Ciało swobodne; liczba stopni swobody
Bryła sztywna może poruszać się w otaczającej nas przestrzeni ruchem dowolnym , czyli stanowiącym sumę dwóch tzw. niezależnych rodzajów ruchów : postępowego i obrotowego. Każdy z tych hipotetycznie możliwych ruchów można rozłożyć na 3 składowe, określone względem trzech wzajemnie do siebie prostopadłych kierunków wyznaczających trzy wymiary otaczającej przestrzeni. Jeśli rozważane przez nas ciało uznamy za swobodne, to będzie to oznaczało, że może się ono poruszać nie tylko ruchem postępowym wzdłuż każdej z osi x, y, z, lecz również ruchem obrotowym wokół tych osi. Każdy z wymienionych sześciu rodzajów ruchów nazywamy ruchem niezależnym, co oznacza, że nie wywołują go składowe pochodzące od pozostałych pięciu, czyli nie można go przedstawić jako kombinacji ruchów pozostałych. Możliwość wykonywania każdego z wyżej wymienionych sześciu rodzajów ruchów niezależnych przyjęto traktować równorzędnie, przypisując każdej z nich 1 stopień swobody. Ciało swobodne, na które nie zostały nałożone żadne więzy, będzie miało 6 st. Sw. Lub mówiąc inaczej, jego ruchliwość wynosi 6 st. sw.
Para kinematyczna : tworzy ruchome połączenie dwóch członów , zatem istnienie tego połączenia powoduje, że owe człony względem siebie przestają być swobodne. Ich wzajemna ruchliwość przez to połączenie zostaje częściowo ograniczona, czyli że wyrażać się będzie liczbą mniejszą od 6 st. sw.
Ruchliwość pary kinematycznej - to liczba stopni swobody ruchu jednego z członów pary względem drugiego, unieruchomionego
Klasą pary kinematycznej nazywamy liczbę stopni swobody ( spośród 6 ) „utraconych `'- przez jeden ( każdy z obu ) z członów pary - w wyniku nałożenia na nie więzów tworzących parę kinematyczną. Np. staw kolanowy jest połączeniem 4 klasy : ma nałożone 4 więzy przez kształt geometryczny powierzchni stawowych i otaczających go więzadeł.
Łańcuch kinematyczny to spójna struktura zbudowana z członów połączonych w pary kinematyczne. Ruchliwością łańcucha kinematycznego
To liczba stopni swobody członów ruchomych łańcucha względem nieruchomej podstawy, za którą uważa się jeden, dowolnie wybrany człon.
Łańcuch kinematyczny otwarty to łańcuch o konfiguracji szeregowej, którego ogniwa nie tworzą struktur zamkniętych.
Łańcuch zamknięty to taki, w którym występują połączenia ruchów między wszystkimi członami, co oznacza, że brakuje w nim członu o wolnej końcówce.
Stawy w układzie ruchu człowieka tworzą obrotowe pary kinematyczne, zatem ich ruchliwość może wynosić najwyżej 3 st. sw.
Łańcuch biokinematyczny :
człony (półpary biokinematyczne) połączone za pomocą par biokinematycznych (występują tylko pary obrotowe)
zbiór par biokinematycznych zaangażowanych w wykonanie określonej czynności ruchowej.
Składa się ze 144 członów ruchomych (względem podstawy czaszki )połączonych w 143 pary kinematyczne. Struktura ta uwzględnia wszystkie stawy występujące w układzie ruchu człowieka, spełniające następujące warunki:
I. Za ruchowe połączenie członów uważa się takie, w którym między członami występuje stale przynajmniej jeden pkt. Styku.
II. Zakres ruchu członów względem siebie wynosi co naj mniej 5 stopni (kątowych)
III. Zakres ruchu postępowego członów względem siebie nie mniejszy niż 3 mm.
Nie wszystkie połączenia kości uznawane są za pary kinematyczne np. więzozrosty, chrząstkozrosty, stawy półścisłe.
Pary biokinematyczne i ich klasyfikacja:
Podział w zależności od stopni swobody:
-para biokinematyczna kl. III (3 st. Sw.)
-para biokinematyczna kl. IV (2 st. sw )
-para biokinematyczna kl. V (1 st. Sw )
wszystkie pary są połączone obrotowo.
Połączenia stawowe:
Połączenia jednoosiowe:
- Staw zawiasowy,
główka stawowa ma kształt bloczka a panewka jest negatywem główki.
Oś ruchu jest ustawiona poprzecznie do osi kości długich wchodzących w sklad stawu.
Ruchy: zgięcie i prostowanie. Cechą charakterystyczną tego stawu jest występowanie więzadeł pobocznych
Przykłady : stawy międzypaliczkowe, staw ramienno-łokciwy
- Staw obrotowy,
cylindrycznie uksztaltowana główka porusza się jak czop w łożysku. Oś stawu przebiega wzdłuż długiej osi kości.
Ruchy: obrotowe
Przykład: staw promieniowo-łokciowy bliższy
Stawy dwuosiowe:
Staw śrubowy
Ruchy: ruch obrotowy dookoła osi podłużnej łączy się z równoczesnym ruchem wzdłuż tej osi
Przykład: staw dolny głowy.
- Staw elipsoidalny czyli kłykciowy:
główka stawowa o przekroju eliptycznym.
Ruchy: zgięcie, prostowanie, odwodzenie, przywodzenie, obwodzenie.
Przykład: staw promieniowo - nadgarstkowy
- Staw siodełkowy:
obie powierzchnie stawowe mają kształt siodła.
Ruchy: przywodzenie, odwodzenie, przeciwstawianie, odprowadzanie, obwodzenie.
Przykłady: staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka
Stawy wieloosiowe:
- Staw kulisty wolny:
powierzchnię stawową główki stanowi wycinek kuli, a panewka jest mała.
Ruchy: zgięcie, prostowanie, przywodzenie, odwodzenie, obrót do wewn., obr. Na zewn., obwodzenie.
Przykład: staw ramienny
- Staw kulisty panewkowy:
główka stawowa jest objęta panewką poza równik.
Ruchy : zakres ruchów jak poprzednio (nieco ograniczony)
Przykład: staw biodrowy
Staw nieregularny:
Nie da się określić, gdzie jest główka a gdzie panewka. Często w ich obręb są włączone krążki stawowe w celu dopasowania do siebie nieregularnych powierzchni.
Przykład: staw mostkowo-obojczykowy.
Staw płaski :
Pow. staw. są prawie płaskie, równe bądź guzkowate i mniej więcej tej samej wielkości.
Ruchy: silnie ograniczone
Przykład: staw krzyżowo-biodrowy.
M agda Sokołowska gr 20