1. Zdefiniuj pojęcie biomechaniki.

Biomechanika- (bios- życie, mechane- narzędzie pracy, mechanizmu) nauka badająca właściwości mech. tkanek i narządów oraz ruch mechaniczny żywych organizmów- jego przyczyny i skutki. Biomechanika jest interdyscyplinarną nauką zajmującą się badaniem struktury ruchu organizmów żywych- w szczególności człowieka- głównie przy pomocy metod stosowanych w mechanice. Biomechanika jest nauką o ruchu związanych w nim obciążeniach i ich skutkach mechanizmach ruch ten wywołujących ze szczególnym uwzględnieniem człowieka i zwierząt.

Geneza biomechaniki : w jej skład wchodzi anatomia, fizjologia i mechanika. Biomechanika dzieli się na ogólną i stosowaną. W skład stosowanej wchodzą medyczna/ rehabilitacyjna, sportu, inżynierska, ergonomiczna.

Biomechanika ogólna- zajmuje się ogólnymi zagadnieniami ruchu, może badać zarówno ruchy człowieka jak również zwierząt. W biomechanice ogólnej bada się zasady budowy i funkcji aparatu ruchowego, jak również ogólne pojęcia i zasady ruchu.

Biomechanika stosowana - nauka o pracy powstała dla potrzeb przemysłu, zajmująca się zagadnieniami współdziałania człowieka z maszyną

Biomechanika sportu- zajmuje się badaniem, modelowaniem ruchu zawodnika.

Biomechanika medyczna( rehabilitacyjna) zajmuje się głownie neurofizjologicznymi aspektami układu mięśniowo- stawowego, elektromiografią, klinicznymi aspektami przepływu płynów biologicznych, funkcjonalną stymulacją elektryczną mięsni, nerwów, kości.

Biomechanika ergonomiczna- jest nauką o ruchu oraz związanych z nim obciążeniach i ich skutkach, mechanizmach ruch ten wywołujących ze szczególnym uwzględnieniem człowieka i zwierząt.

Biomechanika inżynierska- zajmuje się modelowaniem ruchu, badaniem postawy ciała, właściwości mechanicznych i elektrycznych mięśni, tkanki łącznej, ścięgien, płynów biologicznych, właściwości mechanicznych i regulacyjnych.

2.Wyjaśnij genezę biomechaniki oraz pojęcie interdyscyplinarności biomechaniki.

Biomechanika jest interdyscyplinarną nauką zajmującą się badaniem struktury ruchu organizmów żywych- w szczególności człowieka- głównie przy pomocy metod stosowanych w mechanice. Biomechanika jest nauką o ruchu związanych w nim obciążeniach i ich skutki mechanizmach ruch ten wywołujących ze szczególnym uwzględnieniem człowieka i zwierząt.

Geneza biomechaniki : w jej skład wchodzi anatomia, fizjologia i mechanika. Biomechanika dzieli się na ogólną i stosowaną. W skład stosowanej wchodzą medyczna/ rehabilitacyjna, sportu, inżynierska, ergonomiczna.

Podstawowymi bądź pokrewnymi naukami dla biomechaniki są:

1. mechanika ( przyczyny ruch i ich skutki muszą być opisywane wielkościami fizycznymi)

2. anatomia ( opisuje strukturę układu kostno- mięśniowego)

3. fizjologiczna ( daje podstawę do interpretacji funkcji mięśni i procesów sterowania nimi przez układ nerwowy )

3 Zdefiniuj pojęcia :

Akcelerometria (ALM) -metoda badania przyśpieszeń liniowych i kątowych

Dynamometria ( DNM) - metoda badania sił generowanych przez mięśnie ( funkcjonalne zespoły mięśniowe) lub sił reakcji rozwijanych w środowisku zewnętrznym.

Elektrogoniometria(EGM) - metoda badania przemieszczeń kątowych głownie w stawach kończyn i ich pochodnych.

Elektromiografia powierzchniowa sEMG (powierzchniowe EMG) - do zbierania informacji o czynności elektrycznej mięśni wykorzystuje się powierzchniowe elektrody naklejane na skórę. sEMG w rehabilitacji, wykorzystuje się w celu podniesienia efektywności wykonywanych ćwiczeń, mających na celu zwiększenie lub zmniejszenie napięcia mięśni - metoda biofeedback.

Elektromiografia ( EMG) metoda badania czynności bioelektr. mięśni szkieletowych; polega na graf. rejestracji zmian potencjałów elektr. mięśni, np. podczas wykonywania ruchów (dowolnych lub stymulowanych).

Elektrostymulacja funkcjonalna ( FES) - metoda badania charakterystyki tkanek i narządów ( mięśni) pod wpływem pobudzenia z generatora zewnętrznego( stymulatora elektrycznego)

Fotokinemetria (FKM) - metoda rejestracji ruchu człowieka przy pomocy kamer filmowych( analogowych- cyfrowych) i systemów optoelektrycznych równocześnie metoda analizy ruchu na podstawie jego zapisu techniką światłoczułą/ elektroniczną

Kinemetria ( KM)

Fotometria (FM)

Modelowanie( MDL) - metoda badawcza polegająca na zastąpieniu realnego układu (złożonego) poprzez układ prostszy (model) odzwierciedlający właściwości ( strukturę i funkcję) badanego układu realnego.

Spidometria ( SDM) - metoda badania prędkości liniowych i kątowych( mechaniczna, mech.- elek., fotokinematyczna, fotodiodowa, radarowa, laserowa)

4. Scharakteryzuj minimum 3 metody badawcze biomechaniki i możliwości ich zastosowania w rehabilitacji ruchowej ( fizjoterapii)

EMG - metoda pomiaru potencjału czynnościowego mięśni nazywa się EMG. Jest to wykorzystywane jako narzędzie diagnostyczne do oceny przewodnictwa nerwu i reakcji mięśni, w chorobowo zmienionych tkankach, oraz do identyfikacji i pomiaru aktywności mięśni podczas pobudzenia w statyce i diagnostyce. Ma to zastosowanie w fizjoterapii, ponieważ dzięki EMG jesteśmy w stanie określić czy w danym mięśniu będzie potencjał czynnościowy czy tez nie. Dostarcza informacji pośrednio związanych z mechanicznymi przejawami działania mięśni. W biomechanice istotnym problemem jest np. określenie udziałów mięśni w danym mechanizmie, koordynacja napięć między antagonistami, określenie rodzaju czynności mięśni, a w niektórych przypadkach np. w statyce służy do określania związku pomiędzy sygnałem EMG a siłą wyznaczoną przez mięśnie. Rejestrując sygnał EMG z pojedynczego rozkurczu mięśni mierzymy zmianę potencjału elektrycznego przewodzącego przez jego błonę. W spoczynku potencjał elektryczny w błonie wynosi - 90 mV, przy pobudzeniu w komórce wzrasta chwilowo do 30 - 40 mV. Ta zmiana reprezentowana dla potencjału czynnościowego włókna jest odbierana elektrodami umieszczonymi wew. lub na zew. mięśni. W mięśniu żywym pojedyncze włókno nigdy nie jest stymulowane samo, lecz ze wszystkimi włóknami tworzącymi jednostkę motoryczną. Zmianę potencjału elektrycznego przechodzącego przez błonę podczas jej stymulacji ponadprogowej, nazywamy potencjałem czynnościowym jednostki motorycznej. Elektromiografia polega na pomiarze i rejestracji potencjału między dwoma obszarami mięsni zlokalizowanymi w pobliżu obu biegunów, użytku elektrod. Na wartość zmiennego sygnału EMG w głównej mierze będą wpływać potencjały czynnościowe, jednostek motorycznych, znajdujących się najbliżej biegunów użytych elektrod. EMG jest to suma czasowo- przestrzenna potencjału czynnościowego jednostek motorycznych podczas pobudzenia , mierzona specjalnymi elektrodami.

Goniometria( pomiar zakresu ruchu ) Terapeucie pomaga przede wszystkim ocena funkcji ruchowej pacjenta. Pomiar zakresu ruchu wymaga przyjęcia określonego uk. Odniesienia, konwencji nazw kierunków ruchu i wreszcie zasad samej procedury pomiarowej. Stawem nazywamy ruchome połączenia dwóch sztywnych członów, stanowiących elementy uk. Ruchu. Pojęcie stawu obejmuje powierzchnia stawowa kości, torebki stawowej i więzadła. Zakres ruchu wyznaczony jest poprzez kąt, jaki zawiera się miedzy skrajnymi położeniami jednego z członów względem drugiego, unieruchomionego, zatem pomiar zakres ruchu stawu w drugiej płaszczyźnie będzie polegał na pomiarze kąta, którego wierzchołek leży w osi stawu zaś stanowią dwa skrajne położenia tego samego odcinka leżące na członie ruchu. Zakres ruchu w stawie def. Się jako przed ( zakres zmian) kąta stawowego między krańcowymi położeniami członów w stawie w danej płaszczyźnie ruchu. Należy wiec wyznaczyć przedział zmian kata stawowego, w tej płaszczyźnie wymagać to będzie pomiaru dwóch skrajnych wartości kąta stawowego α max. i α min. w interesującej nas płaszczyźnie, a ruchomość stanu wyniesie α 2 = αmax. - αmin. Pomiar ten prowadzi do użycia goniometru. Nazwa to oznacza kątomierz wyposażony najczęściej w 2 linijki ruchome, ma skale do odczytania pomiaru.

Stabiligrafia - badanie procesu utrzymania równowagi dotyczą one głownie zmian pkt. Położenia siły nacisku stopami n a podłoże. Zmiana tego punktu jest jakby odpowiedzią na utraconą równowagę. Ze stabilizatorami odczytamy max. wartości przemieszczeń pkt. Przyłożenia siły nacisku stopami na podłoże. Max. wielkość przemieszczeń jest to największa odległość przemieszczenia punktu przyłożenia siły ucisku przez cały okres badań. Na podstawie wyników max. przemieszczeń możemy zorientować się, jaką cześć powierzchni zakreślonej przez stopy wykorzystuje osoba dla potrzeb regulowania innowacji. Badania te obejmują wielkości przemieszczeń masy ciała oraz wielkości zmian siły przyłożonej do punktu przyczepu. Jeśli na ciało nie działają żadne siły zew. Wówczas skutek ciężkości ulega wychyleń nat. przez przychylanie w następstwie powrotu do tej równowagi.

FES - czynnościowa elektrostymulacja stosowana w fizjoterapii w celu przywrócenia, zastąpienia lub podtrzymania funkcji ruchowych utraconych w następstwie choroby, lub wypadku. Podział na FESE (kończyn), FSO (narządowe) np. stymulacja przepony, porażenie w skutek uszkodzenia rdzenia kręgowego, stymulacja pęcherza moczowego w pęcherzu neurogennym.

5. Zdefiniuj pojęcia :

CZŁON - sztywny element ciała ludzkiego w postaci kości.

STOPNIE SWOBODY - jest to wielkość określająca możliwość wykonywania ruchów niezależnych względem siebie.

LICZBA STOPNI SWOBODY - jest to liczba niezależnych parametrów określających dowolne położenie członu, łańcucha biokinematycznego lub biomechanizmu. W przestrzeni jest jednoznacznie określana przez 6 parametrów, 3 z nich to np. współrzędne dowolnego punktu względem osi X, Y, Z, a 3 następne wyznaczają kąty obrotu tego ciała α, β, γ, względem osi X, Y, Z. Zatem swobodny człon sztywny posiada 6 stopni swobody a para kinematyczna może ich posiadać nie więcej niż 5.

PARA BIOKINEMATYCZNA - jest to ruchowe połączenie dwóch lub więcej członów , wzajemnie ograniczające ich ruchy względne. Ruchowe połączenie członów występuje wówczas, gdy istnieje między nimi stale co najmniej jeden punkt wspólny oraz gdy ruch względny członów wynosi co najmniej 5 stopni kątowych lub 1-3 mm. Za pary kinematyczne uznaje się stawy, a nie uznaje się połączeń kości za pomocą więzozrostów oraz chrząstkozrostów. Parami biokinematycznymi nie są również tzw. Stawy półścisłe.

Klasyfikacja par biokinematycznych
klasa pary	liczba stopni swobody	liczba odjętych stopni swobody	Staw
III	3	3	kulisty
IV	2	4	siodełkowaty, eliptyczny, kłykciowy
V	1	5	zawiasowy, śrubowy, obrotowy

RUCHLIWOŚĆ PAR BIOKINEMATYCZNYCH - jest to liczba stopni swobody łańcucha względem przyjętej podstawy. Podstawą nazywamy ten człon, z którym umownie wiążemy nieruchomy układ odniesienia. Dla kończyny górnej jest to łopatka.

ŁAŃCUCH BIOKINEMATYCZNY - jest to spójny zespół członów połączonych w pary biokinematyczne. Taki łańcuch może stanowić np. palec, ręka, czy tez cała kończyna. Możemy wyróżnić łańcuch biokinematyczny :

• otwarty - ruchy przemieszczania w stawach są niezależne

• zamknięty- ruchy przemieszczania w stawach są zależne od innych stawów, ruch w jednym stawie powoduje ruchy w sąsiednich.

• KLASA PAR BIOKINEMATYCZNYCH - jest to liczba odjętych stopni swobody w ruchu względnym członów, z których każdy może mieć maksymalnie 6 stopni swobody w przestrzeni.

• KĄT STAWOWY - kąt utworzony przez dwie proste będące osiami symetrii dwóch sąsiednich segmentów ciała.

ZAKRES RUCHU - zakres, zmiana kąta stawowego pomiędzy krańcowymi położeniami segmentów ciała w danej płaszczyźnie.

- Czynny- taki, który jest wykonany przy pomocy sił ( momentów własnych mięśni)

- Bierny- to taki, który jest wykonany przy pomocy sił ( momentów) zewnętrznych ( przy biernym zachowaniu się mięśni)

9. Zdefiniuj pojęcia :

MASA- ilość materii ciała mierzona jego bezwładnością, określa przyśpieszenie ciała przy działaniu na nie danej siły, określa siły przyłożone do ciała w polu grawitacyjnym np. Ziemi

ŚRODEK MASY - nazywamy punkt skupienia masy całego układu, środek masy pod wpływem sił zew. Porusza się tak jakby w nim była skupiona cała masa i jakby w nim przyłożona była siła F, równa sumie geometrycznej wszystkich sił zew. działających na układ. Siły wew. nie mogą zmieniać ruchu środka masy.

Twierdzenie o środku masy: jeśli dwa ciała będące w spoczynku zaczną poruszać się wyłącznie pod wpływem sił wzajemnego oddziaływania wówczas ich środek mas pozostaje nadal w spoczynku. Jeżeli w układzie dwóch ciał działają tylko siły wew. wówczas środek mas układu porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

• ŚRODEK CIĘŻKOŚCI- nazywamy punkt przyłożenia siły ciężkości ciała,

• środek ciężkości pręta o jednakowym przekroju ( jednorodny) leży w połowie jego długości.

• Środek ciężkości płaskich regularnych figur leży w ich środku geometrycznym.

• Środek ciężkości płaskiej figury w postaci trójkąta leży na przecięciu się linii środkowych.

• Środek ciężkości równoległoboku, w szczególności prostokąta leży na przecięciu się przekątnych.

• Środek ciężkości brył mających środek symetrii, jak np. kula ,elipsa, walec, cylinder, obręcz, sześcian, prostopadłościan, leży na środku symetrii tych brył.

ŚRODEK WYPORU - to punkt w którym przyłożona jest wypadkowa siła wyporu. Wartość tej siły równa się ciężarowi cieczy, wypartej przez zanurzone ciało

PROMIEŃ ŚRODKA MASY - odległość środka ciężkości od któregoś z końców odcinka będącego jego długością

BEZWŁADNOŚĆ- suma wszystkich punktów masy i wszystkich odległości od osi ruchu.

MOMENT BEZWŁADNOŚCI- wielkość charakteryzująca bezwładność ciał w ruchu obrotowym. Moment bezwładności ciała A zależy od jego odległości obrotu. Wielkość dla następującego rozłożenia masy ciała w stosunku do osi obrotu wraz ze zmianą jej położenia zmieniać się będą wartości momentu bezwładności.

• MOMENT SIŁY CIĘŻKOŚCI- ciężar ciała przyłożony do dźwigni w odległości r od punktu podparcia wytwarzana względem niego. Momenty siły Ma = a * r

10. Zdefiniuj pojęcia:

SIŁA -oddziaływanie zmierzające do zmiany stanu spoczynku ciała lub jego ruchu. Wypadkowa momentów sił grup mięśniowych.

SIŁA CIĘŻKOŚCI- ciężar ciała jaki działa na podłoże, ciężar ciała z jaką ciało przyciągane jest do ziemi.

SIŁA BEZWŁADNOŚCI- siła występująca w nieinecjalnym uk. Odniesienia, nie związana z oddziaływaniem żadnych konkretnych ciał.

SIŁA WEWNĘTRZNA- występująca w układzie pochodzi od ciał tworzących ten układ, siły wytwarzane prze mięśnie, opór tkanek bierny, bezwładność.

SIŁY ZEWNETRZNE- będą to wszystkie siły działające na zew. uk. czyli ciało człowieka, zaliczamy do nich przyciąganie ziemskie, siły oporu, wywołane przez partnera lub przeciwnika, wiatry, prądy, tarcie

SIŁA TARCIA- siła działająca między powierzchniami dwóch stykających się ciał działa zawsze równolegle do powierzchni a jej zwrot jest przeciwny do kierunku ruchu ciała.

SIŁA REAKCJI- siła o równej wielkości ale przeciwnym zwrocie do siły działającej pojawia się zawsze gdy jedno ciało działa na drugie.

SIŁA CZYNNA - siła wytworzona przez mięśnie, przyciąganie ziemskie, przeciwnika, wiatr, prądy wody.

SIŁA BIERNA- reakcje podłoża, tarcie, opór wody, opór powietrza, bezwładność, siły bierne mięśni, opór tkanek biernych

SIŁA OPORU- siła działająca na ciało poruszające się w płynie lub gazie ukierunkowana przeciwnie do prądu.

SIŁA AERODYNAMICZNA- siły występujące w powietrzu.

SIŁA HYDRODYNAMICZNA- siła występująca w wodzie.

GRADIENT SIŁY- stosunek przyrostu siły miedzy punktami Fa i Fb do czasu ( To- Ta)

NAROST SIŁY - narastanie momentu siły do wartości zerowej, początkowo łagodne później gwałtowne aż do wartości max.

SPADEK SIŁY- na skutek zmęczenia max. następuje spadek wartości rozwijanego momentu siły ( izometryczne naprężania mięśni)

11. Scharakteryzuj sposoby wyznaczania położenia ogólnego środka masy (OSM) człowieka

1. metoda bezpośrednia w oparciu o dźwignię jednostronną

Osoba badana ułożona na dźwigni w ten sposób, że powierzchnia podeszwowa jej stóp znajduje się nad punktem podparcia dźwigni. Współrzędna r ( mierzona od osi obrotu dźwigni) określa jednocześnie odległość środka ciężkości mierzona wzdłuż osi długiej ciała od powierzchni stóp) Koniec dźwigni jest oparty na wadze - stąd łatwo możemy wyznaczyć moment siły Mr. Waga wskaże wartość siły R ( siła reakcji), ramię tej siły jest równe długości dźwigni

2. metoda pośrednia - metoda analityczna ,metoda sumy momentów sił

Twierdzenie Varginowa- suma momentów sił względem dowolnego punktu równa się momentów sił względem tego samego punktu, Aby wyznaczyć ogólny środek ciężkości ciała człowieka musimy znać ciężar i położenie środków ciężkości segmentów ciała np. ręka

- Środek ciężkości : w okolicy głowy III k. śródręcza

- Ciężar 1 % masy ciał

Głowa

- Środek ciężkości : gładyszka powyżej nasady nosa

Z barku - górny brzeg otworu słuchowego

- Ciężar 7 % ciężaru ciała

Wyznaczamy współrzędne poszczególnych środków ciężkości dla wszystkich segmentów ( x. y ) wyznaczamy momenty sił ( Px i Py) Wyznaczamy współrzędne ogólnego środka ciężkości

12. Scharakteryzuj model człowieka jako biomaszyny.

Biomechanika bada ruch mechaniczny człowieka,. Każdy ruch mechaniczny jest związany z pracą mechaniczną. Praca mechaniczna produkowana jest przez masy. Z punktu widzenia biomechaniki możemy rozpatrywać człowieka jako biomaszynę. Biomaszyna składa się z 3 głównych układów:

- Ruchowy: układ kostny, stawowy i mięśniowy

- Zasilania : pokarmowy, oddechowy, sercowo- naczyniowy, limfatyczny

- Sterowania : nerwy, układ dokrewny

Biomaszyna posiada wejścia : informacyjne ( eksteroreceptory) wzrok, słuch, powonienie (teloreceptory) , smak, dotyk, czucie ciepła, zimna( kontaktoreceptory)

Wejścia energetyczne : jama nosowa, jama ustna. Wyjścia biomaszyny :efektory mięśniowe - produkują pracę mechaniczną i przekazują za pomocą inf. o stanach psychicznych ( mowa, pismo, gestykulacja). Narządy wydalnicze : kał, mocz, CO2. Narządy wydzielnicze ( gruczoły : ślinowe, potowe, łojowe )

W biomaszynie dwa podstawowe kanały to kanał:

Informacyjny - drogi nerwowe ( nerwy, szlaki nerwowe ) przekazują informacje od i do układu nerwowego.

Energetyczny (zasileniowy) głównie naczynia krwionośne i limfatyczne- doprowadzają tlen i sub. ożywcze do narządów

Biomaszyna- bardzo złożona niż maszyny zbudowane przez człowieka.

- Układ ruchu ma ok. 240 stopni swobody i ponad 400 mm.

- B. złożony układ sterowania 15-17 miliardów kom. Nerwów

- Układ zasilania rozproszony po całym ciele

- Konieczność uczenia się każdego ruchu od nowa, musi opanować technikę ruchu oddzielenia dla każde czynności.

Na rezultat ruchowy w biomaszynie wpływają odpowiednie parametry:

- Strukturalne : liczba kości, stawów, mięsni, klasa stawów i mięśni, liczba funkcji mięśni, parametry wrodzone

- Geometryczne : wymiary liniowe, długość kości, mięśni, ich ramienia sił, przekroje , objętości.

- Energetyczne : zależą od możliwości oraz współdziałania układu zasilania i ruchu, decydują o cechach fiz. : siła ,prędkość, moment siły, prędkość kątowa, wytrzymałość organizmu

- Informacyjne : decydują o współdziałaniu między częścią somatyczną układu sterującego i układem ruchu.

Przykłady receptorów:

1. eksteroreceptory : położone w obrębie powłoki wspólnej, odbierają wrażenia ze środowiska zewnętrznego ( tzw. czucie eksteroreceptywne ) czucie dotyku, ucisku, zmian temperatury, bólu, smaku np. nocyceptory, mechanoreceptory, tangoreceptory

2. proprioreceptory : położone w mięśniach szkieletowych, torebkach stawowych, więzadłach, odbierają tzw. czucie proprioreceptywne o stanie całego układu kostno - stawowo - mięśniowego oraz pozycji kończyn i innych części ciała.

3. interoreceptory (wisceoreceptory) położone w narządzie wew. jamach ciała, odbierają tzw. czucie intereceptywne, nazywane również czuciem trzewnym ( baroreceptory(ściany żył) chemoreceptory)dotyczące czucia bólu i odczuć pokrewnych oraz zmian chemicznych.)

4. telereceptory : odbierają wrażenia zew. Na odległość tzw, czucie telereceptywne z narządu wzroku, słuchu, powonienia.

Wzrok - czopki i pręciki

Słuch- kom. zmysłu włosowate

Węchu- kom. węchowe

Akton mięśniowy : ( Am) mięsień lub jego część , którego włókna mięśniowe rozwijające siłę mają jednakowy lub zbliżony kierunek przebiegu względem osi obrotu stawu, na który działają

Klasa aktonu : ( Ka ) liczba określona przez liczbę stawów ponad którymi dany akton przebiega( rozwija w nich swoje funkcje)

Funkcja aktonu :( Fa) to liczba dodatnich i ujemnych składowych momentów sił jakie dany akton rozwija względem osi obrotu stawu , ponad którymi przebiega

Funkcja antagonistyczna aktonu : ( Aa) to liczba przeciwstawnych funkcji aktonu w jednym stawie, spowodowana zmianą kierunku przebiegu włókien mięśniowych aktonu w stosunku do osi obrotu tego stawu w wyniku zmiany kąta stawowego.

Siła mięśniowa : jest to max. siła jaką rozwija mięsień podczas skurczu. Mierzymy ją na wyizolowanym mięśnia za pomocą dynamometru F = m ×a

Siła bezwzględna : jest to rzeczywistość momentu siły mięśnia względem dowolnego punktu jest równy iloczynowi modułu siły( f) i odległości od linii działania siły do tego punktu U = F × r

Siła względna : moment siły względnej to rzeczywistość momentu siły bezwzględnej. Przeliczamy na jednostkę masy ( N/kg) daje to możliwość porównania osób o równej masie

Składowa ruchowa (obrotowa) - stanowi ją ta część siły mięśniowej, która wywołuje efekt ruchowy

Składowa stawowa - stanowi ją ta cześć siły mięśniowej, która dociska pow. stawowe.
Jednostka ruchowa : ( motoryczna) pewna liczba włókien mięśniowych unerwionych przez te same włoka nerwowe. Pewna liczba włókien mięśniowych do których dochodzi wypustka włókna nerwowego - akson, mająca swój początek, komórkę nerwową w przednim rogu struktury szarej rdzenia kręgowego. Jednostki motoryczne małych mięśni, mogą składać się z kilku włókien, a dużych mięśni z kilkuset nawet 5000 włókien mięśniowych.

Zasada „ wszystko albo nic” - pojedyncze włókno mięśniowe podlega prawu wszystko albo nic. Tzn. ze pobudzone włókna mięśniowe skracają się zawsze maksymalnie. Wysokość skurczu pojedynczego włókna mięśniowego nie jest uzależniona od siły bodźca, wówczas gdy są one ponadprogowe. Prawo to bazuje na specjalnych właściwościach błony komórkowej a nie elementów kurczliwych. Prawu temu podlega mięsień sercowy.

Struktura włókien mięśniowych

- włókno mięśniowe poprzecznie prążkowane to długa cylindryczna zespolona komórka, z licznymi jądrami komórkowymi na obwodzie

- otoczone jest sarkolemmą, która pokryta jest śródmięsną ( cienką warstwą tkanki łącznej)

- sarkoplazma zawiera organelle komórkowe i włókienka kurczliwe - miofibryle, składają się z miofilamentów

- miofilamenty zbudowane są z kurczliwego białka aktomiozyny

- aktomiozyna zbudowana z aktyny( cieńka) i miozyny ( grubsza) obie substancje ułożone na przemian w obrazie mikroskopowym, występowanie prążków ciemniejszych, anizotropowych, jaśniejszych ( izotopowy)

- w odcinku izotopowym, błonki graniczne dzielą miofibryle na sarkomery.

Przekrój poprzeczny ( fizjologiczny ) mięśnia to powierzchnia przekroju poprzecznego wszystkich jego włókien. W przypadku mięśnia wrzecionowatego o równoległym do osi długiej przebiegu włókien, przekrój fizjologiczny poprzecznie do osi długiej w najgrubszy miejscu. W przypadku mięśnia pierzastego przecinamy miesień poprzecznie do jego włókien, niekiedy trzeba tego dokonać w kilku miejscach, by uzyskać informację o całkowitej powierzchni przekroju fizjologicznego wszystkich włókien( tzn. całego mięśnia)

Długość mięśnia - to powierzchnia między przyczepem początkowym a końcowym mięśnia

Kąt działania siły mięśnia - kąt działania mięśnia to kąt który tworzy linia łącząca punkt przyczepu mięśnia z osia obrotu w stawie oraz linia styczna do ścięgna mięśniowego w punkcie jego przyczepu.

Kąt stawowy- to kąt utworzony przez dwie proste będące osiami symetrii dwóch sąsiednich segmentów ciała.

Skurcz mięśnia - to skracanie się włókien kurczliwych spowodowane to jest łączeniem się aktyny z miozyną. Pierwsza reakcją mięśnia jest pobudzenie przez skuteczny bodziec w następstwie którego mięsień się kurczy ( reakcja wtórna) Określenie skurcz nie zawsze oznacza skracanie się gdyż odróżniamy zróżnicowanie formy uczynnienia mięśnia :

- skurcz izotoniczny - zmiana długości ( skracanie)

- Skurcz izometryczny - zmiana ( wzrost) napięcia

- Skurcz auksotoniczny- łączy komponent izometryczny z izotonicznym

Skurcz tężcowy - przy działaniu bodźców z dużą częstotliwością pierwsze bodźce powodują sukcesywny wzrost skracania ( skurczu) po czym mięsień pozostaje w trwałym skurczu a rozkurcza się dopiero po ustaniu działania bodźców. Stan charakteryzuje się trwałym skurczem w wyniku działania bodźców z dużą częstotliwością nazwany został skurczem tężcowym.

Skurcz tężcowy niezupełny- Jeżeli rytmiczne bodźce będą drażniły mięsień w odstępach krótszych niż cały okres skurczu, ale dłuższy niż jego połowa. Jego krzywa posiada charakterystyczny przebieg: ramię wstępujące i linia pozioma z ząbkami ( poszczególne skurcze) oraz linia zstępująca. Mięsień ma czas na skurcz i niezupełny rozkurcz.

Skurcz tężcowy zupełny powstaje na skutek działania bodźców ze znaczną częstotliwością ( kolejne bodźce drażnią mięsień w odstępach krótszych niż połowa czasu skurczu i rozkurczu ) Wykres : ramię wstępujące, linia pozioma, ramię zstępujące) Miesień nie ma czasu na rozkurcz.

Czynność statyczna - pobudzony mięsień nie zmienia swojej długości ( f. stabilizacyjna mięśnia ) ∆l = 0 ∑ Mm = ∑ Mz nie zmienia się odległość między przyczepami.

Czynność dynamiczna - mięsień zmienia swoją długość.

Praca koncentryczna ∆l ≠ 0 ∆l ‹ 0poonująca , positiv work, skracanie włókien mięśniowych

∑ Mm > ∑ Mz

Praca ekscentryczna ∆l ≠ 0 ∆l › 0 ustępująca, negativ work, wydłużania mięśnia ∑ Mm < ∑ Mz

Funkcja stabilizacyjna - polega na zrównoważeniu utrzymania sił zewnętrznych i wzmocnieniu układu biernego np. unieruchomienie jednego segmentu ciała np. stawu ramiennego by stworzyć stabilną postawę oparcia dla mm. Mających przyczepy początkowe na ramieniu, a działający na przedramię. Mm. otaczające staw ramienny, unieruchamiające go, pełnią funkcję stabilizacyjną. Wyraża się to w skutecznym przeniesieniu momentu siły mięśni na przedramię. Jeśli unieruchomiony jest przyczep początkowy to ruch wywołany działaniem mięśnia ujawnia się w miejscu przyczepu końcowego. Ustabilizowanie stawu ramiennego pozwoli innym mięśniom np. zginanie stawu łokciowego, skuteczny działając na przedramię.

Funkcja dynamiczna - przemieszczanie fragmentów ciała. Czynność koncentryczna, ekscentryczna związana ze zmianą długości mięśnia. Unoszenie kończyny ( odwodzenie) do poziomu, czynności koncentryczne dla mm. naramiennego, powolne opuszczanie KG, czynność ekscentryczna. Mm. aktywny, aby zapowiedz niekontrolowanemu opadaniu KG wywołanemu u przez moment siły ciężkości.

6. Zdefiniuj i scharakteryzuj ogólne czynniki wpływające na siłę mięśnia ( od czego zależy siła mięśnia)

Zależność siły ( momentu) mm. od parametrów :

- Strukturalnych - liczba kości, stawów

- Geometrycznych - wymiary liniowe

- Informacyjnych - wspól, czę. somatycznej uk. sterującego i uk. ruchu

- Energetycznych - wspól. działanie miedzy uk. zasilania i ruch

Zależy od :

- Budowy mięśnia ( struktury włókien mięśniowych ST, FT )

- Przekroju fizjologicznego mięśnia

- Długości mięśnia

- Prędkości skracania włókien mięśniowych ( F- V, F - t)

- Stanu energetycznego organizmu mięśnia.

- Tempa mięśnia, otaczających go tkanek

- Stopnia pobudzenia

- Wieku

- Stopnia wytrenowania

7. Scharakteryzuj zależność typu: siła - długość mięśnia F=F(L)

pojedyncze włókienko wyzwala max siłę przy długości sarkomeru 2 do 2,5µm (gdy wszystkie połączenia między mostkami miozynowymi i nitkami aktyny są związane). Siła maleje wraz z jego rozciąganiem (malenie liczby połączeń mostkowych) przy długości 3,65µm, siła = 0. siła maleje wraz ze skracaniem sarkomeru, gdy długość 1,27µm, siła = 0. elementy bierne mięśnia mają też wpływ na jego siłę. Elementy sprężyste (ścięgna, powieź) równoległe elementy sprężyste. Mięsień zawierający brzusiec, ścięgna jest zdolny do wyzwolenia większej siły, gdy jest rozciągnięty, niż wtedy gdy jest skrócony. Siła mięśnia pochodząca od elementów kurczliwych jest największa w pośrednim stanie jego długości (dł. Spoczynkowej). Gdy uwzględnimy ponadto udział elementów sprężystych, to największą siłą dysponuje mięsień częściowo wydłużony. (Fa - siła pochodząca od elementów kurczliwych, Fb - siła pochodząca od elementów sprężystych, F - wypadkowa siła mięśni, suma Fa i Fb)

8. Scharakteryzuj zależność typu siła - czas F=F(t)

Moment siły mięśniowej narasta od wartości 0 do wartości max, początkowo łagodnie, później dość gwałtownie i w końcowej fazie prędkość narastania siły stopniowo maleje i spada do zera, gdy krzywa osiągnie max. Wniosek: na wyzwolenie momentu maksymalnego mięsień potrzebuje pewnego czasu. Czas od t0 do max może być dość zróżnicowany np. od 0,15 (mięśnia stawu łokciowego) do 0,55 (prostownika stawu kolanowego). Zależy od grupy i rodzaju mięśni a także od aktualnej temp mięśnia, składu włókien, pobudzenia i rekrutacji włókien. Poszczególne fazy:

- początkowo faza narastania siły mm. Jako pierwsze pobudzane są włókna należące do jednostek materii. Jako ostatnie te których droga pobudzania powoduje początkowo wolne narastanie.

- okres gwałtownego narastania siły - szybkie jej wyzwolenie. Wartość ta często jest opisywana jako gradient czyli nachylenie krzywej siły względem osi czasu.

- spadek może być spowodowany zmęczeniem.

11. Scharakteryzuj zasady pomiaru siły mięśni( momenty siły ) w warunkach statyki lub quasi-statyki

Warunki pomiaru momentu sił mięśniowych w statyce :

- Zlokalizować położenie osi badanego stawu ( oś stawu musi pokrywać się z osią dźwigni momentomierz) Należy uniemożliwić zmianę położenia os obrotu badanego stawu co najprościej można uzyskać poprzez unieruchomienie i ustabilizowanie jednego z członów ( najczęściej proksymalnego) pary kinematycznej tworzącej staw.

- Ustalić wartość kątów w stawach sąsiednich

- Ustabilizować pozycję ciała ( stawy sąsiednie)

- Podać wartość kąta w stawie obsługiwanym przez badaną grupę mięśni, przy której dokonuje się pomiaru

Zasady pomiarów:

- Ergonomiczność, bezpieczeństwo stanowisk pomiarowych

- Standardowe pozycje pomiarowe

- Eliminacja momentu siły ciężkości segmentu ciała napędzanego przez badane momenty mięśniowe

- Motywacja

- Rozgrzewka

- Stabilizacja

- Przeniesienie siły z segmentu ciała na czynnik siły prostopadle

- Przerwy odpoczynkowe

W warunkach statyki wykorzystuje się warunek równowagi dźwigni kostnej można wyznaczyć wartość działającego w stawie wypadkowego momentu sił mięśniowych mierząc wartość równoważącego go momentu sił zew. Mz + Mm = 0

13. Zdefiniuj pojęcie udziału mięśnia. Przedstaw i scharakteryzuj równanie udziałów mięśniowych K. Fidelusa.

Udziały mięśniowe nazywamy liczbową wartość funkcji aktonu mięśniowego w stawie, czyli wielkości rozwijanego momentu siły. ΣFi=0, Σmi=0, ΣMz=ΣMw, Mz=ΣMw, Mz=MSYN-MANT-Mp-Mt

* mamy wpływ na niego treningiem leczniczym, sportowym czy też bezruchem.

~ nie podlega wpływowi, jest wrodzony

Mz - moment sił zew po odjęciu Mp i Mt

MW - moment sił wew

Msyn - moment składowej aktywnej siły synergentów

MANT - moment składowej aktywnej siły antagonistów

Mp - moment siły elementów pasywnych części miękkich

Mt - moment siły tarcia w stawie

Pi - pole przekroju fizjologicznego i - tego mięśnia (cm²)

Ri - ramię siły tego mięśnia (m)

14. Scharakteryzuj teorię A.V. Hilla

Równanie Hilla (F+a)(V+b)=(Fmax+a)b=const. Równanie to jest pełną postacią równania charakterystycznego Hilla, które ma charakter hiperboli. Z tego równania wynika, że iloczyn siły i prędkości, czyli moc rozwijana przez mięsień jest wartością stałą. Moc nie zależy więc ani od pokonywanego obciążenia zew, ani od rozwijanej prędkości. W rzeczywistości twierdzenie to jest słuszne dla stałej długości mięsnia, bowiem wszystkie czynniki występujące w równaniu są funkcją długości mięśnia. Praktyczna wartość równania Hilla jest bardzo duża dla koncentrycznej i izometrycznej pracy mięśni.

15. Zdefiniuj pojęcie topografii momentów sił mięśniowych i wyjaśnij jej znaczenie w fizjoterapii w sporcie.

Na wszystkie włókna mięśniowe maja jednakową długość i siłę. Część włókien jest krótsza, gdyż nie rozciąga wzdłuż całych brzuśców mm. może to być następstwem tego, iż tylko jedny, końcem przyczepiają się do kości a drugim do wnikających do brzuśców ścięgien( m. pierzaste) i dopiero za ich pośrednictwem oddziałują na drugą kość. Np. mięsień najszerszy grzbietu. Przyczep początkowy rozciąga się od wyrostków kolczystych 6 dolnych kręgów piersiowych za pośrednictwem powięzi piersiowo -lędźwiowej wszystkich kręgów lędźwiowych zstępując aż na grzebień krzyżowy pośladkowy i na tylną cześć grzebienia kości biodrowej. Część jego włókien głębokich zaczyna się na 3 lub 4 dolnych żebrach. W wyniku tego rozległego przyczepu początkowego jego włókna są nie tylko rozmaitej długości, lecz ich topografia jest bardzo zróżnicowana a tym samym bardzo zróżnicowane są liczne działania jego jednostek ruchowych. Wszystkie różnice uk. geometrycznego mają duży wpływ na kierunek działania i wytwarzania siły , ujawnia się to między innymi w różnych fazach wykonywanej czynności. Części m. działających jednakowo na stawy nazywamy aktonami. Oprócz m. najszerszy ma wiele aktonów. Oddziałuje ona na podłoża 6 dolnych kręgów piersiowych i 5 kręgów lędźwiowych na miednicę, pomocniczy mierniej wdechowy. A przede wszystkim obniża je, nawraca i prostuje. Wł m. w obrębie poszczególnych m. różnią się też swoją głębokością Zależy to od intensywności wysiłku, sposobu odżywiania.

1. Scharakteryzuj pojęcie postawy ciała człowieka. Omów podstawowe etapy kształtowania się postawy w ontogenezie człowieka.

„Z biomechanicznego punktu widzenia postawa ciała człowieka to ustawienie poszczególnych segmentów ciała względem siebie oraz względem wektora siły ciężkości podczas nie wymuszanej pozycji stojącej”. Habitualna (nawykowa) normalna postawa jest wypadkową adaptacji gatunkowej, osobniczych warunków genetycznych i indywidualnych reakcji osobnika w jego mentalnym i fizycznym przystosowaniu się do otoczenia. Postawą nazywamy układ ciała jaki przyjmuje człowiek stojący w pozucji swobodnie wyprostowanej. Postawa ciała - determinanty: wiek, płeć, stan zdrowia, zmęczenie, stres, obuwie, pora dnia.

Postawa człowieka nie jest stała w ciągu całego jego życia, lecz ulega zmianom od urodzenia aż do śmierci. Człowiek po urodzeniu powoli i stopniowo „prostuje się” ze zgięciowej postawy ciała, jaką posiadał jako zarodek ludzki w łonie matki wszelkie bierne rozciąganie jest szkodliwe (zwłaszcza dla stawów biodrowych). Z chwilą, gdy dziecko jest zdolne obrócić się na brzuszek i zaczyna czynnie wstawać wykształca się szyjna. Gdy dziecko zaczyna wstawać wykształca się lordoza lędźwiowa.
W miarę dorastania dziecka stopniowo rozwija się wygięcie przednio- tylne kręgosłupa i dopiero w 18- 20 r.ż. osiąga ono postawę uznaną za prawidłową dla człowieka dorosłego. Z chwilą ukończenia wzrostu postawy ciała człowieka utrzymuje się ona tak przez większą część życia (wyłączając jakieś urazy czy schorzenia). Dopiero na skutek starzenia się powstają zmiany wsteczne (najczęściej zwyrodnieniowe w stawach kręgosłupa i kończyn dolnych). Postawa zmienia się, znacznie zwiększa się kifoza piersiowa, głowa wysuwa się do przodu. Kończyny dolne ustawiają się w zgięciu w stawach biodrowych i kolanowych.

• 2. Zdefiniuj związki pomiędzy równowagą (statecznością) ciała człowieka w statyce a: wielkością płaszczyzny podparcia, wielkością masy ciała, wysokością położenia ogólnego środka masy, kątami stabilności.

Ogólny warunek równowagi w statyce:

Σ P_i = 0 (suma sił)

Σ M_i = 0 (suma momentu sił)

Ogólnym warunkiem zachowania równowagi w statyce jest utrzymanie rzutu OSM (ogólnego środka masy) w obrębie płaszczyzny podparcia.

- Równowaga ciała jest wprost proporcjonalna od masy ciała

- Równowaga ciała jest wprost proporcjonalna do wielkości płaszczyzn podparcia

- Równowaga ciała jest odwrotnie proporcjonalna do wysokości położenia ogólnego środka masy od płaszczyzny podparcia

- Równowaga w danym kierunku jest wprost proporcjonalna do kierunku kąta stabilności

3. Scharakteryzuj znaczenie płaszczyzny podparcia w procesie równowagi. Podaj sposoby zwiększania płaszczyzny podparcia na kilku przykładach odnoszących się do rehabilitacji ruchowej (fizjoterapii) i sportu.

Warunkiem utrzymania równowagi w statyce jest utrzymanie OSM.

Równowaga jest wprost proporcjonalna do masy ciała i wprost proporcjonalna do wielkości płaszczyzny podparcia, czyli im szerzej stoimy, tym większa równowaga ciała jest w równowadze, jeśli ogólny środek ciężkości leży prostopadle do płaszczyzny podparcia. Ciało jest podparte wówczas, gdy ogólny środek ciężkości ciała znajduje się powyżej punktu podparcia. Przez ten punkt rozumiany punkt przyłożenia wypadkowej siły nacisku na podłoże, człowiek może być podparty w jednym punkcie, stojąc na pionowo ustalonym pręcie w dwóch punktach- stoi na dwóch nogach.

Płaszczyzna podparcia ma ogromne znaczenie w procesie równowagi. To od jej wielkości zależy stabilność struktury naszego ciała. Płaszczyzna podparcia może być rozszerzona w każdym kierunku przez odwiedzenie, zgięcie lub wyprost w stawie biodrowym, co zmienia ułożenie kończyn dolnych. Przy staniu ze stopami złączonymi podstawą podparcia ciała jest powierzchnia dwóch podeszw, lecz przy rozstawieniu stóp podstawa ta rozszerza się, a jej powierzchnia na tyle wzrasta, że linia ciężkości trafia na nią. Jest to dalsza metoda dostosowania naszej niestabilnej struktury do utrzymania postawy wyprostnej. W rehabilitacji bardzo ważne jest zwiększanie tej płaszczyzny poprzez kule, balkoniki rehabilitacyjne lub trójnóg. A w sporcie np. przez kijki do nart.

4. SCHARAKTERYZUJ BIOMECHANICZNA INTERPRETACJE POSTAWY CIALA ZWRACAJAC UWAGE NA STRATEGIE ROWNOWAZENIA MOMENTOW SILY CIEZKOSCI PRZEZ MOMENTY SILY MASY

Z punktu widzenia biomechaniki sterowanie postawa ciala polega na rownowazeniu momentow sily ciezkosci pochodzacych od segmentow ciala z momentami mięśniowymi generowanymi przez zespoły mięśniowe dzialajace na poziomie tych segmentow.

-metodą skladania sil lub momentow sil mozna okreslic srodki ciezkosci dowolnej masy ciala lezacej powyzej danego stawu i tym samym obliczyc w roznych typach postaw momenty sil ciezkosci miesniowych w danym stawie do przodu do osi obrotow w stawach szczytowo-potylicznych dziala ciezar glowy ktorej srodki ciezkosci oznaczamy Q1*w

zachowania rownowagi. Musza dzialac na ten staw prostowniki glowy oznaczone m1 znajdujace sie w tyle od osi obrotu

-analogicznie jest ze srodkiem ciezkosci rąk, Q2 ciezar ten rownowaza mm grzbietu m2

- w postawie prawidlowej srodek ciezkosci glowyi kl piers Q działających na odcinek lędźwiowy jest równoważony mm brzucha i prostownikami grzbietu w odc ledzwi

- wynika to ze Q do srodka obrotu który znajduje sie w okloicy trzonow kregow ledzw w tej prawidlowej sylwetce postawa utrzymuja prostowniki zgie st biodro gdyz rzut sily ciezkosci Q przechodzi przez os obrotu . Natomiast w zlej postawie rzut ten pzrechodzi do tylu od osi

- powstaly moment obrotowy rownowaza zg stawu biodr w st kolanowych i skokowych rzut srodka ciezkosci calego ciala pzrechodzi do przodu od osi obrotu zmusza t odo pracy zg st kolan zg podeszwowe st skokowych.

5. Wyjaśnij, dlaczego dla prawidłowej postawy tak ważna jest kontrola masy ciała (unikanie nadwagi) oraz siła i wytrzymałość mięśni? Wskaż, które zespoły mięśniowe są „kluczowymi” w tym procesie.

Dla prawidłowej postawy niezmiernie ważna jest kontrola masy ciała, siła i wytrzymałość mięśni. Nadwaga ujemnie wpływa na stawy, narządy wewnętrzne i ogólną postawę ciała. Przy tym zmienia się środek ciężkości, co wpływa na zwiększenie płaszczyzny podparcia człowieka- nierównomiernie rozłożenie masy ciała, zmiana krzywizny kręgosłupa, przodopochylenie miednicy powoduje przeciążenie stawów kończyn dolnych (nogi ustawione są w pewnym odwiedzeniu, aby zwiększyć płaszczyznę podparcia. Często dochodzi do nóg szpotawych lub też koślawych). Siła mięśni, aby utrzymać całą sylwetkę w prawidłowy sposób. Niezmiernie ważna jest siła kluczowych mięśni podtrzymujących prawidłową postawę tj. mm. grzbietu, brzucha i barku i pośladków, ich osłabienie sprzyja wadom postawy (są cztery podstawowe wady). Wytrzymałość tych mm. jest równie ważna, co ich siła, ze względu na konieczność utrzymania prawidłowej postawy przez dłuższy czas.
Aby utrzymać prawidłową postawę ciała należy, więc kontrolować wagę, wzmacniać mm. utrzymujące ją, nie dopuszczać do przykurczy.

Postawa człowieka jest wyrazem jego stanu fizycznego i psychicznego- dobra postawa zależy od:

- prawidłowo ukształtowanego układu kostno- więzadłowego

- dobrze rozwiniętego układu mięśniowego

- sprawności układu nerwowego

Oprócz tego mięsień przystosowany jest morfologiczne:

- budowa dla siły- krótkie, liczne włókna o pierzastym układzie

- budowa dla szybkości- długie i mniej liczne włókna mięśniowe o równoległym układzie.

Mechaniczne przystosowanie mięśnia:

- dla siły- przyczepy w większej odległości od środka ruchu, większe ramię dźwigni

- dla szybkości- przyczepy w bliższej odległości, krótsze ramię dźwigni

Do mm., które mają bezpośredni wpływ na postawę ciała należą: mm. grzbietu,
mm. pośladkowe (wielki i średni) oraz mm. brzucha. Aby nasza postawa ciała była prawidłowa powinniśmy prowadzić aktywny tryb życia, a tym samym nie dopuścić do nadwagi. Bardzo ważna jest kontrola masy ciała, ponieważ jeśli nasza waga będzie prawidłowa nasz organizm „nie odczuje” znacznego przeciążenia nadmierną tkanką tłuszczową.

W przypadku otyłości nie tylko nasze poczucie fizyczne i psychiczne będzie w złej „formie”, ale przede wszystkim nasz kręgosłup, który jest trzonem postawy. Mimo, iż nasz kręgosłup jest odporny na wiele urazów to jednak nie możemy zapominać, aby kontrolować naszą masę ciała, ponieważ nasz kręgosłup, do którego przyczepiają się ważne mięśnie nie będzie w stanie funkcjonować w prawidłowy sposób. Nadmierna otyłość nie tylko obciąża kręgosłup, ale także wpływa na płasko- koślawe ustawienia stóp.

6. Wyjaśnij biomechaniczny sens stosowania „pajączka” do korekty prawidłowej postawy ciała. Zinterpretuj rolę pętli sprzężenia zwrotnego „biofeedback” w tym procesie.

Mówiąc o stosowaniu „pajączka” do korekty prawidłowej postawy ciała mamy na myśli oddziaływanie w tym procesie układu zamkniętego, czyli sprzężenia zwrotnego. Zadanie ruchowe odbywa się na tyle długo, że korekta sygnału jest możliwa. W takim układzie poza sygnałem sterującym od układu sterującego do układu sterowanego powstaje sygnał zwrotny. Mówimy wówczas o sprzężeniu zwrotnym, ta regulacja ma na celu adaptację sygnału sterującego, do zakłóceń, jakie są na wyjściu. Wówczas korygujemy naszą postawę starając się o najmniejszy margines błędu (odchylenia) od zamierzonego celu. Jeżeli nasza postawa stosując „pajączka” jest nieodpowiednia wówczas zostaje wysłana korekta w postaci dźwiękowej i natychmiast minimalizujemy to odchylenie. Gdy nauczymy się „trzymania” prawidłowej postawy wówczas możemy korygować naszą postawę bez potrzeby używania „pajączka”.

Sprzężenie zwrotne→ to regulacja, która ma na celu pewną adaptację sygnału sterującego do zakłóceń, jaka jest na wyjściu albo korygujemy kolejny sygnał, albo zmieniamy program w stosunku do zaistniałej sytuacji, starając się o najmniejszy margines błędu (odchylenia) od zamierzonego celu.

- dodatnie→ oznacza, że każda kolejna poprawka wzmacnia sygnał pierwotny

- ujemne→ zapewnia homeostazę. W tym przypadku mamy ciągłe porównanie sygnału wyjściowego z żądanym i w komparatorze formułowane jest wzmocnienie lub osłabienie sygnału.

Dziecko, gdy siedzi, je, czy odrabia lekcje przyjmuje nieprawidłową postawę, a pajączek ma mu o tym przypominać.

Warunkiem prawidłowego zastosowania jest dopasowanie pajączka: umiejętności przyjęcia przez dziecko prawidłowej postawy.

Podsumowanie:

- „pajączka” generalnie stosuje się u dzieci w celu przypomnienia im o prawidłowej pozycji pleców w każdej pozycji

- gdy dziecko się bawi, uczy i je posiłek przy stole- często zapomina o prostych plecach, a „pajączek” ma mu o tym przypominać sygnałem dźwiękowym

- gdy dziecko przyjmuje postawę zgarbioną sygnał dźwiękowy przypomina
mu o wyprostowaniu się

- jeżeli pajączek jest odpowiednio dopasowany, dziecko wie, jaka postawa
jest prawidłowa, to rola „pajączka” się sprawdza, gdyż po sygnale dziecko prostuje się

- rola pętli sprzężenia zwrotnego „biofeedback” w tym procesie jest przewodzącą, gdyż przy przyjęciu złej postawy- nieprawidłowej- następuje sygnał dźwiękowy, który nakazuje dziecku powrót do prawidłowej postawy

1. Zdefiniuj pojęcia.

koordynacja - uzgadnianie wzajemnego dzialania , harmonizowanie ,ujednolicanie granie czegos z czyms. . Pokonywanie najmniejszej liczby stopni poruszajacego sie narzadu czyli przeksztalcanie narzadu w system zdolny do sterowania

koordynacja nerwowa-”wspołdzialanie procesow nerwowych które kieruja ruchami poprzez pobudzenie mm”

koordynaja miesniowa-wspoldzialanie naprezenia mm przekazujacych sil, które steruja poszczegolnymi czesciami ciala uwzgledniajac przy tym bodzce systemu nerwowego oraz inne czynniki (zew i wew pola sił)

koordynacja ruchowa-wspoldzialanie mechanizmow fizjologicznych glownie nerwowo-miesniowych zapewniajace wykonanie realnego i konkretnego zadania ruchowego zgodnie z jego programem.

Homeostaza - zdolność organizmu do utrzymania stałości środ wew np. stałej temp, stałego ciś osmetyczngo, możliwa dzięki mechanizmom dostosowawczym (gł związanym z czynnością UN i gruczołów dokrewnych), działającym na zasadzie ujemnego sprzeżenia zwrotnego.

Sterowanie - oddziaływanie na obiekt sterowania w celu zapewnienia mu właściwego przebiegu, rozróżnia się sterowanie w układzie otwartym, st w układzie zamkniętym, st ze sprzężeniem zwrotnym - regulacja, st pneumatyczne lub hydrauliczne.

Regulacja - oddziaływanie za pomocą regulatora na określony proces w celu zmniejszenia jego odchyleń jego przebiegu od przebiegu porządanego; w węższym znaczeniu sterowanie w układzie zamkniętym ze sprzężeniem zwrotnym; ręczne lub automatyczne; zależnie od zastosowanego regulatora.

Sprzężenie - oddziaływanie jednego obiektu (lub układu) na drugi w taki sposób że reakcja jednego obiektu wpływa na drugi. Rodzaje: informacyjne (przekazywanie informacji), zasileniowe (przekazywanie bodźców), zespolone (informacyjne i zasileniowe).

Sprzężenie zwrotne - to takie połączenie dwóch układów że skutek jakiegoś procesu oddziałuje na jego przyczynę; s.z. dodatnie-gdy skutek podtrzymuje przyczynę, s.z. ujemne-gdy jej przeciwdziała.

3. Scharakteryzuj mechanizmy koordynacyjne ruchu - jak pracuje układ nerwowy podczas koordynacji ruchu.

1. układ nerwowy (UN). musi utrzymac stala informacje o parametrach ruchu (sile predkosci przyspieszeniu) oraz anatomicznych i fizjologicznych mozliwosciach mm, służą do tego różne receptory, czyli narządy zmysłów.

2. w UN konieczne sa odpowiednie osrodki które przeanalizuja a nastepnie dokonaja syntezy wszystkich bodzcow plynacych od receptorow

3. UN powinien miec wypracowany program dzialania ruchowego który okresla cel zadania ruchowego (co i jak wykonać)

4. UN musi dysponowac prawnym mechanizmem porownojacym który bedzie oceniac czy ruch przebiega zgodnie z zalozonym programem . Inaczej mowiac bedzie ocenial czy sily predkosci i ustawienaia ciala czy przedmiotu wywoluja zamierzony rezultat ruchowy.

5. W UN musza byc osrodki,ktore na podstawie oceny zgodnosci przebiegu ruchu z jego zalozeniami wysla odpowiednie bodzce ruchowe do miesni.

4. Przedstaw i scharakteryzuj model procesu koordynacji ruchowej wg N.A.Bernsteina.

W myśl założenia Bernsteina istota sterowania polega na nadążnym porównywaniu wartości pożądanej, którą wypracowuje człowiek, w toku uczenia się jako program ruchu, z faktyczną wartością bieżącą parametrów ruchu. W konsekwencji mięśnie są pobudzone przez układ zaistniałej sytuacji, tak aby końcowy rezultat ruchowy umożliwiał realizację zadania ruchowego. Porównanie wartości SW i IW w mechanizmie porównującym prowadzi do spełnienia trzech zadań:

- określa impulsy korekcyjne

- akceptuje wykonany etap ruchu

- umożliwia określenie nowej wartości SW, jeśli ruch się nie opłaca, lub jast niemożliwy do wykonania.

Czas obiegu inf od receptora do efektora Δt = ok. 0,07-0,12s, proces cykliczny sterowania przebiega więc z częst od 8-14Hz. Wartość Δtjest dolną granicą czasureakcji prostej.

ΔW - sygnał błędu, czyli różnica pomiędzy SW i IW

SW - wartość pożądana

IW - wartość bieżąca

(rys)

5. Scharakteryzuj podział ruchów wg kryteriów sterowania.

Ruchy dzielimy na mimowolne np. ruch przepony, bez udziału naszej woli i dowolne - z udziałem naszej woli. Ruchy dowolne dzielimy na balistyczne - są sterowane wg reguły ante post factum (można na ruch wpłynąć tylko w fazie przygotowawczej i po ruchu, w czasie ruchu jest to niemożliwe, czas obiegu informacji od receptora do efektora t=0,1 - 0,2s, są to wszelkiego rodzaju wymachy, wyrzuty kończynami). Ruchy dowolne to oprócz ruchów balistycznych także ruchy ciągłe - sterowane wg reguły In facto - na ich przebieg można wpłynąć podczas danego aktu ruchowego np. pisanie.

6. Scharakteryzuj ruchy balistyczne i ruchy ciągłe.

ruchy balistyczne-(0,1-0,2s sa sterowane wedlug reguly ANTE POST FACTUM przebiegaja w petli sprzezenia wew. , nazwa bierze sie z przebiegu krzywej napiecia miesni. Napiecie wzrasta i opada przypominajac krzywa balistyczna. Przykład ruchow (0,2s)uderzenie wyrzut pilki kopniecie pilki, faza podporu w biegu. odbicie do skoku w dal. Ruchy balistyczne odbywaja sie wiec w sprzezeniu prostym, jestesmy swiadomi ich przebiegu i mozemy je analizowac na podstawie sygnalu czucia glebokiego.

Ruchy ciagle-sa sterowane wedlug IN FACTO(caly czas). Ruchy dlugotrwajace spelniaja warunek . Zadanieruchowe musi trwac dluzej . Czsa realizacji ruchu wynosi wiecej niz 0,2s . wówczas szybkosc przebiegu i impulsu pozwala na odebranie informacji (zarowno na drodze wew jak i zew sprzezenia zwrotnego)doprowadzenie ich przez osrodki kojarzeniowe do mozgu i wyslanie nastepnego korygujacego sygnalu.

---