Biomechanika wyklady0021

Ze wzoru (5) możemy obliczyć współrzędną punktu podparcia w kierunku np. wzdłuż kierunku strzałkowego (nazwijmy ją współrzędną .r-ową), a po wykonaniu zwrotu o 90°, współrzędną wzdłuż osi poprzecznej. Tak wyznaczony punkt podparcia wędruje po wieloboku podparcia, czyli w obrysie stopy człowieka stojącego na tej stopie. Analiza tego Hichu czyli wy-- -chwiań człowieka będzie przedmiotem dalszych rozważań.

Stan równowagi osiągnięty dzięki reakcji mięśni prostowników na przewracanie się w przód ciała nie jest trwały, następnie ciało zacznie się przewracać w tył. Utrzymanie niestabilności w ograniczonym zakresie pozycji stojącej wymaga sterowania układu ruchu przez układ nerwowy. Proces regulacji odbywa się w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego (rys.7).

Rys.7. Schemat blokowy układu regulacji utrzymywania równowagi [1], Opis oznaczeń w tekście.

Wielkością regulowaną jest kąt a odchylenia osi ciała od pionu. Kółko z lewej strony oznacza detektor uchybu reagujący na różnicę pomiędzy zadaniem utrzymania osi ciała w pochyleniu o dany kąt a_s a rzeczywistym kątem pochylenia a. Detektor uchybu analizuje też docierające do niego z pozasłuchowej części błędnika i wzroku informacje o prędkości i przyspieszeniu ciała. Wynik porównania kąta a z wartością a_x - to sygnał uchybu op,. Wg tego sygnału układ nerwowy pobudza poprzez generację prądów czynnościowych odpowiednie mięśnie do skurczu tak, aby wykonać zadanie ruchowe utrzymania kąta a_x.

5. Charakterystyka wychwiań ciała człowieka w postawie stojącej.

|Wychwianie^ to chwilowa utrata równowagi. Po utracie równowagi następuje reakcja mięśni, co wywołuje przemieszczenie punktu podparcia stóp (punktu przyłożenia siły reakcji podłoża lub punktu nacisku stóp na podłoże). Wytwarza się niezerowy wypadkowy moment siły.

Badania przemieszczania się nacisku stóp na podłoże wykonuje się na stabilografie. Oblicza się odległość ekstremalnych punktów podpareiatzw. amplitudę wychwiań. Wynosi ona na ogół od 4 do 40 mm, co przy długości stóp 280 mm daje 1/7 długości stopy. Mierzy się także nie tylko amplitudę lecz i częstotliwość wychwiań.

Osoby młodsze mają amplitudę wychwiań większą od starszvch.-Sportowcy, z wyjątkiem strzelców do nieruchomego celu, większa od nietrenuiacvch. Spowodowane to jest większym progiem pobudliwości, większą strefą nieczułości układu nerwowego na utratę równowagi osób młodszych lub wysportowanych, ich reakcje sa dzieki'temu bardziej ekonomiczne.    *. „

Amplituda wychwiań studentów akademii wychowania fizycznego - to (2,5±l,0)mm w staniu na dwóch nogach. W staniu na jednej nodze średnia amplituda rośnie do -(4,0 + l,S)mm. Naamplitudę wychwiań ma wpływ wiele czynników: zamkniecie oczu ! zwiększa amplitudę od 2 do 3,5 raza (częstotliwość około 1,5 raza), zmiana położenia głowy, ustawienie stóp, temperatura podłoża i jego rodzaj, zaburzenia równowagi o pod-łożu wzrokowym, błędnikowym lub pochodzącymzkręgosłupa (zawTOty głowy) itd.

1. Mechanizm chodu.

Rozważmy sytuację, gdy rozpoczynamy chód z pozycji obunożnego podparcia, gdy stoimy wyprostowani na obu nogach a linia ciężkości trafia w środek wieloboku podparcia. Przechylamy tułów nad nogę zakroczną, w stronę tej nogi przesuwa się także środek ciężkości. Noga wykroczna odrywa się-od podłoża, a linia ciężkości nie trafia już w zawężony do jednej stopy wielobok podparcia. Przewrócilibyśmy się gdyby nie noga wykroczna przejmującą ciężar przechylającego się ciała. Środek ciężkości i linia ciężkości przesuwa się z kolei nad tą nogę wykroczną, która staje się zakroczną czyli podpierającą. Chód jest więc powtarza-jącym się gubieniem (w fazie wykroku) i odzyskiwaniem (w fazie podporu) równowagi. Środek ciężkości ciała kreśli podczas chodu linię falistą podobną do sinusoidy zarówno w płaszczyźnie strzałkowej jak i poprzecznej (rys.l).

t    .    <

8