Биомеханика мышц. 
Уравнение Хилла

Аппарат движения представляет систему взаимосвязанных, подвижных кинематических звеньев, которые образуют кинематические цепи; последние могут быть замкнутыми и открытыми. Роль мышц заключается в перемещении кинематических звеньев относительно друг друга или в их удержании в определенном положении. В зависимости от этого различают динамическую и статическую работу мышц.

Работа мышц подчиняется законам рычага. В аппарате движения имеются три рода рычагов.

• 1. Рычаг первого рода называют «рычагом равновесия». В этом рычаге точка опоры располагается между точкой приложения силы и точкой сопротивления, причем обе силы действуют в одном направлении. Примером является удерживание головы в равновесном состоянии в атлантозатылочном суставе.
• 2. Рычаг второго рода является «рычагом силы». Точка сопротивления находится между точкой опоры и точкой приложения силы. Примером такого рычага может служить стопа при подъеме на полупальцы.
• 3. Рычаг третьего рода, или «рычаг скорости», имеет наибольшее распространение при движениях. Точка приложения мышечной тяги располагается вблизи точки опоры и имеет значительно меньшее плечо, чем противодействующая ей сила сопротивления. Примером такого рычага является действие сгибателей предплечья при поднимании или удерживании в кисти какой-либо тяжести.

В основе работы мышц лежит способность мышечных волокон к сокращению. Поперечно-полосатые волокна при сокращении укорачиваются в среднем на 30−40% своей первоначальной длины. При этом одиночное мышечное волокно развивает напряжение равное 0.1−0.2 г. Все скелетные мышцы человека содержат около 300 млн. волокон. Следовательно, суммарная сила всех мышц составила бы 30 000 кг. В действительности мускулатура развивает лишь небольшую часть этой громадной силы, так как обычно сокращаются не все мышцы и в каждой сократившейся мышце бывает активной лишь часть мионов.

Уравнение Хилла является основным уравнением динамики мышечного сокращения и описывает взаимосвязь между силой и скоростью укорочения: (Р + а)(V + b) = b (Pm + a) = const.

Здесь обозначено: Р — сила, V — скорость, которые развивает мышца, a, b, Pm — постоянные величины. Из этого равенства следует вывод, что между силой и скоростью существует обратно пропорциональная зависимость. Если скорость V = 0, то подстановка этого значения приводит к соотношению P = Pm, т. е. в этом случае мышца развивает максимальную силу, равную Pm. Если сила сокращения равна нулю, скорость достигает максимальной величины Vm = bPm/a.