Понятие о рычагах

Работу опорно-двигательного аппарата рассматривают как систему рычагов. Рычагом называется всякое твердое тело, способное выполнять вращательные движения вокруг оси, на плечо которого действуют две противоположные силы: двигательная сила (мышечного сокращения) и сила сопротивления. В зависимости от величины двигательной силы и силы сопротивления возможно равновесие или движение рычага. В зависимости от размещения мышечного сокращения и силы сопротивления относительно оси вращения различают рычаги первого, второго и третьего рода. Рычаг первого рода, или рычаг равновесия является двуплечевым. В нем две силы расположены на концах рычага и направлены в одну сторону. Примером рычага равновесия является атланто-затылочное соединение и тазобедренный сустав. Рычаг второго рода, или рычаг силы является одноплечевым. В нем приложенная сила имеет противоположные направления. Двигательная сила приложена на длинное плечо рычага, а сила сопротивления — на короткое плечо. Примером рычага силы является голеностопный сустав, где одна сила действует вверх, а другая — вниз. Давление, которое возникает в оси вращения рычага, соответствует разнице действующих сил. Рычаг третьего рода, или рычаг скорости является одноплечевым. Рычаг скорости отличается от рычага силы тем, что сила мышечной тяги, приложенная близко возле точки сопротивления, образует меньшее плечо по сравнению со вторым плечом, на конце которого действует сила тяжести. Примером рычага скорости может служить локтевой сустав. При выполнении сгибания в локтевом суставе длинное плечо силы — предплечья осуществляет больший объем движений, чем короткое плечо силы, которое идет от лучевой бугристости до локтевого сустава. Таким образом, при действии на короткое плечо мышца выигрывает в скорости и расстояния, но проигрывает в силе. Пара сил. Для осуществления вращательных движений вокруг сустава необходима пара сил, то есть совокупность двух равных параллельных сил, направленных в противоположные стороны. Кратчайшее расстояние между линиями действия сил называется плечом пары. Таким кратчайшим расстоянием является перпендикуляр, опущенный из точки приложения одной силы на направление другого. Примером пары сил может служить сгибание предплечья в локтевом суставе двуглавой мышцей. Одной силой является сила мышцы, второй силой является сопротивление сустава со стороны плечевой кости, направленной в противоположную сторону.

Параллелограмм сил. Располагаясь под углом друг к другу, мышцы тянут кость в двух разных направлениях, равнодействующая этих сил выражается диагональю параллелограмма, построенного на этих силах. Например, направление тяги каждого из таких мышц (которые наиболее крупные), приводящих плечо (большая грудная мышца и широчайшая мышца спины), не совпадают с направлением движения при приведении плеча. Кроме того, не существует направления силы тяги, которое полностью совпадало бы с направлением движения при приведении плеча, когда это движение осуществляется во фронтальной плоскости. Таким образом, две мышцы, образуя между собой параллелограмм сил, заменяют отсутствующую мышцу, которая необходима для выполнения этого движения. Правило параллелограммы сил относится не только к двум мышцам, но и в нескольких других, которые тянут кость в разных направлениях.