' (5.47) формуласын шығарғанда ауырлык мен ығыстырушы күші ескерілмейді

6-тарау
БИОМЕХАНИКАНЫҢ КЕЙБІР МӘСЕЛЕЛЕРІ
Биомеханика деп тірі улпа.иірііын жэне мушелердің механикашқ қасиетін,
сонымен катар букіл ағзада жэне оның жеке бөліктерінде болатын меха/шкалык
қубы.іыстарды зерттейтін биофизиканың бөлімі. Қысқаиіа айтқанда, биомеха­
ника — бул тірі жуйелердің механикасы.
6.1. АДАМ НЫ Ң ТІРЕК-ҚОЗҒАЛЫС АППАРАТЫНДАҒЫ БУЫ НДАР 
(ЖІКТЕМЕЛЕР) МЕН ИІНТІРЕКТЕР
Механизмнің козғалмалы бөлігі баска қозғалмалы және козғалмайтын 
бөліктермен байланысады. Бірнеше түйіндердің қозғалмалы косылысы кине- 
матикалык байланыс кұрайды.
Адам денесі кинематикалык байланыстын мысалы.
А
жэне 
В
екі түйінінің ОО өстегі косылысы аркылы пайда болған жүйені 
карастырайык(б.І-сурет). Дтүйіні козғалмайтын болса, 
А
түйіні козғалмайтын 
өс бойынша айналып, бір ғана еркіндік дәрежесіне ие болатын дене болады.
Адам ағзасында осыған бір өсті козғалыстың ретінде иықты, табанды 
және фалангалы байланыстарды айтуға болады. Олар кисаю мен түзелудін бір 
еркіндік дәрежесі аркылы жүзеге асыру мүмкіндігін көрсетеді.
Екі түйінді жүйені O’O’ өстерін ОО өсіне паралель өсу аркылы бір түйінге 
арттырайык. С түйіні козғалмайтын болса, онда Ятүйіні және ОО өсі бір ғана 
еркіндік дәрежесіне ие болады. Ал 
А
түйіні 0 0 өсімен айналу аркасында тағы 
бір косымша еркіндік дәрежесіне ие болады.
Сонымен, бір өсті үш түйінді жүйеге байланыскан түйін еркін орын ауыстыра 
алмайды, ал екінші түйін бір еркіндік дәрежесіне, ал үшінші түйін екі еркіндік 
дәрежесіне ие болады. Саусактардың фалангалары буындар аркылы косылып 
бір өсті косылыстарды түзейді. Тырнакгы фаланга негізгіге катысты екі еркіндік 
дәрежесіне ал орташаға катысты бір еркіндік дәрежесіне ие болады.
Екі өсті байланыс түйіндердің екі перпендикуляр остер аркылы айналуына 
мүмкіндік береді (5.19-сурет). Ол екі еркіндік дәрежесіне ие. Мұндай байланыс 
адам ағзасындағы екі жакын орналаскан буындар аркылы жүзеге асырылады: 
атланта шүйдесі және эпистрофо-атлантты. Бірінші буын біріктірілген осте он 
иыктан сол иыкка бағытталған. Ол бассүйектін алға және артка айналуын жү- 
зеге асырады. Ал эпистроф-атлантка косылған мойын омырткасы — кішкентай 
цилиндрлі мен арқылы атланттың сакинасымен бір өсті цилиндрлі байланыста 
болады. Осы байланыс адамның басының тік осте айналуына мүмкіндік береді.

Үш өсті байланыс үш перпендикуляр өстің айналасында айналуға мүмкіндік 
береді. Мүның мысалы 5.20-суретге берілген. Бүл байланыс үш еркіндік дәре- 
жесіне ие (шарлы топса). Шарлы топса жүйесі адамның жамбас аяк буынында 
жүзеге асырылған (6.3-сурет).
Жана түйіндердің косылуы кинематикалык қозғалысты арттырады. Мыса­
лы, бассүйек буынаралық байланыстардың арқасында алты еркіндік дәрежесі- 
не ие.
Адамның тірек-қозғалысты жүйесі өзара каңка сүйектері мен бүлшыкеттер- 
ден косыла отырып, физикалық көзқарас бойынша адамды калыпты жағдайда 
үстайтын иінтіректердің қосындысынан тұрады.
Анатомияда иінтіректердің күштен ұтканда орын ауыстырудан ұтылатын, 
күштер иінтірегі және күштен үтылып, бірак жылдамдыктан ұтатын жыл- 
дамдық иінтірегінің түрлерін ажыратады.
Жылдамдык иінтірегінің жаксы мысалы ретінде төменгі жак сүйекті алу- 
ға болады. Эсер ететін күш шайнау бұлшыкеттері аркылы жүзеге асырылады. 
Қарсы эсер етуші күш — шайналатын астың кедергісі, ол тістерге эсер етеді. 
Эсер етуші күштің иіні кедергі күшке карағанда кысқа, сондыктан шайнау бұл- 
шықеттері қысқа және күшті.
Егер адам қатты нәрсені тістегісі келсе азу тіспен тістейді, бұл жағдайда ке- 
дергі күштің иіні азаяды.
Егер адам сүлдесін жеке түйіндердің жиынтығынан тұратын біртұтас ағза 
ретінде карастырсак, бүл түйіндер калыпты тұрған жағдайда өте тұрақсыз тепе- 
тендіктен кұралған жүйені береді.
Айталық, дененін тірегі жамбастың шарлы бетгі мү- 
шелерінің тұсына келеді. Дененің масса центрі ол ті- 
ректен жоғары түста, сондыктан шарлы тірек тұрақсыз 
тепе-тендікті береді. Сол сиякты тізе байланысы мен та- 
бан аяқтың байланысы да тұраксыз. Бүл түйіндердін бар- 
лығы тұрақсыз тепе-тендік күйінде тұр.
Адам калыпты тұрғанда онын масса центрі жамбас- 
тың, тізенің, аяк табанынын вертикал тұсымен дәл келіп, 
сегізкөз мүйісінен 2—2,5 см төмен, ал жамбастын өсінен 
4—5 см жоғары орналасады.

Яғни, бұл каңқаның әртүрлі түйінінен кұралған өте тұраксыз күйдегі жүйе. 
Ол жүйе тек канабұлшыкеттердің тұрақты күшті жүйесінін арқасында ғана жү- 
зеге асырылып түр.
6.2. АДАМ НЫ Ң М ЕХАНИКАЛЫ Қ Ж ҮМ Ы СЫ . ЭРГОМЕТРИЯ
Адамның бір күнде аткаратын механикалык жұмысы көптеген факторлар- 
ға тәуелді болғандыктан, оның шекті шамасын дәл көрсету киын. Бұл ескерту 
куатка да байланысты.
Кейде адам кыска уақыттың ішінде бірнеше киловатт куатқа қол жеткізуі 
мүмкін. Егер 70 кг салмағы бар спортсмен өз орнынан тік 1 м жоғары секірсе, 
ал итерілу фазасы 0,2 с болса, онда оның куатының шамасы 3,5 кВт болады.
Ддам жүрген кезде де жүмыс жасайды, бүл жағдайда энергия дененің кө- 
терілуіне, оған үдеу беруге және токтатуға жұмсалады.
Аяк-колдың кинетикалық энергиясының өзгерісін (5.32) формуласы бой- 
ынша есептеуге болады. 75 кг массалы адам 5 км/с жылдамдыкпен козғалғанда 
60 Вт қуат өндіреді. Жылдамдық артқан сайын бұл қуат арта түседі, ал 1 км/с 
жылдамдыкта 200 Вт жетеді. Ал велисопедпен жүргенде адам куаты аз болады, 
өйткені оның масса центрі аз орын ауыстырады, аяғынын үдеуі де аз болады. 
Яғни велисопедпен жүргенде куат аз: 9 км/сағ жылдамдыкта 30 Вт, ал 18 км/сағ 
жылдамдыкта 120 Вт.
Егер орын ауыстыру болмаса, жұмыс нөлге тең болады. Сондыктан ілулі 
тұрған немесе тіректе түрған жүктін ауырлык күші жұмыс істемейді. Бірак та 
адам ұзақ уакыт колына жүк ұстап тұрса, онын шаршағанын байкаймыз. Ай- 
талык колынды созып гантель ұстап тұрсак немесе аркана кандай да бір жүк 
салса. Бұл екі жағдайда да жүк козғалыста болмайды, яғни жұмыс жасалған 
жок. Адамның шаршағаны онын бүлшыкеттерінің жұмыс істегенін көрсетеді. 
Мұндай жұмысты 
булшықеттердің статикалық жумысы
деп атайды.
Механикада аныкталатын статика (козғалмау) бүл жерде орындалмайды. 
Себебі бұлшықеттердің көзге көрінбейтін ширалуы мен созылуы орын алады, 
яғни олар ауырлык күшіне карсы жұмыс істейді. Яғни адамның статикалык 
жүмысы кәдімгі динамикалык жұмыска сай болып тұр. Адамның жұмысын 
өлшеу үшін 
эргометр
деп аталатын кұрал колданылады. Осы өлшеу саласын
Эргометрдің мысалы ретінде тежелткішті 
велосипед (6.4-сурет) карастырылады. Ве­
лосипед дөңгелегін 
1
болат баулы 
2
орна- 
ластырылған. Бау мен дөңгелек шеңберінін 
арасындағы кедергі күші диномометрмен 
3 өлшемді барлык жұмыс осы кедергі купи­
не жұмсалады (калган жүмыс түрлерін ескер- 
мейміз). Дөңгелек шеңберінің ұзындығын 
кедергі күшіне көбейтіп әрбір айналғанға 
сай жұмысты есептейміз, ал айналу санын 
және тәжірибе уакытын аныктап толык жұ- 
мысты, орташа куатгы табамыз.
сәйкес 
эргометрия
деп атайды.

6.3. АСҚЫН САЛМАҚ ЖӘНЕ САЛМАҚСЫ ЗДЫ Қ
Кдлыпты жағдайда адамға ауырлык күші және тіректің реакция күші эсер 
етеді. Үдеу болмаған жағдайда бүл күштер өзара тең және карама-карсы бағыт- 
талған. Бұл адам үшін табиғи күш.
Жуйе үдеумен қозғалған кезде асқынсалмақты және салмақсыздық деп ата-
латын ерекше күй пайда болады.
Бірнеше мысалды карастырайык.
Айталык, адам лифтіде (ракетада) тұрсын. Ол жоғары карай 
а
үдеумен коз- 
ғалсын (6.5-сурет). Адамға 
m g
ауырлык күші және 
f t
тіректің реакция күші 
эсер етеді. Ньютонның екінші заңы бойынша:
N + m g
= 
та
немесе бағыттарын ескеріп, скалярлы түрде жазсак:
N
— 
mg = та, N = т (g + a).
(6.1)
Бұл жағдайда тіректің реакция күші ауырлык күшінен артық 
(N > mg),
де- 
мек салмак артады. Егер 
a = g
болса, онда 
N
= 2
mg
(екі еселі салмак), егер 
a = 2g
болса 
N = 3mg
(үш еселі салмак) т.б. Аскынсалмактык n = 
N/(mg)
каты- 
насымен беріледі.
Келесі мысал: адам лифтінің ішінде (конатын жер серігінде) орналассын. 
Ол томен карай жәй тежеліп козғалсын. Күштердің және удеудін бағыты ал- 
дыңғы мысалмен дәл келсін, сонда бұл жағдайда (
6
.
1
) формуласын аламыз. 
Адам аскын салмакка ие болады.

жүктеу/скачать 28,1 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: