Biomechanika wyklady0020

W jv MYKsĆĄJ)

i~Ti1n~t-^,"h -<-"^■'■^-7^^-1,.!..,..^,.., nTr,. p^r,^rn«i^TYTTY-4-v^„—'■•--p ^_Ynrf>TtY iml r" mirripiny-¹ Urwmrinti' t»łi n ■ imh.l..uilL-kiaftUIlt!l kuil.miUkejt-W-yTUHga lUpięiMf^Miośai-4. Mechanizm regulowania równowagi ciała człowieka w ujęciu biomechanicznym.

Analiza tak skomplikowanego układu wahadeł odwróconych, jak układ kostno-ruchowy człowieka jest trudna, stad wprowadza się pewne uproszczenia (rys. 6):

a)    masę ciała skupia się w jednym punkcie,

b)    punkt ten przyczepia się na końcu sztywnego nieważkiego pręta,

c)    pręt ten przytwierdza się do podstawy imitującej stopę pozwalając na ruch w jednej płaszczyźnie (jeden stopień swobody),

d)    mięśnie imituje linka nawinięta na bloczek.

I

Rys.6. Siły działające podczas regulowania równowagi człowieka (w uproszczeniu). Ą - siła bezwładności (z założenia o bardzo małej wartości), nacisk stopy na podłoże ogranicza się do dwóch punktów, w których działają równe odpowiednim naciskom siły reakcji /?, i /Ł,, F_m - siła mięśni prostowników, F_c - siła ciężkości badanego (stojącego na jednej nodze). Opis pozostałych oznaczeń - w tekście.

Rys.6 przedstawia taki uproszczony model człowieka zachowującego równowagę. Linka nawinięta na bloczek imituje siłę mięśni tylnych podudzia, które są mobilizowane do działania, kiedy punkfrzut środka ciężkości na podłoże zbliża się do krańców wieloboku podparcia. Siła tych mięśni ma zapobiec przewróceniu się w przód. Na rys.6 nie zaznaczono linki imitującej mięśnie piszczelowy przedni i długi palucha zapobiegające"przewróceniu się w tył.

Pomiar wartości siły F_r, przy znanym ciężarze badanego oraz znanym ramieniu siły F_r oznaczonym jako r„ pozwala wyliczyć ramię siły reakcji podłoża r„ określające położenie punktu przyłożenia tej siły (punktu podparcia) na prostej łączącej punkt oparcia platformy stabilograficznej z punktem pomiaru F_r. Pomiaru tego można dokonać czujnikiem tensome-trycznym lub wagą, czujników takich może być więcej dla wyznaczenia dwóch współrzędnych punktu podparcia na platformie stabilograficznej.

Rozważmy sytuację, kiedy człowiek przyjmuje postawę stojącą starając się nie wykonywać żadnego ruchu. Jest on w stanie stabilności nieasymptotycznej, porusza się we wszystkie strony, lecz szybkość lego ruchu jest nieznaczna i zmienia się powoli, stąd także działająca na człowieka siła bezwładności F, ma wartość, którą w dalszych rozważaniach pominiemy jako małą w porównaniu z ciężarem, reakcją podłoża i silą mięśni.

Jeśli człowiek jest bliski równowagi, działające siły powinny w przybliżeniu sumować się d6 żera:

(1)

(2)

F_c+R_l+R₂ + F_m-F_m~ 0. Wartości sił spełniają warunek: F_c » R, + R₂ =    ,

gdzie R„ oznacza wartość wypadkowej siły reakcji podłoża Wg III zasady dynamiki Newtona (prawo akcji i reakcji), siła R^, jest równa co do wartości lecz przeciwnie skierowana do siły F„ nacisku stopy na podłoże - platformę stabilograficzną:

Platforma ta jest w równowadze, z konieczności równoważenia się momentów działających na nią sil otrzymujemy:

6

(4)