передаються на кістки по засобомсухожиль, які облаладают значною міцністю головним чином нарозрив. Так ахиллова сухожилля дорослої людини витримує навантаження від
270 - 500 кг.

Велике значення мають біомеханічні дослідження дляпрофілактики деформацій опорно-рухового апарату. Вивченнярозподілу навантажень по стопі дозволяє створити раціональну норму.
Біомеханічні обгрунтування конструкції меблів формує правильну поставу.
Спеціальні стільці, призначені для працівників сидячих професій,дозволяють зменшити навантаження на міжхребцеві диски майже в 2 рази.

Існує розділ біології, який розглядає біологічний об'єкти всвітлі законів механіки - біомеханіка.