Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
1
PODSTAWYKINEZJOLOGII
1.1Siłyimomentysił
Zanimprzejdziemydoszczegółowegoomawianiabiomechanikinarządu
ruchu,przypomnimykilkazagadnieńmechanikiklasycznej.Mechanikajestgałęziąfizyki,która
zajmujesięefektamidziałaniasił.Efektytemogąbyćdwojakiegorodzaju.Jeślinajakiśobiekt
–wfizycenazywanyciałem–działapewnasiła,toobiekttenzmieniaswójkształtlubzaczyna
sięprzemieszczać.Możnasobiewyobrazićsytuację,żenaporuszającesięciałooddziałujemy
siłąiwówczasmożeonozmienićszybkośćlubkierunekporuszania,anawetsięzatrzymać.
Podobnesąefektydziałaniasiłynaorganizm.Działającesiłymogąspowodowaćmniejszelub
większeodkształcenieciała,niewpływającnajegoruch.Mówimywówczasoreakcjistatycznej
organizmu.Jeślinatomiastwwynikudziałaniasiłynastąpizmianaruchuciała,mamy
doczynieniazodpowiedziądynamiczną.
Wbiomechaniceobowiązująwszystkieprawamechanikiklasycznej.Przedewszystkim
sątotrzyprawaruchusformułowaneprzezIsaacaNewtona.Tengenialny,żyjący
naprzełomieXVIIiXVIIIwiekuangielskifizykopisałtrzyzależnościmiędzysiłąiruchem.
Pierwszaznichstwierdza,żeciałoniemożezmienićswojejprędkościbezdziałaniasiły.Oznacza
torównież,żepodtrzymaniejednostajnegoruchuniewymagadziałaniasiły.Formalnieprawo
tobrzminastępująco:
Każdeciałotrwawstaniespoczynkulubwstanieruchujednostajnego
prostoliniowegodopóty
,
dopókisiłynańdziałającetegostanuniezmienią.
Posługującsię
przykłademchoduczłowieka,możnastwierdzić,żejakdługosiłytarciawewnętrznego
izewnętrznegosąrównoważonewypadkowąsiłwytwarzanychwukładziemięśniowym,tak
długoporuszamysięzestałąprędkością.
PierwszeprawoNewtonajestszczególnymprzypadkiemogólnejzasadywiążącejsiłę
iprzyspieszenie,zawartejwdrugimprawiedynamiki.Drugiemuprawupodporządkowanyjest
ruchwszystkichciał,włączającwtoorganizmyżywe.Mówiono,
żezmianailościruchu
(czyli
pędu)
jestproporcjonalnadosiłydziałającejimakierunekprostej,wzdłużktórejtasiła
działa
.Wsposóbformalnyzapisujesiędrugieprawodynamikiprostązależnością:
F
=d(
mv
)/d
t
=
m
d(
v
)/d
t
=
ma
gdzie:
F
–siładziałającanaciało,
m
–jegomasa,
a
–przyspieszenie,czylizmianaprędkości
wjednostceczasu.
TrzecieprawoNewtonaformułujezasadęakcjiireakcji.Zasadętazawierasięwnastępującym
stwierdzeniu:
każdemudziałaniutowarzyszyrówneiwprostprzeciwneoddziaływanie,czyli
wzajemnedziałaniadwóchciałsązawszerówneiskierowaneprzeciwnie.
Wracającdoprzykładu
lokomocji:człowiekniemógłbychodzićczybiegać,gdybywypadkowasiłamięśniowa
przekazanaprzezłańcuchkinematycznykończynyniewywoływałareakcjisztywnegopodłoża.
Towłaśniepodłoże„reaguje”,czyliodpychanassiłąprzeciwnieskierowanądotejwytwarzanej
przezkończynę.Zasadaakcjiireakcji,jaktoczęstonazywamytrzecieprawodynamiki
Newtona,wyjaśniatakżeinnejeszczezjawiskazwiązanezporuszaniemsięorganizmów.Kiedy
wwynikupobudzeniakurczysięmięsień,powstającasiłaprzekazywanajestjednakowo
doobydwujegoprzyczepów:bliższegoidalszego,poobustronachstawu.Wwynikusiłyskurczu
każdysegmentzosobnalubobydwasegmentynarazmogąsięporuszać.Rzeczywiste
zachowanieczłonówtakiegoukładunazywanegołańcuchemkinematycznymzależy
odparametrówfizycznychsegmentów;odtego,jakiesąichmasy,czysegmentybyływruchu
wmomenciepobudzeniamięśniaorazjakieinnesiłydziałająnanie.Jeślinaprzykładsegment
dalszymaznaczniemniejsząmasęniżsegmentbliższy,awdodatkuniedziałająnaniegoinne
siły(brakkontaktuzpodłożemlubinnychoporówpowstrzymującychruch),efektskurczu
mięśniauwidocznisięwpostaciruchudalszegosegmentułańcuchakinematycznego.Odmienna
sytuacjawystąpiwówczas,gdynatymsamymłańcuchudalszysegmentbędzieoparty
napodłożu.Wówczasreakcjapodłożaspowoduje,żeruchwykonasegmentbliższy.
Dozagadnieńtychpowrócimyjeszczeprzyokazjiomawianiałańcuchówkinematycznych.
