Środek ciężkości

ŚRODEK CIĘŻKOŚCI I METODY
Środek ciężkości – to punkt w którym przyłożona jest siła reprezentująca 
ciężar ciała. To punkt w którym przyłożona jest wypadkowa sił ciężkości 
wszystkich elementów.
Aby wyznaczyć środek ciężkości należy :
   wyznaczyć ciężar owych elementów

   dodać je do siebie zgodnie z zasadami sumowania wektorów

    punkty przyłożenia wektora wypadkowego wyznaczy nam położenie 

śr.ciężkości 
o                     śr.cięż figur płaskich i regularnych leży w ich środku 
geometrycznym
o                     śr.cięż jednorodnych brył leżą w środku ich symetrii
o                      śr.cięż jednorodnych figur mających oś symetrii lezący na tej 
osi

METODY WYZNACZANIA ŚRODKÓW CIĘŻKOŚCI

Dzielą się na :
    pośrednie : 

-analityczna (Twierdzenie Vorginona – wypadkowy moment 
siły ciężkości układu sił równoległych względem dowolnego 
punktu jest równy algebraicznej sumie momentów sił 
składowych względem tego punktu.)

 

     bezpośrednie

-dźwigni jednostronnej
Zazwyczaj SC znajduje się na wysokości od 53-60% 
wysokości ciała.
U niemowląt jest on położony wyżej ze względu na dużą 
głowę, i drobny tułów. Dlatego punkt OSC może zmieniać 
się :
-w zależności od wieku
-u gimnastyków ze względu na rozwinięcie obręczy barkowej 
(śr.cięż.położony jest wyżej)

COP
punkt przyłożenia sił reakcji 
podłoża (center of pressure)
COM
środek masy (center of mass)
COP

LR

punkt przyłożenia siły reakcji podłoża 
kończyny prawej (center of pressure 
leg right)
COP

LL

punkt przyłożenia siły reakcji podłoża 
kończyny lewej (center of pressure 
leg left)

Anatomia i funkcje kręgosłupa

Mięsnie szkieletowe kręgosłupa
Główne mięśnie dla biomechaniki kręgosłupa to:
grupa mięśni odcinka szyjnego,
mięśnie grzbietu odcinka piersiowego,
powierzchowne,
głębokie,
głębokie krótkie grzbietu,
mięśnie klatki piersiowej,
mięśnie odcinka lędźwiowo-krzyżowego,
boczne i przednie mięśnie brzucha,
tylne mięsnie brzucha,
grzbietu odcinka lędźwiowo-krzyżowego.

Stanowi przeciążenia towarzyszy 
często niestabilność.
Niestabilność mechaniczna
Niestabilność kliniczna

Modele obciążeniowe 
kręgosłupa

Cel opracowywania modeli 
teoretycznych:

Model Stotte'a

Model obciążeniowy 
kręgosłupa lędźwiowego 
Schultza

Q

t

 - cięażr głowy i karku oraz tułowia

P

p

 - siła wywierana przez ciśnienie

w poddbrzuszu

Q

l 

- cięażr ramion działających przez staw

ramienny,

P

x

 - siła prostowników grzbietu

P

m

 - składowa siły wzdłużnej mięśni

brzucha

P

s

, P

c

 - składowe siły w krążku

międzykręgowym

[wg. Stotte’a]

P

x

d

x

 + P

p

d

p

= Q

ldl

 ± Q

tdt

+P

m

d

m

Pc=(Q

l

+ Q

t

)cosα + Px – Pp +Pm

Ps=(Q

l

+ Q

t

)sin

α

Ergonomiczna pozycja siedząca powinna 
wyróżniać się kilkoma ważnymi cechami, m.in.:
- siedzieć powinniśmy na guzach kulszowych, co 
zapewnia odpowiednie ustawienie miednicy,
-  dodatkowo zalecane jest wsparcie na kości 
guzicznej, np. podłożenie pod nią małej piłeczki 
stabilizującej miednicę( nie ma wtedy 
tyłochopochylenia),
- kolana powinny być lekko zgięte i znajdować 
się poniżej stawów biodrowych( gdy są 
ustawione wyżej, ogólny środek ciężkości 
przesuwa się w stronę odcinka lędźwiowego 
kręgosłupa),
- stopy powinny być w pełni podparte na 
płaszczyźnie rzutu ogólnego środka ciężkości- na 
nich spoczywa cały ciężar ciała, stawy skokowe 
powinny być lekko cofnięte do tyłu od stawów 
kolanowych.

Biomechanika lokomocji

Atrybuty chodu:

1/ stabilność podparcia

2/ prawidłowy prześwit pod stopą w fazie wymachu kończyny

3/ odpowiednie ustawienie stopy poprzedzające jej kontakt z podłożem

4/ prawidłowa długość kroku

5/ minimalny wydatek energetyczny. 

Wyznaczniki chodu wypełniają trzy główne zadania:

1/ redukują maksymalne uniesienie środka ciężkości 

2/ ograniczają jego opadanie w skrajnych położeniach 

kończyn dolnych- na granicach faz podparcia  i 

przeniesienia

3/ ograniczają boczne przemieszczenia środka 

ciężkości

Wzkaźniki antropometryczne stóp

Badania kliniczne oraz antropometryczne 
wykazały w różnych krajach, że u

ok. 46% do 90% osób występują odchylenia od 
prawidłowej budowy stopy takie jak:

• płaskostopie poprzeczne,

• płaskostopie podłużne,

• koślawość palucha,

• młotkowatość palców,

• chrzęstno-kostne rozrosty główek kości 
śródstopia

METODY BADAŃ STOPY

Ocena stóp, podobnie jak ocena postawy ciała, nie 
należy do łatwych i prostych. Wyróżnić można 
następujące metody badań stóp:

metoda ortopedyczna polegająca na oglądaniu i 
odpowiednim zakwalifikowaniu stóp do jednej z 
trzech podstawowych grup (wydrążona, prawidłowa, 
płaska),

Podstawowe typy stóp wg Clarke’a: 1÷3 – stopa 
wydrążona, 4÷6 – stopa normalna, 7÷10 – różne 
postacie płaskostopia

metoda antropometryczna polegająca na wykonaniu 
szeregu pomiarów długościowych, wysokościowych, 
szerokościowych oraz objętościowych stopy,

Wskaźnik kątowy Clarke’a (Cl)

Kąt Clarke’a jest zawarty między styczną 
przyśrodkowego brzegu odbitki a linią łączącą punkt 
największego wgłębienia i zetknięcia stycznej 
przyśrodkowej z brzegiem przodostopia. Kąt ten 
określa stan wysklepienia podłużnego łuku stopy.

Wskaźnik Bałakirewa

W celu obliczenia wskaźnika Bałakirewa rysuje się 
dwie linie styczne do krawędzi stopy. Linie te 
przetną się tworząc kąt piętowy γ. Na obrysie stopy 
wyznaczamy najdalej wysunięty punkt pięty, zwany 
punktem obciążenia stępu (A).

Miejsce styczne na bokach przodostopia łączy linia 
poprzeczna wewnętrzna (ZW). Dzieląc ją na 6 odcinków 
wyznaczamy w pięciu równych odstępach środki główek 
kości śródstopia. Od punktu obciążenia stępu (A) 
przeprowadzamy poprzez II główkę kości środstopia 
linię AO. Na 1/3 punktu obciążenia stępu odnajduje się 
staw Choparta (CN). Linia CN, biegnąca prostopadle do 
linii AO, daje wymiar poprzeczny tylnej części odcisku 
stopy na poziomie stawu Choparta. Zmiany w 
wysklepieniu stopy pociągają za sobą różnice w 
stosunkach części zabarwionej do nie zabarwionej 
odbicia stopy. Zmiany te Bałakirew ujmuje w stosunki 
liczbowe, dzieląc wymiar poprzeczny zabarwionej 
części w stawie Choparta (CN) przez największywymiar 
części nie zabarwionej (EF). W ten sposób powstaje 
wskaźnik CN/EF, którego wielkością możemy określić 
stan deformacji stopy.

Bałakirew wyróżnił trzy rodzaje wskaźnika:

- wskaźnik wzrasta ku nieskończoności od 1.0 
wzwyż – stopa płaska,

- wskaźnik zmniejsza się od 1.0 do 0.0 – stopa 
wydrążona,

- wskaźnik wielkości równej 1.0 – stopa 
normalna.

Wskaźnik „Ky” (Sztritera-Godunowa)

Określa on stosunek długości odcinka 
przebiegającego w centrum wysklepienia łuku 
podłużnego przez zacienioną część śladu do długości 
odcinka wykreślonego przez nie zacienioną i 
zacienioną część plantokonturogramu.

Ky=(B-C)/(A-C)

gdzie: B-C – część 
zacieniona

A-C – część zacieniona i nie 
zacieniona.

Klasyfikacja stóp wg 
wskaźnika „Ky” dla osób 
dorosłych:

1. Stopa wydrążona 0,00 ÷ 
0,25

2. Stopa normalna 0,26 ÷ 
0,45

3. Stopa obniżona I° 0,46 ÷ 
0,49

4. Stopa obniżona II° 0,50 ÷ 
0,75

5. Stopa płaska 0,76 ÷ 1,00

Ocena wysklepienia poprzecznego stopy
Do oceny wysklepienia poprzecznego stopy 
służy wskaźnik „W” – Wejsfloga.
W=S/P
gdzie: S - długość stopy, P – szerokość stopy
Stosunek długości stopy do jej szerokości 
powinien wynosić 3:1, tzn. że za idealną uznaje 
się taką stopę, która przy długości 30 cm (S), 
ma szerokość 10 cm (P) –wtedy 30:10=3. 
Praktycznie rzadko spotyka się taką stopę. 
Najczęściej wskaźnik „W” zamyka się w 
przedziale pomiędzy 2 a 3. Wartości bliższe „2” 
np. 2,10 świadczą o płaskostopiu poprzecznym, 
natomiast wartości bliższe „3”, np. 2,97 
dowodzą
prawidłowego wysklepienia poprzecznego stopy.

Pomiar katów na stopie

Kąt piętowy (γ)

Wyznaczają go dwie styczne 
do wewnętrznej i 
zewnętrznej krawędzi stopy. 
Styczne przecinają się poza 
piętą tworząc kąt. Norma 
dla kąta piętowego wynosi 
15÷18°.

Kąt koślawości palucha (kąt 
α)

Jest to kąt zawarty między 
styczną do przyśrodkowego 
brzegu stopy a styczną 
poprowadzoną z punktu w 
najszerszym miejscu 
przodostopia (mtt) do 
zewnętrznego brzegu 
palucha. Norma dla kąta 
koślawości palucha wynosi 
0÷9°.

Kąt szpotawości V palca 
(kąt β)
Wyznacza się go podobnie 
jak kąt α, ale po stronie 
zewnętrznej brzegu stopy.