BIOMECHANIKA
1. Biomechanika - jest nauką o ruchu organizmów żywych, a w szczególności człowieka, oraz o obciążeniu, skutkach i mechanice wywołującej te skutki. Biomechanika wykorzystuje prawa mechaniki, ponadto opiera się na biologii i medycynie. Obejmuje ona tymi zagadnieniami postawę ciała, badanie ruchu, właściwości biochemiczne tkanki. Zainteresowanie biomechaniką wzrosło w ostatnich kilku latach. Związane to było z rozwojem chirurgii i ortopedii - w szczególności chodzi tutaj o różnego rodzaju implanty, które mają na celu przywrócenie funkcji określonego narządu. Ostatnio prowadzi się badania nad przyczynami zaburzeń funkcjonalnych układu kostno-stawowego bowiem okazało się, że wiele niepewności związanych jest z obciążeniem.
2. Układ ruchu:
kostno - stawowy
mięśniowy
3. Układ nerwowy:
układ sterowania ruchami
bodźce ruchowe są przesyłane do mięśni szkieletowych
są one źródłem sił dla ruchów w stawach
kości i mięśnie stanowią układ dźwigniowy, który w mechanice odpowiada układowi dźwigowemu i sprężynowemu
mięśnie wyzwalają czynną siłę podczas skurczu, dlatego też wykonanie każdego ruchu związane jest z działaniem dwóch układów mięśni - zginaczy i prostowników (działają one antagonistycznie)
4. Właściwości mechaniczne tkanki:
na stronę chemiczną kości składa się część organiczna - stanowi ona 30% suchej masy oraz część mineralna - stanowi 70% masy suchej
90-96% naszego organizmu stanowi kolagen
pozostałą część stanowi woda i inne białka
część mineralną tworzą hydroksyfosforany wapnia oraz domieszki fluoru, potasu i sodu
kość ma beleczkową strukturę
wyraźnie widać to w części gąbczastej
struktura ta sprawia, że kość ma odpowiednie właściwości i ortotropową symetrię
rozkład beleczek kostnych charakteryzuje struktura architektoniczna
beleczki kostne odgrywają rolę łuków, słupów i dźwigni, które są podstawą działania w mechanice
przez to łącznie z rurową konstrukcją kość zyskuje na oszczędności materiału i lekkości konstrukcji nie tracąc przy tym wytrzymałości
składowe kośćca jako bierne narządy ruchu wykonywane przez mięśnie z punktu widzenia mechaniki można porównać do dźwigni
5. Fizyczno - mechaniczne właściwości mięśni:
a) sprężystość:
każdy żywy mięsień jest sprężysty
daje się rozciągać i szybko powraca do stanu spoczynkowego
sprężystość zmienia się w ciągu pracy mięśnia
b) napięcie:
każde żywe włókno mięśniowe wykonuje nieznany stan napięcia
to napięcie nie podlega naszej woli i znajduje się pod wpływem AUN
napięcie to wpływa na ustalanie stawów w czasie spoczynku i na postawę ciała
c) skurcz:
włókna mięśniowe reagują na różnorodne bodźce skracaniem się na skutek skurczu
zdolność skracania się mięśni pozwala na zmniejszenie się długości spoczynkowej do połowy
podczas pracy mięsień działa jak pompa ssąca
w tym stanie przez mięsień przechodzi prąd krwi - doprowadza on potrzebny do pracy tlen i glikogen
tylko część energii mięśnia przemienia się w pracę mechaniczną - druga część wyzwala się w postaci ciepła
ta wewnętrzna praca mięśnia stanowi źródło ciepła w ustroju
dynamiczna praca mięśnia zachodzi wówczas, gdy obie powierzchnie przyczepów mięśni zbliżają się do siebie, natomiast praca statyczna występuje wtedy, gdy oba przyczepione mięśnie pozostają w tej samej odległości
mięsień pracuje statycznie przy ustalaniu stawów
6. Rozkład sił i natężeń w dźwigni kostno-mięśniowej:
A B
a b
F - siła
R C
punkt podparcia