О Г Л А В Л ЕН И И
Пт шггорл
:
................................................................................................................. 3
Г лава I. Впадение п биомеханику
......................................................................
5
Содержание к задачи б и о м е х а н и к и ...................................................... ' .
—
^лэнитие биомеханики как пауки .............................................................................
Глапа 2. Основы механики движений человека
...........................................
16
Характеристика видов д в и ж е н и й ..................................................................—
Основные понятия динамики
.......................................................................
24
Внешние и внутренние с и л ы .......................................................................
34
Законы рычага и работа мышц
................................................................. 45
Г лапа 3. Биомеханическая характеристика двигательного аппарата
человека
........................................................................................
50
Скелет и свойства костей
.......................................................................
—
Соединение костей и их подвижность
......................................................
54
66
М ышечная система
............................................................................
Распределение масс частей тела
.................................................................
79
Г лава 4. Анатомо-физиологические основы биомеханического анализа
движений человека
..................................................................................
87
Действие одно- и многосуставных мышц .......................................................—
Групповое взаимодействие мышц
............................................................
93
Основные двигательные- механизмы тела
.................................................101
М еханизмы дыхательных движений
...................................................... 126
Принцип нервизма в применении к мышечным движ ениям . . . .
136
Г ла ва 5. М етоды биомеханического и с с л е д о в а н и я ..................................145
Способы регистрации движ ений
................................................................. 146
Обработка данных регистрации движений
........................................... 158
А нализ движений и выявление з а к о н о м е р н о с т е й .................................172
Г л а ва б. С татика физических упражнений
...................................................... 177
Общ ие сведения о равновесии тела ч е л о в е к а ...................................... —
Равновесие при верхней опоре ....................................................................... 189
Равновесие при нижией опоре
................................................................. 195
Г ла ва 7. Д инамика физических у п р а ж н е н и й ................................................. 208
Общие сведения о движ ениях человека
................................................. —
Переместительные движ ения
...................................................................... 215
Вращ ательные движ ения ......................................................................................242
Сложные пространственные движ ения
................................................. 252
Биомеханические особенности спортивно-технического м астерства 257
1. Прилож ения
1. М еханические величины, их единицы иразмерности . .
261
2. Единицы величин в системах СО З, М Т З и М К З . . . 262
3. Участие мышц в движ ениях вокруг основных осей
суставов
..................................................................................... 263
4. Функции мышц туловищ а и к о н е ч н о с т е й ........................... 279
Дмитрий Дмитриевич Донской
«Биомеханика физических упражнений»
Редактор Г. Б. Хотянова. Технический редактор А. А. Доценко. Художествен­
ный редактор В. В. Еремин. Переплет художника М. Б. Бородина
Корректор Р. Б. Шупикова.
Над. № 776. Сдано в набор 12/УТ1-57 г. Подписано к печати 23/ХП-57 г.
Фппмпт ШКЙЙ'/ю. Объем 8,75 бум. л. 17,5 печ. л., 17,80 уч.-изл. л., 17,5 физ л.
4(1701) ян. н I ней, л. А 11179. Заказ Л? 587. Тираж 8000. Цена 9 р. 90 к.
Пядптсльстио «Физкультура и спорт», Москва, М. Гнездниковский, 3
ЯриптнгкнП иолигрпфнчсскиЛ комбинат. Ярославль, ул. Свободы, 97.
ОТ А В ТО РА
Н астоящ ее пособие по биомеханике написано дл я студентов
III курса институтов физической культуры. Во избеж ание повто­
рений в пособии нет подробных данн ы х по физике, анатомии и
физиологии, поскольку студенты до л ж ны были их усвоить ране'е.
Но определенны й объем сведений по н азван н ы м п р едм етам при­
водится в ц елях их обобщ ения с точки зр ен и я биомеханики. П ри
этом у с т ан ав л и в ается их взаи м о свя зь, зн ан и е которой н еобходи­
мо при изучении основ спортивной техники.
П рохож дение курса биомеханики, который пока ещ е читается
в институтах факультативно, долж но вооруж ить студентов мето­
дикой ан ал и за спортивной техники. П оэтом у их зн ако м ят к а к с
наиболее общими закономерностями движ ений человека, т а к и с
основами биомеханики физических упраж нений.
В данн ом руководстве в отличие от р анее вы пущ енны х сде­
лана попы тка, вместо ан а л и за отдельны х д вигател ьны х актов,
проследить некоторы е общ ие закон ом ерности разл ич ны х групп
движ ений, харак тер н ы х д л я ф и зи ческих упраж нений.
В р езул ьтате постоянного соверш енствован ия спортивной
техники и ее подробного изучения н ако п л ен очень обш ирны й
материал. П оэтом у энциклопедическое и зл о ж ен ие техники д а ­
же основных видов спорта в одном пособии н евозм ож н о. Б и о м е­
ханический ан ал и з спортивной техники в институте физической
культуры относится к ку р сам теории и м етодики отдельны х ви­
дов спорта.
П ри подготовке этого пособия и сп ользован ы м атер и ал ы р а ­
псе и зданны х руководств и м ногочисленны х и сследований в об­
ласти спортивной техники, проведенны х р або тни кам и институ­
тов физической культуры , тр енер ам и и ведущ им и спортсменами
страны. В основу построения курса п олож ен личны й опыт чте­
ния лекций по изучению движ ений д л я студентов, аспирантов,
научных и практи ческих р аботни ков в Г осударственном инсти­
туте ф изической культуры У краины (1934— 1941 гг.), Ц е н т р а л ь­
ном научно-исследовательском институте физической культуры
н Государственном ц ен тральном о р д ен а Л ен и н а институте филической культуры имени И . В. С тал и н а (1946— 1950 и 1956—
з
1957 гг.), М осковском государственном университете имени
М. В. Л ом он осова (1949 г.) и О мском государственном инсти-|
туте физической культуры (1950— 1955 гг.).
Естественно, что н асто ящ ее пособие, связан но е с современ-]
ным этап ом р азви ти я биом еханики, с т р ад а е т известной непол-|
нотой и им еет др у ги е недостатки, которы е до л ж н ы быть у стра-'
нены по мере н акоп лени я новых данн ы х и дальн ей ш его их обоб-;
ш ения.
Глава 1
В В Е Д ЕН И Е В БИОМЕХАНИКУ
К а ж д а я н аука, вскр ы вая объекти вн ы е зако н ы , д а е т объясн е­
ние явлений в той или иной области знаний. Биом еханика, как
н ау ка о движ ени ях, т а к ж е и зу чает объекти вн ы е законом ерности.
Они не вн осятся извне, не регулирую т движ ений, а вы являю тся
при и сследовании движ ений. П о зн ан и е закон ом ерностей, п озво­
л я я предвидеть р езу л ьтаты практи ческой деятельн ости , п ом ога­
ет вести ее планом ерно, с расчетом на определенны й результат.
Д л я лю бой н ау ки х ар ак тер н ы ее предм ет, конкретны е дели
и за д а ч и и сследовани я, методы и зучения закон ом ерностей и оп­
ределенны й путь р азви ти я. З н ан и е всего этого п ом огает п р а­
вильнее поним ать состояние н ау ки , ее возм ож ности и пути д а л ь ­
нейшего р азви ти я. В ведение в би ом ехан и ку д о л ж н о в кр атких
чертах осветить н азван н ы е вопросы в этой области зн ани я.
С О Д Е Р Ж А Н И Е И ЗА Д А Ч И БИ О М ЕХ А Н И КИ
Б и ом ехани ка* — н ау к а о д в и ж ен и ях чел о века и ж ивотны х.
Она и зучает дви ж ен и я с точки зр ен и я закон ов м еханики, свой­
ственных всем без исклю чения м еханическим движ ени ям м а т е ­
р и ал ьн ы х тел. [С пециальных законов механики, особых д л я ж ип о тн ш Г орган изм ов, не сущ ествует.
• О днако слож н ость д в и ж ен и я и функций ж ивого орган изм а
требует тщ ательн ого учета анатом о-ф изиологических особен­
ностей. И наче н ел ьзя правильно и сп о л ьзо вать зако н ы механики
и изучении слож ны х движ ений орган изм ов. Н ередко то, что вы ­
годно с точки зрен и я зако н о в механики, нец елесообразн о, если
учесть особенности строения и ф ункций ж ивого орган изм а.
Так, с точки зрен ия закон ов м еханики, д л я больш ей устой ­
чивости т ел а вы годно п р и дать его центру тяж ести более низкое
положение. Н о горнолы ж ник не станет применять на неровном
(•клоне низкую стойку, т а к к а к о н а затр у д н яет ам ортизирую щ ую
работу у ж е растянуты х мышц. Т аки м о бр азо м , зако н ы м ех а­
ники хотя и зан и м аю т главное место в биомеханике, но не могут
исп ользоваться без зн ан и я строен ия и функций о р ган изм а.
* «Биос» (гр с ч .)— жизнь, «механе» (греч.) — орудие.
5
г
В биом еханике исследую т активны е движ ени я ж ивого о р га ­
низм а, п та к ж е неподвиж ны е полож ения и позы всего т е л а и
итделыплх сто чпетей, обусловленны е функцией орган ов опоры
и ДШ1ЖС11МН.
Р л сличаю т би ом ехан и ку общ ую , ко то р ая исследует общие
.ткоп ом ер п о сти движ ений, и частную . Р а зд е л ы частной би ом еха­
ники изучаю т особенности движ ений, х ар ак тер н ы х дл я той или
иной области дви гател ьн о й деятельности. Т ак, молено вы делить
би ом еханику тр у да, ф изических упраж н ен и й, протези рован ия
инвалидов и др.
В зад ач и би ом еханики вх о д ят изучение ф ормы движ ения,
вли яни я н а нее сил, вы зы ваю щ их движ ение, источников этих
сил и их взаи м одей ствие. Б и о м ех ан и ку интересую т также ус­
ловия, в которы х вы полн яется движ ение, и особенности, в л и я ­
ющие на р езу л ьтат дви ж ен и я. Так, би ом ехан и ка отвечает на
вопрос о, том, «каким образом полученная м еханическая энер­
гия дви ж ен и я и н ап р я ж е н и я м ож ет приобрести определенное
рабочее применение» (а к а д . У хтомский А. А .). Н аибо л ее общ ая
цель би ом еханики — и зучи ть закон ом ерности и условия, при к о ­
торы х дви ж у щ и е силы вы зы ваю т в о рган изм е определенный
полезный рабочий эф ф ект. З н а я закономерности движений,
мож но п редвидеть их р езу л ьтат в тех или иных условиях, вскры ­
вать источники ош ибок в д виж ени ях, правильно оценивать эф'
фективность движ ени й, находить пути к их соверш енствовании:
и в конечном итоге с о зд а в а т ь движ ени я, которы е н аи более со­
ответствую т п оставленны м двигательны м за д а ч а м .
О сновное со дер ж ан и е биом еханики ф изических упраж нений
составл яет и сследовани е законом ерностей техники физических
упраж н ен и й, особенно спортивной, р ассм атр и ваем о й к а к при­
емы или способы вы полнения движ ений. К о гда говорят о тех ­
нике движ ений, имею т в виду основны е элем енты движ ений,
наи более р аци о нал ьн ы е и эф ф ективны е, составляю щ и е основу;
сам ое главн ое в д в иж ени ях. Эти элем енты долж ны быть изу­
чены, объяснены и обоснованы .
|
В решении Ц К В К П (б ) от 27 д е к а б р я 1948 г. специально
у казы вается на необходим ость усиления научной р азр аб о тки
вопросов теории, методики и техники спорта.
]
Ф изические у п р аж н ен и я п рим еняю тся к а к основное, специя
фическое средство реш ения за д а ч физического в о с п и т а н и я
П рави льн о и сп о л ьзо вать их м ож но только в том случае, есл и
они будут всесторонне исследованы . П ростей ш ая ф орм а д в и ж е !
ния (м еханическое перем ещ ение частей т е л а и всего т ел а чел о!
в ека; перем ещ ение с н ар яд о в д л я м етан и я; скольж ени е л ы ж и!
т. п.) м о ж ет бы ть в н а ч а л е и сследована с применением т о л ь к я
закон ов м еханики. Д ан н ы е анатом ии п озволяю т более гл у б о ка
судить о роли двигательного а п п а р ат а в движ ени ях, об и зм ене!
нии строения т ел а в процессе зан яти й ф изическим и у п раж н е!
ниями, о значении телослож ен и я д л я некоторы х особенностей]
вы полнения движ ений. Зн ан и е физиологических закономерно*
I'
6
стей угл убл яет х ар ак тер и сти ку ф изических у п р аж н ен и й, р а с ­
кр ы вая ф ун кц ион альны е и зм енения, происходящ ие при д в и ж е ­
ниях и в процессе обучения и тренировки.
Б иом ехан и ка, к а к п о гр ан и чн ая о б л асть зн ани й, при изучении
ф изических упраж н ен и й, и сп ользует д ан н ы е механики, а н ато ­
мии и ф изиологии. О дн ако ее собственны й предм ет и зучения —
основы техники движ ени й, в частности ф изических у п р аж н е ­
ний, — не м ож ет быть специфическим п редм етом ни механики,
ни анатом ии, ни ф изиологии, взяты х в отдельности.
А натомию (р а зд е л « Д и н ам и ч еская анатом и я») интересую т
данн ы е о движ ени ях, в том числе при физических упраж н ен и ях.
Эти данн ы е необходимы д л я бо л ее глубокого поним ания формы
и строения тела. Н есм отря на то, что анатом ия, будучи морфо­
логической наукой, использует ф ункциональны й подход, непос­
редственное изучение ф ункций о р ган и зм а не м ож ет быть ее
предм етом. О но п ом огает лиш ь бо л ее правильн о понять в з а ­
им освязь частей о р ган и зм а и их значение. Т аки м о бр азо м , п р ед­
метом изучения анатом ии я вл я е тс я то л ько м орф ология. Этим
ди н ам и ческая ан ато м и я о тлич ается от биомеханики.
Ф изиология т а к ж е пользуется частны ми данн ы м и о д в и ж е ­
ниях. Н о они интересую т ее гл авн ы м о б р а зо м с точки зрен ия
общ их физиологических закон ом ерностей ф ункции д в и га т е л ь­
ного а п п а р ата . И сследован ие кон кретны х д вигател ьны х актов с
точки зрен ия их рабочего п рим енения не входит в н еп осредст­
венную за д а ч у ф изиологии. И так , ни анатом и я, ни ф изиология
не изучаю т конкретны х особенностей вы полнения ф изических
упраж нений, относящ ихся к их специф ике, несм отря н а то, что
даю т необходимы е основы д л я п оним ания р я д а сторон ф и зи ­
ческих упраж нений.
Б иом ехани ка к а к н ау к а п р ед с т а в л я ет собой систем у знаний,
ны раженную в специальны х п онятиях и закон ом ерностях. О на
и бладает собственны ми специф ическим и м етодам и и ссл едо ва­
ния, которы е с л у ж а т д л я р азр еш ен и я за д а ч би ом еханики ка к
сам остоятельной науки. Эти м етоды не явл я ю тся основны ми ни
и одной из н азван н ы х вы ш е дисциплин, хотя и и спользую тся в
них д л я реш ения тех или иных за д а ч . Б и о м ех ан и ка к а к н аука,
и зучаю щ ая д вигательны е ф ункции о р ган изм а, бл и ж е к ф и зи ­
ологии, чем к анатомии, несм отря на то, что н ач а л а р а зви ва тьс я
м н едрах анатомии.
К ак сам остоятельная научная дисциплина биомеханика ф изи­
ческих упраж нений д о л ж н а о богащ ать теорию физического воспи1ПППН, исследуя одну из сторон физических упраж нений — техни­
ку. Вместе с тем биомеханика
физических
упраж нений
непосредственно служ ит и п рактике физического воспитания. Сюдп относится, например, следую щ ее:
I) оценка ф изических у п р аж н ен и й с точки зрен ия их эф ф екммшости в реш ении оп ределенны х за д а ч ф изического воспич.мши;
У) изучение техники ф и зи ческих у п раж н ен и й к а к п редм ета
7
обучения, с вы явлением главного и ведущ его в движ ени ях, обес­
печиваю щ его вы сокий р езу л ьтат;
3) оценка качеств а вы полнения ф изических упраж н ен и й,
вы явление ош ибок, их причин и последствий и путей д л я у с т р а ­
нения;
4) соверш енствован ие спортивной техники, с обобщ ением пе­
редового опы та, и ее теоретическое обоснование;
5) изучение особенностей лучш их о бр азц о в спортивной тех­
ники к а к общ их д л я всех, т а к и тех, которы е за ви с я т от индиви­
дуальны х особенностей ф изического р азвития;
6 ) изучение ф ун кц ион альны х п о казател ей ф изического р а зв и ­
тия, с целью уточнения путей повы ш ения ф ункциональны х в о з­
м ож ностей ор ган и зм а спортсм ена.
Б иом ех ани ка о б о га щ а е т и анатомию , гл у б ж е р аск р ы вая связь
морфологии двигательного а п п а р ат а с его функцией, а та к ж е
физиологию . П о ско л ьку дви ж ен и я человека о тр а ж а ю т динамику
нервных процессов в ц ен тральной нервной системе, углубленное
биомеханическое изучение движ ений к а к п о казател ей этих про­
цессов м ож ет помочь лучш е понять р я д физиологических я в л е ­
ний, связан ны х с вы сш ей нервной деятельн остью человека, — н а ­
пример изменения движ ени й при вхож дении в работу, при утом ­
лении, при ф орм и рован ии динам ических стереотипов в связи с
овладени ем двигательны м и н авы кам и.
К а к учебный п редм ет би ом ехан и ка содерж и т главн ы е п о ло­
ж ени я учения о д в иж ени ях, обобщ енны й и систем атизированны й
опыт изучения общ их объективны х законом ерностей. О вл адени е ■
курсом биомеханики д о л ж н о вооруж и ть будущ его педагога, т р е ­
нера основам и зн аний о д виж ени ях человека, помочь им повы ­
сить теоретический у ровен ь п рактической деятельности.
|
И зучение к у р са би ом еханики ф изических уп раж нений имеет?
и известное о б р азо в ател ьн о е значение. О вл адени е понятиям и о
пространстве, врем ени и движ ении — об основных неотъем лем ы х
ф орм ах и свойстве сущ ествован и я м атерии, п онятиям и о в заи м ­
ной связи и обусловленности движ ени й частей т ел а и другими
понятиями способствует п равильн ом у миропониманию , ф орм и ­
рованию м атери алистического мировоззрения.
РА ЗВ И Т И Е БИ О М ЕХ А Н И КИ КАК НАУКИ
1
Б иом ех ани ка к а к н ау к а н ач ал а за р о ж д а т ь с я ещ е не о тдел я­
ясь от анатомии, которая до XVII в., до работ Г ар вея по кровооб­
ращ ению , и н тер есо вал ась т а к ж е и ф ункциям и о р ган и зм а. В н ач а­
л е данн ы е н ау к д о б ы вал и сь непосредственно из н аблю дений и
лиш ь впоследствии опыт, эксперим ент стал основны м методом
изучения явлений, в частности движ ений. О дн ако и сейчас н аб л ю ­
дения в естественных услови ях, особенно в спорте, п редставляю т
больш ую ценность. В то ж е врем я одно из первых открытий в
области движ ений, откры ти е К л авди ем Галеном природы д в и ­
ж ений, бы ло осущ ествлено путем эксперим ента.
Гален , известны й римский вр а ч ш колы гл ад и ато р о в в П ер гам е
(131— 201 гг. наш ей э р ы ), д о к а за л , что от м озга по н ервам идут
к м ы ш цам двигательны е импульсы , под действием которы х м ы ш ­
цы со кращ аю тся и вы зы ваю т д в и ж ен и я в су ставах .
В мрачный период средневековья Г алеи овская анатом ия (р а з­
р абаты валась она н а ж ивотных: обезьян ах, собаках, баранах,
д а ж е слоне) не имела заметного движ ени я вперед. П од гнетом
церковной реакции, подавлявш ей всякий интерес к чему-либо с вя ­
занном у с телесной ж изнью (д а ж е купание обнаж енны х людей
в реках и озерах считалось в то вр ем я страш ны м грехом !), не
могло бы ть и речи об изучении строен ия т ел а человека, об и зу ­
чении его движ ений.
В еликий и тал ьян ски й х у д о ж н и к и ученый, ф изик, м атем ати к,
архитектор, инж енер, анатом Л е о н а р д о д а Винчи (1452— 1519 гг.)
п роявлял ж ивой интерес к д в и ж ен и ям человека. Он и зу чал а н а ­
томию н а трупе человека и впервы е вы ск азал мы сь о подчинении
т ела человека за к о н ам м еханики. И то и другое бы ло н астоящ им
подвигом д л я того времени. О дн ако, о п ас а яс ь гонений ц ер ­
кви, Л е о н а р д о д а Винчи был вы нуж ден за с ек р ети ть свои труды .
П оэтом у они стал и и звестны ли ш ь спустя сотни лет, когда д р у ­
гие ученые у ж е соверш или те ж е откры тия.
И тал ьян ски й вр ач и м а т ем ат и к Б о р ел л и в 1679 г. в н ап и сан ­
ной впервы е книге по би ом ехан и ке «О дви ж ен и ях ж ивотны х»
опубликовал свои опыты по определению п олож ен ия цен тра т я ­
жести т е л а человека, основанны е н а применении зако н о в ры ­
чага. В этой ж е р або те он с д е л а л попы тку
кл асси ф и ц и р о вать
локомоторные движ ения человека и ж ивотных в зависим ости от
способов взаи м о дей стви я с о кр у ж аю щ ей средой (отталкиван ие
от земли, оттал ки ван и е от среды, п р итяги вани е к оп оре).
В свя зи с расц ветом естественны х н ау к в период .р азв и ти я
промыш ленного к а п и та л и зм а повы си лся интерес к изучению дв и ­
жений ж ивы х организмов. Н ем ецкие физиологи В. и Э. Вебер
о п убликовали в 1836 г. р езу л ьтаты систем атического изучения
основного ви да локом оций чел о века — ходьбы . Они п рим еняли
многочисленные эл ем ен тар н ы е методики и сследовани я (н аблю ­
дение колебаний т у л о ви щ а, за м е р дли тельн ости ш ага, оп р едел е­
ние изменений двойной опоры и др.) - Р а зр а б о т а в свою «теорию»
ходьбы, они пы тались д о к а за ть ее справедливость, проводя дл я
•>того специальны е н а б л ю д е н и я . Н е с к о л ь к о д есятко в л ет спустя
другие и сследователи п о к азал и , что в «теории» бр атьев Вебер
было много неправильны х полож ений, наприм ер у тверж дени е отом, что перенос ноги со вер ш ается пассивно. Ц енны м в опы тах
Вебер бы ло стрем лен ие при изучении вопроса прим ен ять ряд
объективны х методик, взаи м н о дополняю щ их о дн а другую , позиолягощих д а т ь движ ени ю количественны е х ар ак тер и сти ки пу­
тем соответствую щ их измерений.
С середины XIX в. и сследовани я р я д а ф р ан ц у зски х ученых
(М арей, Д ем ени и д р .), в особенности врачей известной Ж уан*
нильской военной ш колы ф и зического воспитания, внесли м ного
9'
нового в методы изучения движ ений. Р а зр а б а т ы в а я техни ку бы ­
строго походного м арш а дл я колониальных войск, они много
ШИ!млини уделяли исслодоипш ио ходьбы,
Ьплмпую роль и ш у'К 'ш ш движ ений сы грало откры тие ф ото­
графии, ГУ | 1п |||,1т л л 1кч» применять при изучении движ ений, при•п'м шшчнлг дгл ал п м ом ентальны е одиночны е снимки движ ений.
I Ь» 'миге ам ерикан ский ф отограф М ай бр и дж (1877 г.) стал д е ­
л ам , поглодпмательные снимки движ ений. Он ставил в р яд 24 ф о­
тограф ических а п п а р ат а , которы е поочередно автом атически
снимали всадни ка с ло ш адью , ск а к ав ш е го вд о ль этого р яда.
Д а л е е бы ли сделан ы первы е попытки многократной съемки
движ ений одним ап п ар ато м . Эти первы е попытки М ар ея привели
к созданию ки н ем ато гр аф и и , предш ественнице современного
кино. В месте с тем р а зв и в а л с я р яд других методов съемки д в и ­
ж ений. Н априм ер, М ар ей с 1882 г. прим енял ф о то р у ж ье дл я
съемки п олета голубя, пчелы и д а ж е пули. С овместно со своим
учеником Д ем ени он р а зр а б о т а л метод хроноф отограф ии, при
котором вращ аю щ и йся п еред объективом затво р (в виде ди ск а с
отверстиями) позволял зап еч атлеть на неподвиж ной пластинке
ряд п оследовательны х поз.
Таки м о бр азо м позы в движ ении сним ались через строго
равны е п ром еж утки врем ени, что д а л о возм ож ность учиты вать
ф актор времени в д виж ени ях.
П озднее М арей у соверш енствовал этот метод, сни м ая на ф о ­
не черного б а р х а та д в и ж ен и я человека в черном бар х атн о м ко ­
стюме, на котором бы ли наш иты блестящ и е полосы, о б о зн а ч а в ­
шие оси и точки частей тела (рис. 1.). Ещ е позднее школа М арея
зам енила полосы светящ им ися лам почкам и н акаливания, распо­
лож енны м и н ад осям и суставов. П о л о ж ен и е двух лам по ч ек точно
оп редел яет п олож ение части те л а . В р езу л ьтате съем ки д в и ж е­
ния светящ и хся точек через равн ы е пром еж утки времени (ц икло­
граф и я) получаю тся пунктирны е траектори и светящ и хся точек
(ц и к лограм м а) (рис. 2 ). Э то п озволяет при и сследовании дв и ­
ж ений и зм ер ять п ространствен ны е координаты движ у щ и х ся т о ­
чек и вместе с этим увеличить частоту с ъ р м к и . О диако и при
всем этом полученны е д ан н ы е сравни тельно м ал о подвергались
в то врем я анализу.
Следую щ ий ш аг вп еред сделали (в девятисотых годах) не­
м ецкие ученые В. Б р ау н е и О. Ф иш ер. Они исследовали отно­
сительны е м ассы ч астей т е л а и расп о л о ж ен и е их центров т я ­
ж ести. П р о и зво дя подсчет скоростей и ускорений и у чи ты вая
м ассы частей тел а, они с д е л а л и попытку перейти к расчету сил,
обусловли ваю щ их эти у скорени я (ц и к л о г р ам м е т р и я ). Н о п олу­
чив больш ой ф актически й м атер и ал , они все ж е не смогли дать
ш ироких обобщ ений и устан ови ть новые общ ие зако н о м ер н о ­
сти движ ений.
М етод ц иклограф и и впоследствии прим ен ялся и советскими
учеными (К екчеев, Т ихонов и д р .). Н . А. Б ернш тейн усоверш ен­
с тво ва л этот метод: он р а зр а б о т а л съем ку на движ ущ ую ся
10
•пленку (ки м о ц и к л о гр аф и я ), зе р к а л ьн у ю ц и клограф и ю , у совер­
ш енствовал а п п ар ату р у и совм естно со своими сотрудни кам и
упростил расчеты . Э то п озволи ло получить обш ирны е м атер и ­
а л ы и сследований м н ож ества бы товы х, трудовы х и спортивных
движ ений и устан ови ть ряд важ н ы х ф акто в в дви ж ен и ях че­
ловека.
О дновременно ш ироко р а зв и в а л а с ь ки нем ато гр аф и я, кото­
рую стал и и сп ол ьзо вать при изучении трудовы х и спортивных
движ ений.
М етоды биом еханики получили больш ое расп ростран ен и е
в связи с усилением капи тали сти ческой эксп л у атац и и в эпоху
а
б
Рис. 1. Хронофотография:
I) испы туем ы й в ко стю м е М а р е я; б) х рон оф отограм м а бега
(по М арею)
и м п ери ал и зм а, на что В. И . Л ени н обр атил особое внимание
в своих статьях: « Н ау чн ая систем а вы ж им ан ия пота» (1913 г.)
и
«С истем а
Т ей лора — п орабощ ен ие чел о века маш иной»
(1914 г.). В. И . Л енин вн и м ател ьн о и зу чал « р я д богатейш их н а ­
учных завоеван и й в деле а н а л и за механических движ ений при
труде» («О чередны е зад ач и С оветской власти», 1918 г.) и у к а зы ­
в ал пути и сп ользован и я научного изучения движ ений д л я п одъ­
ем а производительности тр у д а в со циалистическом общ естве, не­
виданного в условиях кап и тал и зм а.
С р азр аб о тко й новых м етодик и сследовани я стан о вятся шире
возм ож ности к аж до й науки. « Ч асто говорится, и н едаром , что
п аука дв и ж ется толчкам и , в зави сим о сти от успехов, делаем ы х
методикой. С каж ды м ш агом методики вперед мы к ак бы подни­
м аем ся ступенью вы ш е, с которой о ткр ы вается нам более ш иро­
кий горизонт с невидимы ми раньш е предм етам и» (И . П. П а в ­
л ов)*. Н о одно то л ько п оявление новых м етодик не всегда зн а ­
менует следую щ ий этап в р азви ти и науки. Т ак, за столетие, про­
* И. П . П а в л о в. Полное собр. соч., изд. 2-е, 1951, т. II, кн. 2-я. стр. 22.
11
шедшее го нремепи р абот б р атьев В ебер, р а зр а б о т к а научной
теории движ ений почти не им ела прогресса, несм отря на то, что^
м результате применения новых м етодик был накоп лен больш ой
ф актический м атер и ал . П ричиной этого бы ло отсутствие н аучной
методологической основы учения о движ ени ях. Э той основой
явилось физиологическое учение И . М. С еченова — И . П . П а в ­
лова о вы сш ей нервной деятельности.
а
Рис. 2. Циклография:
а ) о б о р у д о ван и е и спы туем ого мри съ ем к е у п р аж н е н и й на п ерек л а д и н е; б) н ега ти в
ц и к л о гр а м м ы б арьерн ого б е г а (по Кокунову)
Только тогда, ко гд а стал о возм ож ны м о бъ ясн ять ф изи ологи ­
ческий механизм д вигател ьны х актов, основанны й на временны х
с вязях, зам ы каю щ и х ся в цен тральной нервной системе, изучение
движ ений поднялось на более вы сокую ступень.
Д л я научного о б ъяснен ия движ ений первостепенное значение
имели идеи И. М. С еченова (1829— 1905 гг.). С еченов впервы е
сд ел ал попы тку подвести физиологическое основание под психи­
ческую д еятельн ость человека. Он вы ск азал полож ен ие о том,
что «все внеш нее р азн о об р ази е внеш них проявлений мозговой
12
д еятел ьн ости сводится о ко н чательн о к одн ом у лиш ь явлению —
мышечному движ ению » («Р еф лексы головного мозга», 1863 г.).
Р аскр ы в реф лекторн ую п ри р о ду всех п роизвольны х и неп роиз­
вольных движ ений, С еченов п о стави л на научную , ф и зи ологиче­
скую основу изучение движ ени й. М ногие его р або ты р а сс м а т р и ­
ваю т вопрос о мы ш ечном чувстве,
ко торое обеспечивает
возм ож ность уп р ав л ен и я д в и ж ен и ям и р еф л екто р н ы м способом.
Сеченов, к ак первый русский ф изиолог труда, глубоко интересует­
ся проблем ой овл аден и я дви ж ен и ям и . О д н а и з его последних
работ— «О черки рабочих движ ени й человека» (1901 г .)— непо­
средственно посвящ ена вопросам биомеханического ан ал и за д в и ­
жений.
Р а зв и в а я линию ф и зиологического о боснован и я изучения
движ ений, ак а д ем и к А. А. У хтом ский (1875— 1942 гг.) в «О черке
ф изиологии нервной систем ы» и «Ф изиологии двигательного ап ­
п арата» подробно и ссл едо вал вопросы у п р ав л ен и я работой
мышц и сам у р або ту мышц, п освяти в ей в последнем п роизведе­
нии специальны е разделы : «Э нергетика мышцы» и «Б иом ехани­
ка». Э ту линию п р о д о л ж а л и ученик И . П . П а в л о в а проф.
А. Н . К рестовников, которы й в «Ф изиологии спорта» (1939 г.)
и «О черках по физиологии ф и зи ческих уп р аж н ен и й» (1951 г.)
привел обш ирный м атери ал по физиологической характеристике
физических уп р аж н ен и й и о роли а н а л и зато р о в в физических
упраж нениях.
И зучен ие биом еханики ф и зи ческих у п раж н ен и й в тесной с в я ­
зи с анатом ическим и и сследовани ям и бы ло введено П . Ф. Л есгафтом (1837— 1909 гг.). Он первы й с тал р а зр а б а т ы в а т ь анатомо-физиологические основы вопросов физического воспитания.
Р а зр а б а ты ва я основы теоретической анатомии, Л есгаф т стремил­
ся к установлению связи м еж ду формой и функцией органов,
исследовал общ ие закономерности строения органов, в частно­
сти двигательного апп арата.
Л есгаф т, к а к и Сеченов, п р и д а в а л огром ное значение в л и я ­
нию внеш ней среды на ор ган и зм к а к на целостную систему. Б у ­
дучи яры м противником вей см ан и зм а, Л е с га ф т п р и зн авал в о з­
мож ность наследственной п ередачи приобретенны х признаков.
М своих «О сновах теоретической анатом и и» (1892 г.) он последо­
вательно проводил идею и зучения ж ивого целостного о р ган и зм а
I» тесной связи с влиянием на него внеш ней среды , в связи его
функций с формой, во взаим ной связи органов. В частности, он
объединял в своем учении костную и мыш ечную системы, по­
скольку они н еразры вн о свя за н ы общ ей функцией.
Л е с га ф т в 1877 г. н ач ал чи тать разр аб о тан н ы й им курс «Т ео­
рии телесны х движ ений», вклю чавш и й дан н ы е о пропорциях тела
человека, его п о лож ен иях и дви ж ен и ях . Э тот курс лекци й, д а в а в ­
ший обоснование м етодики ф изического восп итани я, чи тали вп о с­
ледствии в Л ени н гр адско м институте физической культуры . В
Н).’Н г. он был Переименован по предлож ению Е. А. Котиковой
и курс «Б иом еханика физических упраж нений».
13
Ученицы Л е с га ф т а А. А. К р асу скаи
(1854— 1941 гг.) и
Е. А. К отикова (1889— 1945 гг.) продолж или работы Л есгаф та
и подготовили к и зданию зап иси его л ек ц и й '« А н ато м и я м ы ш еч­
ной системы» (1938 г.).
В первой половине XX в. функциональное н аправление сталоосновным в разви тии анатом ии. Оно н аш ло о тр аж ен и е в р я д е
работ зарубеж ны х ученых (Б раус, 1921 г.; М оллье, 1924 г., и д р .).
И з последних отечественны х р або т в этом н ап р авл ен и и и нтерес­
ны и зданны е Естественно-научны м институтом имени П. Ф. Л есга ф та «О черки по ф ун кц ион альной анатом и и человека» А. К. К овеш никовой, Е. А. К л ебан о во й и Е. С. Я ковлевой (1954 г.).
Ш агом вперед в изучении движ ений явл яется р а зр а б а ты ва е ­
мый проф. М. Ф. И ваницким новый раздел анатомии — «Д инам и­
ческая анатомия». Э тот р аздел содерж ит исследования некоторых
анатомов прош лых поколений, изучавш их двигательны й аппарат
человека (О. Ф ишер, Р . Фикк, Г. Ш трассер и д р .), и собственные
и сследовани я И ван и ц ко го по строению и функции двигательного
ап п а р ат а к а к целого.
• М атер иал ы , и зл о ж ен ны е М. Ф. И ван иц ким в « З а п и с к а х по*
динамической анатомии» (1934 г.), «Д виж ениях человеческого
тела» (1938 г.) и в «А натомии человека» (1956 г.), вы ходят за
рам ки обычного курса анатом ии. Они в зн ачительной мере сбли ­
ж ены с биомеханикой ф изических уп раж н ен и й. О дн ако в р а з р а ­
ботке этих м атер и ал о в путем анатом ических и сследований н е
п рим енялись и не могли прим ен яться методы количественногооп ределени я и ан а л и за движ ений. С тал о быть не м огла быть по­
ставлен а за д а ч а оп ределени я полезного рабочего эф ф екта, ко ­
т орая со ставл яет н аи более общ ую за д а ч у биомеханики. Эти м а ­
териалы , благодаря привлечению обш ирны х данны х л о анатом и­
ческой хар ак тер и сти ке движ ений и полож ений человеческоготел а при ф изических уп р аж н ен и ях , обогати ли опыт изучения
движ ений. Р а зд е л ди нам ической анатом ии, читаем ы й в институ­
тах ф изической культуры , у гл у бл яет теоретическую подготовку
специалистов по ф и зическом у воспитанию .
Учебное пособие «Б и о м ех ан и ка физических у п раж н ен и й»
(1939 г.) под общ ей р едакц и ей Е. А. К отиковой, написанное сов­
местно с сотрудни кам и доцентуры биом еханики Г О Л И Ф К им.
П. Ф. Л е с га ф т а и отделен ия биом еханики Л Н И И Ф К (К о те л ь­
никова Е. Г., К оряковский И . М., С еменов Д . А. и С орокин В. Ф .),
сы грало больш ую роль в подготовке ф и зкультурн ы х кадров. Оно
способствовало повыш ению и нтереса к биомеханике, признанию
ее теоретического и п рактического значени я. С тех пор м атер и ­
алы по би ом еханическом у а н ал и зу спортивной техники н еи зм ен ­
но п риводятся во всех у чебн иках по спортивным дисциплинам .
В ряде зар у б еж н ы х стран курс изучения движ ени й п р еп о да­
ется в специальны х учебны х завед ен и я х под разн ы м и н а зв а н и ­
ям и. В СШ А он чащ е н азы вается ки незиология, во Ф ранции —
а н а л и з движ ений, в Герм ании — би ом ехан и ка, в В енгрии — и зу ­
чение движ ений и т. д. П ри этом со дер ж ан и е н азван н ы х курсов’
14
ближ е то к биомеханике, то к ди нам и ческой анатом ии, то про­
сто к м ехани ке движ ений. Во всех сл у ч аях здесь сказы в ается
необходимость научного о боснован и я движ ени й в ф изических у п ­
раж нениях.
П реодолен ие м еханистических и и деалистических ош ибок,
приближ ение биом еханики к ф изиологии, более глубокое всесто­
роннее изучение движ ений как функции целостного организма
человека в его единстве с о кр у ж аю щ ей внеш ней средой, н ар яду
I* уточнением п редм ета и м ето да би ом ехан и ки к а к науки , п о зво ­
ляет ш ире и сп ол ьзо вать би ом ехан и ку ф изических у п раж н ен и й б
помощь теории и п р акти ке ф и зи ческого восп итани я. М ногочис­
ленными научны ми р або тни кам и и асп и ран там и, в том числе
лпогими вы даю щ им ися тр ен ер ам и и спортсм енам и С оветского
Союза, накоплен за последние годы больш ой исследовательский
иптериал по вопросам спортивной техники, освещ аем ы й с пози­
ций нервизма. П лодотворное применение идей И . П . П авл о ва в
пучении движ ений п одняло би ом ехан и ку на более вы сокую стугснь; был поставлен вопрос о вклю чении ее в учебный п лан всех
шетитутов физической культуры .
Глава 2
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ Д В И Ж Е Н И Й ЧЕЛОВЕКА
И зучение движ ений человека с точки зрения механики последо
вательн о вк лю чает описание форм ы движ ений (ки н ем ати ка)* ^
разбор сил к ак причин, их обусловливаю щ их (динам ика)**.
В этой гл а в е н а р я д у с рассм отрением кинем атики и динамик!
движ ений будет т а к ж е дана х арактери сти ка силам внеш ним I
внутренним относительно т е л а человека и услови ям их действш
на кости скелета, к ак на рычаги.
Вопросы статики*** человеческого тела, изучаю щ ей его рав
новосие под действием сил, в основном будут затронуты ниже, I
Тлаве 6 .
Х А РА К ТЕРИ С ТИ К А ВИ Д О В Д В И Ж Е Н И Й
Траектория и граф и ки движ ений. Н а б л ю д а я дви ж ен и я чело
века, в первую очередь м ож но проследи ть пути движ ени й веер
тела, отдельны х частей его и предм етов, которы е человек приво
ди т в движ ение. Д ви ж е н и е о бн ар у ж и вается к а к изменение поло
ж ен и я тел или их частей. В се движ ени я н абл ю д аю тся в простран
стве к а к о т н о с и т е л ь н ы е . Так, м етатель копья соверш ав’
разбег, п ер ем ещ аясь относительно до р о ж ки ; м етаю щ ая рука
копьем при броске обгоняет туловищ е; копье, вы пущ енное из ру
ки, летит н ад полем. Все эти движ ения можно обнаруж ить, есл!
сравнивать полож ения движ ущ и хся точек с полож ениями други
тел, условно приняты х за неподвижные. Б ез сопоставления с дру
гими телам и (телам и отсчета) движ ение обнаруж ить нельзя.
Д л я изучения движ ени я точек т ел а путем сравнения положе
иий необходимо установить: а) тело отсчета и б) направление от
счета. Когда речь идет о перемещении всего тела человека шп
снарядов (копья, мяча, диска и т. п.) относительно земли, п
т е л о м (или систем ой) о т с ч е т а сл у ж и т зем л я . К огда ж е и зу
* «Кинема» (греч.) — движ ение.
** «Динамюс» (греч.) — сила.
*** «сСтатос» (греч.) — стоящий.
16
чаются движ ения отдельны х частей тела человека, то эти д в и ж е­
ния нередко рассм атр и ваю тся относительно соседних частей тела.
М этом случае телам и отсчета с л у ж а т эти соседние части тела.
Н а п р а в л е н и е о т с ч е т а обычно вы бирается от начала
координат (О ), неподвиж ного относительно земли, по системе
прям оугольных координат, которую п р едл о ж и л ещ е Д е к а р т в
1(137 г. в своей «Геометрии». П рин ято обозн ачать по направлению
отсчета ось х — по го р и зон тали (в п е р е д + , н а з а д — ), ось у — но
вертикали (в в е р х + , вн и з— ) и ось г — в поперечном н ап равлен и и
|//
I
(п п р а в о + , в л е в о — ) . Так, наприм ер, 'голова м етателя при разбеге
дннжется не только по оси х (вп ер ед), >но и по оси у (вверх и
ннн.ч) и по оси г (вправо и влево) (рис. 3 ).
При д виж ени ях человека отдельны е точки его т ел а почти всеглп движ утся неодинаково. О становимся дл я простоты сначала на
Лолсс простом случае движ ени я — движ ении отдельной т о ч к и .
К аж дая точка соверш ает движ ени е в пространстве по опреде­
ленному пути, или т р а е к т о р и и * движ ени я.
Нее движ ения происходят в пространстве и во времени. Чтобы
II «учить движ ение, недостаточно зн ать только путь, так ка к точка
мож ет соверш ать его в р азн ое.врем я, то бы стрее, то м едленнее, не­
прерывно или с остановками. М ож н о получить полную геометри­
ческую картину движ ения, если построить три г р а ф и к а дви­
жения (пути) точки по времени относительно всех трех основных
координат; эти граф ики фиксирую т полож ен ие точки в любой
момент времени ( ^ с . 4).
Следовательно, Для характеристики движ ения в первую оче­
редь необходимы данны е о п у т и 'И в р е м е н и . Д л я более
• «Траектус» (латЛ. — передвиж е н и е _________
л
4 Наказ № 587
Ы н .: '
**
*
№ *•
'
,
;ДГК
•
-Т ®
|
*7
глубокого поним ания движ ений Г алилей в 1638 г. ввел в кине
матику еще понятая о с к о р о с т и и у с к о р е н и и . Эти пс
нятия позволяю т полнее выяснить, в какой зависимости находятс
в данном движ ении пространство и время. С этих пор кинематик
слож и лась как н аука, изучаю щ ая различны е формы и виды дв*
жений в о времени и в пространстве, независимо от сил, которые и
вы зываю т. О на п ом огает установить общ ие характерн ы е осс
бенности движ ений и пути их изучения. З н а я эти общие особеннс
сти, легче изучать частны е особенности лю бого движ ения.
П оэтом у н ар я д у с граф иком изменения пути по времени пр
изучении движ ений пользую тся т а к ж е граф икам и скоростей
ускорений. Граф ики скоростей и ускорений значительно отличг
ются друг от друга.
Если граф и к скорости (у) п р ед ставл я ет н аклонную прям ук
поднимающ уюся вверх (рис. 5, а ) , то это значит, что ускорени
полож ительны е и оди наковы е; то гд а гр аф и к ускорений (а) 6 }
дет гори зон тальн ой прям ой вы ш е нулевой линии.
Если гр аф и к ркорости выпу*
л а я кри вая (рис. 5, б ), то этозн*
пегатиЬ 22 (праЬая)
чит, что скорость н ар а с та л а вс
м едленнее и с т ал а уменьш аться
о став ая сь полож ительной. В это!
случае гр аф и к ускорений пред
с т ав л я е т линию , спускаю щ ую с
до н уля и д а л е е н иж е нуля. Перс
сечение кривой ускорений ос
абсцисс соответствует момент}
когда скорость н ач а л а умень
ш аться.
К о гд а гр а ф и к скорости п о к а
зы вает то ее падение, то нарастг
ние, то вн овь п адение (рис- 5, е,
то гд а ускорение д в аж д ы меняе
свой зн а к и кр и в а я д в аж д ы пер*
сек ает ось абсцисс. В ы сш ая то1
-ийС
ю
я ка кривой ускорений соответств;
-------- прабая
ет мом енту изменения направл<
иия вы пуклости кривой
скорс
Рис. 4. График пути по времени
стей. Д л я у п р аж н ен и я
мож н
относительно оси у. вертикальные
п редлож и ть сам остоятельно ш
перемещения плечевого
сустава
строить гр аф и ки скоростей д /
при спортивной ходьбе (п о-С о р о ­
случаев, когда: гр аф и к ускорь
кину)
ний — п р ям ая линия, п ар ал л ел ь
н а я оси абсцисс, н и ж е н у ля; н ак л о н н а я лин и я, располож ения]
вы ш е иниж е нуля, или о тх о дящ ая от оси абсцисс, или прибли
ж аю щ аяся к ней, или пересекаю щ ая ее; кри вая выпуклость)
вверх ивниз, верш иной
вы ш е и н иж е оси абсцисс. ]
При изучении движ ений человека граф ики пути, скорости и
ускорения часто сл уж ат исходными данным и.
Прямолинейное и криволинейное движение точки. С корость
(ь>) и ускорение ( а ) , т а к ж е как и путь ( 5 ) , рассм атриваю тся в
кинематике к ак векторы; они имеют определенное ч и сл ен н о е‘знаг
чение и определенное направление. К аж д а я векторная величина
может быть изображ ен а в виде стрелки соответствующ его н ап р ав­
ления и величины.
:
)
Рис. 5. Графики скорости и ускорения; на граф иках скорости циф-'
рами обозначены ее изменения в единицу времени
П о н а п р а в л е н и ю разл ич аю т движ ени я:
а) п р я м о ­
л и н е й н о е , когда направление движ ения постоянное, т. е. тра^
ектория т о ч к и — п р ям ая линия; б) к р и в о л и н е й н о е , когда
направление движ ения непрерывно изменяется, т. е. траектори я
точки — кри вая линия.
О тдельны е точки т е л а чел о века и ногда м огут соверш ать п р я ­
молинейное д виж ени е. П рим ером этого м ож ет служ и ть движ ени е
кисти при уколе в фехтовании. Но движ ени е любых течек т ел а ч е­
ловека относительно соседних частей тела, соединенных су става­
ми, бы вает всегда криволинейным, т а к как движ ения .частей тела
человека происходят вокруг осей суставов-.
....
По с к о р о с т и различаю т движ ени я; а) р а в н о м=ер н о
когда в лю бы е о д и н а к ^ ы е п ром еж утки времени точка'п роходи т
о д ш тко в ы е отрезки пути (постоянная скорость.), и:б) п 'е рге-м ел?
ц о е, , р г д а отнош ение пройденного пути ко времени непостоянно
(перем енная скорость).
• : л г/
«ул-алот
Отношение всего пройденного пути ко всем у затраченному ш
это движ ение времени (к а к в переменном, так и в равномерного
движ ении) н азы вается с р е д н е й с к о р о с т ь ю .
С редняя скорость в равномерном движ ении р авн а скорости I
лю бое мгновение в лю бой точке пути; поэтому она служ и т одно*
из главны х характери сти к движ ения. В переменном движение
средняя скорость не имеет такого важ ного значения д л я характе
ристи<ки движ ения.
С корость в данной точке пути — это скорость на бесконечнс
м алом отрезке пути при бесконечно малом .промежутке времени
Э та скорость -носит название м г н о в е н н о й скорости; в пере
менном движ ении м гновенная скорость изменяется.
Скорость мож ет изменяться, как вектор, не только по своей
величине (переменное д в и ж ен и е), но и по направлению (криволи
нейное движ ени е). С корость в данной точке в криволинейном дви­
жении н ап равлен а по касательной к кривой в данной точке. Тело
освободивш ееся от действи я сил, которые застав л ял и его двигать
ся по кривой, п ро до л ж ает движ ение по касательной. Н апример
диск вначале движ ется по кривой вместе с рукой м етателя, затем
будучи выпущенным из руки, вы летает по касательной к это!
кривой.
Д ви ж ен ия частей тела человека обычно характеризую тся изме
нением скорости ка к по величине, т а к и по направлению . Н а вели
чину скорости вли яю т многочисленные силы, действую щ ие извне
а т а к ж е постоянно и зм ен я ю щ ая ся сила н ап р я ж ен и я мышц, вклю
чение и выключение мышц. И зменение н аправления скорости дв и ­
ж ения частей тела связан о с тем, что их движ ения вокруг осей су
ставов криволинейны . И зм енение н ап р авл ен и я скорости д виж е
ния частей т ел а м о ж ет происходить и под действием внешние
сил.
И зм енения скорости характеризую тся ускорением, к ак быстро
той изменения скорости во времени. П о ускорению, ка к изменении
скорости за единицу времени, судят о хар ак тер е движ ения. Пс
у с к о р е н и ю различаю т движ ения: а) р а в н о м е р н о-п е р е
менное,
ко гд а ускорение
со х р ан яет
в
течение всег<
движ ени я свою величину (равн ом ерно-ускорен ное и равном ерно
замедленное движ ение, см. рис. 5, а) и б) н е р а в н о м е р н о е
когда ускорение и зм еняет свою величину (см. рис. 5, б, в ) . Так
свободное падение т ел а в безвоздуш ном пространстве служ и '
примером равномерно-ускоренного движ ения; движ ение ди ска вс
время поворота м етателя — примером неравномерного движ енш
(здесь вклю чаю щ иеся в работу мы ш цы сообщ аю т изменяю щ еес5
ускорение).
Если ускорение н ап равлен о в прямолинейном движ ении по
направлению движ ения, то оно считается п о л о ж и т е л ь н ы м
если оно н аправлено в противополож ную сторону, то считается о т
рицательным.
П олож ительное ускорение увеличивает скорость, а отрица
тельное — уменьш ает.
20
Ускорение, направленное перпендикулярно к направлению
движ ения ( н о р м а л ь н о е ) , п ер ево ди т п рям олинейное д в и ж е­
ние в криволинейное. Это ускорение н азы вается центростреми­
тельным. С увеличением центростремительного ускорения увели­
чивается кривизна пути, ум еньш ается радиус кривизны*. С пре­
кращением
центростремительного ускорения
криволинейное
движ ение п р ев р ащ ается в п рям олин ей ное и тело по инерции
начинает двигаться по касательной. Значит, при всяком криво­
линейном движ ении всегда и м еется н о р м ально е ускорение.^
Ускорение, направленное по касательной к криволинейному
движению, н азы вается
тангенциальным
(касательн ы м ).
Тангенциальное ускорение и зм еняет лиш ь величину скорости, не
влияя на кривизну траектории.
Таким образом , полож ительное и отрицательное ускорения при
прямолинейном движ ении и тангенциальное ускорение (полож и­
тельное и отрицательное) при криволинейном движ ении изме­
няют только величину скорости, не вли яя на ее направление. Н о р ­
мальное ж е ускорение изменяет нап равлен и е скорости движения»
не изменяя ее величины. С м е ш а н н о е ускорение изменяет и
величину и н аправление скорости движ ения.
К ак частный случай криволинейного движ ени я мож но привес­
ти равномерное движ ение по окруж ности, когда имеется постоян­
ное нормальное центростремительное ускорение и постоянный р а ­
диус кривизны. Во многих суставах движ ения происходят по д у ­
гам окружности.
В движ ениях частей тела человека, как в движ ениях криволи­
нейных, обусловленны х работой мы ш ц, скорости изм еняю тся по
величине и по направлению . С ледовательно, в движ ени ях частей
тела человека всегда им ею тся т ан ген ц и альн о е и н орм альное
ускорения.
П оступательны е и вр ащ ател ьн ы е дви ж ен и я тел. Д о сих пор
речь ш ла о характеристике прям олинейного и криволинейного
движ ения отдельно взяты х точек. О днако в действительности
всегда происходят движ ения не отдельно взяты х точек, а д в и ж е­
ния м а т е р и а л ь н ы х т е л , имеющих бесчисленное количе­
ство точек. П оэтом у обратим ся теперь к движ ениям твердого тела.
Абсолютно твердое тело всегда сохраняет свою геометрическую
форму; расстояни я м еж ду его точкам и о стаю тся неизменны ми
при любых условиях. Тело человека, в связи с постоянной формой
костей скелета, м ож но условно отнести к системе твердых тел.
Д виж ения твердого т ел а м ож но свести к двум основным видам
движ ения: поступательному и вращ ательном у. Ч ащ е всего при
движ ениях человека все точки его тела движ утся по различны м
путям, с различны ми скоростями и ускорениями. О днако бывают
случаи такого движ ения, когда все точки т ел а движ утся по оди­
наковым т р а е к т о р и я м и имеют одинаковы е скорости и ускорения.
* Кривизна (К) — величина, об яатн ая радиусу кривизны ( ? )|
2[
!!у.,Г л . ш ж ™ и 1, м п ,Я!,‘ ,1Г>ЯМаЯ' г,Р°,вадеН1' а я “ ^ ж д у ДВУМЯ т о ч к а м .,
Д » ||ж сг(я п араллельно самой себе (рис. 6, а ) . Такое д в и ж е -1
иплТ|||ог",1,а0ТСЯ П 01С т У п а т 6 Л ь н ы М , оно м о ж е т б ы ть и
молнпснным и криволинеииым.
апЛ 1™ в р а щ а т е л ь н о м движ ении различны е точки тела
движ утся по окруж ностям. Ц ентры этих окруж ностей л е ж а т на
прям ой линии, к о то р ая н азы в а е т ся о с ь ю в р а щ е н и я ю Т
впрмя’ п я ЖаЩИе На 0СИ’ °'стаю тся неподвижными. З а одно и то ж е
| емя радиусы всех окруж ностей поворачиваю тся на один и тот
'
Р и с . 6. Д в и ж е н и е ;
л й г я я а :
рота в единицу времени (рис. 6 , б).
ся ^ Ж
Ж ВИЖеВД в0 К 'Р у Г ОДНОЙ оси нечасто встречаю т­
с я в чистом биде в движ ени ях тела человека. Ещ е р еж е бываю т
2§
поступательные движ ения частей т е л а за счет слож ен ия р я д а од­
новременных вр ащ ател ь н ы х движ ени й. Ч а щ е всего движ ени я
частей тела по своем у х а р ак те р у — слож н ы е движ ени я, которые
иключают в себ я в р яде случаев (н апри м ер, при уколе в фехтоПНШ1И) поступательное п ерем ещ ение всего т ел а или частей тела
относительно зем ли и вр ащ ател ь н ы е д в и ж ен и я частей тела в
различных с у ставах во к р у г р азлич ны х осей и всего т ел а в
целом.
С лож ение и р а зл о ж ен и е движ ени й. Если точка или тело
участвует в нескольких д в иж ени ях, то происходит с л о ж е н и е
д в и ж е н и й . Н априм ер, при метании копья движ ение его
относительно плечевого су става м е т ат е л я ( о т н о с и т е л ь н о е
движение) склад ы вается с движ ением м етателя ори. р азбеге
относительно доро ж ки р а зб е га
(переносное
дви ж ен и е).
Рис. 7. Слож ение, скоростей:
от — ск о р о сть кисти отно си тел ьно ту л о в и щ а (отно­
с и т е л ь н а я ),
— ск орость ту л о в и щ а
относи тельно
з ем л и (п е р е н о с н а я ),
— с к о р о сть кисти относи тел ь­
но зем л и (р е зу л ь т и р у ю щ а я )
П еремещ ение копья относительно д о р о ж к и н азы в а е т ся р е з . у л ь т и р у ю щ и м движ ением (рис. 7). Соответственно с этим р а зл и ­
чают относительную, переносную и результирую щ ую скорости
сложного движ ения.
Если сл ож и ть д в а со ставл яю щ и х движ ени я, равном ерны х и
прямолинейных (относительное и переносное), имеющ их любое
у п р а в л е н и е , то результи рую щ ее (слож ное) движ ени е т а к ж е бу­
дет равномерны м и прямолинейным. Если ж е составляю щ ие дв и ­
жения прямолинейны, но неравномерны , то результирую щ ее дви­
жение не мож ет быть прямолинейны м в случаях, когда-движ ения
направлены п0д углом друг к другу.
При сложении движ ений используется правило п ар ал л ел о гр ам ­
ма. П о этому правилу производят и слож ение скоростей, незави ­
сим о'от-того, какие скорости склады ваю тся — равномерного ли
II прямолинейного движ ения, или средние скорости неравномер.но23
чг
го Д1ШЖ1МШМ, пли скорости криволинейного движ ени я. Во всех
чтих случаях происходит слож ен ие векторов скорости. Р е зу л ь ти ­
рую щ ая скорость сл ож н ого движ енй я всегда р авн а геом етричес­
кой сумме составляю щ и х скоростей. С лож ение ускорений т а к ж е
дел ается по п р авил у п ар а л л ел о гр ам м а .
В кинем атике движ ени й н ередко бы вает необходимо сделать
р азл ож ен и е пути движ ени я, скорости или ускорения па с о ст а в л я ­
ющие. В таких сл у чаях вы бор н ап р авл ен и я составляю щ и х оп реде­
л я ется зад ач ам и и сследовани я. Ч а щ е всего при разл о ж ен и и пути
и скорости дви ж ен и я вы би р аю т гори зон тальн ое и вертикальн ое
н ап равлен и я, с тем, чтобы вы делить путь и скорость, о б условлен ­
ные действием силы тяж ести . П ри разл о ж ен и и ускорений при в р а ­
щ ательных движ ениях обычно вы бираю т направление по радиусу
и по касательной (для вы деления .нормального ускорения). Во
всех этих случаях определение величины составляю щ их такж е
производится по правилу п араллелограм м а.
С ложение и разлож ен и е движ ений д а е т возмож ность подойти
к анализу сил, действую щ их при движ ениях человека.
ОСНОВНЫ Е
понятия
ДИНАМ ИКИ
Д л я глубокого изучения движ ений человека недостаточно о д ­
ной характеристики внеш ней картины движ ений. Н еобходимо вы ­
яснение причин, которы е о бусловли ваю т движ ение. Д и н ам и к а
изучает, как связан ы движ ени я с силам и, которые их обусловли­
вают. К понятиям -кинематики (путь, время, скорость и ускорение)
Ньютон присоединил основные понятия динамики — массы и силы
( / п и / ) . И сследование внешней картины движ ений совместно с
изучением причин, характеризую щ их процесс движ ения, дал о
возмож ность поставить основной Вопрос всей механики — вопрос
о взаимодействии тел.
Учение о движ ени ях разви валось на основе трех принципов
динамики, точно сф орм ули рованн ы х Н ью тоном в его известном
сочинении «М атематические н ачала 'натуральной философии»
(1687 г.). Эти принципы носят характер постулатов: они выведены
на основе многовекового опыта человечества, правильность их под­
тве р ж д а ет с я следствиям и, вы текаю щ им и из них. Т а к ка к в учеб­
н иках физики нередко встречаю тся измененные формулировки
этих принципов, отню дь не улучш аю щ ие их, ниж е приводится их
точный перевод с латинского текста.
П онятие об и нерциальном движ ении. П р е ж д е всего р ассм о т­
рим вопрос: всегда ли д л я движ ени я необходимо действие силы?
Д о Л ео н ар до да Винчи и Г алилея госп одствовало неверное
полож ение А ристотеля: « Б ез силы нет движ ени я». В своих « Б е ­
седах и математических доказательствах, касаю щ ихся двух новых
отраслей науки» (1638 г .), Галилей излож ил полож ения, которые
легли в основу первого принципа Н ью тона.
I принцип Н ью тона гласит: «В сякое тело сох р ан яет свое со­
стояние покоя или равномерного и прямолинейного движ ения до
24
тех -пор, пока внешние прилож енны е силы не за с т ав ят его изме­
нить это состояние». И з этого принципа вы текаю т следую щ ие выноды:
1. Если тело находится в покое, то оно не м ож ет прийти в дви­
жение без действия на него внешней силы.
2. Если тело находится в движ ении и на него не действуетвнеш няя сила, то оно будет со х р ан я ть постоянное по скорости иг
направлению движ ени е ( и н е р ц и а л ь н о е д в и ж ен и е).
3. Если тело движ ется криволинейно, то это значит, что на-'
него действует внеш няя сила.
4. Если внеш няя сила п р екр ащ ает свое действие, то тело про­
д о л ж ает движ ени е прям олин ей но и с той ж е скоростью , которой
оно обл адало в момент прекращ ения действия силы.
Таким образо м , сила о п р ед ел я ется к а к причина изменения
скорости. Говоря короче, с и л а о б у с л о в л и в а е т у с к о ­
рение.
Б ез внеш ней силы тело с о х р ан я ет покой или движ ени е с по­
стоянной скоростью , проявляет и н е р ц и ю .
Л атинское «инерция» о зн ачает бездеятельность, косность.
С ледовательно, если н аблю дается движ ение, то это не значит,
•по обязательно сущ ествует внеш няя сила, которая в этот моментподдерж ивает движ ение. Н априм ер, если конькобеж ец катится
на одном коньке п о с л е отталкивания, т о это движ ение проис­
ходит по инерции; внешние силы не только не подталкиваю т конь­
кобеж ца, но за м е д л я ю т его д виж ени е, вследствие тр ени я конька'
по л ьду и сопротивления воздуха.
В чистом виде инерциальное движ ение н аблю дать невозмож но,
так к ак тела, находясь в движ ении, взаимодействую т с другими
телами и со средой. Т аким образом , они всегда находятся под
действием внешних сил. В реальны х земных условиях всякое д в и ­
жение по 'илерции в конце концов п рекращ ается под действием
тормозящ их внеш них сил.
С ил а как причина и зм енения дви ж ен и я. У становив, что сила
обусловливает изменение скорости движ ения, обусловливает уско­
рение т ел а, обратим ся к вопросу о том, к а к именно сила связан а
с изменением движ ения. О твет на этот вопрос дает II принцип
Ньютона: «И зменение движ ения прям о пропорционально извнедействующ ей силе и происходит по тому направлению , по которо­
му сила эта прилож ена»*.
Следовательно, сила пропорциональна вы зы ваем ом у ею уско­
рению, которое имеет с нею одно и то ж е направление. Чем боль­
ше сила, действую щ ая на тело, тем больш е ускорение. О дна и та
ж е сил а, действуя на разны е тела, вы зовет различны е ускорения.
Это значит, что сопротивление этих тел одной и той ж е силе р а з ­
лично, различна их инерция.
*
Второй принцип, к ак и первый, был еще ранее разработан итальянским'
физиком Галилеем, который, кстати сказать , умер в год рож дения Ньютона
(1642 г.).
26
Мери инерции ш пы няется
м а с с о й тела. М асса тела, как
мери инерции, величина постоянная. Этот принцип д л я прям оли­
нейного движ ения вы р аж ается формулой:
1 = т • а.
Сила равн а произведению массы на ускорение. Чтобы вы звать
большее ускорение, т. е. быстрее нарастить скорость, нужно при­
лож ить большую силу. Н о «получить инерцию», «н абрать инер­
цию», «погасить инерцию» — нельзя. И нерция, ка к свойство тела,
не изменяется от изменения движ ения.
И з II принципа м ож но сделать следую щ ие выводы:
1. Если сила постоянна, то она вы зы вает у данного тела по­
стоянное ускорение. Д ви ж ен и е под действием постоянной силы бу­
дет равномерно-переменное. Н апример, под действием одной и
той ж е силы п ритяж ен ия земли т ел а п адаю т всегда с одним уско­
рением (^ = 9 8 1 см/сек2).
2. Если сила постоянна, то от времени ее действия зависит
прирост скорости тела данной массы.
В ф ормуле I — т ■а заменим а соответственно уравнению
VI — 1/л
Г
VI — VЙ
у скорен и я вы раж ен ием
отсю да
/= т —- ;
$ . 1 = т V} — тVь
Н ью тон н азв а л
и м п у л ь с о м силы, а т - у к о л и ­
ч е с т в о м д в и ж е н и я . Зн ач ит, действие силы в течение оп­
ределенного времени (и м п у л ьс.си л ы ) оп р едел яет изм енение ко­
личества дви ж ен и я. П оэтом у при н ач ал е дви ж ен и я скорость не
н ар а с та е т мгновенно; н а это затрачи вается необходимое время.
И менно это и м еется в виду, когда говорят, что д л я «преодоления
инерции» необходимо действие силы в течение некоторого вре-,
мени.
3. Если сила переменна по величине, то действие ее и зм еря-'
ется, к а к и при действии постоянной силы, разностью количества
движ ени я в н ач ал е и конце ее действия.
4. Если на тело действует несколько сил, то к а ж д а я из- них
вы зы в ает соответствую щ ее ускорение. И нач е говоря, действие
■силы не зави сит от д в и ж ен и я тел а, к котором у п ри л о ж ен а эт а си­
ла. При любом состоянии движ еиия тела она вы зовет соответст­
вую щее ускорение.
Таким образом , если н аблю дается изменение скорости д в и ж е­
ния тела, то по нему мож но судить о действии сил на это тело.
В сякое изменение скорости движ еиия тела есть следствие действия
силы. Такое действие силы н азы вается д и н а м и ч е с к и м ,
в
отличие от с т а т и ч е с к о г о действия, которое не вы зы вает
ускорения, в случае, если все силы взаим но уравновеш ены .
Если при ан а л и зе движ ений не измеряю т динамически дейст­
вую щ их сил непосредственно, то их определяю т по изменениям
^Кррости, движ ения т е л , зн а я их массы.
'
■,
Сила как мера взаи м одей ствия тел. Силы инерции. Теперь
г
‘к'гдлось вы яснить, к ак ово же происхож дени е силы, како в ис|очник силы. О твет на этот вопрос д а е т III принцип Н ью тона:
•Действию всегда сущ ествует равн о е противодействие, иначе гоноря, действия двух тел д р у г на д р у га всегда равн ы и противопо­
ложны по направлению ».
Стало быть, если одно тело действует на другое с какой-то си*
•юй, то второе тело действует на первое с такой ж е силой, но в про­
тивоположном направлении. Значит, сила характери зует собою
и з а и м о д е й с т в и . е т е л . Б ез взаим одействия тел нет и сил.Иеегда есть только двустороннее взаим одействие тел. О дносторон­
не действующ их сил в природе быть не может.
Когда человек стоит па дорож ке, сила тяж ести его тела (вес)
И'нствует на дорож ку. А на подош вы обуви человека оказы вает
противодействие о п орная р еак ц и я д о рож ки . О бе силы равн ы по
псличине друг другу, но нап равлен ы в разн ы е стороны.
Когда легкоатлет толкает ядро, сила давлени я руки на ядро
(С2) равн а силе противодействия я д р а , которое дави т на руку.
С ила сопротивления я д р а ускорению за ви с и т от м ассы я д р а и по­
лучаемого ускорения. П о величине она р авн а силе давл ени я руки,
и по направлению прям о противополож на ей. Т акое сопротивление
массы ускорению н азы вается с и л о й и н е р ц и и
( /^ ) . С о­
гласно III принципу Н ью тона это соверш енно р еал ь н ая сила, вычывающая разгибание кисти, давящ ей на ядро (рис. 8 ).
Н ередко
здесь возникает
недоумение: почему силы дей ­
ствия и противодействия не
уничтожают друг друга? Н у ж ­
но не забы вать, что они прило­
жены не к одной, а к разным
точкам и к а ж д а я
вы зы вает
соответствующ ее действие. Так,
сила давлени я руки придает
ускорение ядру, а сила инерции
ядра
зам ед л я ет
движ ение
я „
ки сти
‘
Рис. 8 Сила инерции я д р а (г-,-) .прил ож ен а к 'руке
С ледует сделать одно в а ж ­
ное зам ечан ие
относительно
прилож ения силы инерции. С ила инерции ядр а, ка к действитель­
ная реальная сила, п рилож ена не к сам ому ядру, а к телу, в ы зы ­
ваю щ ему ускорение ядра, т. е. к руке. С ила инерции я д р а — это
сопротивление массы ядр а ускорению, и это сопротивление дейст­
вует на руку, а не на ядро.
М ож но ли представить себе силу инерции ядр а приложенной
к сам ом у ядру? М ысленно это, конечно, мож но сделать. О днако
надо помнить, что в действительности сила инерции ядра к сам о­
му я д р у не п р илож ена, потом у что она есть противодействие #
именно м ассы я д р а силе, действую щ ей на него.
Т акое мы сленное .прилож ение силы инерции т ел а • к сам ом у
телу прим ен яется в некоторы х слу чаях .
27
К норном случае силу инерции приходится п редстави ть себе)
прилож енной к у скоряю щ ем уся телу, чтобы о бъясни ть это у ско р е-1
пне, если в качестве т е л а отсчета вы би р ается то тело, которое со-|
о б т а е т данн ом у телу ускорение. Н апри м ер, когда тр а м в а й резко,
тормозит, п ассаж иры наклон яю тся вперед, так как продолжаю т]
движ ение по инерции, когда вагон уж е зам едлил ход.
Если вести наблю дение изнутри вагона (движ ется с ускоре­
нием) тело отсчета — вагон (рис. 9, а ) , то м ож но зам ети ть ускоре-1
ние тел п ассаж и р о в, н ап р авл ен н о е вп ер ед ( + я ) , причина ж е, вы-
V
I/
Рис. 9. П риложение силы инерции в зависимости
от выбора тела отсчета
зы ваю щ ая это ускорение, не видна. Здесь дл я объяснения и п ри ­
влекаю т силу инерции тел п ассаж и ров (Р*), к а к б ы прилож ен ­
ную к сам им те л а м п ассаж и р о в. В действительности сила и нер­
ции данного тела, конечно, не вы зы вает ускорения этого ж е тела.
Если в этом примере наблю дения вести вне вагона (тело от­
с ч е т а — земля (рис. 9, б), то видно, что трам вай под действием
• тормозов (— Р) зам едли л ход, а тела п ассаж иров продолж аю т
свое движ ение вперед по инерции. Сила инерции их тел, к а к р е­
альная сила, п рилож ена к сам ому тр ам ваю (/*/), который за т о р ­
мозил их движ ение.
28
9
}
(
\ Таким образом , здесь силу инерции п ривлекаю т д л я объяснеимя явлений в случае определенного вы бора т ел а отсчета, — когли тело отсчета сам о движ ется с ускорением. Ускорение тел пас■аж иров при их движ ени и относительно т е л а о тсчета (т р а м в а я )
шкое, ка к если бы к ним б ы л а п р и л о ж ен а сила, р а в н а я силе
инерции. Н о на сам ом д е л е их т е л а п осле торм ож ени я
просто п родолж аю т движ ение по инерции, без какой-либо д в и ж у ­
щи! силы, в то врем я ка к тело отсчета (трам вай ) получает отри­
цательное ускорение.
Во втором случае силу инерции прилагаю т к сам ом у телу, по
ипинципу Д ал а м б е р а . Этот принцип сводится к следую щ ему.
1х л и прилож ить силу инерции к центру тяж ести тела, то сум м а
|\ссх сил, действую щ их на тело, вклю чая и силу инерции, будет
равна нулю. Т ело при этом дви ж ется в направлении, противопо­
ложном направлению силы инерции, с ускорением, обратны м т о ­
му, которое м ож ет вы звать сила инерции. И наче говоря, в каж ды й
момент д в и ж ен и я т е л а сум м а
всех внеш них сил и сила и нер ­
ции уравн овеш иваю тся.
В сам ом деле, если взя ть
равнодействую щ ую (Я ) всех
ииешиих сил, прилож енн ы х к
данному телу — ( Р и Ф ), то
она вы зовет соответствую щ ее
ускорение данн ого т е л а ( + а ).
| Иму будет противодействовать
к сила инерции (Г /)
(рис. 10).
р + С + П — О
И соответствии с II I принципом
Ньютона сила инерции, к а к р е­ Рис. 10. Принцип Д ал ам б ер а: сумма
альная сил а, п ри л о ж ен а к тем всех внешних сил и силы инерции
равна нулю
гелам, которы е силам и Р и С}
действую т на дан н о е тело. А по
принципу Д а л а м б е р а си л а инерции, к а к ф и ктивная сила,
приложена к данном у телу; это делается д л я удобства расчетов
и механике и технике.
Значит, изменение скорости движ ени я т ел а (по величине и по
направлению ) всегда происходит потому, что на него действует
сила, обусловливаю щ ая ускорение. А м асса тела противодейст­
вует этой силе. П ротиводействие м ассы тела ускорению и есть си­
л а инерции, как р еал ьн ая сила, действую щ ая в соответствии с
принципами Н ью тона. С ила инерции, следовательно, к ак реакти в­
ная сила, возникает при динамическом действ’И'И другой силы.
К огда спринтер берет старт, ускорение м ассы его тела н ап р ав­
лено вперед и вверх. С ледовательно, сила инерции его т ел а н а ­
правлена н азад и вниз. Вместе с силой тяж ести она п рилож ена к
стартовы м колодкам. К огда конькобеж ец пассивно скользи т по
льду, ускорение н аправлено н азад и, следовательно, сила инерции
н ап равлен а ^ тер ед и прилож ена вм есте с силой тяж ести ко льду,
29
к ак к телу, вы зы ваю щ ем у отрицательное ускорение конькобежца
(рис. 11). С тартовы е колодки, л ед — в наш их примерах и есть тс
внешние тела, которые обусловили изменение скорости спринтера
и конькобеж ца; поэтому мы говорим, что сила инерции спринтера
и конькобеж ца п рилож ена к колодкам и ко льду.
П ринято говорить, что силы инерции проявляю тся ка к со*
п р о т и в л е н и е тела, когда внеш ние силы приводят тело в дви ­
жение или увеличиваю т его скорость (например, сопротивление
массы штанги при толчке ш тан ги ). Сила инерции тела проявляется
как его н а п о р , когда внеш ние силы зам едляю т движ ения (.на­
пример, давлени е на грунт при приземлении в п р ы ж ках ).
В прямолинейном равномерном движ ении нет ускорения; зна
чит, силы инерции равны в это время нулю, ка к бы велики ни бы ­
ли масса тела и его скорость. В движ ениях человека, ка к бы ло
сказано выше, всегда имею т место ускорения частей его тела и
всего тела в целом, следовательно всегда проявляется действие сил
инерции, которые могут быть очень значительными.
Силы при поступательном и вр ащ ател ьн о м -дви ж ен и и . При»
вращ ател ьн о м движ ении т ел а имеется ц ен трострем ительное ус­
корение. П оследн ее постоянно д ейству ет на тело по н а п р а в л е ­
нию к центру; оно не п о зво л яет телу п р о д о л ж ать дви ж ен и е по
инерции по касател ьн о й. Э то ускорение зави си т от скорости д в и ­
ж ени я т ел а и р а д и у с а вращ ени я:
где
ш.— у гл о вая скорость,
— л инейная скорость,
г — радиус вращ ения.
П о II принципу Н ью тона м ож ­
но определить силу, которая вы ­
зы вает это ускорение:
V
Л
9
/ = т-а — т - сь1г =
п.
-
Э та сила (/) н азы вается цент­
ростремительной силой. О на н а­
правлена к центру, ТсЖ ж е к ак и
ускорение, которое она вызывает.
С прекращ ен ием действия этой
силы исчезает центростремительРис. 11. Приложение силы ияер- ное ускорение. Т огда тело преции (Л) к телу, вызывающему к р а щ а ет вр ащ ател ьн о е движ ени е
ускорение:
и с этого мом ента дв и ж ется по
г-с и л а
тр еи и я; Р — ве с те л а
И Н врЦ И И
П рЯ М О Л И Н вЙ Н О
И
раВ Н О -
мерио, по касательной.
П ри метании ди ска р у ка во врем я поворота удерж ивает диск,
притяги вая его к центру поворота. С ила давл ени я п алькев на
диск есть ц ен тр о стр ем и тел ьн ая си л а. К огда пальцы , р а зги б а я сь .
ао
вы пускаю т диск, центрострем ительная сила п рекращ ает свое дей ­
ствие, прекращ ается центростремительное ускорение и диск про­
д о л ж ает движ ени е по касательной.
Центростремительной силе, ка к и всякой силе, сущ ествует про­
тиводействие— сопротивление м ассы сам ого ди ска центростре­
мительному ускорению, ка к давлени е диска на пальцы. Э то со­
противление н аправлено по радиусу в противополож ную от центра
гторону, назы вается оно ц е н т р о б е ж н о й силой. П оскольку
центробеж ная сила есть противодействие м ассы т ел а центростре­
мительному ускорению, она является по своей природе силой инер­
ции. О на не вы зы вает ускорения и з-за наличия связи, а создает
лишь статическую тягу.
При вращ ательном движ ении человека центробеж ные силы
частей его тела стремятся оттянуть части тела по радиусу от оси
крашения. К огда гимнаст д ел ает оборот на перекладине, на все
его тело в целом в качестве центростремительной (внеш ней) силы
действует сопротивление перекладины (опорная реакция пере­
кладины ), а центробеж ная сила всего тела, как сила инерции тела
гимнаста, оказы вает давлени е на перекладину (рис. 12).
О тдельная часть тела, например .стопа, своей силой инерции
(центробеж ной силой) оттягивает голень, бедро и другие части
тела- от перекладины. В это время связки и мышцы голеностоп­
ного сустава препятствую т движ ению стопы по касательной. С то­
па и голень совместно действую т на бедро; вместе с бедром — на
туловищ е и т. д.
Если в поступательном движ ении действие силы зави сит толь­
ко от массы тела (( = т • а), то во вращ ательном движ ении дело
обстоит сложнее. Д л я тангенциального ускорения необходимо, что­
бы сила не проходила через центр вращ ения, чтобы направление
силы было на некотором расстоянии от центра вращ ения, чтобы,
иначе говоря, было п л е ч о с и л ы
(г). Тогда возникает м о ­
мент силы
(М ), который надо понимать ка к в р а щ а ю ­
щ у ю с п о с о б н о с т ь силы (рис. 13).
М омент силы численно равен произведению силы на ее плечо:
Ж=/-г.
Чем дальш е от оси вр ащ ен и я проходит линия н аправления си­
лы, чем больш е плечо силы, тем больш е ее действие, тем больше
Момент силы.
М омент силы всегда определяется относительно определенной
точки — оси вращ ения.
г
I
•Рис. 13. М омент силы тяж ести (Р) при разны х положениях
П ринято момент силы, вы зы ваю щ ий вращ ение по часовой
«стрелке, назы вать п о л о ж и т е л ь н ы м , а вы зываю щ ий дви­
жение против часовой стрелки — о т р и ц а т е л ь н ы м . Р авн ы е
по вел и чи н е и противополож ны е по зн ак у моменты взаим но
уравн овеш иваю тся.
С ледовательно, во вращ ательном движ ении сила действует не
ка к линейный вектор, а как момент силы, в зависимости и от ее
величины и от ее расстояния до оси вращ ения. Вместе с тем м е­
рой инерции во вращ ательном движ ении служ и т не м асса, а м о ­
м е н т и н е р ц и и , равный произведению массы на квадр ат
расстояния от центра массы до оси вращ ения.
32
Тогда ф орм ула II принципа Н ью тона ^ = т • а
вы раж ение. Умножим обе части равенства на г:
примет
иное
/ • г = т.-а-г,
заменим линейное ускорение (а) на угловое ускорение (г)
а = г-е ,
/ • г
=
т г 2 г.
П оскольку ( - г — это вращ аю щ ий момент силы /:
Ь г = М , то М = т г ^-г.
Величина т г 2, характери зую щ ая инертное сопротивление
вращ ению, н азы вается моментом инерции (/), тогда:
тела
М = /-е .
М омент силы, следовательно, зави сит от момента инерции и
углового ускорения, а момент инерции — от массы тела и к в ад р а ­
та ее расстояния от оси вращ ения.
Теперь сопоставим то, что нам известно о сходстве и различии
характеристик поступательных и вращ ательны х движ ений.
П оступательные движ ения
1. Причиной изменения линейной ско­
рости является сила.
2 . Е сли сум ма н сех вн ш чи х с и л , д ей ­
ствую щ и х на т е л о , ракна н у л ю , то
оно или д в и ж ет ся по инерц ии , или
о с т а е т с я в покое.
3. Если сумма всех внешних сил, дей­
ствующих на тело, не равна нулю,
то тёло движется с линейным уско­
рением'.
. Л и н ей н ое уск орен ие прям о п ропор­
ц и о н ал ьн о си л е и о б ратн о п ропорц и ­
он ал ьн о м а с с е т е л а .
Вращ ательные движ ения
!. Причиной изменения угловой скоро­
сти является момент силы.
2. Если сумма моментов сил, дейст­
вующих на тело, равна нулю, то
оно или вращается по инерции, или
остается в покое.
3. Если сумма моментов сил, дейст­
вующих на тело, не раина нулю,
то тело вращается с угловым уско­
рением.
4. Угловое ускорение прямо пропорци­
онально моменту силы и обратно про­
порционально моменту инерции т е л а .
Все действую щ ие на тело силы, проходящ ие через общий центр
массы (нейтральны е .си л ы ), можно заменить р а в н о д е й с т ­
в у ю щ е й силой. Моменты сил, не проходящ их через общий
центр массы, можно заменить г л а в н ы м
м о м е н т о м . Рав­
нодействую щ ая сила определяет то линейное ускорение, которое
сообщ ается центру массы тела, а главный момент — то угловое
3 З а к а з № 587
33
ускоренна, которое получает тело при вращ ении его вокруг цент­
ра млеем тела.
С ложное движ ение тела определяется равнодействую щ ей всех
центральных сил и главны м моментом.
Чтобы изучить причины движ ени я тела человека, необходимо
исследовать форму его движ ения и ее изменения при взаим одей­
ствии всех сил, действую щ их на тело.
В Н ЕШ Н И Е И В Н У Т РЕ Н Н И Е С И ЛЫ
П онятие о внешних и внутренних силах. Силы, влияю щ ие на
движ ение тела человека, м ож но разделить на внешние и внутрен­
ние. В н е ш н и м и силами дл я тела человека служ ат силы, при­
лож енны е к телу извне. Они вы р аж аю т взаимодействие тела чело­
века с внешней средой, с ее материальны ми телами. В этих случаях
действие и противодействие прилож ены , с одной стороны, к телу
человека и, с другой стороны, к другим телам вне его.
Точки прилож ения действия и противодействия л е ж а т одна
внутри тела человека, д р у гая вне его.
Внутренними
силам и д л я тела человека служат силы,
возникающ ие внутри тела при взаимодействии его частей. В этих
случаях действие и противодействие .имеют точки прилож ения
внутри тела человека.
Внешние силы, действую щ ие на тело человека в целом, мо­
гут быть перенесены к его центру массы , они могут и зм енять
его движ ение. В нутренние силы не могут бы ть прилож ены
к центру массы и поэтом у не м огут и зм енить его движ ения.
Они могут вы звать перемещ ение одних частей тела относительно
других, общий ж е центр м ассы всего тела не изменит своего.поло­
ж ени я в пространстве. Н а этом их свойстве основано движ ение
частей тела в полете, которое мож ет изменять вращ ение тела во­
круг его центра массы. Н о какие бы движ ения рук и ног человек
ни д е л а л в полете, тр а ек то р и я движ ени я центра м ассы его тела
от этого не изменится. Т олько внеш ние силы могут и зм енять дв и ­
ж ения всего тела в пространстве.
Д елен ие сил на внеш ние и внутренние относительно. О дна -и
та ж е сила м ож ет бы ть и внеш ней и внутренней, в зави сим ости от
того, относительно какого т ел а мы ее р ассм атр и в аем . Н априм ер,
сила разги бателя голени дл я всего тела человека — внутренняя
сила, но относительно костей голени эта сила — внеш няя.
Все тело человека мож ет р ассм атриваться к ак с в о б о д н о е
тело, когда оно не имеет препятствий к движ ению , когда д л я н е­
го возм ож ны перем ещ ения в лю бом н ап равлен и и. К таким сл у ­
чаям мож но отнести, н ап рим ер, полет в воздухе. Ч а щ е ж е тело
человека бы вает н е с в о б о д н ы м телом , когда д л я него не все
перем ещ ения возм ож ны . Н апр и м ер , при полож ении н а любой
поверхности нельзя перемещ аться за эту поверхность; при висе на
снаряде н ельзя п ерем ещ аться от точки подвеса, не оторвавш ись
от нее.
34
Все части тела человека являю тся несвободными телами, так
как они анатомически связан ы др у г с другом посредством сочле­
нений.
Л ю бы е препятствия, стесняю щ ие возмож ности перемещ ения
тела, назы ваю тся с в я з я м и . С вязи, действуя на тело, препят­
ствуют его свободным движ ениям . Они н азы ваю тся с и л а м и
с в я з и или с и л а м и - р е а к ц и я .
Нели р а сс м а т р и в а ть тело чел о века с точки зр ен и я закон ов
механики, то оно п р ед ставл я ет собою с и с т е м у тел, т. е. сово­
купность точек, движ ения которых зави ся т от всех остальны х то­
чек этой системы. Р а зл и ч а ю т в н е ш н и е с в я з и (они ограничипагат свободу перем ещ ени я всей систем ы , всего т е л а человека
В целом) и в н у т р е н н и е с в я з и (они п реп ятствую т относи­
тельному перемещ ению частей систем ы ).
Силы связи , к ак п а с с и в н ы е силы, сам и по себе не могут
мызвать дви ж ен и я. Они могут т о л ьк о и зм енять, за т о р м а ж и в ат ь
движение или п р еп ятство вать ему. В отличие от них в м еханике
различаю т д в и ж у щ и е , или а к т и в н ы е , силы , которы е мо­
гут приводить тело в движ ени е, т. е. могут вы зы в а ть п о ло ж и тел ь­
ное ускорение. В р езу л ьтате действи я внеш них сил м ож ет быть
либо ускорение тела, если ему не п реп ятствую т внеш ние связи,
либо деф орм ац ия.
К числу внеш них д л я т е л а чел о века сил относятся: сила т я ­
жести собственного тел а, силы р еакци и опоры, сопротивление
среды, а т а к ж е внеш ние отягощ ени я и сопротивления ф изиче­
ских тел (сн ар яды , п артнеры , противники и т. д .). К внутренним
для тела человека си л ам о тносятся: пассивны е силы опорноднигательного а п п а р ат а , внутренние р еакти вн ы е силы, в том чис­
ле силы инерции частей т ел а, и гл авн ы е активны е силы д в и га ­
тельного а п п а р а т а — силы тяги мы ш ц.
Внешние относительно т е л а че л о ве к а силы. Д л я всех вн еш ­
них сил хар ак тер н о то, что они возни каю т при взаим одействии
тела человека с другим и внеш ними т елам и . Н ачн ем с р ассм о тр е­
ния с и л ы т я ж е с т и .
Сила тяж ести, или вес тела, есть сила, с котсрой тело чело­
века п ритяги вается к зем ле. П о величине она р авн а р авн одей ­
ствующей сил тяж ести всех частиц т е л а человека. С ила тяж ести
Постоянна в данном м есте земно: о ш а р а , на одной и той ж е вы ­
соте н ад уровнем м оря. Н а эквато р е, вследствие суточного в р а ­
щения зем ного ш ар а, сила тяж ести меньш е; на полю сах по этой
же причине она больш е. С п одъем ом н а вы соту, по м ере у д а л е ­
ния от поверхности зем ли, сила тя ж е с ти у м ен ьш ается. Н о и с
опусканием в глубокую ш ах ту сила тяж ести стан о ви тся меньше:
г приближ ением тела к центру зем ли вверху о стается все ббль111пя м асса зем ного ш а р а , ко то р ая т а к ж е п р и тя ги вает тело в свою
4*Торону. В центре зем ли сила т яж ести бы ла бы р а в н а нулю.
Величина силы тяж ести по II принципу Н ью тона:
Р = Г П '& У
8*
35
где Р — вес тела, т — м асса тела, § — ускорение свободного п а­
дения тел, равн ое в пустоте 981 см!сек2*.
С ила тяж ести всегда н ап р а вл ен а отвесно вниз, по н ап р а в л е ­
нию к центру зем ли (линия т я ж е с т и ). Точкой п р илож ени я силы
тяж ести
(равнодействую щ ей) служ и т общ ий центр тяж ести
тела. Ц ентр тяж ести не я в л я е тс я м атер и ал ьн о й точкой в сам ом
теле человека; он м ож ет о к а за т ь с я и вне пределов т ел а. Э то л е г­
че понять, если вспомнить, что вектор силы тяж ести получен пу­
тем слож ен ия сил, что сила т яж ести есть р авн одей ствую щ ая, ко ­
то р а я могла бы зам ен ить все действи тельны е эл ем ен тар н ы е си­
лы тяж ести, если бы су щ ество в ал а в природе к а к еди н ая сила.
Рис. 14. Действие силы тяж ести Р
на наклонной плоскости:
N — норм альная
и 5 —к а с а т е л ь н а я ,
с о став л яю щ и е
ее
С тал о быть, и центр т я ж е с ти и сила тяж ести , п р и л о ж ен н ая к а к
равн одей ствую щ ая к центру тяж ести, — фиктивны , получены пу­
тем построений.
Н а наклонной плоскости сила тяж ести (Р) мож ет быть р а зл о ­
ж ена на составляю щ ие: нормальную , перпендикулярную к склону
(ЛО (сила д а вл е н и я ), и касательную , параллельную склону (5 )
(си ла соскальзы вания) (рис. 14).
С изменением п олож ен ия части т ел а человека в п ространст­
ве, при котором изменяется угол прилож ения силы тяж ести, ее
величина не и зм еняется; одн ако ее вращ аю щ и й момент, т. е. мо­
мент силы тяж ести, и зм еняется. Он м акси м ал ен при горизон­
тал ь н о м полож ении всего т е л а или части т ел а и р авен нулю,
когд а линия тяж ести (н ап р авл ен и е действия силы тяж ести ) про­
ходит через опору этой части т ел а. Н а рис. 15 п о казан о , что пле­
чо силы т яж ести и зм ен яется с переменой полож ен ия, ка к секу­
щ а я окруж ности.
*
Точнее § = 9 8 1 ,9 см}секг на ш ироте Л енинграда и 981,6 см/сек2 на ши
роте Москвы.
С ила тяж ести действует на тело ч ел о века всегда, но в з а в и ­
симости от условий это действи е бы в а ет р азлич ны м . О дно дело,
когда тело н аходи тся на опоре и не все его части могут о п у скать­
ся под действием силы тяж ести , к о гд а оп ора не д а е т им опус­
титься вниз. И ное дело, ко гд а тело н аходи тся в полете; там все
части его оди наково оп ускаю тся вн и з под действием силы т я ­
жести.
П ри действии силы тяж ести н а опору, ко то р ая я вл я ется с в я ­
зью, т а к к а к п реп ятствует движ ени ю тел а, в о зн и кает равн ое и
противополож но н ап р авл ен н о е противодействие. Э та сила н азы ­
вается р е а к ц и е й о п о р ы , или о п о р н о й р е а к ц и е й ; она
Рис. 15. Изменение момента силы т я ж е ­
сти при перемене полож ения тела
представляет собой силу связи. Р е а к ц и я опоры р а в н а по вел и ­
чине давлени ю и н ап р а вл ен а п ротивополож но силе д авл ен и я.
О на п рилож ена к центру поверхности, о казы ваю щ ей давлени е
па опору, если давл ен и е со вер ш ается на всю поверхность р а вн о ­
мерно.
В сл учаях д авл ен и я на опору неподвиж ного т ел а н аб л ю д ает­
ся с т а т и ч е с к а я р еакция опоры (рис. 16, а ) . Если тело давит
на опору вертикальн о, то стати ч еск ая реакци я опоры (К0) р авн а
носу тела (Р ) (статический ве с ). Е сли д авл ен и е на оп ору соверншет тело, имею щ ее ускорение, то к весу тела присоединяется
ш л а инерции; в этом сл у чае н аб л ю д ае т ся д и н а м и ч е с к а я
реакция опоры.
К огда ускорение т е л а н ап р авл ен о от опоры, то гда сила и нер­
ции ( Р { ) п р и б авл я ется к весу т е л а ( Р ) ; оп о р н ая р еак ц и я ( # 1)
37
плп ом н тси Лолмпе песа т е л а па величину силы, п рям о пропориипмлльиую м ассе тела и его ускорению . Т ак бы вает при о т т ал ­
кивании человека от опоры вер ти к ал ьн о пперх (рис. 16, б).
К огда ускорение тела н ап р авл ен о в сторону опоры, часть сил и тяж ести как бы трати тся на это ускорение; тогда давление на
опору (динам ический вес) и о п орная р еак ц и я (/?г) по величине
меньше силы тяж ести. З д е с ь сила инерции, будучи направлена
от опоры, уменьш ает действие силы тяж ести па оперу. Т ак бы­
вает, наприм ер, в слу чаях , когда в н ач ал е быстрого приседания
тело оп ускается с ускорением , нап равлен н ы м к опоре (рис. 16, в ) .
То ж е сам ое н аб л ю д ается в конце бы строго вы прям ления ног,
когда вес тела уж е за м е д л я е т движ ени е тела вверх: отрицатель­
ное ускорение (зам ед л ен и е скорости подъем а) уж е . н ап равлен о
в это врем я вниз. Этим уменьш ением давл ени я на опору поль­
зую тся в сл ал о м е, чтобы легче сместить л ы ж и под углом при
входе в поворот.
Рис. 16. Опорные реакции:
а)
с т а т и ч е с к а я,
б)
и
в ) — д и н ам и ческ и е
Е сли давл ен и е н ап р авл ен о к опоре не п ерпендикулярно, то и
сила реакции опоры н акл о н ен а к поверхности опоры. В этом
случае ее м ож но р а зл о ж и т ь на норм альную (перпендикулярную ^
и танген ци альную (касател ьн у ю ) составляю щ и е. Если поверх*
ность гори зон тальн а, то н о р м альн ая со ставл яю щ ая (Яд-) служит
подпором против веса т ел а, а танген ц и альн ая со ставл яю щ ая
(/? т } препятствует перемещ ению тела по поверхности опоры
(рис. 17). Эта тан ген ц и ал ь н ая со ставл яю щ ая реакции опоры хо­
рошо и звестна к ак с и л а т р е н и я . С ила трения проявляется
и при покое, и при движ ении одного тела по другом у. Р азл ш
чаю т трение ско л ьж ени я и трение качен ия.
•
38
Трение с к о л ь ж е н и я это т а к о е трение, когда тело сколь­
зит по опоре, не отр ы в аясь от нее. С ил а этого трени я пропорци­
он альн а н орм альном у давлени ю т ел а на поверхность опоры:
т= л с - л г,
где Т — сила трения, К — коэффициент трения, N — нормальное
давление.
К оэф ф и ци ен т трени я зави си т от х а р а к т е р а трущ ихся поверх­
ностей. Так, коэф ф ициент трени я ско л ьж ен и я лы ж по снегу без
см азки 0,06, а при хорош о подобранной м ази 0,02. С оответствую ­
щ ая см азка ум еньш ает трение скольж ения.
К оэф ф и ци ен т трени я покоя (стати ческий ) больш е, чем к о эф ­
фициент трени я ско л ьж ени я (ди н ам и чески й ). Т ак, д л я двух вы ­
ш еназванных случаев коэффициент трения покоя соответственно
Рис. 17.
Опорная реакция при
острым углом
давлении
под
равен 0,16 и 0,50. Х орош ая л ы ж н а я м а зь д л я гонок обеспечивает
хорош ее сцепление лы ж и со снегом при ее остан овке во врем я
оттал ки ван ия и хорош ее скол ьж ен и е лы ж и в движ ении. Т а к а я
мазь отл ич ается м алы м коэф ф ициентом трени я ско л ьж ени я и
больш им коэф ф ициентом тр ени я покоя.
Трение к а ч е н и я — это т а к о е трение, ко гд а тело не ско л ь­
зит, а кати тся по опоре. Т а к к ак зд есь сила трения сопроти вляется
вращ ател ьн ом у движ ению , п риходится говорить не о силе треиия, а о мом енте трения. Он т а к ж е зави си т от нормального
давления: М = К ' Ы, где М — мом ент трения качения (п р о изве­
дение силы трения на радиус перекаты ваем ого т е л а ),
К — коэф ф ициент трени я качен ия,
IV — норм альное давление.
К оэф ф ициент трени я качен ия и зм ер яется в единицах длины .
Трение при качении обычно меньше, чем при скольж ении. П ри ­
менение соответствующ ей смазки (например, для гоночного вел о ­
сипеда) зн ачи тельн о ум ен ьш ает трение качения.
Но иреми п ередви ж ени я человека в воздушно?! или водной
сред? тело человека испы ты вает с о п р о т и в л е н и е
среды
(Л- Оно зависит от площ ади лобовой поверхности сопротивле­
ния тела (5 ) , от коэф ф и ц иента обтекаем ости тела при данной
плотности среды (К) и к в а д р а т а скорости д в и ж ен и я т ел а отно­
сительно среды (у):
/ = $ . % . V*.
С ум еньш ением лобовой поверхности у м ен ьш ается сопротив­
ление среды (рис. 18). О собенно сильно па сопротивлении среды
о т р а ж а е т ся изм енение скорости движ ения. О громное значение
им еет и плотность среды. Т ак, сн ар яд, который в безвоздуш ной
а
8=0,5 м 2
Рис. 18. Зависим ость сопротивления среды от полож ения тела
среде пролетел бы 24 км, в воздухе, при прочих равны х у слови ­
ях, п ролетает то л ько 7 км. П лотность воды больш е плотности
воздуха в 820 р аз, П оэтом у при плаван ии , гребле м ож но п ередви­
гаться, о ттал ки вая сь от воды , в то вр ем я к а к от во зду х а человек
не м ож ет оттолкнуться без специальных приспособлений. При
40
очень больших скоростях влияние величины скорости больше,
чем в кв адрате.
Соверш енно ясно, что действи е среды м ож ет бы ть не только
при движ ении тела, но и при движ ении среды относительно не­
подвиж ного тела (поры в ветра, у д а р во л н ы ).
Внешние отягощ ения и сопротивления физических тел могут
быть очень разнообразны . Н априм ер, это м ож ет быть действие
силы
тяжести
других
тел
(вес ш танги при ж им е;
верхний партнер в групповом акр о бати ческо м уп раж н ен и и; про­
тивник в борьбе при отры ве его от ко в р а).
К ак внеш ние силы могут быть р ассм отрены с и л ы и н е р ц и и
д р у г и х т е л (наприм ер, силы инерции лы ж и и обуви в л ы ж ­
ном ходе; сила инерции ядра при толкании; си л а инерции штанги при рывке; сила инерции т ел а противника в борьбе при
броске; сила инерции м яча при о стан о вке его в ф у тб о л е). Силы
инерции внешних тел действую т на человека как напор, когда
человек уменьш ает их скорость или изменяет н ап равление дви­
ж ения (в сторону от себ я), и как сопротивление, когда он увели­
чивает их .скорость или изм еняет н аправление движ ения
(в
сторону к себе).
При физических у праж нениях с партнером или противником'
их мышечные силы д л я другого спортсмена то ж е могут п р оявля­
ться как внешние силы. Н априм ер, акр о бат поднимает партнера
вверх в стойку на кистях; борец проводит силовой прием, пере­
ворачивая противника на спину.
И з числа всех внешних сил, действую щ их на человека, только
силы реакции опоры, в том числе и силы трения, являю тся сила­
ми связи, пассивными силами. О ни не могут сами по себе вы ­
звать движ ения. Все остальные внеш ние силы могут быть актив­
ными, д в и ж у щ и м и с и л а м и, т. е. вы зы ваю щ им и движ ения
Тела человека.
Все без исключения внешние силы могут быть т о р м о з я щ и ­
м и силами — изменять направление движ ения, уменьш ать ско­
рость движ ения до полной его остановки.
В нутренние силы т ел а чел о века. Д л я всех внутренних сил х а ­
рактерно то, что они возникаю т внутри тела человека при в заи ­
модействии сам их частей тела человека друг с другом. Они
могут изменять взаим ное располож ение частей тела в пределах,
допускаемы х их связям и . Н о они не могут сообщ ить движ ение
всему телу в целом, если нет хотя бы пассивной внешней силы.
Ннутреппие силы тела человека м ож но разделить на три группы:
I) силы пассивного сопротивления тканей, 2 ) внутренние р еак­
тивные силы и 3) силы тяги мышц.
Силы
пассивного
сопротивления
т к а н е й за­
висят главны м о бразом от с т р о ен и я . двигательного апп ар ата,
но могут та к ж е зависеть и от особенностей морфологии внутреР1пих органов. В первую очередь следует назвать сопротивление
к о с т е й . Кости сл у ж ат твердой опорой тела, о бразуя скелет.
Они, к ак рычаги, передаю т действие силы с одного пункта на
41
другой. Пллпчис твердого скелета позволяет р ассм атривать тело
человека с точки зрения механики, ка к систему тверды х неизме­
няемых тел,
Значительную роль в д виж ени ях играет сопротивление
м я г к и х т к а н е й — суставных сумок, связок, апоневрозов, межмышечных перегородок, фасций. О собое место зан им ает сопро­
тивление мышц, которые, растяги ваясь, торм озят и остан авлива­
ют движ ение. О днако вряд ли мож но считать сопротивление
мышц в Ж'ивом организме чисто пассивным. Во в р е м я р астяги ва­
ния мышцы в ней возникаю т проприоцептивные чувствительные
импульсы, которые не могут не вы звать ее активного реф лектор­
ного напряж ения. Таким образом , «пассивное» сопротивление
мышц может рассм атриваться весьма условно.
При различны х полож ениях тела человека внутренние о р га ­
ны могут значительно перемещ аться. С ледовательно, можно
ож идать, что сопротивление фиксирую щ его апп арата внутренних
органов (брю ш ина, связки, бры ж ж ейка, крупные сосуды и др.)
м ож ет быть источником внутренних сил сопротивления движ ени ­
ям.
В язкость мыш ц, сила тр ени я м еж ду отдельны м и орган ам и
т а к ж е играю т известную роль в сум м е внутренних сил, вл и яю ­
щих на движ ения.
Д ви ж ен ия частей т ел а человека, как бы ло р азо бр ан о выше,
все время выполняются с ускорениями — нормальны ми и тан ­
генциальны м и. Н о р м ал ьн ы е ускорения (ц ентрострем ительны е)
вы званы центростремительными силами (сопротивление костей
и мягких тканей, которые укрепляю т су ставы ); тангенциальны е
ускорения вы званы как активны ми движ ущ ими силами
(тяга
м ы ш ц), т а к и тормозящ ими силами (пассивное сопротивление
т к а н е й ).
Ускорения частей тела вы зы ваю т сопротивления масс этих
частей тела: эти сопротивления проявляю тся в виде сил инерции
этих масс. Силы инерции передаю тся через те ткани, которые
вы звали эти ускорения как р е а к т и в н ы е
(отраж енны е) си­
л ы — в виде рывков, толчов, тяги, напора. Такие реактивные
силы передаю тся не только соседним частям тела. Они по цепи
звеньев могут п ередаваться и к отдаленны м частям тела, вы зы ­
вая новые, постепенно затухаю щ ие реактивные силы. К ак пример
типичной реактивной силы рассмотрим силу маха.
При маховом движ ении рукой или ногой к концу движ ения
р астяги ваю тся и н ап р ягаю тся м ы ш цы -антагонисты , торм озящ и е
движ ение. Возникает торм озящ ее (отрицательное)
ускорение
руки или ноги, в р езу л ьтате во зн и кает сила инерции за т о р м о ж е н ­
ной конечности (Г ). Ч ер ез мышцы, которы е зато р м о зи л и м ах о ­
вое движ ение, действие силы инерции передается как реактивная
сила туловищ у. Если маховое движ ение вы полняется вперед и
вверх, то к концу этого движ ения туловищ е получает рывок
(реактивная сила маха /?) то ж е вперед и вверх и некоторое вр а ­
щение (момент силы инерции (М) (рис. 19).
42
Внутренние реактивны е силы п роявляю тся всегда при д в и ж е­
ниях с ускорениями, как силы инерции частей тела. А ускорения
всегда бываю т при движ ениях человека. С ледовательно, реакти в­
ные силы всегда сущ ествую т при лю бых движ ени ях человека.
П ри движ ениях значительных масс т ел а с больш ими ускорения­
ми эти силы и граю т зам етную р оль в вы полнении движ ении.
Д виж ения небольших масс частей тела с малыми ускорениями
вы зы ваю т незначительные реактивны е силы, действие которых
практически не заметно.
С оответствую щ ие реакти вн ы е силы могут быть вы зван ы и
Главными силами среди всех сил, влияю щ их на движ ения
человеческого тела, являю тся силы т я г и м ы ш ц . И з числа всех
внутренних сил это с физиологической точки зрения единствен­
ные активные силы. Б ез их участия не происходит ни одного
движ ения человека. Д а ж е пассивны е движ ения в упраж нениях
на расслабление начинаю тся с изменения нап ряж ен ия мышц.
М ышцы влияют на движ ения своей тягой, которая передается
через кости, как через рычаги. В одних случаях ярко проявляет­
ся вращ аю щ ая способность силы мышц, действует момент силы
мышц. В других случаях мышцы, о к р у ж а я сустав, способствую т
его укреплению, действуя как р астяж ки . В некоторых случаях
мышцы действуют давлением своей боковой поверхности (н а ­
пример. давление мышц стенки ж ивота и меж реберны х мыш ц
при натуж ивании во время ж им а ш танги).
Д альнейш ий разбор условий работы мышечной силы прово­
диться здесь не будет ввиду того, что последую щие главы в
43
основном посвящ ены изучению особенностей деятельности мышц.
Взаимодействие внутренних и внеш них сил. Д ви ж ен ия чело­
века всегда происходят в услови ях о круж аю щ ей внеш ней среды,
с которой он неразры вно связан , находится в непрерывном
взаимодействии. О дна из простейш их сторон этого взаимодейст­
вия — механическое взаимодействие тела человека с окруж аю щ ей
физической средой при его движ ениях. Рассм отрим это взаи м о ­
действие только с одной, узкой, стороны — с точки ?рения м еха­
ники движ ений, которая р азби р ается в настоящ ей главе. Н а
движ ения человека все врем я влияю т внеш ние силы, возникаю ­
щие меж ду телом человека и внешней, средой. Д ействие этих сил
вы зы вает соответствующ ие изменения в движ ениях человека, з а ­
ставляет его учитывать и п реодолевать их, использовать их или
нейтрализовать. В этом реш аю щ ую роль играю т силы тяги мышц.
Внешние силы вы зы ваю т появление соответствую щ их внутренних
сил, определяю т в известной мере их величину, направление, вр е­
мя действия и другие особенности.
С другой стороны, человек, действуя при помощи сил тяг*
мышц в условиях внешней среды, не только сам приспособляется
к ней, но и приспособляет ее к .своим потребностям, перестраи­
в а я ее, используя предоставляем ы е ею возможности.
К ак внешние силы обусловливаю т соответствующ ие внутрен­
ние силы, так и внутренние силы вы зы ваю т появление ряда
внешних сил. Н апример, футбольный мяч ударился о вратаря
(внеш няя си л а). Это обусловли вает появление внутренних сил —
напряж ения тех мышц, которые о стан авливаю т полет мяча и
удерж иваю т его. Внутренние силы мышц, вы прямляю щ их ноги
пловца при повороте в бассейне, вы зы ваю т появление внешних
сил — опорных реакций по-воротного щ ита.
Внутренние и внешние силы неразры вно связаны
м еж ду
собой, находятся в единстве, непрерывно взаимодействую т друг
с другом. При всем многообразии внутренних и внешних сил,
качественном р азн о о бр ази и их все они я вл яю тся м атери альны м и
силам и, обусловливаю щ им и н еисчерпаем ое богатство во зм о ж но ­
стей движ ений человека,
Говоря о единстве материальны х сил, внутренних и внешних
дл я тела человека, нуж но ещ е р аз подчеркнуть, что из всех сил
только мышечные относятся к активным силам человека. П ри• м ен яя мышечные силы, чело век приспособляется к условиям
внешней среды, использует внешние силы, вы зывает и изменяет
их, вы полняя всевозмож ны е действия. П ри помощи мышечных
движ ений проявляется деятельность человека. Н е только ф и зи ­
ческий, но и умственный тр у д (наприм ер, речь, гтсьм о , м узы ка,
пение и т. л.) получает вы раж ение в движ ениях. «Все бесконеч­
ное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности
сводится окончательно к одному лиш ь явлению — мыш ечномудвиж ению . Смеется ли ребенок при виде игрушки, улы бается ли
Гарибальди, когда его гонят в изгнание за излишнюю лю бовь к
родине, дрож ит ли девуш ка при первой мысли о лю бви, создает ли
44
Н ью тон мировы е зако н ы и пиш ет их н а б у м а ге — в езд е конечным
ф актом явл яется мышечное движ ени е» (Сеченов И. М .)*. Труд
человека, вся его общ ественн ая деятел ьн о сть, вы п о л н яем ая при
участии второй сигнальной систем ы , не м о ж ет осущ ествляться
без мышечной деятельности. И так, рассм нтривая в биомеханике
лиш ь одну сторону работы мы ш ц — действие их к ак механиче­
ских сил, н ел ьзя за б ы ва ть , что в р або те мы ш ц о т р а ж а е т с я вы с­
ш ая н ервная д еятельн ость чел о века.
м
ЗА К О Н Ы РЫ Ч А ГА И РА БО ТА М Ы Ш Ц
Условия равн о веси я р ы ч ага. Р ы ч а г п р ед с та вл я ет собой простейшую маш ину, свойства которой бы ли известны ещ е во в р е ­
мена А рхим еда, более 22 веков н азад . . Р ы ч аг с л у ж и т д л я пе­
редачи действия силы на 'расстояние. П ри этом передача силы
мож ет 'быть с .потерей части ее, с вы игрыш ем в силе или без изме­
нения ее величины.
В ш ироком смысле слова ры чагом н азы ваю т твердое тело, ко­
торое м ож но в р а щ а т ь вокруг неп одви ж ной оси. Р ы ч аг н аходится
под действием сил, которые располож ены в плоскости, перепендикулярной к его оси. Все силы, действую щ ие на рычаг, можно
свести к двум равнодействую щ им силам , которы е стр ем ятся
повернуть ры чаг в проти воп олож ны е стороны. К а ж д а я р авн о ­
действую щ ая сила действует на оп ределенном расстоянии от оси
вращ ени я, о б р а зу я соответствую щ ий м ом ент силы.
Кости в двигательном ап п ар ате человека представляю т собой
твердые тела, которые могут вр ащ аться вокруг осей суставов.
Н а .кости, к ак на рычаги, действую т силы мышечной тяги и сопро­
тивляю щ иеся им силы. К ак бы ни были располож ены эти силы, их
мож но свести к двум равнодействую щ им противополож ного дей ­
ствия, располож енны м в плоскости, перпендикулярной к оси в р а ­
щения.
Возмож ны два случая разм ещ ени я сил, действую щ их на рычаг.
В ры чаге первого рода обе силы н аправлены в одну сторону, а
ось вращ ения (точка опоры ) расп олож ен а м еж ду точкам и п ри ­
лож ения сил.
П рим ером первого рода м о ж ет сл уж и ть р а б о т а мы ш ц при
удерж ании головы. С ила т яж ести головы проходит кпереди от
атлан то-заты л о чн о го сочленения. П ротиводей ствуя моменту силы
тяж ести головы , о к а зы в а ет тягу за ты л о ч н а я груп па мы ш ц —
разги бател ей головы, которы е имею т точку п р илож ени я По д р у ­
гую сторону от оси вращ ени я головы.
Д ействие силы на рычаг определяется ее вращ аю щ им момен­
том. Величина момента силы зави сит от величины п л е ч а с и л ы
(г ), т. е. от того, на каком расстоянии н аходится н ап р авл ен и е дей ­
ствия силы от оси вращ ения. П лечо силы равно перпендикуляру,
опущ енному из оси вращ ения на направление силы. Д л я равн ове­
сия рычага необходимо, чтобы действую щ ие на него моменты сил
* И. М. С е ч е к о в. Избр, произвед., т. 1, АН СС СР, 1952, стр. 9.
45
3
л и л » (шипы по воли'лш е и противополож ны по знаку. Н апример,
ю лопл находится в равновесии в том случае, если момент силы
тяги злты лочны х мыш ц (М - г) р авен по величине м ом енту силы
тяж ести головы {Р-Г\) (рис. 20, а).
Рис. 20. Ры чаги первого рода
В рычаге второго рода обе силы имеют разны е направления,
а точки их прилож ения располож ены по одну сторону от оси вр а ­
щ ения ры чага. Н апри м ер, при у дер ж ан и и гр у за в руке, согнутой
в локтевом суставе, сила сги бател ей локтевого су става н ап р авл е-
па вверх, а сила тяж ести п р едп лечья, кисти и гр у за — вниз. О бе
силы направлены в разны е стороны и л е ж а т по одну сторону от
оси рычага (локтевого сустава) (рис. 21).
Если сила прилож ена к рычагу под прямым углом, то она вся
вы зывает движ ение (вращ ение) ры чага (рис. 22, а). П лечо силы
(/•]) тогда равно расстоянию от точки опоры д о точки прилож ения
силы (плечо рычага а ).
Если сила прилож ена к ры чагу под острым углом (90° — а ) , то
часть силы (ее норм альная составляю щ ая Ры) действует вдоль
рычага и не м ож ет участвовать в его движ ении. Д р у га я часть си­
лы (ее тан ген ц и ал ь н ая с о ста вл я ю щ а я
действует перп енди ку­
лярно к ры чагу и вы зы вает т ан ген ц и альн о е ускорение, т. е. дви­
ж ение ры чага. П лечо силы (г2) в этом сл у чае меньш е плеча
рычага (а ) ; момент силы меньш е, чем при действии силы под
прямым углом к рычагу (рис. 22, б).
,
\
]
у
М -Га-Гъ,
М2 ~ Р- - г г - П - а
Мг
<
м,
>
М3 -
Ъ
=
м3
мг =мг
Рис. 22. Действие силы на ры чаг под углами: а) прямым,
б) острым, в) тупым
П ри действии силы под тупым углом момент силы т а к ж е мень­
ше, чем при действии ее под прямым углом. Н а рис. 22 легко з а ­
метить, что при остром и тупом углах, отличаю щ ихся от прямого
угла на одинаковую величину (9 0 ° — а и 90° + а ) , момент силы
п обоих случаях одинаков. С ледовательно, когда сила действует
под прямым углом, момент е е — наибольш ий из возмож ных.
Только в первом сл у чае сила мы ш цы п р и ж и м ает кость к оси су­
става, а во втором случае оттягива'ет.
Д ей стви е мыш ц и а кости, к а к на ры чаги. Е сли мы ш ца, н ап р я ­
гаясь, удерж ивает часть тела неподвиж ной, уравн овеш ивая момент
силы сопротивления, то ее работа н азы вается у д е р ж и в а ю ­
щ е й . Во время вы полнения удерж иваю щ ей работы дли на мышцы
пс изменяется.
Если мы ш ца р азви вает такую силу тяги, что ее мом ент силы
становится больш е, чем момент силы сопротивления, то происхо47
лит Д1ШЖ1ЧПМ' п сторону тяги мышцы и мыш ца укорачивается.
Тнкяя работа мышцы н азы ва е тся п р е о д о л е в а ю щ е й ,
Н аконец, в случае, когда момент силы тяги мышцы меньше,
чем момент силы сопротивления, движ ение происходит в сторону,
противоположную тяге мыш цы; мыш ца растягивается, соверш ая
у с т у п а ю щ у ю работу.
Р абота в механике рассм атривается к ак мера действия силы.
С точки зрения механики работа производится лиш ь тогда, когда
какое-либо тело движ ется под действием приложенной к нему си­
лы в сторону действия этой силы. Тогда произведение этой силы
на путь, на котором действовала эта сила, назы вается р а б о т о й
силы ( /4 = ^ - 5 ) . С ледовательно, мы ш ца при удерж иваю щ ей р а ­
боте не соверш ает механической работы.
Действительно, при неподвиж ном полож ении частей тела внеш .
ней механической работы нет. О днако мыш ца затр ачи вает извест­
ное количество энергии, чтобы развить необходимое напряж ение.
Во время уступающей работы мыш ца р астяги вается и меш ает дв и ­
ж ению ; м еханическую р аб о ту зд есь соверш ает д р у га я сила (н а ­
пример, сила тяж ести ). Э та механическая работа затрачи вается
на растягиван-ие мышцы.
С физиологической ж е точки зрен ия, м ы ш ца и при у д е р ж и в а ­
ющей и при уступаю щ ей р аб о те (остается ли она статически н ап ­
ряж енной или растягивается, затр ачи вая энергию) вы полняет ф и­
зиологическую работу. У держ иваю щ ая работа мышцы здесь рас­
см атривается к ак статическая, а п реодолеваю щ ая и у ступаю щ ая—
как динам ическая работа. Статическую работу мышцы Ш ово
предлож ил считать приблизительно пропорциональной произве­
дению силы на время ее действия.
П ри изучении работы мы ш ц н адо учиты вать работу и других
сил. Р аб о та силы тяж ести (веса) не зависит от вида траектории
пути. О на зависит только от разности высот начального и конеч­
ного полож ений тела (Л ):
А = Р -к.
С ила упругости (Р = е - / где Р — сила упругости, г — коэф ф и­
циент упругости и / — величина д еф орм ац ии ), возвращ ая упругое;
тело к исходной длине, соверш ает работу, пропорциональную ко­
эффициенту упругости и величине деформации:
Р аб о та силы во вращ ательном движ ении пропорциональна мо­
менту силы { М ) и углу поворота (<р):
Л = М ’%.
Если сила действует под углом к направлению перемещения
тела, работа силы р авн а работе ее составляю щ ей, действую щ ей в
направлении движ ени я. Р а б о т а равн одей ствую щ ей нескольких
сил равн а сум м е р аб о т ее составляю щ и х.
Р авн ы е работы могут быть соверш ены разны ми силами, при­
лож енными к рычагу, действовавш им и на разны х отрезках пути:
т о гд а
Л. _
Иначе говоря, последняя ф орм ула в ы р аж а е т «золотое правило»
механики, впервые отчетливо сф орм улированное Л еонардо да
Винчи: если на одном плече ры чага (длинном) имеется выигрыш
в силе, то на другом плече (коротком ) будет проигрыш в пути.
В двигательном апп арате человека мыш цы обычно проигры­
вают в силе, за т о д аю т вы игры ш в пути.
М ерой работоспособности силы с л у ж и т м о щ н о с т ь работы
силы, ка к количество работы в единицу времени.
В поступательном и вращ ательном движ ени ях мощ ность {И)
равна работе (Л ), деленной на вр ем я (():
В поступ ательн ом д в и ж ен и и :
N ~
Во вр ащ ател ьн о м дви ж ен и и :
где М ]— момент силы,
<и— узловая скорость.
П ри определении работы мы ш ц мож но измерить мощ ность
лиш ь их внеш ней работы , но н ел ьзя, к а к у ж е у казы вал о сь, и зм е­
рить работу статически н апряж енны х мыш ц и физиологическую
работу, не переходящ ую в механическую энергию.
4 З а к а з № 587.
Глава 3
БИОМЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ДВИГАТЕЛ ЬНО ГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА
К оста, их соединения и мышцы отличаю тся биомеханическими
свойствами, которые определяю т их роль в движ ениях. В этой
главе будут рассмотрены лиш ь общие свойства двигательного ап ­
п арата, а та к ж е распределение масс частей тела, влияю щ ее на
двигательны е .возможности. В озрастны е и половые особенности
двигательного апп арата здесь не приводятся, так как морфологи­
ческие особенности рассм атриваю тся в курсе анатомии, а ф унк­
ц ион ал ьны е— в целом ещ е м ало 'исследованы.
С биомеханической точки зрен ия двигательны й ап п ар ат чело­
века им еет определенны й п лан строения. К а ж д а я часть т е л а
имеет ж есткий внутренний (осевой) скелет, состоящ ий из костей.
Кости тела человека соединены в общий скелет тела при помощи
сращ ений (они м алоподви ж н ы или чащ е всего неподвиж ны ) и
суставов (больш инство их обеспечи вает ш ирокие возм ож ности
дви ж ен и й ). М ыш цы, п риращ енны е своими концам и к костям , и з­
меняя свои н ап р яж ен и я (силу т я ги ), о бусловли ваю т движ ения.
Ч асти двигательного а п п а р а т а п редставляю т собой органы опо­
ры и движ ени я.
С К Е Л Е Т И СВОЙСТВА КОСТЕЙ
С келет служ ит механической основой не только двигательногоапп арата, но и всего орган изм а человека. О т строения скелета з а ­
висят его функции в организме. П ротиводействуя силе тяж ести и
передавая действие всех сил, прилож енных к телу человека, ске­
лет служ и т твердой о п о р о й , вы полняет опорную функцию. П од­
виж ны е соединения костей, посредством главны м о бразом суста­
вов, обеспечиваю т д в и г а т е л ь н у ю функцию скелета; кости
играю т роль подвижных рычагов. К роме того, кости образую т
стенки р я д а полостей (черепа, грудной клетки, т а за и др.) и этим
вы полняю т з а щ и т н у ю функцию. В биомеханике физических
упраж нений наибольш ую ро л ь играю т опорная и д вигательная
функции костей.
50
С вязь формы и строения костей с их ф ункцией. М орф ологи я <
костей скелета нер азр ы вн о с в я за н а с их ф ункцией. «М орфологи- :
ческие и физиологические явл ен и я, ф о р м а и ф ун кц ия обусловли ­
ваю т взаимно др у г друга» (Э нгельс)*.
М орфология орган а соответствует его функции. Так, кости
скелета испытываю т нагрузки на сж ати е, изгиб, растяж ени е и кру.
чение. В этих сл у ч аях источникам и н агр у зки с л у ж а т обычно силы
тяж ести и инерции частей тела и тяга мышц, а т а к ж е воздействие
опоры, внешних тел, внешней окруж аю щ ей среды.
С ила тяж ести тела и отягощ ений, а т а к ж е опорные реакции в
опорных полож ен иях действую т к а к н агр у зки на с ж а т и е .
Р азл и чаю т нагрузки статические, которы е постоянны по величине,
и динамические. П оследние обусловлены силами инерции, изме­
няю тся и могут до сти гать больш их величин. Д ин ам ич ески е н а ­
грузки на сж ати е, н ап рим ер при п ризем лении, бы ваю т в
несколько р а з больш е, чем статические.
К огда кости действую т к ак рычаги, то силы мышечной тяги,
опорные реакции в суставах, силы тяж ести и инерции сл у ж ат н а­
грузкам и на и з г и б . Те ж е силы при висах, во в р ащ ател ьн ы х
движ ени ях на с н а р я д а х я в л я ю тся н агр у зкам и на р а с т я ж е ­
н и е . П ри вращ ательны х д виж ени ях вдоль продольны х осей ко­
стей силы инерции и опорные реакции действую т ка к н агрузки на
к р у ч е н и е (рис. 23).
М еханические свойства костей, обеспечиваю щ ие сопротивление
этим нагрузкам , зави сят от р яда причин. Н а механические свой­
ства кости как орган а вли яет ее химический состав. О рганическое
вещ ество кости (оссеин) обеспечи вает ее эластичность. Н ео р ган и ­
ческие вещ ества — углекислы й и фосфорнокислый кальций, хло­
ристый натрий и другие влияю т на прочность кости. О т их содер­
ж ани я зависит ее твердость и прочность. С возрастом в костях
увеличиваю тся отлож ения извести и уменьш ается количество во­
ды, поэтому кости стан о вятся м енее гибкими, более х р у п ­
кими.
Химический состав костей зави сит не только от возраста, но
п от со става пищи. Т ак, у щ енков, п итавш и хся молочной и мясной
пищей, в костях оказалось почти в 2 р а за больш е неорганических
веществ и почти в три р а за меньш е воды, чем у щенков, п итав­
шихся одной расти тельн ой пищей.
Кости, вы держ иваю щ ие больш ие нагрузки (бедра, позвонки),
со д ер ж ат больш е извести, чем кости, несущ ие меньш ую н агр у зку
(трубчаты е кости верхних кон ечностей). Т аки м о бразом , состав
костей, а отсюда и их механические свойства зави сят от возраста,
питания и нагрузки.
Расп редел ен и е вещ еств а кости отл ич ается к а к бы особой
экономичностью .
П лотное (ком пактное) вещ ество, находящ ееся па поверхности
плоских и коротких костей и в стенках ди аф иза трубчатых
• Ф. Э н г е л ь с . Д и алекти ка природы, Госполитиздат, 1950, стр. 247.
51
.остЫ'1, обусловливает больш ую их прочность в м естах н аи боль­
шей нагрузки. Костные перекладины губчатого вещ ества расп ола■аются по направлению наибольш его действия сил. Д линны е кости
юнечностей 'имеют трубчатое строение (полые внутри). П оэтому
Рис. 23. Н агрузки на кости скелета на:
а) сж а ти е , б) изгиб , б) р а с тя ж е н и е, г) к ручение
они отличаю тся вы сокой прочностью и в то ж е врем я легкостью .
Э то имеет сущ ественное значение д л я движ ений: позволяет совер­
ш ать их быстро и точно.
З а п а с прочности у костей, когда силы действую т на них в
направлении обычных нагрузок, очень велик. Так, при весе чело­
века в 70— 80 кг к а ж д а я больш еберцовая кость вы держ ивает
статическую н агрузку 1500— 3000 кг. П ереломы костей обычно
наблю даю тся лиш ь при у дарах, когда в течение мгновений дей­
52
ствую т огромные ударны е (мгновенные) силы, в десятки р аз
превыш аю щ ие обычные нагрузки.
Т аким образом , форм а и строение костей соответствую т их
функции; вместе, с тем функция о казы вает сущ ественное влияние
на их морфологию. П од влиянием физической н агрузки в течение
ж изни чел овека и зм ен яется строение костей. У вели чи вается то л ­
щ ина слоя плотного вещ ества трубчаты х костей и количество
остеонов в нем, изм еняется расп олож ен и е перекладин губчатого
вещ ества в эпиф изах трубчаты х костей и в коротких костях. Р а с ­
полож ение пластин губчатого вещ ества зависит не только от
статической н агрузки на кость, но и от функций отдельных мышц,
прикрепляю щ ихся к кости. С изменением функций мышц, н а ­
пример при параличе, изменяется и располож ение пластин.
П од действием тяги мыш ц увеличиваю тся разм еры неровно­
стей поверхности костей: выступы, отростки, линии, гребни, бугры,
бугристости, ш ероховатости, вер телы и т. п. Н а р ен тген ограм м ах
м ож но по этим п р и зн акам отличить толчковую ногу легко атлета,
ударную ногу футболиста, если он привы к бить с одной ноги,
ударную руку боксера, .когда он в бою пользуется обеими руками
неодинаково, «рабочую » руку п равш и и левш и и т. д. (К урач ен ко в).
В ынужденное бездействие после травм ы или при п араличе
вы зы вает атрофию кости, сущ ественную перестройку ее структу­
ры. Кость приобретает более простую структуру, в ней ум ен ьш ает­
ся количество остеонов и плотного вещ ества, изменяется располо­
ж ение перекладин губчатого вещ ества, уменьш аю тся неровности
поверхности, если бездействую т соответствую щ ие -мышцы.
В заимное располож ение костей в скелете. Осевой скелет пред­
ставлен позвоночным столбом, который состоит и з р яда утолщ аю ­
щ ихся кн изу коротких костей — п озвон ков — и р а сп о л агаю щ и х ­
ся м еж ду ними меж позвоночных дисков. Д лин ны е и короткие
связки позвоночного сто лб а своей уп ругой тягой стр ем ятся сбли ­
зить позвонки. Студенистые ж е я д р а меж позвоночных дисков,
окруж енны е спирально располож енны м и волокнам и хрящ евой
ткани, стрем ятся отдалить т ел а позвонков друг от друга. М еж ду
соседними позвон кам и возм ож ны д в и ж ен и я вокруг всех осей,
ограничиваем ы е х рящ евы м и ср ащ ен и ям и , свя зк ам и и о тр о стка­
ми позвонков. С о здается очень эл ас т и ч н а я и в целом значительно
подви ж н ая система, которая обеспечивает и опору, и смягчение
толчков, и движ ения значительной амплитуды.
Крестец, вклинивш ийся м еж ду тазовы м и костями, зам ы кает
почти неподвиж ное тазовое кольцо, что д ел ает движ ения та за не­
отделимыми от движ ений позвоночного столба. Это создает
лучш ие условия опоры д л я туловищ а при вертикальном п о лож е­
нии. Тазовы й пояс приним ает на себя давлени е верхней половины
тела и расп ределяет его на головки бедренных костей при стояиии
и на седалищ ны е бугры при сидении.
П лечевой пояс вклю чает в себя трубчаты е кости — ключицы,
к а к распорки, не позволяю щ ие плечевым суставам приблизиться
53
к с|ч,д |1С'П липни. Кроме того, ключицы как бы удлиняю т свобод­
ные мррхние конечности при движ ениях. Ш ирокие кости — л о п а т ­
ки
служ ат местом прикрепления многих мышц. Эти мышцы
могут как фиксировать лопатки вместе с клю чицами, так и см е­
т а т ь их в значительных пределах относительно грудной клетки.
С читать плечевой пояс незам кнуты м кольцом не совсем п равиль­
но: внутренние кр ая лопаток приводящ ими мы ш цами связаны
через позвоночный столб друг с другом и не являю тся свободны­
ми концами дуги.
К ак известно, верхние и иижг-гие конечности, несмотря на
существенные различия, имеют общий план строения, одно и то
ж е число костей в их отделах и одинаковый х арактер их соедине­
ний. О днако имеются и различия в их строении, определяем ы е
различиям и в функциях конечностей. Б наибольш ей степени от­
личаю тся их концевые части — кисть и стопа, в связи с п рям о­
х ож дением человека и исп ользован и ем руки ка к о р ган а труда.
С биомеханической точки зр ен и я особенно интересно отметить
.своеобразн ое строение стопы. Н а р я д у с опорны м и и рессорными
'свойствам и сводов стопы сохраняется зн ачительная двигательная
функция, стопы, например при отталкивании ногой.
Трубчаты е кости конечностей, более прочные при нагрузках
на изгиб, чем други е типы костей, с л у ж а т достаточно длинны ми
рычагами, постоянно вы игрываю щ ими в скорости за счет про­
игрыш а в силе мышц.
В костях скелета и их взаимном располож ении легко обнару­
ж ить теснейш ую с вязь м еж д у строением того или иного отдела
скелета и свойственной ему функцией.
С О Е Д И Н Е Н И Е КОСТЕЙ И ИХ П О Д В И Ж Н О С Т Ь
Х арактери сти ка типов соединения костей. В процессе эво л ю ­
ции ж ивотного м'ира из более древних типов соединения костей —
непрерывных соединений или сращ ений — постепенно р а зв и в а ­
лись за счет рассасы вани я соединительной ткани типы более
'.подвижных соединений — суставы.
У человека имеются два типа соединения костей: сращ ения и
суставы.
С ращ ения при помощи костной ткани ( с и н о с т о з ы ) обес­
печиваю т неподвиж ное прочное соединение костей в единое
целое, чащ е в тех местах, которые испытываю т значительные
статические нагрузки (крестец, тазовы е кости, соединения эпиф и­
зо в-с ди аф изам и трубчаты х костей).
Н екоторой подвижностью о бл адает часть соединительноткан­
ных сращ ений ( с и н д е с м о з ы ) . К таким сращ ениям относятся,
наприм ер, меж костные перепонки. Н о синдесмозы в виде швов,
соединяю щ их кости черепа, совсем неподвиж ны , хотя и обеспе­
чиваю т некоторое смягчение толчков. К син десм озам относят
д а к ж 'е соединения костей при помощ и связок. О дн ако с точки
‘зрения -функции связо к (укрепление суставов) таки е соединения
правильнее не относить к синдесм озам, т а к к а к м еж ду костями,
соединенными при помощи суставов, имеется суставная щель,
поэтому соединение нельзя считать непрерывным. С вязки, пере­
ходящ ие через суставы, правильнее рассм атривать пе как сам о­
стоятельные типы соединения костей, а к ак вспомогательны й
апп арат суставов.
С и н х о н д р о з ы , в которых две кости сращ ены посредством
хрящ евой ткани, имеют малую подвижность. Гиалиновые синхон­
дрозы отличаю тся значительной эластичностью . Если их деф ор­
мировать, то они под действием возникш их эластических сил
сами возвратят кости в исходное полож ение без участия мышц.
Так, эластические силы, возни каю щ и е при д еф орм ац ии груди­
нореберных соединений, во врем я глубокого вдоха, способствуют
пассивному выдоху.
Волокнистые синхондрозы о бл адаю т больш ей прочностью и
меньшей эластичностью . Эластичность наиболее распространен­
ных волокнистых синхондрозов — м еж позвоночны х — зависит не
столько от сам ого волокнистого хрнгцр^ого диска, сколько от
вклю ченного в него о статка хорды в виде студенистого ядр а.
С уставы , по сравнению со сращ ен иям и , о б л ад аю т наибольш ей
подвижностью. Она зависит от формы суставных поверхностей и
мягких тканей всп ом огательного а п п а р а т а су става. С уставны е
поверхности костей, покрытые суставным гиалиновым хрящ ом,
обусловли ваю т главн ы м о бр азо м н ап р авл ен и я движ ени й в су ста­
вах, а такж е и возмож ны й р азм ах движ ений.
В о врем я вращ ательны х движ ений в суставе одна суставная
поверхность чащ е всего не катится по другой, а скользит по ней.
С кользить друг по другу, сопри касаясь всеми точками, могут три
вида' поверхностей: цилиндроиды, винтообразны е поверхности и
поверхности вращ ения. П оверхность, образую щ ую границу тела,
можно рассм атривать как след движ ущ ейся линии.
Ц илиндроиды — это таки е -поверхности, когда п лоская кр и вая
перемещ ается прямолинейно, пар ал л ел ьно самой себе; подобных
поверхностей в суставах человека нет (рис. 24, а).
Если кр и в а я п ерем ещ ается прям олин ей но и при этом в р а ­
щ ается, то ока о бр азу ет ви н тообразную поверхность (рис. 24, б).
В теле человека имеется пример с у става с такой поверхностью —
голеностопный сустав.
Н аконец, поверхность вращ ения образуется в том случае,
если какая-л и бо линия вр ащ ается вокруг оси, л еж ащ ей в той
же плоскости. Вращ ение полуокруж ности д а е т ш аровую поверхиость, вращ ение ломаной прям оугольной линии — цилиндриче­
скую, вращ ени е полуэлли пса — эллипсоидную и т. д. (рис. 24,б).
Суставы с поверхностями подобного рода часто встречаю тся в
т ел е человека (ш аровидны е, эллип совидн ы е, цилиндрические и
йлоковидны е суставы ).
В некоторых суставах суставные поверхности ямки и головки
точно соответствую т одна другой, таким образом имеется боль­
ш ая поверхность соприкосновения. Т аки е суставы более прочны,
55
но обладаю т малым разм ахом движ ения. В больш инстве су ста­
вов поверхность соприкосновения относительно н евелика. О на
несколько увеличивается за счет деф орм ации хрящ евой ткани
при давлении. П ри движ ениях с нагрузкой давлени е приходится
по очереди на различны е участки суставных поверхностей.
Суставные хрящ и под влиянием движ ений в суставах имеют
очень гладкую поверхность, это ум еньш ает трение при движ ениях.
Рис. 24. Виды поверхностей скольжения:
а) цил ин др о и д, б) ви н то о б р а зн а я , в) поверхности в р а ­
щ ен и я
{ш аровид ная, ц и л и н д р и ч еск а я , э л ли п сови д н ая ,
бл о ко в н д н ая)
Д л и тел ьн ая имм обилизация вы зы вает изменения суставного
хрящ а, он становится неровным, к ак бы ступенчаты м, что очень
затрудн яет движ ения. Трение уменьш ается т а к ж е синовиальной
ж идкостью , вы деляемой внутренним слоем суставной сумки.
П оверхности соприкосновения в ряде суставов (грудиноклю ­
чичных, лучезапястны х, нижнечелю стных, коленных
и иногда
клю чичноакромиальны х) увеличиваю тся за счет внутрисуставных
хрящ ей (волокнистой хрящ евой т кан и ), что обеспечивает более
равномерное распределение д авл ен и я на суставны е поверхности
костей. Такие диски и мениски делят полость сустава на две
56
части, п рев ращ ая однокамерный су став в двухкам ерны й, чем
разн ообразят движ ения. В нутрисуставны е хрящ и и граю т т а к ж е
роль ам ортизаторов при толчках.
Оси и плоскости движ ений. Д л я удобства 'изучения все сл о ж ­
ные пространственные движ ени я м ож но р азл о ж и ть на составляю ­
щие движ ения в трехмерном пространстве вокруг трех основных
взаимно перепендикулярных осей движ ени я в суставах. Д в и ж е ­
ния человека бываю т ка к вокруг основных; т а к и вокруг пром е­
ж уточны х осей.
Д ви ж е н и я вок р у г в е р т и к а л ь н о й оси (н апри м ер, поворо­
ты головы, скручивание позвоночника, супинация и пронация
предплечья в полож ении стоя) происходят в горизонтальной
плоскости.
И з всех горизонтальны х осей д л я ан ал и за движ ений вы бира­
ются п о п е р е ч н а я (ф р онтальная) и п е р е д н е - з а д н я я (са­
гиттальная) оси.
Д ви ж е н и я вокруг поперечной оси (н апри м ер сгибание и р а з ­
гибание позвоночника, головы и конечностей в полож ении стоя)
(саги ттал ьн о й ) плоскости.
происходят в п е р е д н е - з а д н е й
Д ви ж ен и я вокруг передне-задней оси (напримео отведение и
приведение верхних и ниж них конечностей, боковые наклоны ту ­
лови щ а) п роисходят в п о п е р е ч н о й
(ф ронтальной ) плоско­
сти. ]
С ^ало быть, из всех вертикальны х плоскостей в качестве ос­
новных вы бираю тся поперечная и передн е-задняя плоскости.
Легко зам етить, что основные оои всегда перпендикулярны к
соответствующ им плоскостям движ ени я, а плоскости движ ения
находятся под прямыми у глам и д р у г к другу (рис. 25).
В озмож ны е оси движ ений части тела в суставе зави ся т в
первую очередь от геометрической формы суставны х поверхно­
стей. По количеству осей вращ ения суставы дел ят на трехосные,,
двуосные и одноосные.
У
всех трехосных (многоосных) суставов суставные поверх­
ности имеют ш аровидную форму, т а к к а к из всех тел вращ ения1
лиш ь ш ар обладает всеми трем я основными осями вращ ения.
Ш аровидных суставов много в двигательном ап п ар ате человека,
преимущественно на конечностях: соединения свободных конеч­
ностей с их поясами (плечевым и та зо в ы м ), части поверхностейлоктевых и коленных суставов, соединения пястных и плю сне­
вых костей с ф ал ан гам и пальцев кисти и стопы. П оверхности
этих суставов имеют обычно не точно сохраненную ш аровую
форму и составляю т часть поверхности ш ар а. Ш а р о ва я поверх­
ность обусловливает значительное р азн о о бр ази е движ ений, х а ­
рактерное д л я конечностей человека. Э то разн ообразие движ ении
в свою очередь влияет на сохранение ш аровидной формы су ста­
вов. Д ви ж ен и я постоянно ка к бы ш лиф ую т суставны е поверхно­
сти и этим сохраняю т их ш аровидную форму. Опыты на ж ивот­
ных п оказали, что выклю чение на длительны й срок движ ений
ЪТ
шжруг одппН п:< осой приводит к перерож дению ш аровидного
с у п пин и эллипсовидный.
Дпуск'иые суставы с геометрической точки зрения н евозм ож ­
ны, т а к как нет таких тел вращ ения, которые, имея две оси вра-
Рис. 25. Д виж ение вокруг
основных осей:
а ) вер т и к а л ьн о й , б) поперечной, а) п еред не-зад неИ ;
основных плоскостей
г) р ас п ол ож ен и е
*цения, не имели бы и третьей основной оси. О днако у человека,
в результате неточного совпадения впадины и головки сочленя­
ющихся костей, возмож ны двуосные суставы. К ним относятся
яйц еви дны е (эллипсовидны е) суставы (атл ан то заты л о чн ы е, луче-
чапясгные) и седловидны е (зап ястн опястны й сустав первого
пальца кисти). В двуосных суставах нет точного соответствия
обеих суставных поверхностей др у г другу. К роме того, боковые
связки этих суставов слабо натянуты и допускаю т в некоторой
•степени приведение и отведение. И звестную роль играет и д е ­
формация хрящ евы х суставных поверхностей.
Одноосные суставы тела человека имеют цилиндрическую н
блоковидную (с прям ы м или винтообразны м ходом) форму.
Чащ е всего движ ения в них происходят .вокруг осей вер ти к ал ь­
ной (атлаптоэпистрофейны й, лучелоктевы е суставы ) и попереч­
ной (плечелоктевые, м еж ф алан говы е, коленные су ставы ). Гребе­
шок суставной ямки и бороздка головки в блоковидном суставе
препятствуют боковому соскальзы ванию костей в месте соедине­
ния.
Строго говоря, ни одна суставн ая поверхность не является
I геометрически соверш енно точнуй поверхностью тела вращ ения.
[Так, коленный сустав, определяем ый ка к «блоковидио-ш аровойи
'спиральный сустав» (И ван иц ки й), не имеет с точки зрения гео­
метрии ни ш аровидной, ни блоковидной поверхности. С уставная
поверхность бедра, сильно скош енная кнутри, лиш ь в некоторой
степени подобна блоку, и к тому ж е она соприкасается не с боль­
шеберцовой костью, а с надколенной чаш кой. Д в а суставных
мыщелка бедра не имеют правильной формы ни в поперечном
'н аправлении, в котором, кстати, и нет движ ений (отведение и при­
вед ен и е практически невозм ож н ы ), ни в передне-заднем н ап р ав­
лении, так к ак в последнем случае поверхность имеет неравн о­
мерный спиральны й ход. В коленном суставе движ ения происхо­
дят не вокруг постоянной поперечной оси сустава, а вокруг ряда
переменных осей, которые д а ж е не строго п араллельны друг
другу.
Если продольная ось части т ел а не перпендикулярна к оси
сустава, то при движ ени и этого звен а она о б р а зу е т не плоскость,
перпендикулярную к оси, а коническую поверхность. О тдельны е
Точки звена описываю т дуги в различны х, взаимно параллельны х
плоскостях, а не в одной плоскости (рис. 26).
Если суставы не обладаю т геометрически правильным и по­
верхностями, то в них нет и постоянных осей вращ ения, поскольку
одна поверхность н еправильной форм ы скользи т по другой по­
верхности тож е неправильной формы. И з-за упругости хрящ ей
суставов возм ож на их деф орм ация. О на зависит от величины н а­
грузки и поэтому часто обусловливает и смещ ения оси вращ ения.
Кроме того, в течение ж изни т а к ж е возм ож но под влиянием осо­
бенностей двигательной деятельности известное, довольно стой­
кое, изменение формы суставных поверхностей.
Все эти данны е заставляю т более строго подходить к вопросу
о Л осях и плоскостях движ ений. Т ак, при рассмотрении вопроса
рб осях суставов в биомеханике, где точность долж на быть боль­
шей, чем в функциональной анатомии, нужно помнить, что при­
п и с ы в ат ь суставам постоянные оси движ ени я мож но условно,
59
т. р . доп уская известную неточность. Больш ого практи ческого
значения при анализе движ ений эти неточности не имеют. О днако
их надо отчетливо себе п редставлять, ср авн и вая ж ивой организм
с механической системой.
К огда в биомеханике говорят об осях суставов, то нужно
иметь в виду степени свободы движ ения, а не точные геометриче­
ские оси вращ ения. К огда говорят о плоскости движ ения, то речь
идет чащ е о направлении движ ени я, а не о поверхности, по кото-|
рой движ ется часть тела.
С тепени свободы дви ж ен и я. С уставы , с вя зы ва я в единое
целое части тела, со х р ан яю т возм ож ности д л я их движ ений.
Рис. 26. Ось вращ ения и плоскости движ ения точек:
а) звен о п е р п ен д и к у л яр н о к о си ,
б) звен о не
п ерп ен д и к ул ярн о к оси
|
|
Если часть тела м ож ет двигаться только по одной траектории^
причем возм ож ности движ ени й по всем остальны м траекто р и ям
огран ичиваю тся связям и , в м ехани ке го в о р ят об одной с т е п е - )
н и с в о б о д ы , или о степени подвижиости.
\•
С оверш енно свободное тело имеет ш есть степеней с в о б о д ы И
Оно м ож ет в р а щ а т ьс я во к р у г тр ех основны х взаи м н о перпендиЯИ
кулярны х осей, а т а к ж е двигаться вдоль каж дой из этих о с е я Т
(рис. 27, а ).
71'
Если закрепить тело в одной точке (О 1), то у него остается]!
только три степени свободы: оно мож ет вращ аться вокруг этой1*!
точки в трех основны х н ап р а вл ен и ях (плоскостях) (рис. 27, б )^ *
П ри закреплении т ел а ещ е в одной точке (Ог) оно ка к бы насаж и]| ;
кается на ось ( 0 [ — О2) , соединяю щ ую обе данны е точки. В этом
с лу чае сохраняется лиш ь одна степень свободы: тело м ож ет вр а­
щ аться лиш ь вокруг оси, проходящ ей через обе закрепленные
точки (рис. 27, в ) .
Е сли ж е закрепить тело и в третьей точке, не л еж ащ ей н а од«,.
ной прям ой с остальным и двум я точками (О з), то оно потеряет|
60
последнюю степень свободы: будет закреплен о неподвиж но
(рис. 27, г ).
В озмож ности движ ений отдельны х точек тела -при закр еп л е­
нии т ел а несколько иные. П ри одной закрепленной точке лю бая
точка этого тела имеет только две степени свободы, т. е. она
может двигаться только в двух н ап равлен и ях по ш аровой поверх­
ности. П ри двух закр еп л ен н ы х то ч ках т е л а у лю бой его точки
Судет лиш ь одна степень свободы, т. е. возм ож на одна траектори я
движ ения. С ам о собой разум еется, что у тела,
закрепленного
в трех точках, нет ни одной степени свободы . У соверш енно своа
6
в
(
г
Р и с . 27. П о д в и ж н о с т ь т е л а в зав и с и м о с т и о т св я зей :
в) зак р е п л е н ы д в е точки,
г) зак р е п л е н ы тр и точ ки
а) своб од ное те л о , б) за к р е п л е н а о д н а то ч к а ,
■бодного т ел а лю бая точка имеет всего три степени свободы, т. е.
мож ет двигаться в лю бом из трех н ап равлений трехмерного
пространства.
И нтересно сопоставить степени свободы тела и отдельной
точки его при различном количестве закр еп л ен н ы х точек.
Закрепленны е точки
Степени свободы
Степени свободы тела
тела
3
2
1
0
точки тела
0
1
3
6
0
1
2
3
П онятие о степенях свободы пом ож ет р азобраться в вопросе
о подвижности частей тела. Р я д подвиж но соединенных звеньев
составляет кинематические цепи.
Если кинем атическая цепь заканч ивается свободно и подвиж ­
ность ее ограничена только промежуточными сочленениями, то
такую цепь н азы ваю т о т к р ы т о й (рис. 28, а). Если ее р асч л е­
нить в каком -ли бо месте, то она р а сп а д а ет с я на дв е части.
61
З а м к н у т а я ки н ем ати ч еская цепь за м ы к а е т с я « сам а на^
себя», последний член ее соедин яется с первым (рис. 28, б ) . Она*
ие распадается на две части при расчленении в одном месте.
Открытые кинематические цепи свободно продолж аю тся в
пространстве: перемещ ения последнего звен а относительно пер­
вого ограничены только промежуточными сочленениями (Ухтом­
ский).
В человеческом теле свободные конечности, если они не имеютпериферической опоры, сл у ж ат примером открытых цепей. С ое­
динения ребер с позвоночником и грудиной представляю т типич­
ную замкнутую кинематическую цепь. О ткрытые цепи могут прев­
ращ аться в замкнутые, наприм ер, если две конечности получат
с вя зь через общ ую опору (рис. 28, б) .
Рис. 28. Кинематические
цепи:
а) о тк р ы та я , б) з ам к н у т а я
В открытой кинематической цепи подвижность каж дого еле-]
дую щ его звен а р авн а его собственной подвиж ности плю с п од­
ви ж ность преды дущ их звен ьев. Так, если у бедра три степени
свободы , а у голени относительно бедра ещ е две степени, то го­
лень относительно т а за и м еет п ять степеней свободы. Н а и б о л ь­
шие возм ож ности движ ений — у конечных звеньев цепи. Но]
больш е шести степеней свободы конечное звено цсп.и иметь не мо­
ж ет. Если ж е при сум м и ровани и степеней свободы п олучается,
что конечное звено имеет их больш е шести, то это только значит,
что при фиксировании этого звена промежуточные звенья сохра­
няют степени свободы на шесть степеней меньше. Так» кисть имеет
относительно лопатки семь степеней свободы (плечевой сустав —
3, плю с локтевой — 2, плю с л у чезап ястны й — 2 ). Если п олож ить
кисть на стол, то плечо и предплечье сохраняю т 7— 6 = 1 степ ен ь’
62
свободы. Они смогут двигаться лиш ь по одной траектории, во к­
руг оси, соединяю щ ей плечевой и лучезапястны й суставы.
Закрепление одного звена в открытых кинематических цепях
не уменьш ает возмож ности движ ений (степени .свободы) в к а ж ­
дом из всех остальны х сочленений. О днако подвиж ность к а ж ­
дого звен а в пространстве этим закр еп л ен и ем , конечно, ум ень­
шается. П оэтому возмож ности движ ений (степени свободы )
в отдельных суставах открытой кинематической цепи можнорассматривать безотносительно к фиксации того или иного звена,
величину ж е подвижности (р азм ах ) каж дого из звеньев в прост­
ранстве нужно рассм атривать только с учетом подвижности,
соседних сочлененных с ним звеньев.
В замкнутых кинематических ц епях движ ени я одних звеньев,,
как правило, вы зы ваю т движ ения некоторого количества других,
звеньев. Ц епь, состоящ ая из двух и трех звеньев, не о бладает
подвижностью. В цепи, состоящ ей из четырех звеньев, могут про­
исходить движ ения только во всех четырех сочленениях одно­
временно. Н и одного неподвиж ного звен а при д виж ени ях в такой
цепи нет.
В кинем атической зам кн у то й цепи, состоящ ей из пяти зв ен ь­
ев, уж е возм ож но одно неподвиж ное сочленение, в цепи из шести
звеньев — дв а и т. д. И нач е говоря, в м ногозвенной замкнутой:
кинематической цепи н аи м еньш ее количество п одвиж ны х частей,
образую щ ихся з а счет ф иксации некоторы х со чл ен ен и й ,—
четыре.
Р а зм ах движ ений в суставах. Р а з м а х движ ений в суставах,
измеряется в каж дом определенном направлении движ ения меж ду
его крайними границам и. Границы движ ений в суставах зависят
от особенностей строения сам их суставов и окруж аю щ их их мяг­
ких тканей. К таким особенностям относятся соотношение сустав­
ных поверхностей, форма внутрисуставны х и околосуставных:
хрящей, располож ение, длина и податливость связок и сопротив­
ление тяги мышц.
Полное соответствие обеих суставны х поверхностей, по сути
дела, исклю чает возмож ность движ ений. Н о за счет некоторогососкальзывания этих поверхностей возм ож ен незначительный р а з ­
мах движ ений в некоторы х су ставах такого рода. Т ак, в крест­
цовоподвздош ном сочленении при полном соответствии су став­
ных поверхностей возмож ны движ ени я в объеме 4— 6° и больш е
вы счет податливости связочного апп ар ата. Чем больш е разность,
поверхностей суставной ямки и головки, тем
больш е разм ах
движений. Д у га поверхности суставной впадины лопатки в попе­
речной плоскости имеет 70°, а головки плечевой кости 140°; р а з­
мах движ ений в плечевом суставе 140°— 7 0 °= 7 0 °. В локтевом
Суставе поверхность полулунной вы резки имеет 180°, а блок
плеча 320°; р азм ах движ ений при сгибании и разгибании состав­
ляет 320°— 180°= 140° (рис. 29).
В плечевых и тазобедренны х суставах ям ки увеличены за счет
Хрящевой губы (околосуставного х р я щ а ), окруж аю щ ей сустав63.
пую ямку. Яго повыш ает прочность сочленения,
но
уменьш ает
р»:»МПХ ДКИЖСНИН.
И больш инстве суставов реш аю щ ее значение д л я р азм ах а
дпижений имеют о бразован ия мягких тканей, ограничиваю щ ие
/ш иж ения,— суставные сумки, связки и мышцы.
В суставах с большим р азм ах о м движ ений встречаю тся сумя н с более длинны ми волокнам и, которые легко собираются
а ) пл ечевом , б) л о к тевом
с складки при движ ении части т е л а в соответствующ ую сторону.
В некоторы х су ставах , наприм ер в локтевы х и коленных, им еется
сумка с прикрепленными к ней мы ш цами, которые при движ ениях
оттягиваю т ее, не д а в а я ей ущ емиться м еж ду костями (локтевая
мы ш ца, мыш ца 'коленного с у ст а в а ). Такие сумки мало ограничи­
ваю т р азм ах движ ений.
В суставах с м алы м р азм ах о м движ ений (например, в ребер­
нопозвоночных, м еж запястиы х сочленениях) находятся сумки
с короткими, более прочными волокнами. О коло этих суставов]
обычно бы ваю т короткие, прочные связки . Р а с п о л а га я с ь нередко
веерообразн о, они о б р азу ю т р астя ж ки , которы е, у вел и чи вая проч*
•64
кость сустава, уменьш аю ! р а зм а х движ ений (лучистые связки
головки ребра, лучисты е зап ястн ы е связки ).
В р я д е суставов расп о л о ж ен и е с в я зо к тако во , что при крайних
полож ениях сустава они н атяги ваю тся преж де, чем костные
выступы успеваю т ограничить движ ение. Н ередко они, остан ав­
ливая движ ение в данном направлении, исклю чаю т и другие
движ ения в суставе. Т аки е связки особенно характерны д л я т а зо ­
бедренных и коленных суставов. М ощ ны е связки тазобедренны х
суставов (подвздош нобедренны е, седалищ нокапсульны е и л о бко ­
вокапсульны е) при разгибании су става ка к бы по спирали н ам а ­
тываю тся на ш ейку бедра и остан авливаю т разгибание. В крайнем
положении разги бани я они приж и м аю т головку бедра к вер тл у ж ­
ной впадине и этим почти полностью исклю чаю т и ротаторные
движ ения (супинацию и пронаци ю ). Б оковы е связки коленного
сустава, н атяги ваясь при р азги бани и сустава, бл аго дар я увели­
чению р ад и у са кривизны суставн ой поверхности бедр а, п р ек р а ­
щают дальнейш ее разгибание. П ри этом почти всегда исклю ча­
ются и ротаторны е движ ени я в коленном суставе.
П ри быстрых движ ени ях растяги ваю щ и еся мы ш цы н ап р яга­
ются преж де, чем часть т ел а дойдет до предела движ ения, и н а ­
чинают зато р м аж и в ать его. В таких случаях отрицательное
ускорение (тормож ение) постепенно уменьш ается и остановка
движ ения происходит более плавно. Л есгаф т указы вал , что самым
главным тормозом в суставах ж ивого человека сл у ж ат мышцы.
Если мышцы не успеваю т достаточно смягчить толчок, то н а ­
грузка приходится на связки и суставную сумку, что м ож ет при­
вести к их разр ы ву и вывиху. И ногда при этом возмож ны д а ж е
переломы костей. Н априм ер, если при метании гранаты за д е р ­
ж ать ее в кисти, то м о ж ет произойти п ерелом плёча.
М ыш цы не только о гр ан и ч и ваю т р а зм а х движ ени й: они у к­
репляют суставы , через которые переходят. У крепляю щ ая роль
свойственна и .суставны м ям кам , и суставным сумкам, и связкам .
Но чем больш е данны е образован ия укрепляю т сустав, тем больш е
они ограничиваю т р а зм а х движ ений (Л е с га ф т ). Увеличение ж е
подвижности в суставе, если не прин ять необходимы х мер, м ож ет
уменьш ить его прочность, привести к своеобразной «разболтанно­
сти» сустава.
У легкоатлетов в суставах с больш им разм ахом движ ений ук­
репляю щ ую и тор м о зящ у ю роль и гр аю т преим ущ ественно мы ш ­
цы. У ш тангистов в су ставах с м алы м р а зм а х о м движ ений у кр е­
пляю щ ая и торм озящ ая функции приходятся не только на
мышцы, но и на менее р астян у ты е связки .
Н аибольш им р азм ах о м движ ени й о б л а д а ет с к е л е т н а я
подвиж ность, т. е. та подвиж ность, к о то р ая и м еется в суставе,
лиш енном мягких тканей (связок, сумки, мы ш ц).
У ж ивого человека наим еньш им р азм ах о м о б л а д а ет а к т и в ­
н а я п одвиж ность, при которой р а зм а х движ ений обеспечи вает­
ся активной тягой мыш ц д анн ого су става. В этом сл у чае нередко
меш аю т н ап рягаю щ и еся мышцы, р асп олож ен н ы е м еж д у сбли5 Заказ № 587
65
жш ш цнмися частям и тела. Н апр и м ер , сги батели предп лечья,
нлирягпясь, утолщ аю тся и не п озволяю т предплечью п рибли ­
зиться при сгибании к плечу.
П о мере прибли ж ен ия к п ределу р а зм а х а
мышцы часта
действую т почти вдоль оси части тела. Это резко ум еньш ает их
момент силы и меш ает преодолеть сопротивление мягких тканей.
Н апряж ен и е ж е сопротивляю щ ихся мыш ц в это время становит­
ся наибольш им, так ка к они в это время больш е растянуты .
П остан овка конкретной за д а ч и способствует больш ем у н а ­
п ряж ению мышц, вы зы ваю щ их дви ж ен и я, и м ож ет увеличить
р а зм а х движ ений.
Р а зм а х движ ений при п а с с и в н о й подвиж ности в с у ста­
ве, когда движ ени е вы п о л н яется пассивно, з а счет внеш них
сил, больше, чем при активной. Внешние (пассивны е) силы, при­
лож енны е к движ ущ ейся части тела, могут быть больш е, чем
акти в н ая т я га мы ш ц в этом ж е н ап равлен и и, и больш е р а стя ги ­
ваю т м ягкие ткани, огран ичиваю щ и е движ ение. Т аковы случаи
и сп ользован и я веса собственного тела; отягощ ени я в виде сн а­
рядов, партнера; сил инерции при маховы х движ ениях и других
сил. О дн ако пассивная п одвиж ность все ж е меньш е скелетной,
т а к к а к в последнем случае совсем о тсутствует сопротивление
мягких тканей. С ледовательно, такие особенности движ ений в
суставе, как н аправление и р а зм а х движ ений, зави сят не только
от формы сустава. Н а них вл и яю т о кр у ж аю щ и е су став м ягкие
ткани и силы, действующ ие на сочлененные части тела.
У спортсменов, в р е зу л ьт а т е воздействи я зн ачи тельн ы х сил,
изм еняю тся м ягкие ткани , и зм ен яется и с ам а ф орм а сустава.
П оэтом у во многих сл у чаях величины подвиж ности в су ставах
хорош о тренированных спортсменов значительно отличаю тся от
средних величин.
^ М Ы Ш Е Ч Н А Я СИСТЕМ А
Б иом еханические свой ства мышц. В се м ногообрази е свойств
скелетной мышцы, в конечном итоге, п роявляется в ее механиче­
ском действии — в силе ее тяги. И менно сила тяги м ногочислен­
ных групп мыш ц о беспечи вает сохран ени е п олож ен ия т ел а и
обу сл овл и вает движ ени я тела человека.
М ышцы следует рассм атривать ка к упруговязкие тела. П од
действием силы, р астяги ваю щ ей мыш цу, она и зм еняет свою дл и ­
ну. В это врем я в мы ш це возни каю т упругие силы, н ар астаю щ и е
до тех пор, пока они не станут равны силам растягивания.
К аж д о й силе, растян увш ей мы ш цу в известны х пределах, со­
ответствует оп р едел енн ая дл и на мышцы и р а в н ая силе р а стя ги ­
вания сила нап ряж ен ия мы ш цы (рис. 3 0 ).
Н а рис. 30, а представлена ди аграм м а длин и напряж ений
покоящ ейся (I) и возбуж денной (И ) мышц. Расстояние Оа х а­
рактери зует свободную длину ненагруж енной покоящ ейся мыш ­
цы. Если мыш цу растянуть д о длины Ой, то н ап р яж ен ие, мыш цы
увеличится д о Ьй. Н апр яж ен и е мы ш цы увеличивается с ее
растяж ени ем , но не прям о п р о п орц ион ально н агр у зке, а н есколь­
ко быстрее.
Рис. 30. Д и аграм м а длин-напряж ений мышц,
(по Бернш тейну)
В м еханике р астя ж и м о сть т ел а х а р ак те р и зу е т ся м одулем у п ­
ругости (м одуль Ю нга).
М одуль упругости =
5*
1.
относительный прирост длины
( или V {'ШЛМюЛ ПЛНСТИНМ, резинового ж гу та и других упру*
|п ч нм! модуль упругости более или менее постоянный, то у
мышцы он колеблется, по различны м данн ы м , в пр едел ах от 10
до 120 кг)см2. Величины м одуля упругости мы ш цы очень малы ;
иначе говоря, н ебольш ие н агр у зки вы зы в аю т больш ие р а с т я ж е ­
ния. Д л я сравнен ия приведем модули упругости различны х тел:
модуль упругости кож аного рем ня
1500— 2000 кг!см2, чугуна
900 000, меди 1 100 000.
Д л я мышцы х ар ак тер н о то, что при больш ем р астяж ени и
м одуль упругости не о стается постоянны м , а стан ови тся больш е.
Н а ди аграм м е покоящ ейся мыш цы (рис. 30, а, I) это заметно по
н арастан и ю крутизны кривой I. М одуль упругости мыш ц чело­
в е к а в молодом в о зр ас те в несколько р а з больш е, чем мыш ц
человека в пож илом возрасте.
У величение длины мыш цы при н агр у зке в н а ч а л е идет бы ст­
рее, потом за м е д л я е тс я , вследствие вязкости мышцы, ее вн у т­
реннего трения. Оно тем больш е, чем бы стрее р астя ги вается
м ы ш ца. В нутреннее трени е за м е д л я е т т а к ж е и бы строту у ко р о ­
чения мышцы. П о тер я н н ая на преодоление тр ени я энерги я п ере­
ходи т в теплоту.
К роме механических упруговязких свойств, мышцы имеют
характерное д л я мышечной ткани биологическое свойство —
возбудим ость. П о д вли яни ем д вигател ьны х нервны х импульсов
в мыш це возн и кает во збу ж ден и е и происходит превращ ен ие хи­
мической энергии в механическую и тепловую . У возбуж денной
н ерастян утой мышцы (рис. 30, а) дл и н а ОА меньше, чем у покоя­
щ ейся ( О а). П ри одинаковом напряж ении растянутой во збу ж ­
денной и покоящ ейся мыш ц (В О = Ьй) дли на возбуж денной мы ш ­
цы ( О О ) меньше, чем дли на покоящ ейся (ОЛ).
А низотропны е (дво яко п р ел о м л яю щ и е) диски волокон попе­
речнополосатой мышцы способны активно укорачиваться. Если
концы мыш ечного волокн а закр еп л ен ы , то этим вы зы вается р а с ­
тягивание упругих изотропных дисков, и н апряж ение волокна
м ы ш цы
уве личивает ся ( и з о м е т р и ч е с к о е н ап р я ж е н и е ).
Если ж е концы волокн а не закр еп л ен ы , то анизотропны е диски,
сокращ аясь, укорачиваю т все мыш ечное волокно в целом, и н а­
п р яж ен и е его не и зм ен яется ( и з о т о н и ч е с к о е с о к р а щ е н и е ).
В чистом виде в д в и ж ен и ях человека изотонический реж им
работы мыш цы не н аб л ю д ается , т а к к а к всегда и м еется сопро­
тивление, и зм еняю щ ее н ап р яж ен и е. И зом етрический реж им х а ­
рактерен не д л я движ ени й, а д л я стати ческих полож ений. А в
реал ьн ы х дви ж ен и ях обычно н аб л ю д ается а у к с о т о н и ч е с к и й реж им , когда со кр ащ ен и е и р астя ж ен и е мы ш цы сочетаю т­
ся с увеличением и ум еньш ением ее н ап р яж ен и я.
Н а рис. 30, б п р едставл ены : 1) д и аг р ам м а работы при и зо ­
метрическом реж им е ( т ) , когда дли на мышцы (О а ) сохраняется
при увеличении н ап ряж ен ия д о Р (например, статическое удер­
ж иван и е н арастаю щ его груза) и 2) ди агр ам м а работы при изо­
тоническом реж им е ( /) , когда нап ряж ен ие мышцы сохраняется
68
('0_й=Ра) при уменьш ении длины мы ш цы от О й л о Оа (например,
медленное поднимание груза, подвеш енного против м еста прикре­
пления мы ш цы ).
Н а рис. ЗО.в представлены д и агр ам м ы работы мы ш ц при ауксотоническом реж име. Л и ни я а п редставляет идеальны й случай
одновременного сокращ ения и увеличения н ап р яж ен и я мышцы
(например, против упругих сил сж им аем ой п р уж и н ы ). К ривая Ь
отраж ает значительное влияние внутреннего трения мышцы с
большой вязкостью ; площ адь м еж ду линиям и а и Ь характеризует
работу, затраченную на трение.
К ривая с представляет сокращ ение мыш цы при подъем е сред­
него груза с больш ой скоростью (против сил тяж ести и инерции),.
К ривая с | характери зует изменение инертного сопротивления гру^
за в случае с. В начале нап ряж ен ие мы ш цы равн о весу груза 0 4 ;
дал ее оно увеличивается на величину 5^ (силы инерции) и гз
(внутреннее трение м ы ш цы ). Н аибольш ее н апряж ение вскоре
после н ач ал а движ ени я {С}с1+г1) определяется этими сопротивле­
ниями. П еред концом движ ения н ап ряж ен ие мыш цы ум еньш ает­
ся, т а к как движ ение замедляется- и силы инерции действую т уж е
против силы тяж ести. П олезная внеш няя работа мышцы и зм еря­
ется произведением веса груза на вы соту подъем а { ( ^ й . е й — пло*
щ адь О ^ е Р ) . В ся р або та мы ш цы определяется
п лощ адью
й0.гРе, р аб о та на п реодоление т р ен и я — п лощ адью 0,гР ухюз, по­
сл едн яя р аб о та мыш цы — площ адью й 0 . з ^ Р е . П л о щ ад и С^зШ и
и> и Р у равны , и, таки м о бр азо м , .полезная р а б о т а мы ш цы р авн а
ее внешней работе.
С ухож илия обладаю т очень малой эластичностью , при боль­
шой прочности.-Случаи отры ва сухож илия от кости, д а ж е с частью
кости, бы ваю т нам ного чащ е, чем р азр ы в ы сухож илий.
Таки м образо м , м еханические и биологические свойства ж и ­
вой мышцы п р оявляю тся в разл ич ны х сл у ч аях различно. Во
всяком случае м еханическая р еакция мышцы вы р аж ается силой
тяги, силой, с которой стрем ятся сблизиться ее концы. И так, в
биомеханике деятельность мышцы р ассм атривается к ак п роявле­
ние силы ее напряж ения.
В некоторых случаях мы ш ца, имею щ ая в исходном полож е­
нии изогнутую форму (например, поперечная мы ш ца ж ивота, д и а ­
ф р а гм а), при сокращ ении не м ож ет сблизить своих концов, а д ей ­
ствует боковым давлением (при выдохе, при н атуж ивани и).
Расположение мышц относительно осей движения в суставах*
М ыш цы, к ак д в игател и, способные п р о яв л ят ь силу тяги, р асп о ­
лож ен ы в определенной системе во к р у г суставов. К а к п равило,
это расп ол ож ен и е обеспечивает д в и ж ен и я частей тела в данном
суставе во всех во зм о ж ны х д л я него н ап р авл ен и ях . А в о зм о ж ­
ные н ап равл ен и я дви ж ен и я о бу сл о вл и ваю тся к а к форм ой су ­
ставны х поверхностей, т а к и р асп олож ен и ем а п п а р ат а , ограничив
ваю щ его движ ени я, главн ы м о бр азо м связок.
С вязки , огран ичиваю щ и е возм ож ности движ ени я, чащ е всего
расп ол агаю тся с тех сторон су става, где нет возм ож ностей дл я
69
ЛипжопиЛ. Так, в локтевы х и коленны х с у ставах боковы е связки
располож ены с внутренних и н ар у ж н ы х сторон су ставо в и имен­
но в этих н ап равл ен и ях невозм ож н ы приведение и отведение.
О дн ако бы ваю т случаи, когда дви ж ен и я со стороны расп о л о ­
ж ени я связок возм ож ны в довольно зн ачи тельн ы х р а зм е р а х . Это
относится к свя зк ам , огран ичиваю щ и м не сам у возм ож ность
движ ений, а только р а зм а х движ ени й. Н апри м ер, при наличии
боковы х связок лу чезап ястн ы х и голеностопны х суставов в о з­
м ож ны довольно значи тельн ы е приведение и отведение кистей и
стоп.
М ышцы, р асп о л агаю щ и еся вокруг суставов, не всегда н ах о ­
д я т ся строго с той стороны, в которую вы зы ваю т дви ж ен и я. Н а ­
п ример, в плечелоктевом сочленении сги батели р асп о л агаю тся
спереди сустава, а р а зги б ател и — сзади . А в лу чезап ястн о м су­
ставе п риводящ ие мышцы (локтевой сги б ател ь и локтевой р а з ­
ги бател ь зап ястья ) расп о л о ж ен ы не на м едиальной поверхности
п редплечья, а соответственно на передней и задн ей его поверх­
ностях. О дн ако всегда сохраняется правило: мы ш ца, вы зы ваю ­
щ а я своим сокращ ением движ ени е своих концов в какую -то
определенную сторону, р а сп о л о ж ен а по эту ж е сторону от оси
движ ения.
В с у ставах одноосных мы ш цы обычно р асп о л агаю тся п ар ам и
по обе стороны от этой оси (рис. 31, а). В с у ставах двуосны х —
вокруг обеих осей так, что могут вы зы вать дви ж ен и я вокруг
обеих осей к ак поочередно, т а к и одноврем енно (рис. 31, б).
Почти т а к ж е обстоит дело, когда мыш цы вли яю т на дви ж ен и я
в нескольких су ставах одновременно, н априм ер в н адтаранн ом
и подтаранн ом су ставах (собственно голеностопном и таран нопяточном ). П ри наличии двух осей вр ащ ен и я у этих двух с у ст а ­
вов, мыш цы расп олож ен ы вокруг них так, что о бсл у ж и ваю т их
таким ж е образом , к ак если бы были расп олож ен ы вокруг одно­
го су става с д ву м я осям и вращ ени я.
О собенно м н огообразно расп о л о ж ен и е мы ш ц во к р у г ш ар о ­
видных суставов. О бычно эти мышцы обеспечи ваю т лю бую
ком бинацию движ ений во к р у г лю бы х осей. Н о иногда бы ваю т
своеобразн ы е исклю чения.
Так, отведение лучевой кости в ш аровидном лучеплечевом
сочленении невозм ож но, вследствие связи лучевой кости с л о к ­
тевой (оба лучелоктевы х сочленения, кольцевая связка лучевой
кости, косая струна и м еж ко стн ая п ер еп о н ка). И все ж е мы ш ца,
которая могла бы соверш ить это движ ение, сущ ествует (плечел у ч е ва я м ы ш ц а),
И наоборот, в п ястн о ф ал ан го вы х ш арови дны х сочленениях
возм ож но пассивное вращ ени е основны х ф а л а н г п альц ев вокруг
их продольной оси, но не сущ ествует мышц, которые могли бы
обеспечить это движ ение.
Зави си м ость м еж ду формой и строением мы ш ц и их ф унк­
цией.
П о внеш ней ф о р м е в д ви гател ьн о м ап п а р ат е человека р азл и 70
г
чпют мышцы длинные, широкие и
короткие. Д л и н н ы е
мышцы расп олож ен ы вд о ль ту л о ви щ а и на конечностях. Ч ащ е
всего они явл я ю тся м ногосуставны м и и п риводят в д виж ени е
длинные кинем атические цепи. Ш и р о к и е мыш цы покры ваю т
довольно обш ирны е пространства на тулови щ е и с л у ж а т с тен к а ­
ми ряда полостей, а ещ е чащ е п ереходят с тулови щ а на конеч­
ности, укр еп л я я сочленения и о бесп ечи вая д в и ж ен и я плечевого
пояса, а т а к ж е свободны х конечностей в тазо бедр енн ы х и п лече­
вых суставах. К о р о т к и е мышцы обы чно носят сегм ентарны й
х арактер, ра сп о л а га яс ь м еж ду костям и тако го ж е сегм ентарного
х ар ак тер а (м еж позвоночны е, м еж р еб ер н ы е м ы ш цы ).
а
Разгибатель
б
Разгибатели
Сгибатели
Сгибатели
Рис. 31. Располож ение мышц относительно осей су ста­
вов:
а ) л о к те во й су с та в , б) л у ч е за п я стн ы й с у став
Внутри к аж до й группы мыш ц, в зави сим ости от строения
мышц, от расп ол о ж ен и я их волокон, р а зл и ч а ю т х ар ак тер н ы е
виды мышц.
Н аи бол ее просты по строению п ар ал л ел ьно -во л о кни сты е
мышцы. Они имеют одинаковую ш ирину и толщ ину на всем про­
тяжении («призматический ж гут» по Сеченову)
(рис. 32, а).
Эги мышцы встречаю тся среди длинны х м ышц (п о р тн яж н ая,
н еж н ая ), среди ш ироких (ром бовидны е) и среди коротких (поч­
ти все короткие м ы ш цы ). Д л ин ны е п ар ал лельно-волокни сты е
мышцы о б л ад аю т значи тельн ы м р а зм а х о м укорочения, но отно­
сительно м алосильны . Они скорее мышцы тонкого уп равлен ия
движ ени ям и, а не силовы е мышцы — двигатели. Э то о бусловле­
но их отнош ением к осям суставов, особенно отнош ением в
качестве двусуставны х мышц. Т аки е мышцы, о б л а д а я относи­
тельно малой силой, все ж е н аи более выгодны в отнош ении
п роявлен ия силы тяги всей мышцы в одном н ап равлен и и. О дним
из вари ан тов ш ироких п арал л ел ьно -во л о кни сты х мыш ц сл у ж ат
некоторы е зубч аты е мышцы (задн и е зубч аты е верхние и ниж ние
и части передних зубчаты х м ы ш ц). П ар ал л ел ьн о -во л о кн и сты е
мышцы, н аи более отчетливо связан н ы е с частям и тел а, со х р а­
нивш ими сегм ентарное строение, сл еду ет отнести к наиболее
примитивны м по строению м ы ш цам .
Среди длинных мыш ц конечностей немало веретенообраз­
ных мышц, особенно на верхних конечностях. Они имею т утол71
пкчмпх* брю ш ко и суж енны е головку и хвост. П оэтом у в некото*|
рой части массы мы ш цы волокн а ее идут под углом к продольпой оси мышцы и др у г к д р у гу (рис. 32, б ). П одобны й ход
волокон наиболее яр ко в ы р аж е н в перисты х и веерообразн ы х
мышцах.
В перисты х м ы ш цах во л о кн а зн ачи тельн о короче и п рикреп ­
л яю тся к идущ ем у вдоль оси мы ш цы сухож ильном у стерж ню с
одной или с двух сторон (одно- и двуперисты е мы ш цы ) |
(рис. 32, в, г ) . В веерообразны х мы ш цах волокна болееI
д линны е и о т н ач ал а д о п ри кр еп лен и я м ы ш цы располагаются по I
всей своей длине под углом др у г к другу (рис. 32, д ). С ухож илье!:
ного стерж н я в них обычно не бы вает. В еличина укорочения мыш>
д
Рис. 32. Ход волокон в мышцах различного строения:
*
4р
а) п ар ал л е л ь н о -во л о к н и с т а я, б) в е р е т е н о о б р азн ая , в) о д н о п ер и стая , г) д ву п е р и стая , д ) в е е р о о б р азн ая
)
тты зависит от длины мышечного волокна: чем волокна длиннее,
тем больш е во зм о ж но е укорочение. П ри сокращ ении мышцы
объем ее не изм еняется.
У мышц с угловым располож ением волокон имеются две осо>
бенности. Во-первых, физиологический поперечник таких мы ш ц
н ам ного больш е, чем у парал л ел ьно -во л о кни сты х мышц. В о-вторых, величина укорочения таки х мы ш ц зн ачи тельн о меньш е, но
м ы ш ца с окращ ается бы стрее. Эти мы ш цы относительно ч а щ е
встречаю тся на ниж них конечностях, о б л а д а ю т больш ей силой
и скоростью сокращ ен и я.
П еристы е мышцы за счет сухож ильной ткани стер ж н я о б л а д аю т больш ой прочностью. О ни встречаю тся зн ачи тельн о чащ е,
чем это принято считать. К ним относятся не только та к и е отчетливо различаем ы е, к ак перистые мышцы голени (зад н я я
бол ьш еберц овая, длинны й сги б ател ь п ал ь ц е в ), но и мыш цы
Т
{
]
\
|
;
(
<
|
{
<
(
)
]
(
бедра (двугл авая мыш ца бедра, п р ям ая мы ш ца б е д р а ), а та к ж е
подлопаточная, тр ех гл ав ая мы ш ца п леча и др.
В еерообразные мышцы участвую т в д виж ени ях таких крупных
шаровидных суставов, как плечевой (дельтовидная, больш ая
грудная, п одлопаточн ая, н ад о стн ая , п одостн ая и др .) и т а зо б е д ­
ренный (все ягодичные, груш евидная, запирательны е, приводящ ие
и д р .).
В еерообразн ы е мы ш цы н ередко состоят из р я д а частей, кото­
рые не тол ько способны сам о сто ятел ьн о н ап р я гать ся , но могут
даж е бы ть антаго н истам и др у г др у гу (н апри м ер, части д е л ьт о ­
видной мышцы, больш ой грудной, трапеци еви дной и др .) - Т а к и е
варианты чащ е встречаю тся среди мы ш ц плечевого пояса, отли ­
чающегося больш им разн ообразием движ ений, свойственным
верхним конечностям человека. Ч ер ед о ван и е н ап р яж ен ий частей
этих мы ш ц обеспечи вает п лавность движ ени й с переходом д в и ­
жений с одной оси на другую .
С ущ ествую т р азличны е вар и ан ты рассм отренны х вы ш е видов
мышц. М ногоглавы е мы ш цы могут со четать различны е виды
строения мышц. Т ак, ч еты р ех гл авая м ы ш ца бедра состоит из
•Прямой мышцы (двуперистой) и ш ироких мышц, которые все
имеете т а к ж е имею т в целом п еристое строение. Д в у гл а в а я
мышца плеча — типичная в е р е тен о о б р а зн ая м ы ш ца с одним
брюш ком, которое и зр едка бы вает расщ еп лен о на два брю ш ка.
Д ве головки трех гл аво й мыш цы голени — и кронож ны е мы ш цы—
имеют к а ж д а я двуперистое строение, к ак и ка м б а л о в и д н ая мы ш ­
ца (углы р а сп о л о ж ен и я волокон в этой м ы ш це откры ты в р а з ­
ные стороны ). В каж дом из этих случаев особенности строения
мышцы за в и с я т от свойственной ей функции.
Ф ункцией и строением мыш ц обусловлены и способы их
прикрепления к костям . Е сть, н ап рим ер, обш ирны е присоедине­
ния мыш ц к п оверхностям костей: мы ш ечны е во л о кн а п рисоеди­
нены без помощ и соединительной ткан и п рям о к надкостнице.
Н ередко в этих м естах н аходятся больш и е ямки (подвздош ны е,
подлопаточные, подостные, н ад о стн ы е). О бш ирны е н ач ал а бы ­
вают и от гладкой поверхности кости, как, наприм ер, ш ирокие
головки четы рехглавой мышцы бедра от бедренной кости, плече­
вая мы ш ца от плечевой кости. К ак п р авил о , тако е присоединение
имеют прокси м альн ы е концы мы ш ц.
Б о л ее узкие д и стал ьн ы е концы мы ш ц п р икреп ляю тся при
помощи сухож или й к зн ачи тельн ы м неровностям костей (в ы ­
ступам, отросткам и п р .). Т аки е мыш цы х ар ак тер и зу ю тся боль­
шой силой, вы зы ваю щ ей бы стры е д в и ж ен и я.
О т м н огообрази я условий дви гател ьн о й функции различны х
частей д в игательного а п п а р ат а за ви с и т м н огообрази е формы и
строения мышцы. У словия двигательной деятельности в про­
цессе длительн ой эволю ции обусловили приспособление м орф о­
логии двигательного ап п ар ата к наиболее употребительной
функции.
М ыш цы, п ро являю щ ие больш ую силу при небольш ом р азм а-
хс днпж еиий, о тлич аю тся косым н ап р авл ен и ем более коротких
волокон, имеют обш ирную площ адь прикрепления, место их при­
крепления располож ено д ал ек о от точки опоры ры чага (сильные
мышцы, по Л е сгаф ту ). Т аки е мышцы более типичны д л я ниж них
конечностей человека.
Мышцы, отличаю щ иеся относительно малой силой, но даю щ ие
больш ой разм ах движ ения, чащ е имею т длинные волокна, с
п араллельны м их располож ением, состоят нередко из нескольких
головок, имеют малую площ адь прикрепления вблизи от оси ры ­
чага (ловкие мышцы, по Л е с га ф т у ). Такие мыш цы более типичны
д л я верхних конечностей человека.
С ледует подчеркнуть, что и на верхних конечностях человека
имеются «сильные» мы ш цы и на ниж них конечностях — «ловкие»
мышцы. В каж дом случае их строение тесно связан о со свойствен­
ной им функцией.
В процессе спортивной тренировки изменяется дли на и то л ­
щ ина волокон — в связи с изменением функции происходит пере­
стройка мышцы.
Н аправлени е равн одей ствую щ ей тяги мышцы. П ри н а п р я ж е ­
нии каж дое мышечное волокно о б л ад ает известной силой тяги. В
целой мышце сила тяги всех мышечных волокон суммируется,
возникает равнодействую щ ая сила тяги мышцы. Равнодействую ­
щ ая имеет определенную точку прилож ения, н аправление и вели­
чину силы тяги. О на зави сит от количества волокон в мыш це и
их располож ения. У ж е по форме мышцы мож но судить о равн о­
действую щ ей ее силы тяги.
В узких длинных мы ш цах в виде «призм атического ж гута»,
имеющих параллельно-волокнистое строение, волокон относитель­
но мало; однако сила тяги всех волокон имеет одинаковое н ап рав­
ление и равнодействую щ ая равна сумме сил тяги всех волокон.
М ышцы с больш ой площ адью прикрепления к костям обычно
имеют угловое располож ение волокон и количество их в мышце
велико. Равнодействую щ ая таких мыш ц определяется сложением
сил тяги волокон по правилу п араллелограм м а. Так, в перистых]
м ы ш цах равнодействую щ ая н ап равлен а вдоль сухож ильного
стерж ня мышцы. В веерообразны х мы ш цах, если они имеют сим - 1
метричную форму, она совп адает с биссектрисой угла «веера».
В многоглавы х м ы ш цах равнодействую щ ую находят, склады вая
силы тяги ее головок.
Р авн о д ей ству ю щ ая силы тяги мы ш цы производи т одинаковое
действие на оба конца прикрепления мышцы (рис. 33, а). Точками
прилож ения равнодействую щ ей в каж дом месте прикрепление
служ и т центр площ ади прикрепления мышцы к кости, если волок­
на мышцы распределяю тся по этой площ ади равномерно. Н ап р ав-;
ление равнодействую щ ей, или л и н и я т я г и мышцы, соединяет'
центры поверхностей прикрепления концов мышцы (рис. 33, б).
Если волокна распределены неравномерно, то точка прилож ения
равнодействую щ ей см ещ ена в сторону прикрепления более силь
ной части мышцы.
74
Т ак обстоит дело, если ничто не м еш ает м ы ш це натягиваться
меж ду ее концами. Н о часто он а не м ож ет натяги ваться меж ду
своими концами прям олинейно. Р азли чн ы е препятствия за с т а в ­
ляю т ее изгибаться, огибая другую мыш цу, утолщ енный эпифиз
кости, костный выступ, блок, сухож ильную петлю и т. п.
При тщ ательном рассмотрении оказы вается, что таких мышц
очень много в мышечной системе человека. К ним относятся, н а­
пример, в плечевых с у ст а в а х — надостны е, дельтовидны е, огибаю ­
щие плечевые суставы; супинаторы (подостные, м алы е круглы е)
и пронаторы (больш ие грудные, ш ирочайш ие спины, подлопаточ­
Рис. 33. Равнодействую щ ая силы мышцы и линия тяги
ные, большие круглы е), огибаю щ ие плечевые кости; в коленных
суставах — четы рехглавы е мыш цы бедра, при помощи надко­
ленных чаш ек огибаю щ ие спереди коленны е суставы ; в голено­
стопных с у ставах — сги батели стопы
(м алоберц овы е, задн ие
больш еберц овы е, длинны е сги батели больш их п альц ев и п ал ь­
цев), огибающ ие обе лоды ж ки и многие другие.
В о всех этих сл у ч аях линией тяги мышцы за соответствую ­
щ ее место прикреп лен ия мы ш цы с л у ж и т п р ям ая лин и я, ко то р ая
соединяет центр сечения мы ш цы н ад выступом, в начале п р я­
мого
отр е зк а мышцы, с ц ентром прикреп лен ия
мышцы
(рис. 33, б).
В аж н о отметить, что в ряде случаев отдаление мышцы от оси
кости, особенно на ее концах (за счет эпифиза надколенной чаш ­
ки, костного вы ступ а), увеличивает угол подхода мышцы к кости.
Н ередко этот угол почти не изменяется во время различны х дв и ­
жений. Б л аго д ар я этому мом ент силы таких мыш ц при р астяги ва­
нии их становится значительным.
Проявление силы мышцы. В еличина силы тяги мышцы и ее
проявлен ие в дви ж ен и ях человека обусловлены рядом причин.
С ила мышцы зави си т от мыш ечной массы , количества и дл и ­
ны волокон в мы ш це и их расп о л о ж ен и я. В короткой п ар ал л ел ьно-волокнистой мы ш це а н а т о м и ч е с к и й
поперечник
(п лощ адь поперечного р а зр е за мышцы) равен ее т а к н азы ваем о­
75
му ф и з и о л о г и ч е с к о м у п о п е р е ч н и к у (п л о щ адь р а з­
реза, п ересекаю щ ая все во л о кн а м ы ш цы ).
О днако в длинной веретенообразной мыш це физиологический
поперечник уж е больше, чем анатомический, так к ак при д л и н е
волокон в 5— 10 см не все волокн а попадаю т в поперечный разр ез.
У перистых мыш ц физиологический поперечник особенно велик,
т а к ка к он проходит вдоль кр ая всей мышцы, п ересекая все ее
волокна.
Н аиболее точное определение физиологического поперечника
дает отношение объем а (веса) мышцы к средней длине ее волокон
(Л еб ед ева). Чем больш е объем мышцы и короче ее волокна, тем
больш е ее физиологический поперечник, количество волокон и
сила мышцы.
«Абсолютная» сила мы ш цы — это м аксим альная сила напря- 1
ж ения мышцы на 1 см2 физиологического поперечника. П ри н аи ­
более благоприятной дл и н е мышцы у человека она р авн а от 4 до
17 кг.
С изменением длины мы ш цы изм еняется и м аксим ал ьная сила
всей мышцы. Так, известны данн ы е о том, что с изменением у гл а
голеностопного сустава на 60° при растягивании трехглавой мы ш ­
цы голени ее сила увеличивается более чем в 1^2 р а за (с 384 д о
598 кг).
О бщ еизвестно, что с изменением степени возбуж дения мышцы
под действием двигательны х импульсов центральной нервной си­
стемы изменяется и сила н ап ряж ен ия мы ш цы при данн ы х
условиях.
Таким образом , величина силы мышцы зави сит от анатом иче­
ских и физиологических условий — от количества, длины и расп о­
лож ения мышечных волокон, степени их растяж ен и я и возбуж де­
ния.
В проявлении мышечной силы значительную роль играю т и
м еханические условия ее деятельности. К ним относятся рассто я­
ние точки п рилож ения силы от оси вращ ения (плечо ры чага) и
угол, под которым сила тяги мышцы прилож ена к кости. О б а эти
условия могут быть зам енены понятием о плече силы.
Ч ем больш е плечо ры чага, тем при прочих равны х услови ях
больш е плечо силы. Чем больш е приближ ается угол тяги к 90°,
тем, при прочих равны х условиях, бли ж е к м аксим уму плечо
силы. Но обычно в организм е человека оба эти благоприятны х
обстоятельства не сущ ествую т одновременно.
Т ак , наприм ер, плечевая мыш ца (Ы ), действую щ ая на п ред- ■
плечье относительно локтевого сустава, имеет малое плечо рычага,. ^
т. е. прикрепляется близко к оси сустава, — но м ож ет действовать
под углом от 10 д о 160°, а плечелучевая мы ш ца (Ьг) имеет боль­
шое плечо ры чага, но м ож ет действовать под углом только около
10° (рис. 34, а).
И наче обстоит дело при действии прям ы х и косых мыш ц
ж ивота (Я ). О б л ад ая больш им плечом рычага относительно позво­
ночного столба, они чащ е всего действую т под углом, близким к
76
90° по отношению к ры чагу (грудная к л е т к а ). В этом случае и
плечо ры чага больш ое, и угол прилож ени я силы благоприятны й
(рис. 34, б ). А у м ы ш ц-разгибателей позвоночного столба (5 )
плечо ры чага очень небольш ое; они больш е проигры ваю т в силе.
В конечном итоге р азн ообразны е п роявления силы тяги мышц
учитываю тся в понятии о мом енте силы тяги мышцы. В сам ом
деле, момент силы равен количественно произведению величины
силы на ее плечо. Величина силы зави сит от ряда анатомо-ф изиологических условий, р азобранн ы х выше, а плечо силы зависит от
величины плеча ры чага и у гл а тяги мышцы. Таким образом , к а ж ­
д а я мы ш ца м ож ет, п роявляя свою силу, со здавать момент силы—
/?
Рис. 34. М еханические
условия проявления мышеч­
ной силы
определенную вращ аю щ ую способность своей силы. А это, в свою
очередь, обеспечивает н орм альное ускорение, т. е. вы зы вает вр а­
щ ательное движ ение.
К ак правило, чащ е всего мом ент силы тяги мышцы, д а ж е при
наибольш ем ее н апряж ении, не бы вает м аксим альны м , потому
что угол тяги мы ш цы редко бы вает равен прям ому. А при каж дом
отклонении угл а тяги от прям ого часть силы тяги, по п равилу
разлож ен и я сил, действует вдоль ры чага. П оэтом у и момент силы
при тяге под углом, отличаю щ имся от прямого, меньш е во зм о ж ­
ного м аксим ального.
Д ействительно, всякий вектор силы тяги, не перпендикулярны й
к звену, м ож ет быть р азлож ен на тангенциальную (к н ап р авл е­
нию движ ени я) составляю щ ую , перпендикулярную к рычагу, и
нормальную составляю щ ую , действую щ ую вдоль ры чага. Н о р ­
м ал ьн ая составляю щ ая при у гл е тяги мышцы меньш е 90° приж и­
мает кости в суставе, а при угле больш е 90° оттягивает их
(рис. 35).
Соотношение нормальной и тангенциальной составляю щ их у
мышц, прикрепляю щ ихся близко к оси сустава, м ож ет изменяться
77
и широких пределах. З а то у мыш ц, прикрепляю щ ихся д алеко от
оси сустава, больш ая часть силы (н орм альн ая составляю щ ая)
всегда действует вдоль оси части тела. П оэтом у в двигательном
аппарате человека, как системе костных рычагов, почти всегда
бывает проигрыш в силе.
П о мере приближ ения к пределу движ ени я в суставе р астяги ­
ваю щ аяся
м ы ш ца-антагонист
увеличивает силу
н ап р я ж е ­
ния, но момент ее силы ум еньш ается, так к а к плечо силы тяги
обычно уменьш ается. П оэтому сопротивление антагонистов при
медленных движ ениях незаметно.
Рис. 35. Р азл ож ен и е силы тяги мышцы:
а ) пр и т я г е под остр ы м угл ом ,
п о д ту п ы м углом
б) при тя ге
В ряде случаев по мере изменения у гл а тяги мышцы очень
часто в таком ж е направлении изменяется угол действия силы со­
противления. Н апример, при разгибании локтевого сустава под
действием отягощ ения, удерж иваем ого в кисти, угол тяги сгиба­
телей предплечья прибли ж ается к прям ому и так ж е изменяется
угол действия силы тяж ести. П осле прохож дения горизонтального
полож ения угол тяги сгибателей отдаляется от прям ого и то ж е
сам ое происходит с углом действия силы тяж ести. И наче говоря,
изменение момента силы тяги мы ш ц и изменение силы сопротив­
ления часто происходят одинаково.
Т а к ка к мыш ца обычно имеет два конца и силы тяги, р а зв и ­
ваем ы е на концах мышцы, одинаковы, то и моменты сил, дейст­
вую щие на два соседних звена, относительно оси их соединения,
равны, но имеют противополож ное направление.
Г лавны й момент группы мышц. Если на одну часть т ел а д ей ­
ствует-несколько мышц, то сила тяги каж дой мышцы создает со­
ответствующий момент вращ ения. Все эти моменты вращ ения
могут быть заменены одним равноценным им всем моментом —
г л а в н ы м м о м е н т о м г р у п п ы мышц.
С умма моментов нескольких сил р авн а моменту суммы этих
сил относительно этой ж е оси.
Величина силы в главном моменте группы мыш ц р авн а р а в -'
78
недействующ ей силе тяги всех мы ш ц, а плечо силы главного мо­
мента и есть плечо этой равнодействую щ ей силы.
С изменением моментов сил отдельны х мы ш ц изм еняется гл ав­
ный момент группы мышц. При д виж ени ях происходят изменения
углов тяги мышц, а следовательно, и плеч силы мышц. С измене­
нием длины мышцы изменяется и сила ее тяги. М ож ет изменяться
та к ж е и сопротивление, которое встречает мыш ца при своем н а­
пряж ении, что та к ж е о тр аж ается на величине силы тяги мышцы.
М ышцы, прикрепляю щ иеся на различны х расстояниях от оси
сустава и под различны ми углам и, изм еняю т при движ ении свои
моменты неодинаково. В связи с анатомическими условиями
(располож ением мышц) по мере движ ени я вклю чаю тся в работу
и выклю чаю тся из нее те или иные мы ш цы данной функциональ­
ной группы и д а ж е сами группы мышц.
Таким образом , главный момент не явл яется постоянной вели­
чиной. Более того, сохранить его постоянным очень трудно и в
больш инстве случаев в этом даж е, нет необходимости. Гораздо
важ нее плавность в изменении ^величины главного момента,
отсутствие значительных рывков, толчков, н аруш аю щ их р а зм е ­
ренность и точность движ ений.
' .
Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Е МАСС ЧАСТЕЙ ТЕЛ А
Общий центр тяжести тела. От распределения масс частей
тела зави сят многие сопротивления, которые встречаю т силы,
действую щ ие н а тело. Эти сопротивления оп р едел яю тся силам и
тяж ести и моментами инерции частей тела.
Н аиболее общим показателем распределения масс в теле слу­
ж ит о б щ и й ц е н т р т я ж е с т и т е л а (О Ц Т ). К ак известно,
центром тяж ести назы вается точка тела, к которой как бы прило­
ж ена равнодействую щ ая всех сил тяж ести тела. Во все стороны
от этой точки, по лю бому направлению , моменты сил тяж ести
взаимно уравновеш иваю тся. Равн одействую щ ая параллельны х
сил, действую щ их на все частицы тела в лю бом направлении, при­
л ож ен а к О Ц Т; поэтому в этом случае О Ц Т н азы ваю т еще цент­
ром массы, или центром инерции.
Р асполож ение О Ц Т необходимо зн ать при изучении статики
д л я оценки условий, равновесия тела. П уть д в и ж е н и я — тр аекто ­
рия О Ц Т — во многих случаях дает ценные сведения об особенкостях движ ения тела, так как отр аж ает действие внеш них сил
на тело. О Ц Т не мож ет перемещ аться иначе как под дейбтвием
внешних сил. Одни внутренние силы никогда не могут изменить
п олож ение и путь О Ц Т в пространстве.
Общий центр тяж ести тела расп олагается в зависимости от
телослож ения человека. У людей с более развиты м и ногами О Ц Т
относительно ниж е, чем у лю дей с более мощной мускулатурой
туловищ а и рук. У длинноногих лю дей О Ц Т анатомически расп о­
л ож ен ниж е, но он дал ьш е от земли, чем у коротконогих
(рис. 36, а).
79
Б симметричных полож енйях человека стоя с опущ енными ру­
ками О Ц Т находится на уровне от первого до пятого крестцового
позвонка (по И ван иц ком у), примерно на 4— 5 см вы ш е попе­
речной оси тазобедренных суставов. П ередн е-задн яя плоскость,
п роходящ ая через О Ц Т, делит тело почти симметрично. О на не­
сколько смещена вправо от срединной плоскости, т а к как п равая
п оловина тела человека т яж ел ее левой на 400— 500 г, в связи с
несимметричным располож ением внутренних органов и неравно­
мерным развитием двигательного апп арата. У правш ей п р ав ая
половина тела развита лучш е и имеет больш ую массу. В переднезаднем направлении О Ц Т р асп олагается м еж ду крестцом и ло б­
ком в зависимости от полож ения тела при стоянии (рис. 36, б).
С ам о собой разумеется, что с изменением формы тела, вслед­
ствие иного располож ения его частей, изменяет свое полож ение
и ОЦТ. П ри перемещ ении какой-либо части тела и О Ц Т см е­
щ ается в том ж е направлении (рис. 36,в ) . Если п ерем ещ аю щ ая­
ся часть тела имеет большую массу, то и смещ ение О Ц Т больше.
М ассы частей тела определяли путем расп и ла заморож енны х
трупов, а т а к ж е путем изм ерения объем а частей тела и уравн ове­
ш ивания ж ивы х лю дей в различны х позах. Средние данные, полу­
ченные этими различны ми методами, о казал и сь близкими друг
к другу:
О тносительны й ве с частей т е л а человека
По Бернш тейну
мужчины женщины
О кругленные
данны е, в %
Части тела
По Ф иш еру
Голова ...............................
Т у л о в и щ е ...........................
Бедро ...................................
Голень ...............................
Стопа ...................................
П л е ч о .......................... • .
П р е д п л е ч ь е ......................
К и с т ь .......................... • .
0,0706
0,4270
0,1158
0,0527
0,0179
0,0336
0,0228
0,0084
0,0672
0,4630
0,1221
0,0465
0,0146
0,0265
0,0182
0,0070
0,0812
0,4390
0,1289
0,0434
0,0129
0,0263
0,0182
0,0055
7
43
12
5
2
3
2
1
Все тело . . .
1,0000
1,0000
1,0000
100
Если средние данны е более или менее близки, то данн ы е о т ­
дельных людей могут значительно отличаться от этих средних
в зависимости от телослож ения.
М ассы отдельных частей т ел а не остаю тся постоянными.
В связи с тренировкой здесь могут происходить нем алые изме­
нения. У спортсменов меньш е отлож ения ж и р а на туловищ е и
лучш е развиты мыш цы конечностей. П оэтом у у них соотношение
масс мож ет быть иное, чем у людей, не заним аю щ ихся спортом.
М ассы тела могут та к ж е изменяться и в течение коротких
промеж утков времени. Н априм ер, прием пищи и воды мож ет уве­
личить массу туловищ а; после разминки или соревнований при­
лив крови в расш иренные сосуды мыш ц м ож ет увеличить массу
конечностей.
80
Р и с. 36. Располож ение общ его центра тяж ести
в теле человека:
а ) у коротконогого и д л инно но го го чел овека (ори г.), б) при
р а зл и ч н ы х ви д а х сто ян и я (по И ва н и ц к о м у ), I ■) при разл и чны х
п о зах (о р иг.)
З а к а з № 587.
Таким образом, относительные м ассы частей т ел а человека
в конкретных случаях могут н ам ного отличаться от точно вычи­
сленных средних данных. П оэтом у нет необходимости в очень
большой точности при расчетах, производимых с практической
целью; Вполне достаточно эти величины в процентах округлить,
та к как индивидуальны е отклонения от них могут быть намного
больше, чем на сотые и десятые до л и процента.
\, ' Д л я полож ения О Ц Т имеет значение не только м асса частей
тела, но и ее распределение в каж дой части тела. П оказателям и
этого служ ат центры тяж ести частей тела. Ц ентры тяж ести д ли н ­
ных частей тела л еж ат приблизительно н а-'"и х продольной .оси,
бл и ж е к ’ п р окси м альн ом у со чл ен е-'
нихо. Т ак, р асстояни е от прокси­
мальн ого сочленения до цен тра т я ­
ж ести (р ад и у с цен тра тяж ести ) со­
с т ав л я е т д л я бедра 0,44 его длины ,
д л я голени 0,42, д л я плеча 0,47 и
д л я п р едп лечья 0,42 (рис. 3 7 ). Т а ­
кое расп р еделен и е м асс обусловлено
больш ой м ассой мышц, о к р у ж а ю ­
щих прокси м альн ы е сочленения, осо­
бенно д л я бедра, голени и п р ед ­
плечья. П р едп л ечья и голени имею т
мы ш цы с отчетливо вы р аж ен ны м
брю ш ком и тонким сухож илием . А
на бедре в области тазобедренн ого
су ст а в а есть больш ие м ассы корот­
ких мы ш ц — ягодичны е, п р и в о д я­
щ ие, зап и р ател ь н ы е и др. Э тими осо­
Рис. 37. Располож ение центров бенностям и и о п р ед ел яется н ер авн о ­
тяж ести частей тела человека
мерное р асп р еделен ие масс в этих
(по данным Ф ишера)
частях тела.
Строго говоря, при изменении нап ряж ен ия мыш ц и их крове­
наполнения распределение масс в конечностях та к ж е несколько
изменяется. Но значительно больш е оно изменяется у туловищ а,
способного очень сильно изменять свою форму.
П ринято считать, что центр тяж ести туловищ а располагается
ка линии, соединяю щ ей середины поперечных осей, проведенных
через центры плечевых и тазобедренны х суставов. Э ту линию
центр тяж ести туловищ а делит на отрезки, относящ иеся др у г
к другу как 4 : 5, считая от головного конца. П о сути дел а, т у ­
ловищ е — не отдельное звено, а система звеньев, обладаю щ ая
больш ой подвижностью. Кроме того, надо учитывать изменение
распределения масс туловищ а при вдохе, когда внутренние о р га­
ны брюшной полости оттесняю тся вниз, а грудная клетка, н ап ол­
ненная воздухом, имеет меньш ий удельный вес. П ри некоторых
полож ениях отдельны е органы брюшной полости могут смещ аться
на значительное расстояние (до 20 см) (Д ж а ф а р о в )У
Значит, при всех расчетах полож ения О Ц Т имеются очень
82
большие погрешности, связан ны е с тем , что подвиж но соединен­
ные части тела и части тела, в которых изм еняется р асп ределе­
ние масс, приним аю тся за неизменяемы е тела. Л и ш ь у головы
располож ение центра тяж ести сзади турецкого седла клиновид­
ной костя довольно постоянно, но и оно м ож ет измениться при
движ ениях ниж ней челюсти.
Располож ени е О Ц Т обусловлено и половыми и возрастны м и
особенностями. У детей, имеющих больш ую м ассу туловищ а и.
головы, О Ц Т расп олагается выше, чем у взрослы х. У ж енщ ин,
в связи с присущ ей им пропорцией т ел а, в частности с более
массивным тазо вы м поясом, О Ц Т расп о л агается ниж е, чем
у мужчин.
ЧАмМоменты инерции и радиусы инерции. М о м е н т ы
инер­
ц и и частей тела человека характери зую т сопротивление масс
частей тела угловому ускорению. М омент инерции п редставляет
собой меру инерции при вращ ательны х движ ениях. Он зависит
как от массы части тела, так и от удален и я этой м ассы от оси
вращ ения (оси с у ста ва ). М омент икерцци (У) численно равен
произведению массы (т) на кв ад р ат расстояни я ее до оси вращ е-.
ния тела (г):
х\
I — т • г 2.
О дна и т а ж е м асса на разн ы х расстояни ях от оси вращ ени я
оказы вает разное сопротивление угловому ускорению. Д а ж е не­
большое изменение расстояния массы от оси вращ ени я заметно
изменяет момент инерции.
О дно и то ж елтело имеет р азличны е моменты инерции относи­
тельно различно располож енны х осей. Так, момент инерции
длинного стерж ня равен: относительно оси, перпендикулярной
„
т1г
к его оси и проходящ ей через его середину у2-, а относительно парал лел ьн ой ей оси, п р о х о д я щ ей ч е р е з к о н ец с тер ж н я, —
где / — длина стерж ня.
М омент инерции однородного цилиндра
равен: относительно
его продольной оси — ~ ~ ~ , п о пер ечно й оси, п р о х о д я щ ей
середи ну его вы соты — т
,
чер ез
>оси, п р о х о д я щ ей ч е р е з один из
1Г2 I * 2\
его кон ц ов — т [~
4 ~г^-}> где т — его м асса,
г — е го
р ади у с,
а к — его высота.
М оменты инерции длинных частей конечностей приблизи­
тельно равны дл я поперечных осей, проходящ их через прокси­
мальный сустав, — 0,3 т12, проходящ их через ее центр т я ж е ­
сти — 0,1 т / 2, где I — дл и н а всей части тела.
И ногда д л я характеристики инертного сопротивления при
вращ ении определяю т р а д и у с и н е р ц и и . П редставим себе,
что вся м асса т ел а, вращ аю щ егося вокруг оси, расп олож ен а на
таком расстоянии от этой оси, что ее момент инерции равен
83'
моменту инерции данного тела относительно этой ж е оси. Это
расстояние и есть радиус инерции.
Р ад и у с инерции м ож н о п о дсч и тать по ф о р м у л е: Р = Л /
У
т
где Р — радиус инерции, 1 ‘— м ом ент инерции, т — м а с са тела.
Если вращ ать цилиндр вокруг поперечной оси, проходящ ей
через его центр тяж ести, то радиус инерции равен 0,289 всей
длины цилиндра. Это значит, что если м асса цилиндра была бы
вся располож ена на расстоянии 0,289 его длины от центра т я ж е ­
сти, то его момент инерции был бы равен моменту инерции д а н ­
ного цилиндра. Р ади ус инерции цилиндра относительно оси, про­
ходящ ей через один из его концов, равен 0,577.
Д л я длинных частей конечностей радиус инерции при прибли­
зительны х подсчетах имеет следую щ ие значения:
Части тела
Радиус инерции относительно
центра тяжести
Радиус инерции относи­
тельно проксимального
сустава
П л е ч о ...................................
П редплечье..........................
Б г д р о ...................................
Голень ...............................
0,2 9
0 ,2 8
0 ,2 9
0,2 8
0 ,5 5
0 ,5 0
0 ,5 3
0 ,5 0
П редставление о радиусе инерции помогает правильнее оце­
нить инертное сопротивление массы части тела человека при его
движем ни
К огда часть тела поворачивается вокруг одного конца (Л ) и
мы предполагаем , что вся м асса его сосредоточена в центре т я ­
ж ести (О ), момент инерции определяется по ф ормуле т г 2, где
г — радиус центра тяж ести части тела относительно ее конца. Но
при вращ ении части тела, когда ее центр тяж ести переместился
из точки О в точку 0 \ , м асса части тела в то ж е время соверш ила
поворот вокруг центра тяж ести на угол а . В этом случае нужно
учесть т а к ж е момент инерции т г \ , где Г\ — радиус центра т я ­
ж ести каж дой половины части тела относительно центра тяж ести
части тела при повороте на угол а (рис.38). Таким образом,
радиус инерции относительно конца части тела и радиус центра
тяж ести не равны. Р ади у с инерции тела относительно его конца
болыие, чем радиус центра тяж ести, что видно из данны х, приве­
денных в этой главе.
О
центре объем а и центре поверхности тела. Д л я определения
действия сил окруж аю щ ей среды при изучении движ ений чело­
века в водной среде, а т а к ж е в полете в воздухе с большой ско­
ростью необходимо зн ать располож ение ц е н т р а о б ъ е м а
(Ц О ) и ц е н т р а п о в е р х н о с т и (Ц П ).
Ц ентр объем а тела располож ен в точке пересечения плоско­
стей, делящ их тело на две равн ы е по объем у половины. С погру­
жением в воду на тело действую т силы д а в л е н и я воды . Точка
прилож ения равнодействую щ ей всех сил д авл ен и я воды н а по­
верхность т ел а и н азы вается центром об ъ ем а те л а . Ц О мож но
рассм атривать так ж е, как О Ц Т объем а воды, вытесненной по­
груж ением т е л а человека в воду и имею щ ей ф о р м у п огруж енны х
частей тела.
В то ж е время на тело действую т силы тяж ести, равнодей­
ствую щ ая которых прилож ена к О Ц Т. К огда Ц О и О Ц Т расп оло­
жены на одной вертикали, тогда, в
зависимости от соотношения величин
сил тяжести и давлени я воды, тело
либо всплывает, либо тонет, либо
остается неподвижным в воде. Если
Ц О и О Ц Т находятся не на одноР
вертикали, то еще возникает пар?
сил, вы зываю щ их вращ ение тела.
У человека Ц О располож ен не­
сколько выше его О Ц Т. Это объяс<
няется тем, что содерж ащ и йся и
грудной клетке воздух д ел ает верх­
нюю половину тела ' более легкой,
поэтому О Ц Т смещен несколько в
сторону ног. В связи с этим человек
при покойном полож ении на воде во
время вдоха начинает поворачивать­
ся, опускаясь ногами вниз (рис. 39, а ) . Рис, 38. М омент инерции тела,
когда ось вращения не прохо­
Если руки сместить в сторону голо­
дит через центр тяж ести
вы, то можно совместить Ц О и л и ­
нию тяж ести; тогда тело уравновесится (рис. 39, б).
П о данны м И ваницкого, Ц О располож ен выше О Ц Т на 2—
6 см, в зависимости от особенностей телослож ения. Естественно,
что с изменением позы тела изм еняется и располож ение ЦО.
Рис. 39. Располож ен и е центра тяж ести (Ц Т) и центра объем а (Ц О ) тела
человека при разных позах
Во время движ ения человека со значительной скоростью чер'ез
воздуш ную среду силы сопротивления воздушной среды зависят
от площ ади лобовой поверхности тела. Равнодействую щ ая всех
сил сопротивления среды прилож ена к центру поверхности. Г р а ­
ницы поверхности сопротивления определяю тся по проекции гра85
нид тела на плоскость, перпендикулярную направлению движ ения
тела относительно среды.
У тела человека, стоящ его в вы прямленном полож ении, Ц П
тела при движ ении в передне-заднем направлении располагается
выше ОЦТ.
о
Рис. 40. Располож ение центра тяж ести (ЦТ) и центра поверхности
(Ц П ) человека с лы ж ами
В безопорном полож ении при движ ении в воздухе, например
при пры ж ках на л ы ж ах с трам пли на, изменение позы вы зы вает
изменения и лобовой поверхности тела (вместе с л ы ж а м и ), а
следовательно, и Ц П . К огда Ц П ниж е О Ц Т, лы ж н ик вращ ается
головой вперед. Если Ц П оказы вается вы ш е О Ц Т, то тело полу­
чает вращ ение головой н азад (рис. 40). П ри располож ении О Ц Т
и Ц П на одной линии, п араллельной направлению полета, в р а ­
щ ения не возникает.
Глава 4
А Н А Т О М О -Ф И ЗИ О Л О Г И Ч Е С К И Е О С Н О В Ы
Б И О М Е Х А Н И Ч Е С К О ГО А Н А Л И ЗА Д В И Ж Е Н И Й Ч Е Л О В Е К А
А натомо-физиологические особенности орган изм а чрезвы чай­
но услож няю т механические условия движ ений
человека. Без
знания биологических ф акторов ан а л и ^ д в и ж е и и й возм ож ен лиш ь
в самой общей форме. П оэтом у д л я глубокого ан ал и за д в и ж е­
ний в биомеханике необходим тщ ательны й учет всей сложности
механической системы двигательного апп ар ата, обусловленной
биологическими факторам и. М ы ш цы односуставные и особенно
многосуставные при целостном движ ении обладаю т рядом отли­
чительных особенностей, по сравнению с их изолированным дейст­
вием. Н аиболее слож ный вопрос — это вопрос о групповом
взаимодействии мышц, т а к к ак в естественных условиях д виж е­
ний они никогда не действую т изолированно. Взаим одействуя,
мышцы обусловливаю т ф ормирование соответствую щ их двигатель­
ных механизмов и, в частности, механизмов ды хательны х д в и ­
ж ений.
В этом взаимодействии мы ш ц регулирую щ ую роль играет
цен тральная нервная система. П оскольку в курсе физиологии че­
л овека принцип нервизм а в применении к мышечным движ ениям
человека специально не рассм атривается, в настоящ ей главе
будут кратко излож ены необходимы е основы.
Д Е Й С Т В И Е О Д Н О - И М НО ГО СУ СТАВН Ы Х М Ы Ш Ц
И золи рованн ы е действия мыш ц в суставах. П ри одном и
том ж е моменте силы тяги мы ш цы действие этой мы ш цы в р а з ­
личны х услови ях п р о яв л яется различно.
К основным условиям , определяю щ им действие мышц, отно­
сятся: опора мышцы, ф иксация сустава и относительная м асса
частей тела, соединенных мышцей.
Если односуставная мы ш ца соединяет дв а соседних звена те­
л а , то при преодолеваю щ ей работе, в зависимости от опоры,
возмож но несколько случаев движ ения. Если м ы ш ца имеет верх­
87
нюю опору, то к верхнему звену прибли ж ается ниж нее звено.
Если она имеет нижнюю опору, то к ниж нему звену приближ ается
верхнее. Когда оба звена находятся вне опоры, тогда при преодо­
леваю щ ей работе мышцы они движ утся навстречу др у г другу
( в с т р е ч н ы е д в и ж ен и я ), с ускорениями, обратно пропорцио­
нальными их массам. Само собой разум еется, если в данном
суставе напряж ены мыш цы-антагонисты, препятствую щ ие д виж е­
нию, то оба звена остаю тся неподвижными. В качестве примера
приведен рис. 41. Н а нем и зображ ены движ ения верхней и ниж ­
ней половин тела человека под влиянием преодолеваю щ ей работы
сгибателей тазобедренных суставов; на рис. 41, г эти мышцы ста­
тически напряжены.
су с та в а
У читывая возмож ность создания опоры путем закрепления
как одного, так и другого конца мышцы, с анатомической точки
зрения лучш е говорить о центральном и периферическом концах
мышцы. С точки зрения функциональной мож но отмечать в движ ении подвижный и неподвиж ный концы мышцы. О днако в ж изни очень часто при движ ениях подвижны оба конца мышцы.
Д вусуставн ая мы ш ца, п ереходящ ая через два сустава, имеет
при одном и том ж е напряж ении мышцы, но различны х комбинациях условий намного, больш е возмож ны х вариантов движ ений,
чем одиоеуставная мышца. Н овы е варианты создаю тся в р езуль­
тате фиксации м ы ш цами-антагонистами одного, другого или обоих суставов, обслуж иваем ы х двусуставной мышцей.
Свойства кинематических цепей. Если конечность человека
имеет только центральную опору и не закр епл ен а своими конце-
:
>
;
I
(
,
!
\
;
;
яыми звеньями, то она п редставляет собой открытую кинемати­
ческую цепь. Такие цепи в теле человека характери зую тся неко­
торыми особенностями.
Д л я определения подвижности концевы х звеньев открытой
кинематической цепи суммируют степени свободы всех преды ду­
щих звеньев цепи. О днако, как упомянуто выше, количество сте­
пеней свободы концевых звеньев открытой цепи не мож ет быть
больше шести. Д ел о в том, что соверш енно свободное тело имеет
только 6 степеней свободы. П оэтому после 5 степеней свободы
любое сочленение, имеющее более чем одну ось движ ени я, не мо­
жет добавить более одной степени свободы.
К онцевые звенья открытой кинематической цепи могут боль­
ше, чем остальные звенья цепи, о тдаляться от проксимальных
суставов (плечевых или тазобедренн ы х). В связи с этим они могут
обладать особенно значительными статическими моментами.
П о этой причине при у держ ании цепи в горизонтальном или
наклонном полож ении на мышцы проксимальны х суставов п а­
дает нагрузка по удерж анию не только соседнего звена, но и
всех остальны х звеньев, особенно концевы х (рис. 42).
М ассы концевых звеньев, будучи наиболее отдаленны ми от
проксимальных суставов, имеют наибольш ий радиус инерции.
П оэтому они отличаю тся особенно больш и м ^ динамическими мо­
ментами (моментами инерции). Чтобы вы звать ускорение конце­
вых звеньев (ускорить, зам едлить движ ени е или изменить его
н ап равлен и е), необходимы значительны е н апряж ения мышц,
окруж аю щ их проксимальные суставы . Это обусловливает значи­
тельную силу мы ш ц проксимальны х суставов.
П ри увеличении скорости движ ени я открытой цепи моменты
инерции концевых звеньев вы зы ваю т отставание последних. Так
бывает, например, при обгоне снаряда в метании диска, когда
м асса руки с диском отстает во врем я поворота от движ ения
туловищ а.
П ри тормож ении движ ени я кинематической цепи концевые
звенья по инерции, имея большой динамический момент, обгоняют
проксимальные звенья: возникает известный «захлест». Н ап р и ­
мер, в беге, после отставан ия по инерции концевых звеньев ноги,
при энергичном выносе бедра вперед, когда бедро зам едлит д в и ­
ж ение. голень со стопой обгоняют его по инерции.
Р аб о та мышц кинематической цепи. М ыш цы, действую щ ие
в кинематических цепях, о казы ваю тся в значительно услож нен­
ных условиях по сравнению с мы ш цами, действующ ими изоли­
рованно. В аж н о помнить, что в природе эти услож ненные усло­
вия и есть действительные реальны е условия работы мышц, а
изолированного действия мышц, как правило, не бывает. Мы
рассм атриваем его только для удобства изучения функции мышц.
Н апряж ение мыш ц в кинематической цели иногда вы зы вает
появление действия новых сил. Эти силы вы зываю т движ ения,
связь которых с н апряж ением данной мышцы на первый взгл я д
I
необъясним а. К числу таких сил относятся в первую очередь силы
тяж ести и напряж ения мы ш ц-антагонистов.
О дносуставная мы ш ца, вы зы вая перемещ ение какой-либо ч а­
сти тела, мож ет обусловить движ ение в отдаленны х суставах
в результате действия мом ента силы тяж ести. Этот момент, если
соседние суставы не закр епл ен ы , вы зы вает движ ени е в о тдал ен ­
ных суставах, не до п у ск ая н ар у ш ен и я равн овеси я. Н априм ер,
когда п леч евая м ы ш ца сги б ает предплечье, центр тяж ести всей
свободной конечности п ер ем ещ ается вп ер ед и вверх и вы ходит из
Рис. 42. Статические моменты концевых звеньев
(но Бернштейну)
вы зы вает т а к н азы ваем ы е с о п у т с т и у ю щ п с дппжечшн. Сги­
бание в тазобедренном суставе влечет за собой растягивание
антагонистов—двусуставиы х разги бателей (полусухож ильной, полуперепончатой и двуглавой мы ш цы б е д р а ). В озникаю щ ие в них
напряж ения вы зы ваю т сгибание в коленном суставе. Р а с сл а б и в ­
ш аяся в коленном суставе икронож н ая м ы ш ца позволяет перед­
ней больш еберцевой мышце, з а счет ее тонуса, сделать разги ба­
ние в голеностопном суставе, поднять носок кверху. Так,
Рис. 43. Д виж ение в отдаленном суставе под действием:
а) силы т я ж е сти , б) м ы ш ц ы -ан тагон и ста
вертикал ьн ой плоскости плечевого су става, если плечевой сустав
ф иксирован. Если он не ф и ксирован , то ком п енсаторно происхо­
ди т разги бан и е в плечевом суставе. Р у ка, сги б аясь одновременно,
как маятник, отходит назад, а центр тяж ести остается в плоскости
плечевого сустава, и равновесие сохраняется (рис. 43, а).
Одно- и м ногосуставны е мы ш цы могут вы зы вать движ ени я
в отдален ны х су ставах з а счет мом ента силы тяж ести , если они
и зм еняю т своей работой усл о ви я равновесия, К ом пенсаторны е
движ ения сохраняю т в этих случаях равновесие.
Д в и ж е н и я в отдален ны х с у ставах могут во зн и кать и в р е­
зу л ь та т е и зм енения н ап р я ж е н и я мы ш ц-антагонистов. С о кр ащ е­
ние к аж дой мы ш цы со п р о во ж д ается р астяги ван ием м ы ш ц -ан та­
гонистов. Если эти антагонисты переходят через соседние суставы ,
то, и зм ен яя свое н ап р я ж ен и е при р астяги ван ии , они могут вы звать
дви ж ен и е в этих соседних су ставах . П рим ером м ож ет сл уж и ть то
ж е сгибание в локтевом су ставе плечевой мышцы. В этом случае
ра ст я ги в а е м а я д л и н н ая го л о в ка трехглавой мы ш цы п леча н ап р я ­
гается и помогает разгибанию в плечевом суставе под действием
возникш его мом ента силы тяж ести (рис. 43,6).
В открытых кинематических цепях, оснащ енных рядом много­
суставных мышц, вари ан т передаточного действия этих мышц
в результате активной работы сгибателей тазобедренного сустава
происходят сопутствую щ ие движ ени я в коленном и голеностоп­
ном суставах (рис. 44). П ри сопутствующ их д виж ени ях длина
многосуставных мышц, вы зы ваю щ их эти движ ения, изменяется
очень мало. Д ви ж ен ия могут происходить при относительно не­
больш ом н апряж ении мышц, п лавно и согласованно. П ри таких
движ ениях не только экономится м ы ш ечная энергия, но и меньш е
участвую т корковы е двигательны е импульсы, обеспечивающ ие
координацию движ ений. Это явление получило н азвани е м ыщечная координация
(по Б е й е р у ).
Зам кн уты е кинематические цепи обладаю т значительной с вя ­
занностью , меньш им количеством степеней свободы и меньшим
разм ахом движ ений. Они чащ е всего встречаю тся в туловище.
В конечностях они возникаю т тогда, когда концевые звенья ко­
нечностей получаю т о.пору и теряю т, таким образом , свои х а р а к ­
терные особенности: значительную подвижность, больш ие стати­
ческие и динамические моменты.
П о своему характеру замкнуты е кинематические цепи отвеча­
ют больш е опорной, чем двигательной функции.
В замкнуты х кинематических цепях бываю т иногда очень
своеобразны е случаи действия мышц. П ри полож ении в упоре на
91
п араллельны х брусьях мож но соверш ить пронацию в плечевых
суставах, которая сопровож дается супинацией в лучелоктевых
суставах. Тогда поперечная ось локтевого сустава поворачивается
в передне-заднем направлении. Если в этом полож ении начнется
сгибание в локтевых суставах, то оно будет сопровож даться отве­
дением плеч в плечевь.х суставах. А это позво­
лит н апряж ением приводящ их мыш ц плечевых
суставов у дер ж и в ать локтевы е суставы от сги­
бания под весом гимнаста.
М ногосуставны е мы ш цы ка к в открытых,
та к и в зам кн уты х кинематических цепях могут
п роявлять т а к назы ваем ую пассивную и актив­
ную недостаточность.
П а с с и в н а я н е д о с т а т о ч н о с т ь про­
является в тех случаях, когда в суставах, через
которые переходит многосуставная
мы ш ца,
происходят движ ения,' растягиваю щ ие мышцу:
мыш ца оказы вается слиш ком короткой и по­
этому ограничивает р а зм а х движ ений во всех
суставах.
П асси вн ая недостаточность многосуставных
мышц хорошо зам етна при медленном сгиба­
нии вы прям лен ной ноги в тазо бедр ен н о м су­
ставе. Д вусуставн ы е разги батели тазобедрен ­
ного су ст а в а недостаточно длинны , чтобы, буРис. 44. Сопутствую- дуЧИ растянуты ми в коленном суставе, лопусщие движ ения
(мы^
к
3
*
*
7
ш ечная координация тить полное сгибание в тазобедренн ом суставе,
по Бейеру)
Если ж е согнуть ногу в коленном суставе и этим
расслабить двусуставны е мышцы, то в т а зо ­
бедренном суставе происходит полное сгибание до прикосновения
бедра к груди.
П римером использования пассивной недостаточности мышц
мож ет служ ить прием разоруж ени я, когда полное насильственное
сгибание кисти застав л яет разогнуть пальцы и выпустить ору­
ж ие; пальцы разгибаю тся вследствие пассивной недостаточности
разгибателей пальцев.
А к т и в н а я н е д о с т а т о ч н о с т ь п роявляется в тех слу­
чаях, когда один из суставов полностью согнут, за счет сокра­
щ ения многосуставной мышцы, и она оказы вается все ещ е слиш ­
ком длинной, чтобы согнуть и второй сустав. Это явление мож ет
сочетаться с пассивной недостаточностью
мы ш ц-антагонистов,
как в примере с приемом разоруж ения. Когда полностью согнута
кисть, глубокий и поверхностный сгибатели пальцев оказы ваю тся
еще слишком длинными, чтобы согнуть полностью и пальцы.
Н екоторые многосуставные мышцы в особых условиях п р о яв­
ляю т т а к назы ваем ое п а р а д о к с а л ь н о е действие, вы зы вая
движ ение в направлении, противополож ном обычной их функции.
Т ак, в ряде случаев отталкивания ниж ними конечностями двусу­
ставны е разгибатели тазобедренны х суставов проявляю т свое
92
действие не к ак сгибатели, а ка к р азги бател и в коленных суста­
вах. Эти мышцы вы зы ваю т р азги бани е бедер в тазобедренны х
суставах; стопы фиксированы весом тела на опоре и не могут
отодвинуться назад. П оэтому ниж ние концы бедер при р азги б а­
нии тазобедренны х суставов, отодвигаясь назад, разги баю т колен­
ные суставы. П ри такой работе двусуставны е сгибатели колен­
ного сустава
способствуют
его
разгибанию и являю тся
синергистами четырехглавой мыш цы бедра. П одробно возмож ны е
варианты такой работы мыш ц разо бр ан ы М. Ф. И ваницким
(рис. 45). Подобного рода работа мы ш ц отмечена Е. Г. К отель­
никовой при анал изе езды на велосипеде. М ож но добавить, что
такое парадоксальное действие мы ш ц ног мож ет происходить
и в открытой кинематической цепи, наприм ер п р ип одни м ан ии
штанги, отталкивании при пры ж ке в длину, беге и других слу­
чаях.
ГРУ П П О В О Е В ЗА И М О Д Е Й С Т В И Е М Ы Ш Ц
Равнодействую щ ая тяги группы мышцх В ряде случаев на
костный рычаг действует группа м ы ш ц / осущ ествляю щ их тягу
в одну сторону п араллельно друг другу. $ этом случае не трудно
определить равнодействую щ ую по п р авил у слож ения п ар а л л ел ь­
ных сил.
П рим ером могут служ ить обе крестцовоостистые мышцы, обе
группы лестничных
мышц, обе прям ые
мышцы
ж ивота
(рис. 46,а ).
Ч ащ е мышцы (например, передн яя и задн яя части дельтови д­
ной мышцы; больш ая грудная и ш и рочайш ая спины; сгибатель и
р азги б ател ь позвоночного столба одной стороны; сги батели и р а з­
гибатели запястья; мы ш ца, натяги ваю щ ая широкую фасцию бед­
ра, а больш ая ягодичная) прикрепляю тся к кости так, что тянут
ее под углом друг к другу. В .таких случаях равнодействую щ ую
находят по правилу п ар ал л ел о гр ам м а сил (рис. 46,6).
И ногда имеется мыш ца, у которой направление тяги совпа­
дает с равнодействую щ ей тяги группы мышц. Н априм ер, средняя
часть дельтовидной мышцы действует как
вся дельтовидная
мыш ца в целом. Но в ряде суставов такой мышцы, действующ ей
как равнодействую щ ая нескольких мышц, нет. Так, не сущ ест­
вует приводящ ей мышцы плеча, приводящ ей мышцы кисти. Их
зам еняю т несколько мышц, действую щ их по правилу п ар ал л ел о ­
грам м а сил. Такое располож ение мыш ц встречается в различны х
отделах двигательного апп арата. Ч асто они обеспечивают движ е­
ние вокруг передне-задней оси, когда в этих ж е суставах воз­
можны движ ения и вокруг поперечной оси. В таких случаях
поочередное вклю чение сгибателей и разгибателей обеспечивает
такж е круговое движ ение вокруг двух основных осей.
Д л я определения равнодействую щ ей
группы мыш ц иногда
приходится прибегать к разлож ению сил тяги мышц на состав­
ляю щ ие. Тогда вы бираю т одинаковое направление составляю щ их
93
сил тяги мышц, скаж ем вертикальное и горизонтальное н ап р а в ­
ление. Так, при совместном действии малой грудной (Р ) и боль­
шой ромбовидной (/?) мы ш ц их горизонтальны е составляю щ ие
{Р 2 и Яг) приближ аю т л о п атку к позвоночному столбу, а верти ­
кальные составляю щ ие (Р\ и # 1), н аправленны е в противополож ­
ные стороны, образую т пару сил, вращ аю щ и х лопатку нижним
77Т777777пт 7777Г-
Рис. 45. П арадоксальн ое действие
м ногосуставных мышц:
а) д е й ств и е с о став л яю щ и х Р и Р%, у с и л и ­
ваю щ их сги б а н и е в коленном суставе;
б) д е й ств и е со с та в л яю щ ей Е, ус и л и в а ю ­
щ ей р азги б а н и е в к оленном су ста в е; /? —
т я г а м ы ш ц -р а зги б а т ел е й
тазоб едрен н ого
су с та в а ,
и /?з — ее со став л яю щ и е; С и
— у р а вн о веш ен н ы е со с тав л яю щ и е
сил
#1 и Л* (по И ван ицком у)
углом внутрь (к позвоночнику) (рис. 4 7 ). Такие движ ения бывают
при бы стром опускании поднятой руки, наприм ер, при н а п а д аю ­
щем ударе в волейболе.
О чевидно, что, р ассм атр ивая равнодействую щ ую тяги каж дой
мышцы как вектор, скл ад ы вая и р а зл а га я такие векторы, мож но
оперировать и с другими силами, действую щ ими на часть тела,
к ак векторами, находя общую их равнодействующ ую.
В заим одействие мыш ц — агонистов синергистов и антагон и ­
стов. П о отнош ению групп мы ш ц др у г к другу во вр ем я д в и ж е ­
ний разл и ч аю т мы ш цы— агонисты, синергисты и антагонисты .
М ы ш ц ы - а г о н и с т ы , сокращ аясь, все вместе и к а ж д а я в от­
94
дельности, вы зы ваю т одно и то ж е движ ение. К ак ни странно на
первый взгляд, но таких групп мы ш ц м ало в двигательном ап ­
парате человека, вследствие различий в начале, располож ении и
прикреплении мышц.
М ыш ды-с и н е р г и с т ы совместно участвую т к определенном
движении, но при этом обладаю т различны ми функциями. Только
сочетание их работы вы зы вает дан н о е движ ение.
»
Рис. 46. Сложение сил тяги мышц:
а)
параллельны х,
б)
п р и л ож ен н ы х под угл ом д руг
к д р у гу
М ы ш ц ы - а н т а г о н и с т ы при определенном действии одних
мышц обл адаю т прям о п ротивополож ны м действием: если одна
группа мышц сокращ ается, то их антагонисты растягиваю тся.
М ышцы-синергисты, имея неодинаковое н ап равление тяги, ч а­
сто и гр аю т'р о л ь мыш ц, нап равляю щ их движ ение. С оставляю щ ие
их сил тяги, имеющие общ ее направление, вы зы ваю т необходимое
движ ение, а составляю щ ие, имеющ ие противополож ны е н ап рав­
ления, взаимно нейтрализую тся. В случаях, когда* движ ение сби­
вается со своего пути, последние составляю щ ие как антагонисты
друг другу регулирую т направление движ ения. Такое н ап р ав­
ляю щ ее регулирование бывает и при преодолеваю щ ей и при ус­
тупающей работе синергистов.
С изменением исходного полож ения многие мышцы изменяют
свою функцию. С ледовательно, названны е функциональные от­
ношения групп мышц не всегда постоянны. Только для односу­
ставных мыш ц одноосных суставов эти отношения не изменяю тся
при различны х исходных полож ениях.
Н о если речь идет о многосуставны х мы ш цах, то здесь уж е
антагонизм не так постоянен. Так, в известных условиях четы­
рехглавая мышца бедра и двусуставны е сгибатели коленного
сустава являю тся антагонистам и др у г другу. Н о когда сгибатели.
95
как было выше разобрано, действую т к ак разгибатели, то они ]
становятся синергистами четырехглавой мышцы бедра.
При движ ении по переходящ им осям^ мышцы, располож ен­
ные вокруг многоосных суставов, могут быть то антагонистам и, I
то синергистами для своих соседей. Н апример, локтевой сгиба- |
тель и локтевой разгибатель зап ястья при сгибании и разгибании '
лучезапястного сустава сл у ж ат друг другу антагонистам и, но при )
приведении кисти в лучезап яст­
ном суставе — они настоящ ие си- 1
нергисты. Синергизм и антагонизм
могут проявляться не только меж - <
ду отдельны ми мыш цами и гр у п ­
пам и мышц, но и м еж ду отдельны ­
ми частями одних и тех ж е мышц.
Это относится больш е всего к
мы ш цам, преимущ ественно вееро­
образного строения, состоящ им из
нескольких частей.
Н апример,
клю чичная и брю ш ная части боль­
шой грудной мышцы во время
приведения плеча действую т к ак 1
синергисты. З а т о при поперемен­
ном сгибании и разгибании в пле­
чевом суставе в полож ении плеча
Рис. 47. Разлож ен и е тяги сил вперед-вниз они на определенном
движ ений слу­
мышц малой грудной (Р) и боль­ участке р азм аха
шой ромбовидной (^ )
ж а т антагонистами друг другу.
Явление антагонизм а мышц
нельзя рассм атривать только с механической точки зрения — как
вредное сопротивление работы одной группы мыш ц работе другой
группы. Н апротив, антагонизм
мышечных групп представляет
собой очень важ ное приспособление двигательного апп ар ата, ко­
торое обеспечивает тонкое регулирование движ ения.
Если вспомнить, что мы ш ца, н апрягаясь, может только тянуть
в свою сторону, то легко понять, что такой механизм нуж дается
в тормозящ ем регулировании. При каж дом движ ении мышцыантагонисты, как упругие тела, растягиваю тся и в них возникаю т
упругие силы сопротивления. Это сопротивление, наприм ер, при
быстрых движ ениях с полным разм ахом не позволяет совершить
движ ение с большой скоростью до его предела. Сильно и быстро
растягиваем ы е антагонисты заторм аж иваю т движ ение до того,
как силы инерции, возникш ие при остановке, вызовут повреж де­
ние костных, хрящ евых или соединительно-тканных ограничите­
лей движ ения.
О днако регулирование движ ения необходимо не только при
крайних разм ахах быстрых движений. Регулирование н ап р авл е­
ния и скорости движ ения в больш инстве случаев невозмож но без
вм еш ательства антагонистов. Они могут н аправлять, тормозить,
п рекращ ать движ ение, д е л ат ь его более точным и плавным . Ан- I
96
тагонисты своей уступаю щ ей работой часто сопровож даю т пре­
одолеваю щ ую работу синергистов. В единстве работы антагони­
стов и синергистов заклю чается возм ож ность полноценного
управления движ ениями.
С этой точки зрения, одновременное и последовательное дей­
ствие антагонистов и синергистов м ож ет быть названо' в широком
смысле слова совместной деятельностью .
В зависимости от х ар ак тер а Сопротивления, преодолеваемого
при движ ениях, возмож ны различны е случаи взаим одействия аго­
нистов и антагонистов.
К огда сопротивление п о с т о я н н о е , как, наприм ер, при пре­
одолении силы тяж ести или трения, естественно, сопротивления
антагонистов дл я регулирования движ ени я не требуется. Д в и ж е ­
ния такого рода обычно происходят не быстро, и поэтому растя­
гиваемые антагонисты в известных пределах р а зм а х а движ ений
могут оставаться расслабленны ми. Н апр яж ен и е
агонистов на
протяж ении движ ения остается постоянн ы ^, если не учитывать
изменений, связанны х с изменением угла тя^и мыш цы при посто­
янном моменте силы (рис. 48,1а).
К огда сопротивление по мере движ ени я в о з р а с т а е т , как,
например, при преодолении упругих сил (резины , пруж и н ы ),
необходимость в напряж ении антагонистов ещ е м еньш ая. Такие
движ ения вы полняю тся с зам едлением , и антагонисты, т а к ж е
к ак и в первом случае, могут о ставаться расслабленны ми. А го­
нисты на протяж ении движ ения непрерывно увеличиваю т свое
напряжение д о м аксимума (рис. 4 8 , 16).
И ное дело, если по мере движ ени я сопротивление у м е н ь ­
ш а е т с я . Это бывает в тех случаях, когда сопротивление пред­
ставлено силами инерции. Ускорения по мере н арастания
скорости уменьш аю тся; значит, уменьш аю тся и силы инерции.
С ледовательно, движ ения такого рода происходят с нарастанием
скорости. Они вы зы ваю т быстрое растягивание антагонистов,
которые значительно увеличиваю т свое напряж ение и этим то р ­
мозят движ ение. В свою очередь, агонисты напрягаю тся больше
всего в начале движ ения. Д ал е е , когда достигнута
известная
скорость, движ ение продолж ается по инерции, а агонисты пере­
стаю т н ап рягаться и при сближ ении своих концов расслабляю тся
(рис. 4 8 ,1в).
Т а к а я работа агонистов
н азван а б а л л и с т и ч е с к о й ,
в связи с тем, что мышцы мощ ным напряж ением придаю т необ­
ходимую скорость, а д ал ее движ ение происходит по инерции,
к ак полет сн ар яда при выстреле.
Разобран ны е три случая сопротивлений встречаю тся в чистом
виде редко. Ч ащ е всего движ ени я, особенно в спорте, прибли­
ж аю тся к третьему случаю.
Н адо добавить,что в этих случаях р ассм атр ивалась только
та» сторона процесса, которая осущ ествляется на периферии.
П осредством изучения токов действия мышц бы ло установ­
лено, что в случаях различной скорости н движ ений процессы
7 Заказ № 587,
97
возбуж дения в антагонистических п ар ах мыш ц ‘П роисходят не­
одинаково. П ри качательны х д виж ени ях с плавным переходом
I
Рис. 48. В заимодействие антагонистов:
I — при разл и чны х со п р о ти вл ен и ях : а) сила трен и я, б) у п руги е силы,
в) силы инерци к (с х е м а ); II — при разл и чны х ск оростях плавно п ере­
м еж а ю щ е го с я д в и ж е н и я (по В ахгол ьд еру)
прямого движ ения в возвратное (что наступает лиш ь за преде­
лам и некоторого тем па) н аблю далось три типа взаимодействия.
В относительно медленных движ ениях агонист возбуж дается
м о с л е изменения нап равлен и я д виж ени я; возвратное движ ение
начинается за счет эластических сил против действия антагониста
(рис. 48, II ,а ). В более быстром темпе антагонист возбуж дается
и м о м е н т изменения нап равлен и я движ ения, но возбуж дение
прекращ ается до конца движ ения: последняя часть движ ения
происходит за счет сил инерции (рис. 48, П б ); движ ение зато р ­
м аж ивается з а счет эластических сил. В ещ е более быстром
темпе антагонисты возбуж даю тся до н ач ал а изменения н ап р ав­
ления и п рекращ аю т во збу ж дени е п осле изм енения н ап р авл ен и я.
Они активно помогаю т эластическим силам заторм озить д в и ж е­
ние и н ачать возвратное движ ение, которое продолж ается по
I инерции (рис. 4-8, П в ) . Д еятельность антагонистических групп
мышц при высш их тем пах меш ает д р у г другу и м ож ет привести
к судороге.
В произвольных движ ени ях человека корковы е двигательны е
импульсы могут вы звать вм еш ательство ( антагонистов в любой
момент движ ения, в зависимости от задачи,--стоящ ей перед чело1веком. Вместе с этим в р езультате тренировки м ож но добиться
! значительного расслаблен и я антагонистов. Уменьш енное н ап р я­
жение антагонистов при баллистической работе мыш ц трениро­
ванного спортсмена меньше меш ает выполнению движ ения.
Н етренированны е лю ди заметно отличаю тся в движ ени ях от
I тренированных тем, что антагонисты у них обычно вклю чаю тся
1 рано, п ридавая движ ениям скованный характер, и часто слиш1 ком резко, д е л ая движ ения прерывистыми, неплавными.
Рабочие и опорные нап ряж ен ия мышц. М ыш цы при д в и ж е­
ниях человека, изменяя силу своей тяги, изменяю т полож ение
костных рычагов, обусловливаю т перемещ ение частей тела, со­
верш аю т динамическую
(преодолеваю щ ую и уступаю щ ую ) р а ­
боту. Эти мышцы осущ ествляю т т а к н азы ваем ы е р а б о ч и е
н апряж ения, участвую т в выполнении механической работы.
Д л я рабочих напряж ений характерны постоянные изменения
силы и нап равлен и я тяги мы ш ц и, вм есте с тем, более благо1 приятные условия кровеснабж ения.
В о время движ ения одних частей тела многие другие части
остаются относительно неподвиж ны ми, со зд авая опору дл я движ у! щихся частей тела. Н ередки случаи, когда почти все части тела
1 находятся в движ ении относительно д р у г друга.
Н о гораздо
[■ чаще наблю даю тся случаи, когда многие мыш цы своими о п о р ­
ными
(статическими) н апряж ениям и закрепляю т неподвиж I но одни части т ел а и этим обеспечиваю т возмож ность быстрых
1 сильных точных движ ений других частей тела.
■,
Опорные н ап ряж ен ия в физиологическом
отношении менее
: благоприятны , чем рабочие. Д лительны е статические усилия вы, зы ваю т более быстрое утомление двигательны х нервных центров.
I Статически н апряж енны е мышцы вследствие сдавливания крог веиоспых и лимфатических сосудов имеют худш ие условия дл я
! крово- и лим фообращ ения.
•Чем быстрее движ ения, тем значительнее возникаю щ ие при
I 7*
92;
больших ускорениях силы инерции, тем больш е рабочие н ап р я­
ж ения мышц. А увеличение рабочих напряж ений требует и боль­
ших опорных напряжений» чтобы со здал ась опора д л я динами­
чески работаю щ их мышц. Н а величину опорных напряж ений
влияет к ак м асса движ ущ ихся частей тела, т а к и их ускорение.
Д ви ж ен ия с внешним отягощ ением т а к ж е вы зы ваю т
соответ­
ствую щ ие опорные напряж ения.
Рис. 49. Виды статической работы мышц:
а) у д е р ж и в а ю щ а я , б) у к р е п л я ю щ а я , в) ф ик си рую щ ая
Опорные нап ряж ен ия мышц м ож но разделить
усл о вн о ’ на
3 группы. Когда мышцы действую т своим моментом тяги против
м омента силы тяж ести (р ы чаг), тогда говорят об у д е р ж и ­
в а ю щ е й работе (рис. 49, а).
Если сила тяж ести действует на сустав по вертикали вдоль
оси части тела, то мышцы испытываю т действие на разры в. Своим
н ап ряж ен ием они осущ ествляю т в этом случае у к р е п л я ю ­
щ у ю работу (рис. 49,6).
И , наконец, во многих случаях мышцы соверш аю т опорные1
н ап ряж ен ия против действия мы ш ц-антагонистов
совместно с
ними; т а к а я работа н азы вается ф и к с и р у ю щ е й (рис. 49,в).
Н аибольш ее активное напряж ение мыш ц м ож ет быть при
удерж иваю щ ей работе. П ри укрепляю щ ей работе значительную
помощ ь мыш це оказы ваю т соединительно-тканные элементы
сам ой мышцы, а та к ж е связки, укрепляю щ ие сустав. П о величи­
не нап ряж ен ия ф иксирую щ ая р або та м ож ет быть наименьш ей.
О днако д л я фиксации сустава нередко бы вает необходимо точное
согласование н апряж ений мы ш ц-антагонисгов. И ногда это тр у д­
нее осуществить, чем больш ое н ап р яж ен ие мышц, например при
стойке на кистях.
О С Н О В Н Ы Е Д В И Г А Т Е Л Ь Н Ы Е М ЕХ А Н И ЗМ Ы ТЕЛ А
П одвиж ны е части двигательного ап п ар ата образую т т а к н а ­
зы ваемые к и н е м а т и ч е с к и е
п а р ы , состоящ ие из двух
соседних подвижно-сочлененны х частей. В м еханике существуют
кинематические пары поступательны е, вращ ательны е и винто­
вые. В двигательном апп арате человека наибольш ее расп ростра­
нение имеют вращ ательны е п ары , кр айн е м ало винтовых пар
(в голеностопных суставах) и нет настоящ их поступательных пар,
если не считать возмож ностей скольж ения костей в некоторых
суставах (нижнечелю стные, меж позвоночные, ребернопозвоноч­
ные и д р.)К инематические п ары в теле человека соединяю тся в кине­
матические цепи (открытые и зам кн у ты е), но не всякая кинема­
тическая цепь м ож ет быть механизмом . П о Ухтомскому, можно
назы вать «механизмом» лиш ь такую
кинематическую пару
костей, которая дает однозначно определенное движ ение, т. е.
которая полносвязна. Если в кинематической п аре в данный
момент могут возникнуть лю бы е движ ения, вместо определенно­
го, наперед заданного, то т а к а я кинем атическая п ара не является
механизмом.
М еханизм служ ит д л я определенной передачи и п реобразо­
вания движ ения. Д л я этого необходимо, чтобы все пары , вхо­
дящ ие в цепь, имели строго определенные, заданн ы е движ ения.
Такой полносвязной парой, имеющ ей одну возмож ность д в и ж е­
ния, одну степень свободы, с л у ж ат лиш ь одноосные суставы.
А в двигательном аппарате, человека, к ак известно, п реобладаю т
двух- и трехосные '(многоосные) суставы. И тем не менее
человек в состоянии соверш ать строго определенные, наперед
заданные, весьма точные движ ени я так, к ак если бы его д в и га­
тельны й ап п ар ат отвечал требованиям полносвязности.
В се кинематические п ары двигательного ап п ар ата действи­
тельно превращ аю тся в полносвязны е механизмы с одной един­
ственной в данный момент возмож ностью движ ения. Это дости­
гается исключением всех ненуж ны х в данны й момент степеней
свободы и обеспечением в каж д о м суставе той единственной,
которая необходима.
К инематическая пара с несколькими степенями свободы пре­
вращ ается в механизм (полносвязную п ару) следую щ им образом;
1) тоническим напряж ением мышц, исклю чаю щ им ненужные в
данный момент движ ения; 2) тетаническим сокращ ением мышц —
агонистов и синергистов, тянущ их в сторону требуем ого д в и ж е ­
ния; 3) расслаблением мы ш ц-антагонистов, торм озящ их д в и ж е­
ние (по Ухтомскому).
101
Естественно, что если движ ение соверш ается пассивно, за
•счет внешних сил, то м ы п ты -аго н и сты не н ап рягаю тся, а антаго­
нисты соверш аю т уступаю щ ую работу.
В каж ды й данный момент движ ения в многоосном сустава
используется только одна степень свободы, а остальны е исклю ­
чаются. «В общ ем получается огром ная выгода: один и тот ж е
многоосный сустав мож ет вы полнять последовательно функции
нескольких механизмов» (Ухтомский).*
И зуч ая двигательны й ап п ар ат человека с точки зрения био­
механики, следует р азо б р ать его основные механизмы. П ри этом
н адо учесть, что двигательны е возмож ности человека необычайно
широки и в даином случае речь идет лиш ь об основных, наиболее
употребляемых движ ениях и значении в них частных особенно­
стей строения и функции двигательного апп арата.
Основные механизмы тулови щ а. Д ви ж ен и я туловищ а челове­
ка теснейшим образом связан ы с особенностями строения его по­
звоночника, который сф орм и ровался в процессе перехода предков
человека к прямохождению .
Естественные изгибы позвоночника (лордозы, кифозы и физио­
логические сколиозы) обусловлены тем, что межпозвоночные
хрящ и, составляю щ ие в сумме до 74 длины позвоночника, могут
п риним ать клиновидную ф орм у, а т а к ж е формой сам их позвон­
ков. В процессе онтогенеза изменение условий статики т ел а че­
л о века влечет за собой о бр азо в ан и е изгибов позвоночного стол­
ба. П ри н агр у зках на с ж ати е, р астяж ен и е и скручивание м еж ­
позвоночные хрящ и деф орм и рую тся и обеспечиваю т во зм о ж н о ­
сти сгибания, р азги бан и я, боковы х н аклонов и скручи вани я ту­
л ови щ а в довольно зн ачи тельн ы х п ределах.
Подвижность (в градусах) позвоночного столба (по Иваницкому)
Части позвоночника
Ш ейная
Грудная
Поясничная
В сего
Сгибание
Разгибание
Боковые
«1 наклоны
Скручивание
70
50
40
60
55
30
30
100
35
75
40
5
160
145
165
120
Р а зл и ч и я объ ем а движ ени й в р азн ы х частях позвоночника
с вязан ы с расп олож ен и ем плоскостей поверхностей м еж п о зво ­
ночных суставов, остистых отростков и другим и ф акторам и.
И ндивидуальны е различия могут быть очень велики в за ви ­
симости от в о зр ас та и трени рованн ости человека. П ри д в и ж е ­
н иях позвоночника о б н ар у ж и ваю тся м еста н аибольш ей под*
* А. А. У х т о м с к и й . Полное собр. соч. Л -д , 1952, т. III, Биомеханика,
стр. 148.
102
вижиости, но бы ваю т случаи, когда подвиж ность позвоночника
вы раж ен а несколько равномернее. П ри полном сгибании лордозы
шейный и поясничный п ревращ аю тся в прям ы е участки, а груд­
ной кифоз образует значительно вы раж енную дугу. П ри полном
разгибании шейные и поясничные отделы позвоночного столба
принимают дугообразную форму, а грудные отделы, в связи с
располож ением остистых отростков грудных позвонков, — вы­
прямленную форму.
П ри боковы х н акл о н ах , к а к п р авил о , н аб л ю д ается некоторое
незначительное скручи вани е позвоночного столб а. Д ви ж ен и я
позвоночника во к р у г его п родольной оси п роисходят (наприм ер,
при толкании ядра) в виде скручивания туловищ а, со зн ачи тель­
ной его деф орм ац ией.
М ыш цы ту л о ви щ а о б р а зу ю т несколько ф ун кциональны х
групп, в которы х нередко встр еч аю тся'о д н и и те ж е мышцы.
Н а задн ей поверхности ту л о ви щ а р а сп о л а га ю тс я две мощные
слож ны е ц е п и м ы ш ц-разгибателей позвоночного столба, обр а­
зованны е крестцовоостисты м и и поперечноостистым и м ы ш ца­
ми. В обеих цепях имеются симметричные как продольно, т а к и
косо располож енны е мышечные пучки, образую щ ие слож ный пе­
реплет (рис. 5 9 ). С овм естны е дей стви я всех этих мы ш ц обеспе­
чиваю т р азги б ан и е позвоночного столба.
Н а передней поверхности ту лови щ а н ах о д я тся более в ы р а ­
ж енн ы е п ереплетения крупны х мы ш ечны х д у г сги бателей: две
верти к ал ьн ы е членисты е дуги (п рям ы е мы ш цы ж и в о та) и
функционально объединенны е ш ирокие пласты (несколько вееро­
о бразн ы е косые мышцы ж и в о т а ).
Д уги н ару ж н ы х косы х мы ш ц одной стороны к а к бы с л у ж а т
продолж ением внутренних косых мы ш ц ж и в о та другой стороны.
П оперечны е мы ш цы ж и в о та, усили ваю щ и е это переплетение, ка к
известно, не вл и яю т на д в и ж ен и я позвоночного столба.
Р а сп о л агаю щ и еся л а те р а л ь н ее срединной плоскости сги б а­
тели и разги бател и позвоночного столба при сокращ ен и и вы зы ­
ваю т не только сгибание или разгибание, но и некоторый боко­
вой наклон в свою сторону. М ыш ц, вы зы ваю щ их боковой наклон,
с боковых сторон туловищ а не сущ ествует. Боковой наклон вы зы ­
ваю т сгибатели и р азгибатели одной стороны.
Скручивание, позвоночника могут осу щ ествл ять лиш ь те
мышцы, которы е расп олож ен ы по н ап р авл ен и ю наискось вокруг
вертикальн ой оси ту лови щ а (по с п и р а л и ). М ыш цы, р асп о л о ж ен ­
ные своими волокнам и го р и зон тальн о (наприм ер, поперечны е
мы ш цы ж и в о т а ), могут лиш ь сж и м а ть туловищ е. М ыш цы, имею ­
щие волокн а, идущ ие вер тикал ьн о , могут лиш ь сги бать в свою
сторону туловищ е. О д н ако т а к и е мы ш цы , если им при помощи
предварительного закручиван ия туловищ а в другую сторону при­
дать косой ход, могут вы звать скручивание в противоположную
сторону.
Если п редстави ть себе с п и р а л ь , идущ ую от левого со­
сцевидного отростка височной кости сзади вправо-вниз и д ал ее
103
влево-вниз, огибая туловищ е д о кры ла левой подвздош ной ко ­
сти, то все мышцы, у которых волокн а расп олагаю тся п а р а л ­
лельно этой спирали, могут
скручивать туловищ е влево
Рис. 50. Группы мыши туловищ а:
в в ер х у с л е ва — цепи р а зг и б а т е л ей ; вверху сп р ав а — д у ги сб и гател е й ;
с п и р а л ь с к р у чи в аю щ и х мы ш ц
вн изу—
(рис. 50). Л егко понять, что мыш цы, идущ ие в тако м ж е н а ­
п равлен ии от костей т у л о ви щ а к плечевому поясу и костям
т а за , пом огаю т совместной работо й скручиванию влево. Все
симметрично располож енны е мышцы, волокна которых п ар а л ­
104
лельны такой ж е симметрично располож енной спирали, способ­
ствую т скручиванию ту лови щ а вп р аво .
О сновные механизмы туловищ а человека связан ы с обеспече­
нием: 1) функции опоры, 2) дви ж ен и я туловищ а при ниж ней
опоре и 3) движ ения туловищ а при верхней опоре.
Ф ункция о п о р ы о беспечи вается согл асо ван н о й работой
групп мы ш ц-антагонистов, фиксирую щ их позвоночный столб в
соответствую щ ем полож ении. В зави си м о сти от внеш них сил,
стрем ящ и хся изм енить позу, н ап р я ж е н и е тех или иных групп
мышц м ож ет и зм еняться.
П ри стоянии, когда мы щ цы у д е р ж и в аю т части т ел а без д о ­
полнительного отягощ ени я, заты л о чн ы е мы ш цы у д е р ж и в аю т
голову и шею от сги бан и я; общ ий р а зги б а т ел ь ту л о ви щ а пре­
пятствует увеличению грудного к и ф о за под весом головы и пле­
чевого пояса, а т а к ж е верхнего о тд ел а ту л о ви щ а; мыш цы ж и во ­
та п реп ятствую т увеличению поясничного л о р д о за , ум еньш аю т
угол н акл он а т а за .
Ф ункция движ ени я ту л о ви щ а при н и ж н е й о п о р е м ож ет
осущ ествляться уступаю щ ей работой мышц, когда туловищ е
под действием силы тяж ести д в и ж е тс я в какую -ли бо сторону
вниз. П рео д о л ев аю щ ая р аб о та мы щ ц ту лови щ а в эт и х 'у сл о в и я х
н аблю дается как против сил тяж ести, так и против сил инер­
ции, в сл учаях зн ачи тельн ы х ускорени й. В спортивной практи ке
движ ени я этого х а р а к т е р а часто сочетаю тся с дви ж ен и ям и
верхних конечностей. Н екоторы е движ ени я верхних конечностей
вообще невозмож ны без соответствую щ их движ ений позвоноч­
ного столба. Эти движ ения будут рассм отрены позж е.
Ф ункция движ ени я ту лови щ а при в е р х н е й о п о р е ф и ­
логенетически восходит к д ал ек и м п р едк ам чел о века, ж ивш им
на деревьях. В ерхн яя опора встр ечается и зр ед ка в трудовой
деятельности и чащ е в п р акти ке ф изической культуры и спорта.
Типичные д л я гимнастики п олож ен ия с опорой на верхние ко­
н еч н ости — висы, стойки и упоры — со здаю т особы е услови я
дл я работы мыш ц тулови щ а.
Д в и ж е н и я тулови щ а при ф и ксирован ны х верхних конечно­
стях либо со провож д аю тся ф и ксацией плечевого п ояса, либо
происходят как совместны е д в и ж ен и я и плечевого пояса и ту л о ­
вищ а. Д в и ж е н и я ту л о ви щ а при верхней опоре п роисходят про­
тив значительного веса или сил инерции массы нижних конеч­
ностей и ниж ней части ту л о ви щ а. Эти дви ж ен и я во в л екаю т в
работу те ж е двигательны е механизмы туловищ а, которые толь­
ко что были рассмотрены . Д в и ж е н и я этого рода требую т зн ачи ­
тельны х мыш ечных н ап р яж ен ий и не отличаю тся больш ой бы ­
стротой и точностью .
Т о ж е сам ое м ож но с к а за т ь и о больш инстве других д в и ж е­
ний туловищ а. Оно служ и т опорой, иногда неподвижной, чащ е
подвиж ной, и о б сл у ж и вает д в и ж ен и я верхних и ниж них конеч­
ностей при всем р азн о о бр ази и их двигательной деятельности,
вк лю чая и перем ещ ени я т е л а чел о века в п ространстве.
105
Основные механизмы верхних конечностей. В ерхние конеч­
ности человека сф о р м и р о вал и сь в процессе его стан о вл ен и я под
непосредственным вли яни ем тр у да. О гром ное количество во з­
мож ны х движ ений сл о ж и л о сь в р езу л ьтате необы чайного р а з­
вития двигательны х м ехани зм ов верхних конечностей. М ож но
определенно у твер ж д ать , что в ж ивотном мире не сущ ествует
более соверш енны х и р а зн о о б р азн ы х орган ов движ ени я.
П лечевой пояс соед ин яет свободны е верхние конечности с
туловищ ем. С одной стороны, он определяет контуры туловищ а,
имеет многие группы мы ш ц, обсл у ж и ваю щ и е движ ени я ту л о ­
ви щ а, имеет общ ий с ним кож ны й покров. Но, с другой стороны,
плечевой пояс целиком относится к верхним конечностям и по
происхож дению , и по функции. Он с о зд ает опору свободной
верхней конечности при д в и ж ен и я х и вм есте с тем увели чивает
количество степеней свободы и р азм ах движ ений свободной верх­
ней конечности. П р едставл яя собой незамкнутое костное полуколь­
цо, лиш ь при помощи мыш ц связан ное сзади с позвоночником,
плечевой пояс обладает больш им разнообразием движ ений и мо­
ж ет быть, кроме того, заф иксирован во многих полож ениях. Он мо­
ж ет подни м аться и о п у скаться (вокруг п ередн е-задней оси в
грудиноклю чичны х с у с т а в а х ), приводиться и отводиться от
позвоночника (вокруг вер ти к ал ьн ы х осей в грудиноклю чичны х
и клю чичноакромиальны х су ставах ), а т а к ж е соверш ать поворо­
ты ниж ним углом л о п атки н ар у ж у и внутрь (вокруг горизон­
тальной оси грудиноключичных и клю чичноакромиальны х суста­
в о в ). Ч ащ е всего эти основны е д в и ж ен и я сочетаю тся.
В результате сочетания движ ений вокруг этих осей лопатки
могут скользи ть по поверхности грудной клетки в больш их п ре­
дел ах. Они могут т а к ж е в довольно зн ачи тельн ы х п р ед ел ах от­
ходить своей поверхностью от грудной клетки, о то дви гаясь от
нее внутренними краями.
Р а зм а х движ ений плечевого пояса в целом довольно зн ачи ­
телен.
Н емногим не очень сильным мы ш цам, поднимаю щ им пле­
чевой пояс (грудиноклю чичнососцевидные, ромбовидные, верх­
ние части трапециевидны х, мышцы, поднимаю щ ие л о п атки ),
п ротивостоят т а к ж е не очень сильны е мышцы, опускаю щ ие п ле­
чевой пояс (м ал ы е грудны е, передние зу бч аты е и ниж ние части
трап ец и еви дн ы х ). Н о п оследн яя группа мыш ц у сил ена больш и­
ми грудны м и и ш ирочайш им и мы ш цам и спины. Эти мощ ные
мышцы, переходящ ие через плечевые суставы на плечо, нельзя
недооценивать. О собенно важ н а их роль в совместных д в и ж е­
ниях плечевого пояса и свободны х верхних конечностей. В месте
с дельтовидны м и м ы ш цам и они относятся к сам ы м сильным
м ы ш цам плечевы х суставов.
П риводящ их и о тводящ и х мы ш ц плечевого п ояса немного.
К ним относятся, с одной стороны, ромбовидные и трапециевид­
ные совместно с ш ирочайш ими спины и, с другой стороны, уж е
упом януты е передние зубчаты е, а т а к ж е м ал ы е и больш ие груд106
иые мышцы. И здесь мыш цы плечевого пояса и плечевых су ста­
вов соединяю тся в едины е ф у н кц ио н ал ьны е группы .
М ыш цы, вр ащ аю щ и е ло п атки , действую т лиш ь группами.
Тяга передней зубчатой мы ш цы подкрепляется парой сил, кото­
рая возникает при действии верхней и ниж ней частей трапецие­
видной мышцы, и обеспечивает поворот лопатки н ар у ж у . О б­
ратное д виж ени е вы зы вает со вм естн ая р а б о т а м алой грудной и
ниж ней части больш ой ром бовидной мышц.
И нтересно отметить, что из всех движ ений плечевого пояса
трап ец и еви дн ая м ы ш ца не п р и н и м ает у частия только в отведе­
нии и повороте лопатки внутрь. Во всех остальны х движ ениях
участвую т то одн а, то две, а то и все три части этой мышцы.
Во всех случаях, когда происходит Д вижение лопатки против
больш ого сопротивления либо когда плечевой пояс фиксируется
дл я опоры, мышцы, р а сп о л агаю щ и еся вокруг л о п ато к (ром бо­
видные, трапециевидная, передн яя зубч атая, м ал ая грудная и
мы ш ца, п одни м аю щ ая л о п а т к у ), п риж и м аю т их к грудной
клетке. Д ей ствуя как растяж ки , они подвиж но или неподвиж ­
но фиксируют плечевой
пояс,
чем
создаю т
необходимую
опору.
С вободн ая вер х н яя конечность о тл и ч ается больш им коли ­
чеством степеней свободы : з а счет ш аровидного плечевого су­
с т а в а — 3, локтевого сустава (совместно с л у челоктевы м и )—ещ е 2
и лучезапястного — 2. Значит, д л я кисти имеется 7 степеней
свободы , обеспечиваю щ их «безгран ичную свободу движ ений» в
п редел ах длины костей руки. В этих гр ан и ц ах кисть м огла бы
перем ещ аться так, к ак если бы она не имела никакой связи с
туловищ ем . Н о н ел ьзя не учи ты вать, что ограничения р а зм а х а
движ ений в су ставах в п р о стр анстве сзад и ту лови щ а создаю т
нем алые затруднения в свободе движ ений кисти.
С лабо укрепленный единственной клювоплечевой связкой,
плечевой сустав о круж ен дельтови дной мышцей, участвую щ ей
во всех д виж ени ях плеча. К а к т р а п е ц и е зи д н а я мы ш ца в д в и ж е ­
ниях плечевого пояса, т а к и дельтови дная мы ш ца в движ ениях
плеча участвую т почти во всех механизм ах верхних конечностей.
Д ействительно, передняя часть дельтовидной мышцы, совместно
с двуглавой и клю воплечевой, сгибает плечо. С редняя часть дел ь­
товидной мы ш цы с надостной о тводи т плечо. З а д н я я часть д е л ь­
товидной с длинной головкой тр ех гл аво й и ш ирочайш ей мыш цей
спины разги бает плечо. В супинации плеча вместе с подостной
и малой круглой участвует за д н я я часть дельтовидной мышцы.
В пронации более си л ьн ая груп па мыш ц (ш и р о чай ш ая м ы ш ца
спины, б ол ьш ая гр у дн ая, п одл о пато чн ая, бо л ьш ая к р у гл ая
и кл ю вопл ечевая) действует вм есте с передней частью дел ьто ­
видной мышцы. Н аконец, вм есте с сильным и приводящ им и мы ш ­
ц а м и — больш ой грудной, ш ирочайш ей спины, всеми супи нато­
рами и пронаторам и плеча (кром е передней части дельтовид­
ной) — участвует в приведении и задн яя часть дельтовидной
мышцы.
107
Д л я мыш ц плечевого су ст а в а х а р ак те р н о зн ачи тельн ое и зм е­
нение функции с изм енением исходного полож ен ия. Высокий
подъем плеча р а стя ги вает больш инство мы ш ц плечевого с у ст а ­
ва, идущих от туловищ а к лопатке и плечу, и п р евр ащ ает их в
разги бател и . К рай н ее р а зги б а н и е в плечевом су ставе почти все
эти ж е мышцы п р ев р ащ а е т в сги батели (рис. 5 1 ).
Х арактерн о, что на боковой поверхности ту л о ви щ а и внут­
ренней боковой поверхности п леча нет зн ачи тельн ы х групп
Рис. 51. Изменение функций мышц плечевого сустава:
а ) д е й с тв и е в ка ч е с тв е р а зг и б а т е л ей , б) д е й ств и е
в к а ч е с т в е с г и б ател ей
э ти х ж е м ы ш ц
мышц, приводящ их плечо. Э та ф ун кц ия осу щ ествл яется по п р а ­
ви лу п ар а л л ел о гр ам м а сил сги б ател ям и и р азги б ател я м и плеча
в плечевом суставе к а к синергистам и.
М ногие мы ш цы плечевого су става п р икреп ляю тся к плечу
бли зко от центра су става. Н о т а к а я интересн ая по своем у стр о е­
нию (в еерооб р азн ая с перисты м расп олож ен и ем волокон ) мы ш ­
ца, как дельтовидная, имеет наибольш ее плечо рычага, прикреп­
л я я с ь на расстоянии до 0,6 длины всей плечевой кости. М ощ ны е
веерообразн ы е — бо л ьш ая гр у дн ая и ш и рочайш ая м ы ш ца спи­
н ы — та к ж е имеют плечо ры чага от 0,22 до 0,28 длины плечевой
кости. В месте с ними ж е следует уп ом януть и больш ую кр у г­
лую мы ш цу, имею щ ую хотя и небольш ой поперечник, но д ейст­
вую щ ую на плече ры чага длиной до 0,20 длины плечевой кости.
Р а зм а х сги бан и я в локтевом суставе ко л ебл ется в пр едел ах
140— 150°; при р азги бан и и в локтевом су ставе угол обычно р а ­
вен 180°. Очень редко встречаю тся углы до 160 и 150°. У детей,
108
как и у ж енщ ин, локтевой угол обычно больш е 180°; у последних
это иногда служ и т причиной тр авм в суставе при резком падении
на переразогнутую руку.
Л октевой сустав, не о б л а д а я богатством движ ени й, относи­
тельно бедно оснащ ен мышцами. Р азги б ател и его представле­
ны трехгл аво й мыш цей, действую щ ей совм естно с маленькой
локтевой мыш цей по типу р ы ч ага первого р о д а на коротком
плече ры ч ага. С ги батели несколько р азн о о б р азн ее. Они поз­
воляю т сочетать сгибание руки в локтевом су ставе с д в и ж ен и я ­
ми в д руги х сочленениях. И з них л и ш ь о д н а п леч ев ая мы ш ца,
как односуставная мы ш ца одноосного плечелоктевого сочле­
нения, им еет одну функцию . Д в у г л а в а я м ы ш ца плеча действует
т а к ж е, к а к сильны й супи натор предп лечья, а круглы й пронатор
так, к а к ем у и полож ен о в соответствии с его наим енованием .
П л еч елуч ев ая м ы ш ца сочетает ф ункции всех тр ех преды дущ их
м ы ш ц этой группы , з а что ее в с тар и н у н азы вал и регулятором
луча.
Л уч евы е сги батели и р а зги б а т ел и зап ястгьй' п ереходят и че­
рез локтевой су став и способствую т его сгибанию . В следствие
косого хода волокон они вм есте с д в у м я п ро нато р ам и (кр у г­
л ы м и к в а д р а т н ы м ), супи натором и други м и ротирую щ ими
м ы ш цам и участвую т в ротаци и предп лечья. В опреки общ еп ри ­
няты м взгл я д а м , п лечелоктевое сочленение до п у ск ает в н еболь­
ш их п редел ах вр а щ а тел ь н ы е д в и ж ен и я и во к р у г продольной оси
предплечья. В отдельны х случаях эта ротация м ож ет быть
заметно вы раж ена. По-видимому, это зави сят от не совпадения и
деф орм ац и и суставны х поверхностей. Н о в основном ротаци я
п редп лечья происходит в обоих л у чел о ктевы х сочленениях, плечелучевом и соединении локтевой кости через внутрисуставной
х р я щ л учезап ястного с у става с костям и зап ястья .
П ять мыш ц — сгибателей и разги бателей зап ястья тягой в
четы рех н ап р авл ен и ях обеспечи ваю т все четы ре основны х д в и ­
ж ен и я кисти в л учезап ястном , м еж зап ястн о м и отчасти зап ястн о ­
пястном суставах . Они ж е, чередуясь, вы зы ваю т сл о ж н о е кр у ­
говое движ ение.
К о гд а речь идет о сгибании и р азги б ан и и кисти в л у ч е за ­
пястном суставе, то, по сути д ел а, имеются в виду движ ения в
трех суставах : собственно л у чезап ястно м , м еж зап ястн о м и з а ­
пястнопястном, ' которые
все
вм есте
образую т
кистевой
сустав.
Г ол овка головчатой кости о б р а зу е т головку слож н ого меж запястного сустава. В этом суставе сгибание происходит на 30° из
общ его ра зм а х а сгибания кисти в 85°, а разгибание — на 60° из
70°. Значит, из общ его р азм ах а сгибания — р азгибания кисти в
155° на м еж запястны й сустав приходится немного больш е поло­
вины — около 90°. П риведение кисти в целом возм ож но на 40°, а
отведени е — на 20°. П о данн ы м И ваницкого, на м еж запястны й
сустав приходится 25°, а на лучезапястны й 35°. В целом м еж за­
пястный сустав играет весьма важ ную роль в движ ении кисти.
109
Кроме* того, в запястнопястны х суставах возм ож ны еще сгибание
и рнлгпбание кисти в п ределах до 10— 12°.
Таким образом , движ ени е кисти относительно предплечья
происходит не только в одном лу чезап ястн о м суставе, который,
кстати, против локтевой кости у ж е р азд ел ен хрящ евы м диском
на две кам еры . Группа суставов — лучезап ястны й, м еж зап ястиый и отчасти зап ястн опястн ы й — д е л ае т соединение п редп ле­
чья и кисти особенно гибким . Н е случайн о т а к н азы ваем ы е сги­
батели и разги б ател и за п я с т ь я прикреп ляю тся в действи тел ь­
ности не к зап ястью , а к пястны м костям . О ни переходят все
названн ы е суставы и обеспечи ваю т д виж ени е в них.
Таким образом, кистевой сустав состоит из трех суставов, в
каж д ом из которы х р азн и ц а м еж ду суставны м и поверхностями
не очень вели ка. П оэтом у к аж д ы й сустав с о х р ан яет прочность,
а все вм есте в сум м е д аю т больш ую п одвиж ность. К ак п о к азал а
в своих исследовани ях Гевлич, у дел ьн ы й ' вес п одвиж ности в
этих суставах различен у спортсменов различной спортивной
специальности. Т а^, у борцов меньш е подвиж ность, а сл ед о в а ­
тельно, больш е прочность в собственно лу чезап ястны х суставах.
У пловцов, наоборот, больш ий р а зм а х движ ени й именно в
лучезап ястны х с у ставах обеспечи вает больш ую бы строту и р а з ­
мах движ ений кисти. О бъем движ ени й в этих случаях связан с
величиной п р еодолеваем ого при движ ени и сопротивления. П ри
больш ом сопротивлении р а зм а х движ ений меньш е и прочность
больш е.
Известную роль в возмож ности и эффективности движ ений
верхних конечностей и гр ает взаи м н о е расп о л о ж ен и е осей ко ­
стей и осей суставов. И з углов м еж ду осью плеча и поперечной
осью локтевого су става (плечеосевого) и м еж ду осью п редп ле­
чья и той ж е осью л октевого су става (предплечноосевого) с к л а ­
ды вается наруж ны й локтевой угол. Он бы вает в п ределах от
180 до 155° (М о л л ье), но чащ е всего — от 180 д о 170°. В з а в и ­
симости от соотнош ения плечеосевого и предплечноосевого углов
при полном сгибании в локтевом суставе предплечье: а) л о ж и т­
ся нд плечо, если эти углы равны, б) располагается кнутри от
плеча, если первый угол меньш е второго и в) р асп о л агается
к н ар у ж и от п леча, если второй угол меньш е первого (рис. 52).
П л еч е ва я кость м ож ет бы ть в больш ей или меньш ей степени
скручена вокруг своей продольной оси. Угол скручивания мо­
ж е т д остигать 90°. П оэтом у, д л я того чтобы п олож ить л ад о н ь
спереди на плечевой су став при скручивании плечевой кости
кнутри, наприм ер, на 60°, н адо повернуть плечо в плечевом
суставе кн ар у ж и на 60° (рис. 5 3 ).
В результате подобных различий , строения костей свободной
верхней конечности д в и ж ен и я плеча и предп лечья могут проис­
ходить в разн ы х плоскостях, повернуты х по отнош ению др у г к
другу. В ряде случаев это создает облегченные или усложненные
усл ови я д л я вы полнения оп ределенны х движ ений, наприм ер,
при м етан и ях, у д а р а х и др.
110.
Д ви ж ен и я пястны х костей и п ал ьц ев кисти обусловлены мно­
гими мы ш цами, создаю щ ими совместной тягой возмож ности
очень р а зн ооб р азн ы х тонких и точных движ ени й.
С огласованны е действия общ его р азги бател я п альц ев с глубо­
ким и поверхностным сгибателям и пальцев, а такж е червеобраз­
ными м ы ш цам и п озволяю т сги б ать и р а зги б а т ь все пальцы
имеете и порознь, во всех су ст а в а х с р азу или в отдельны х су ста­
вах. Только ногтевые ф аланги п альц ев не могут сгибаться сам о­
стоятельно, без вы нуж ден но активны х движ ений.
Рис. 52. В заимное располож ение осей плеча и предпле­
чья (по М оллье)
П ри сгибании 2— 5-го п альц ев происходит их сближ ение; при
разгибании они могут быть и сомкнутыми и разомкнутыми. Д в и ­
ж ени я пальцев в п ястн о -ф ал ан го вы х сочленениях в поперечной
плоскости н азы ваю т отведением и приведением, и м ея в виду
приближ ение их к третьем у (среднем у) п альцу.
П ри зан яти я х физическим и уп р аж н ен и ям и к числу основны х
движ ений верхних конечностей м ож но (по И ваницкому) отне­
сти:
1. Приближение к туловищ у захваченного
2. Отталкивание от туловищ а какого-либо
3. Использование руки для ударов.
4. Использование всей верхней конечности
ния и скорости движений при метаниях.
5. Работа верхних конечностей в качестве
6. Отдаление туловища от площади опоры
предмета.
предмета.
для увеличения радиуса вращ е­
*
органа опоры.
и приближение к ней.
В движ ениях з а х в а т а и п р и т я г и в а н и я
(например,
при гребле,, в борьбе и др.) действую т механизмы сгибания
пальцев кисти и локтевого сустава. Н аправлени е волокон этих
мышц в целом способствует пронации кисти, которая при этом
бы вает больш е или меньш е.
П ри обхвате больш ого п редм ета обеим и рукам и (п редпле­
чьям и) происходит отведени е плеч в п лечевы х с у ставах и неко­
торое встречное сгибание тулови щ а. В этом сл у чае особенно
вы деляется роль больш их грудны х мышц.
П ри за х в а т е кистью и п р итягивании п редм ета к передней
поверхности т ел а чащ е происходит приведение плеч к туловищ у,
и тогда б ол ьш ая н аг р у зк а приходится н а ш ирочайш ие мышцы
спины.
Рис. 53. Скручивание плечевой кости
М ыш цы, пронирую щ ие и супинирую щ ие руку, по м ассе со­
став ляю т около 2 0 % веса всех мы ш ц верхних конечностей, в то
врем я к а к ротаторы н иж ней конечности со ставл яю т только
около 3% веса всех мы ш ц ниж них конечностей. Это, по-видимому, связано с больш ей необходимостью во вращ ательны х дви ­
ж е н и ях у верхних конечностей. Ф ункция ротации не т а к типична
д л я ниж них конечностей, к а к д л я верхних.
П риб ли ж ени е верхних конечностей к туловищ у обычно со­
п ровож дается приведением л о паток. М ощ ные п риводящ ие
мыш цы — трапециевидны е — прикреп ляю тся по линии, от кото­
рой н ачинаю тся дел ьто ви дны е мыш цы. Д ел ь то в и д н а я м ы ш ца
п ри креп ляется на плече там , где н ачинаю тся плечевая и плечел у ч е ва я мышцы. Т у т ж е о коло м еста п рикрепления плечевой мы ш ­
цы начинается глубокий сгибатель пальцев, идущий до ногтевых
ф ал ан г пальцев. Так, д л и н н ая цепь из мышечных звеньев с общим
нап равлен и ем волокон тян ется, не п реры ваясь, от позвоночного
столб а до кончиков п ал ьц ев (рис. 5 4 ).
Во время притягивания предм ета к телу сила сопротивления
действует во всех с у ставах на разры в. М ыш цы, переходящ ие
через эти суставы , со вер ш ая п реодолеваю щ ую работу, одн овре­
менно своим н ап р яж ен ием укр еп л яю т эти суставы .
В дви ж ен и ях о т т а л к и в а н и я (при то лкани и я д р а , под­
нимании ш танги и др.) с отдален ием кисти от ту л о ви щ а проис­
ходит разгибание в л ектевом суставе и одновременно сгиба­
н и е — в плечевом суставе. В р я д е случаев сгибание в плечевом
112
суставе доходит до предела: больш ой бугор плечевой кости
упирается в кл ю чичн оакром и альную с в я зк у (свод плеча)
(рис. 55, б ). Д ал ь н ей ш ее п одни м ани е плеча, в'плоть до ве р т и к а ­
ли («высокий подъем п леч а» ), происходит с поворотом суставной впадины лоп атки вверх. П ри этом ниж ний угол лопатки
п оворачивается кн ар у ж и , отчасти з а счет п оворота ключицы,
сам а клю чица п одним ается ввер х (рис. 55, в ) . И , наконец, раз; гибание позвоночного сто лб а способствует у стан о вке п леча в
Рис. 54, М ногозвенная мышечная цепь
верхней конечности
вертикальн ом полож ении (рис. 55, г ) . П о д ъ ем одной руки со­
п ровож дается н аклон ом позвоночного сто лб а в п р оти воп олож ­
ную сторону (рис. 55, 5 ).
В дви ж ен и ях с подним анием разл и ч н ы х грузов бы в ает р а з ­
лич ная посл едовательно сть движ ени й в н азван н ы х м естах. П ри
малы х н аг р у зк а х обычно с н а ч а л а ф иксирую тся л опатки , д а л ее
происходит сгибание п леча и л и ш ь позднее вк лю чается в р а щ е ­
ние лопаток, заверш аю щ ееся р азгибанием позвоночника. П ри
больш их српротивлениях движ ени ю ло п атки с р азу отво дятся от
позвоночника и начин аю т п оворот кн ар у ж и .
Н ад о подчеркнуть, что при лю бы х движ ениях плеча в плече­
вом суставе с п р ибли ж ен ием к п ределу дви ж ен и я в плечевом
суставе лоп атки и клю чицы т а к ж е вклю чаю тся в движ ение.
Н е говоря у ж е о смещ ении л о п а т о к при отведении и п риведе­
нии плеча в гори зон тальн ой плоскости, ло п атки см ещ аю тся при
р азги б ан и и в плечевом суставе и д а ж е при супинации и п р о н а­
ции плеча в полож ении руки вперед и руки в стороны (рис. 56).
В движ ении о ттал к и ван и я силы сопротивления увели чиваю т
давл ен и е костей др у г на д р у га в суставах.
П очти всегд а д в и ж ен и я о т т ал к и в а н и я
со провож д аю тся
движ ениям и туловищ а, которые увеличиваю т силу и р азм ах дви8 Зак а з № 587.
113
жсний. Бели туловищ е остается неподвиж ны м, то оно играет^
роль прочной опоры.
У д а р н ы е движ ени я верхн их конечностей могут бы тЦ
очень разн ообразны м и . Ч а щ е всего они асимм етричны и в
больш ей или меньш ей степени соп р о в о ж д аю тся скручиванием
туловищ а и движ ени ям и плечевого п ояса. П ри некоторы х уда*
р ах в боксе, н ап рим ер крю ке с п р а в а и сл ева, особенно исполь-,
зую тся эти вспомогательные движ ени я. П ри прямых удар ах дви-.
ж ения туловищ а использую тся относительно меньше. Очень раз*
нообразны удары по мячу, особенно при помощи соответствующ их
снарядов (в теннисе, лапте, хоккее и д р.)-
}
1
I
*
Рис. 55. М еханизм высокого поднимания плеча
В м е т а т е л ь н ы х д в и ж ен и ях верхние конечности то исп ользую тся к а к ры чаги, увели чиваю щ ие радиус вр ащ ен и я (диск,
м ол от), то непосредственно со вер ш аю т м етательн ы е движ ени я
(копье, г р а н а т а ). М етател ьн ы е д в и ж ен и я возм ож ны с в р а щ е ­
нием вок руг вертикальн ой (д и с к ), поперечной (г р ан а та ) и пром еж уточны х (баскетбо л ) осей. Н е вд а в а я с ь в д етал и техники,
следует отм етить необходим ость укрепляю щ ей работы мыш ц
против центробеж ны х сил частей тел а, действую щ их н а р а зр ы в
во многих суставах . Во всех м етан и ях гром адную ро л ь и граю т
движ ения туловищ а и плечевого пояса, начинаю щ ие перемещ ение снаряда. Н а долю мыш ц сам их верхних конечностей
п р иходятся обычно заве р ш а ю щ и е усилия, которы е н ар а с та ю т
в процессе сам ого м етательн ого дви ж ен и я.
Б алли сти ческая работа мыш ц при метании д а е т огромны е
скорости движ ения конечных точек, руки. Э то обеспечивается в
зн ачи тельн ой м ере р асп олож ен и ем мы ш ц верхних конечностей,
работаю щ их с выигрыш ем в скорости и проигрыш ем в силе.
М ышцы верхних конечностей, как правило, узкие и длинные,
имеют точку прикрепления, располож енную близко к проксимальному суставу. П оэтом у такие мышцы, проигры вая в силе, выигрьгаают в скорости движ ений.
С оверш енно необы чного х а р а к т е р а р аб о та верхних конечно­
стей при использовании их в качестве о п о р ы им еет глубокие
114
I■
г
|
|
I
:
■
.
I
]
|
|
;
■
.!
:
Рис. 56. П оложение лопаток при руках:
а) онущ ен ны х, б) согнуты х вп ер ед, в) отвед енны х, г) разог­
нуты х ( 1 — с р ед н ее пол о ж ен н е, 2 — с у п и н ац и я. 3 — п ро н а ц н я):
пунж тирои в е з д е о б о зн ач ен о п о л о ж е н н е л о п а тк н в п о м а , I
115
корни в ф илогенезе ч ел о века. П ри ви сах, когда точка опоры
вы ш е плечевых суставов, сила тяж ести тела действует на р а з­
рыв. М ыш цы, п ереходящ и е через суставы верхних конечностей,1
укрепляю т эти суставы . А мы ш цы плечевого пояса поддерж и-,
ваю т туловищ е, не д а в а я ем у п р о вал и ться вниз м еж ду плече-1
вы ми суставам и . В ви сах головой ввер х — это мы ш цы , о п у ска­
ю щие плечевой пояс, в том числе две мышцы с обширным
прикреплением на туловищ е: больш ая грудн ая и ш ирочайш ая спи­
ны, образую щ и е обш ирны е подвесны е системы. В ви сах голо­
вой вниз — это мышцы, подним аю щ ие плечевой пояс, которые
относительно м ал о приспособлены к такой работе.
Упоры и стойки, при которы х оп ора т ел а н иж е плечевого
сустава, такж е требую т удерж иваю щ ей работы мышц плечевого
п ояса по том у ж е п р авил у , что и при висах.
К стати с к а за ть , в го р и зо н тал ьн ы х ви сах и уп о р ах р аб о та
мыш ц плечевого п о яса п ад а е т преим ущ ественно н а приводящ ие
или отводящ и е мы ш цы плечевого пояса, в зависим ости от того,
л иц ом вверх или лицом вн и з н аходи тся гимнаст.
Д в и ж е н и я п е р е м е щ е н и я ту л о ви щ а относительно опоры
п р и помощ и верхн их конечностей (при п одтягивании в ви сах и
отж и м ан и и в у п орах) п роисходят преим ущ ественно в плечевых
и локтевы х су ставах , з а счет преодолеваю щ ей р або ты их сги ба­
телей и разгибателей. В этих случаях известное значение имеют
особенности прикреп лен ия мыш ц. Б о л ее о тдален ное п рикреп­
лени е мыш ц плечевого с у ст а в а от его оси со здает более б л а го ­
приятны е возм ож ности и сп ол ьзо ван и я силы мышц.
То ж е самое справедливо и в отношении локтевого сустава.
Б ольш ее отдаление бугристостей локтевой и лучевой костей от
его оси и б о л ьш ая дл и н а локтевого о тр о стка обеспечиваю т
больш ие м ом енты сил сги бател ей и р азги б ател ей локтевого
сустава.
Соотнош ение длины п леч а и п р едп лечья т а к ж е и м еет извест­
ное значение. У человекообразны х обезьян, наприм ер, н аблю дает­
ся м еньш ая относительная дли на плечевой кости. Это ум еньш ает
момент вращ ения силы тяж ести тела и облегчает им движ ения
подтягивания. Т аки е закономерности могут иметь место и при
движ ениях человека, когда он перем ещ ает тело при опоре на
верхние конечности.
П риведенны е прим еры и сп ользован и я м ехани зм ов верхних
конечностей сви детельствую т о том, к а к р азн о о б р азн ы и под­
час непохож и д р у г на д р у га возм ож ности д в игательного а п п а ­
р ата верхних конечностей. Эти возмож ности развились в про­
цессе длительной эволю ции человека. В процессе этой эволю ­
ции конечности человека приняли резко отличное строение по
сравнению с соответствую щ ими конечностями четвероногих ж и ­
вотных. П ри зн ачи тельн ом сходстве верхних конечностей чело­
ве к а и современны х человекообразн ы х обезьян имею тся о гр о м ­
ные р азл и ч и я в д в иж ени ях, обусловленны е р азви ти ем под
вли яни ем тр у да руки человека и коры больш их полуш арий.
116
I
ППДО особенно подчеркнут!., Ч1Ч) МЛИЯИИГ 1р у д .1 СЫПМИ.!' и ;1
I ; )н- тол),ко в ф ш ю т н ';к \ Роль ф и;н|'кчъий диите.щ.мппн
1м - м п
П учитываться Г) индивидуальном развитии каж дого 'ими сг.а,
И ндивидуальны е различия в разви тии верхних конечностей под
влиянием труда столь велики, что, наприм ер, трудно на первый
ш гляд отнести к одной исторической эпохе кисть П аганини и
;.петь молотобойца или ш ахтера, изуродованную примитивным
тяжелым ручным трудом .
I
О сновные м ехани зм ы ниж них конечностей. С троение ниж них
I конечностей отр аж ает приспособительные изменения, проис­
шедшие в связи с п рям охож д ен ием человека и его участием в
I труде. Б есспорно, что ниж ние конечности в процессе р азви ти я
испытывали влияние труда в значительно меньш ей степени, чем
верхние конечности, но бы ло бы н еп равильны м соверш енно от­
брасы вать это влияние.
В течение эволю ции п ередн ие и за д н и е конечности, имевш ие
у п ресм ы каю щ ихся прим ерно о д и наковое строение (рис. 57, а),
у млекопитаю щ их получили значительны е различия. П ервые
звенья конечностей повернули сь в проти воп олож ны е стороны и
приняли и з гор и зон тальн ого вер ти к ал ьн о е п олож ение. Вторые
звенья, состоящ ие из двух частей каж дое, на передней конеч­
ности повернулись до полного п ер екр еста. В р езу л ьтате третьи
звенья (конечные) о к а за л и с ь о бращ енн ы м и не в стороны, к а к у
пресмыкаю щ ихся, а вперед в полож ении пронации. Л иш ь у че­
л овекообразн ы х о б езьян п о яв и л ась во зм о ж но сть супинации с
переходом костей второго зв ен а в п ар а л л ел ь н о е полож ение.
'С очленения первого и второго звеньев, р ан ее о бращ енн ы е ве р ­
шиной угла в стороны, повернулись у за д н и х конечностей вп е­
ред, у передних конечностей н а з а д (рис. 57, б ).
Т акое расп олож ен и е этих сочленений у м лекопитаю щ их
обеспечивает ам ортизацию толчка спереди задн им и и толчка сзади
передними конечностями. В м есте с тем создались возмож ности р а в ­
номерного п одним ания и оп у скан и я тулови щ а, а т а к ж е обл ег­
чились уд ер ж ан и е ту л о ви щ а н ад опорой и поочередны е «ш агательны е» дви ж ен и я конечностей вперед.
С переходом человека к вертикальном у полож ению р а зл и ­
чия в строении верхних и н и ж н их конечностей стал и ещ е больш е.
У ж е у низш их м лекоп итаю щ их нам ети ли сь сущ ественны е
разл ич ия в строении поясов конечностей. П озвоночник у них
через ребра, грудину и клю чицы подвеш ен к поясу передних
конечностей снизу. С ил а тя ж е с ти ту лови щ а вы зы в ает сж ати е
грудной клетки, которому она сопротивляется, ка к распорка.
В поясе зад н и х конечностей крестцовы й отдел позвоночника
вкли н и л ся сверху, в ви де сво д а м еж д у тазовы м и костям и. С ила
тяж ести тулови щ а здесь, б л а го д а р я сж ати ю сводов, вы зы вает
раздвигание тазовы х костей, которому сопротивляется, ка к р ас­
тяж к а, лонное сращ ение.
С п ереходом к вер ти к ал ьн о м у полож ению тазовы й пояс чел о ­
века п рин им ает несколько н акл о н но е полож ение: кольцо входа
117
и
в т а з отклоняется от вер ти к ал и н а з а д на 20— 25°. В связи с
этим н агр у зк а л о ж и т с я н а следую щ ий свод: подвздош нокрест^!
цовые сочленения, за д н и е отделы п одвздош ны х костей, седа-"
лш цны е кости. В низу это го сво да у крепились в ви де м о щ н ы
р астя ж ек стягиваю щ ие это т свод крестцовоостисты е и крест-,
ц овобедренны е связки . Ч а с т ь н агрузки , п р и х о д ящ аяся на долю]
переднего сво д а (подвздош нокрестцовые сочленения, передние
части подвздош ны х костей, л о бко вы е ко сти ), по-преж н ем у вы ­
зы вает растяж ен и е лонного сращ ен ия.
Т азов ое кольцо, вклю чаю щ ее в себ я крестец к а к часть поз-|
воночника, относительно позвоночника практически неподвиж -
Рис. 57. П олож ение конечностей:
а) у п р есм ы к аю щ и хся, б) у м л екопитаю щ их
(по Б раусу)
но. Н екоторы е см ещ ен и я в конгруентны х п одвздош нокрестцо­
вых сочленениях (до 10— 14°) бы ваю т в редких с л у ч а ях — при
больш их н агр у зк а х или при длительном воздействии на суетавно-связочный ап п ар ат (при беременности). Т а з м ож ет совер­
ш ать дви ж ен и я относительно ту лови щ а лиш ь • в р езу л ьтате де­
ф орм ац ии позвоночного столба.
С вободны е ниж ние конечности имею т столько ж е степеней
свободы , сколько и вер х н и е конечности: три в тазобедренн ом
сочленении, д в а в коленном и дв а в голеностопном. О дн ако зн а ­
чительно меньший р азм ах движ ений в суставах свободной н иж ­
ней конечности резко о гр ан ич ивает возм ож ности ее д виж ени я'
по сравнению с верхней.
Тазобедренны й сустав ореховидной формы имеет глубокую
суставную впадину, больш ую поверхность головки, окруж енной
хрящ евой губой, и укреплен шестью связкам и . Три из них (под­
вздош н обед рен ная, сед ал и щ н о к ап су л ь н ая и л о бко в о кап су л ьн ая)
особенно о т р а ж а ю т в себе переход т ел а человека к в е р ти к ал ь­
ному полож ению . О ни к а к бы н ам отан ы ви н тообразно на ш ейку
118
бедра (рис. 58, а). П ри уменьш ении у гл а н акл о н а т а з а они о гр а ­
ничиваю т ра зги б а н и е в тазо бедр ен н о м су ставе и з полож ения
стоя до 10— 15° (рис. 58, б) . О тведение б едр а от вер ти к ал и н а ­
за д на больш ий угол во зм о ж но лиш ь з а счет н ак л о н а т а з а вп е­
ред в другом тазо бедр ен н о м су ставе (рис. 58, б ).
Тазобедренны й сустав укреплен мощными группами мышц,
которые д е л аю т его одним из н аи б о л ее прочных су ставо в тела
человека, хотя и ум ен ьш аю т р а з м а х движ ений. Е го р азги бател и
п редставлены мощ ной одн осуставной больш ой ягодичной мышбу
С/*Я
Рис. 58. Ограничение разгибания в тазобедренном суставе:
а)
огр ан и чи ваю щ и е с в я зк и , б) г р а н и ц а р а зг и б а н и я б е д р а,
б е д р а н а з а д в с в я зи с н ак л о н о м т а з а
в) дви ж ен и е
цей, отличаю щ ей ся ср авн и тел ьн о больш ой п лощ адью п рикреп ­
л ения, и т р е м я стройны ми двусуставны м и м ы ш цам и : полусухож ильной, полуперепончатой и двуглавой бедра, выполняю щ ими
многообразные и ответственные функции, в частности функции
отталкивания. В группе сгибателей встречаю тся и короткие (под­
вздош нопоясничная, гр ебеш ко вая, мы ш ца, н атя ги ваю щ ая ш иро­
кую фасцию бедра) и длинны е (п р ям ая м ы ш ца бедра, п о ртн яж ­
н ая) мышцы. Р я д из них, переходя изнутри н а задню ю поверх­
ность бедра, служ ит одновременно и супинаторами бедра.
О собенно интересно разм ещ ен и е приводящ их и отводящ их
мышц. К азал о с ь бы, что если приведение б едр а происходит под
действием силы тяж ести , а отведение бедер при стоянии п р еду ­
п р еж д ается з а счет тр ени я опоры, то нет биологической н еобхо­
димости в мощ ных приводящ их м ы ш цах. Н а сам ом ж е д ел е у
человека имеются четыре собственно приводящ ие мышцы; им
содействую т ко р о ткая — гр еб еш к о в ая м ы ш ца и д л и н н ая —
н еж н ая мы ш ца. П ри полном разги бан и и в тазобедренн ом суста119
не все приводящ ие мы ш цы р астяги ваю тся и стан о вятся сгибате
л ям и (рис. 59, а ) . О собенно в а ж н а их ро л ь при ходьб е и бег
когда имеется одновременно поворот та за и отведение бедра,
еще больше растягиваю щ ие эти мышцы. Если разгибание непол­
ное, то бол ьш ая п р и в о д ящ ая м ы ш ца действует у ж е к а к р а зги ­
батель. П ри полож ении полного сги бан и я все приводящ ие
мышцы, будучи растянуты ми, действую т к ак разгибатели, в том
числе и дл и н н ая п р и в о д ящ ая м ы ш ца (рис. 59, б). Е сли сги ба­
ние соверш ено только до 50— 60°, то к а к р а зги б а т ел ь действует
в
Рис. 59. Функции мышц,
приводящ их бедро:
а) при р а зги б а н и и б е д р а, б) при сгиб ании б ед р а,
п о л о ж е н и и б ед р а
в) в среднем
только б ол ьш ая п р и в о д ящ ая мы ш ца. П ри небольш ой ам п ли ­
туде движ ения больш ая приводящ ая, к а к разгибатель, и длин­
н ая п риводящ ая, к а к сгибатель, сл у ж ат антагонистам и друг
д ругу (рис. 59, в) .
О тводящ и х мы ш ц относительно м ал о , хотя при опоре на
одну ногу им п риходится у д е р ж и в ать вес почти всего тела.
Д ействие отводящ их мыш ц увеличивается за счет прикрепления
их к больш ом у вер телу бедра, что увели чивает плечо силы.
К ром е груш евидной, внутренней зап ир ател ьно й с близнецам и,
средней и малой ягодичны х мышц, отведению пом огаю т сов­
местной тягой б о л ьш ая яго ди чн ая и н атя ги ваю щ ая ш ирокую
фасцию
бедра,
прикрепляю щ иеся к подвздош ноберцовом^
тракту.
Р а з м а х движ ений в тазо бедр ен н о м суставе относительно
невелик: р азги б ан и е 10— 15°, отведение 25—30°, р о тац и я в
объеме 40— 50°, лиш ь сгибание (при согнутом коленном суста­
ве) возм ож но д о 140— 150°. М ышцы и связки, укрепляю щ ие т а зо ­
бедренны й сустав, зн ачи тельн о о гран ичиваю т р а зм а х движ ений.
120
О дн ако уп раж н ен и ям и мож но сущ ественно р астян у ть м ягкие
ткани, наприм ер до полож ения «поперечного ш п агата», при
котором отведение д о стигает 75— 80°, в зн ачи тельн ой м ере за
счет ротации бед р а. В целом м ехани зм ы тазо бедр енн о го сустава
приспособлены к вы полнению х ар ак тер н ы х д вигател ьны х ф унк­
ций, свойственны х человеку,— стоян ия н ходьбы .
Д ви ж ен и я в коленном су ставе обычно упрощ енно сводят к
сгибанию — разги бан и ю (в о кр у г одной поперечной оси) и супи­
н а ц и и — п ронации (при согнутом коленном с у ставе). О днако
коленный сустав состоит к а ж д ы й из двух сочленений, соответст­
венно внутрен н ем у и н ар у ж н о м у суставны м м ы щ елкам . В свою
очередь, каж д о е сочленение делится мениском па две камеры.
И хотя все четы ре сочленения окруж ены общ ей суставной сум­
кой, по сути дела, это не один сустав с двум я осями движ ения,
а группа сочленений, об л ад аю щ ая двум я степенями свободы.
П ри сгибании о б а м ен иска со ск ал ьзы в а ю т н азад , хотя и з а ­
креплены своими свя зк ам и и суставной сум кой; особенно сильно
п ерем ещ ается н ар у ж н ы й .мениск. О то дви гается н а з а д и место
соприкосновения б ед р а с больш еберцовой костью. Во вр ем я р а з ­
гибания мениски и суставны е м ы щ елки скользят вперед по су­
ставной поверхности больш еберцовой кости.
В следствие спиральной кривизны суставных мы щ елков бед­
ра движ ени е голени происходит вокруг р яда переменны х осей.
Н аруж н ы й суставной м ы щ елок бедра больш е в п ередн е-заднем
н ап равлен и й, чем внутренний. З а т о вн у тр ен н яя поверхность
больш еберцовой кости и внутренний мениск по п лощ ади больш е
н аруж н ого. В связи с таки м строением коленного су става пере­
менные оси его при сгибании и разги бан и и о казы ваю тся не
строго п арал л ел ьны м и.
П ри ротации голени в коленном суставе ось проходит бли ж е
кнутри в области внутреннего м ениска; р о тац и я происходит
больш е м еж ду м енискам и и больш еберцовой костью.
П ри разги бан и и в коленном суставе спиральны й ход су став­
ной поверхности з а с т а в л я е т р а ст я ги ва т ьс я боковы е связки , что
о стан ав л и в ает р азги б ан и е. Н а тя н у т ы е боковы е с вязки у боль­
ш инства лю дей исклю чаю т ротацию голени. Н о у многих спорт­
сменов во зм о ж н а и в этом п олож ении ро тац и я в объем е до 10°
(П е т у х о в а ). К рестообразн ы е с вязки исклю чаю т возм ож ность
приведения и отведения, так ж е ка к и боковые связки. Р а зги ­
бание тормозит, кроме обеих боковых, передняя крестообраз­
н ая с в я зк а . С ги бан и е торм ози тся в н а ч а л е задн ей к р есто о б р аз­
ной связкой, а потом скручиванием обеих крестообразны х связок.
Д о крайнего пассивного сгибания па 30° не допускаю т сопро­
тивление разгибателей голени и проклады ваю щ иеся меж ду
бедром и голенью мыш цы их за д н и х поверхностей.
К оленны й сустав оснащ ен в основном мы ш цам и, начин аю ­
щ имися вы ш е тазобедренн ого су става. И склю чение составляю т
икронож н ая, п ер ех о д ящ ая т а к ж е через голеностопный сустав, и
един ственн ая о дн о су ставн ая — подколен н ая мы ш ца. В связи с
121
дпиж еиия в этом су ставе тесно с вязан ы с движ ениям и
м тазобедренном , а т а к ж е и голеностопном суставах. С ам колен­
ный. сустав, в отличие от таких, к а к плечевой и тазобедренны й,
не покрыт м ы ш цами. Е го п ер ех о дят л и ш ь мощ ные у зк ие сухо­
ж или я соответствую щ их мышц. Т аки м о бр азо м , и в коленном
суставе отм ечаю тся особенности строения, обеспечиваю щ ие как
стояние, так и ходьбу, бег и другие локомоции.
С топа в процессе эволю ции п р етер п ел а наибольш ие, по с р а в ­
нению с другим и звен ьям и ниж н их конечностей, и зм енения. Д ва
свода е е — наруж ны й (опорны й) и внутренний (рессорный) свя­
зан ы поперечным сводом. В се своды у крепляю тся свя зк ам и и в
больш ей степени мы ш цам и. П оследние, при больш их н агр у зках ,
своим н ап ряж ен ием сильн ее стягиваю т все своды, особенно
внутренний.
С топа в зн ачи тельн ой степени деф о р м и р у ется не то л ько при
статических н агр у зк а х ; отдельны е части ее способны к активны м
движ ени ям в довольно больш ом объем е. В собственно го лено­
стопном (н ад тар ан н о м ) с у ставе возм ож ны лиш ь сгибание (до
35° и более) и разгибание (до 20— 25°). П ри полном сгибании
стопы в н ад тар ан н о м су ставе возм ож ны только незначительны е
отведение и приведение. Эти движ ения происходят в основном
в таран ноп яточном и тар ан но п ято чно л адьевидн о м суставах
сам ой стопы, которы е объеди няю т под общ им н азван и ем — подтаранны й сустав. Ось этих движ ений идет наискось вверх, вперед
и внутрь под углом к поперечной оси около 50°. В результате
сочетается су пи нац ия с приведением (до 25°) и п ронаци я с от­
ведением (до 15°). У становить точно объем движ ений в каж до м
сочленении трудно, потом у что дви ж ен и я охваты ваю т целый
р я д сочленений одновременно, суставн ы е поверхности их не
имеют правильной геометрической формы, а сам и кости не­
велики и т а к ж е имею т н еправильную ф орму.
К а к п о к азал и и ссл едо ван и я С ем ен ова, стопа при о т т а л к и в а ­
нии действует к а к ры чаг первого рода (рис. 60, а ) . М ышцысгибатели стопы — икронож н ая и кам бал о ви дн ая (М ) — дейст­
вую т, к а к на короткое плечо ры чага, на пяточную кость относи­
тельно оси голеностопного су става (О ). И м ея проигрыш в силе,
они д аю т за т о вы игры ш в пути и, следовательн о, в скорости.
Эти мы ш цы имею т перистое строение, что п о зво л яет им с о к р а ­
щ аться на небольш ую величину, но бы стро и со зн ачительной
силой (свы ш е 500 к г ). С опротивление при действии этих мыш ц
прилож ено к более дл и нн ом у плечу ры чага (п ер едн яя часть
стопы) в виде реакции опоры (Я).
В течение многих л ет сущ ествует н еп р ави л ьн ая т р а к то в к а сто­
пы к а к ры чага второго рода, с осью вращ ения в точке опоры, в
котором трех гл авая м ы ш ца голени {М) якобы действует на более
длинном плече ры чага с вы игрыш ем в силе и проигрыш ем в ско­
рости (рис. 60, б ). Э ту точку зрения, без приведения д о к а з а ­
тельств, п оддерж ивали такие видные ученые, как Л есгаф т, В оро­
бьев, И ваницкий, Ухтомский и др. И сследования С ем енова под­
9тпм
122
твердили, что были правы Сеченов и К расуская, рассм атривавш ие
стопу при подъеме н а носки под действием трехглавой мышцы
голени как ры чаг первого рода, с проигры ш ем в силе и выигрышем
в скорости.
С ледует добавить, что остальны е сгибатели стопы (малобер*
новые, зад н я я больш еберцовая, длинные сгибатели п ал ьц ев),
которые прикрепляю тся к передней части стопы, действую т на
стопу как на ры чаг второго ро да (рис. 60, в ) . О днако плечо ры ­
чага и особенно плечо силы (и з-за острого у гл а тяги) у них мень­
ше, чем у силы сопротивления. П оэтом у и здесь имеется за счет
проигрыш а в силе выигрыш в скорости, необходимый д л я быст­
рых перемещений человека при отталкивании стопой.
Рис. 60. Стопа как рычаг:
и) первого р о д а — с п роигры ш ем в сил е, б) второго ро д а {неправил ьная тр а к т о в к а ),
в) вто р о го р о д а — с проигры ш ем в силе
К числу основных двигательны х функций ниж ней конечности
при зан яти ях физическими упраж н ен и ям и м ож но отнести следую ­
щие:
1.
2.
3.
4.
Работа нижней конечности в качестве органа опоры.
Отталкивание тела от опоры.
Смягчение толчков в связи с приземлением.
Использование нижней конечности для выполнения ударов (по мячу).
Н и ж н яя конечность, как орган о п о р ы , отличается рядом осо­
бенностей по сравнению с верхней конечностью. М асса костей
ниж ней конечности относительно больш е, чем м асса костей верх­
ней конечности. Н а верхней конечности вес мы ш ц относится к
весу костей к ак 1000 :327,7, а на ниж ней конечности — к ак
1000:519,8.
Отношение весов мы ш ц-разгибателей к мы ш цам-сгибателям
на верхней конечности— 1 : 1, а на ниж ней конечности — 2 : 1 (Ц ур а н ). Это значит, что разги батели ниж них конечностей развиты
123
лучше, так к ак на их долю приходится больш ая н агрузка вес
тела при стоянии.
Вес мышц — супинаторов и пронаторов па ниж ней конечност
составляет всего 7 зо веса всех мышц, в то врем я как на верхней
конечности составляет 4$. Н иж н ие конечности меньше использую'
тонкие ротаторные движ ени я, так необходимые при трудовы х про­
цессах, вы полняемых при помощ и верхних конечностей.
М ышцы, соединяю щ ие туловищ е со свободными конечностями,
в связи с функцией опоры больш е разви ты на нижних конечно­
стях, чем на верхних. Н априм ер, площ адь опоры большой яго ­
дичной мышцы в 23 р а за , а площ адь прикрепления в 4,5 р а за
больше, чем у дельтовидной мышцы (К овеш никова и др .).
В целом мышцы ниж них конечностей имеют большую массу
и большую площ адь прикрепления. Б л аго д ар я больш ей силе,
действуя на более короткие рычаги, они обеспечиваю т опору и
в относительно меньшей степени точность и быстроту движ ений.
В мы ш цах ниж них конечностей имеется значительное коли­
чество соединительно-тканных образований в виде сухож илий и
фасций (сухож ильные стерж ни перистых мышц бедра и голени,
ахиллово сухож илие, ш ирокая ф асция б ед р а). П ри стоянии ис­
пользую тся мощные связки тазобедренного и коленного суставов,
препятствую щ ие разгибанию . П ассивные соединительно-тканные
элементы принимаю т на себ я значительную часть нагрузки при
стоянии.
М ощные приводящ ие мы ш цы тазобедренны х суставов играю т
роль не только р астяж ек, стягиваю щ их свод: опора — бедро —
таз — бедро — опора. Они т а к ж е сл у ж ат растяж кам и , одновре­
менно предупреж даю щ ими сгибание и разги бани е в тазобедрен ­
ных суставах при смещ ении т а за вперед и н азад из среднего
полож ения.
Больш инство свойственных человеку способов передвиж ения
обеспечивается ф ункцией о т т а л к и в а н и я . С огнутая нога,
разги баясь в тазобедренном и коленном и сгибаясь в голеностоп­
ном суставах, вы прям ляется благодаря преодолеваю щ ей работе
соответствующ их мышц. Д ви ж ен ия происходят вокруг попереч­
ных осей этих суставов. О дн акс у больш инства лю дей эти оси не
строго параллельны . Ч асто бедро скручено вокруг своей продоль­
ной оси киутри, а голень — соответственно кнаруж и.
Обычно это скручивание бедра и голени в значительной мере
взаимно компенсируется и в результате оси тазобедренного и го­
леностопного суставов почти п араллельны (рис. 61, а). Но неред­
ко н аблю дается преобладани е скручивания костей в ту или
иную сторону. Тогда возникает поворот стоп или кнутрп (косолапи е) (рис. 61, б) или кн аруж и (утиная походка) (рис. 61, в).
П оворот стопы относительно бедра мож но еще компенсировать
за счет соответствующ его поворота бедра в тазобедренном суста­
ве. Н о это требует лиш ней работы мышц и иногда создает очень
трудны е условия д л я полноценного отталкивания.
Угол м еж ду диаф изом бедренной кости и шейкой бедра не у
124
всех лю дей одинаков. При средней ие.ипчипе около IМО" он может
быть больш е или меньш е на 10— 15°. П риближ ение этого угля к
прямому обусловливает больш ее плечо силы отнодшцих мышц, по
вместе с тем и более раскачиваю щ ую ся походку.
О тталкивание ниж ними конечностями происходит при :ишчптельной роли двусуставны х мышц. Р азги б ател и в тазобедренном
суставе увеличиваю т тягу четы рехглавого р азги бател я голени.
А разгибание в коленном суставе, растяги вая икронож ную мыш ­
цу, усиливает сгибание в голеностопном суставе. Если стопа ф ик­
сирована, то двусуставны е разги бател и в тазобедренном суставе
способствуют разгибанию в коленном суставе, действуя ка к синергисты четы рехглавой мышцы бедра.
Рис. 61. В арианты скручивания костей нижией конечности:
а) р а в н о м ер н о е с к р у чи в ан и е б е д р а и голени, б) п р ео б л ад ан и е с к р у ­
чи в а н и я голени, в) п р е о б л а д ан и е ск р у ч и в ан и я б ед р а
Все мы ш цы -сгибатели ® голеностопном суставе имеют пери­
стое строение (зад н яя больш еберцовая, длинны е сгибатели паль«
цев и больш ого п ал ьц а, кам балови дн ая, икронож ная и обе м ало­
берцовы е). В следствие этого они д а ю т больш ую силу сокращ ен и я
и резкость укорочения мышцы. И м ея вы годные рычаги, они обес­
печиваю т больш ую скорость в заклю чительной ф азе отталкивания
стопой.
П ри а м о р т и з а ц и и толчков после приземления в боль­
ш инстве случаев те ж е мышцы, которые при преодолеваю щ ей
работе вы пол н яли 'о ттал киван и е, теперь, при уступаю щ ей работе,
п роизводят амортизацию , постепенное погаш ение действия силы
опорной реакции. И склю чение составляю т передние мышцы голе­
ни, которые при приземлении -на п ятку в первый момент, растяги ­
ваясь, зам едляю т сгибание стопы, чем смягчаю т толчок. Эти
мы ш цы в оттал ки ван и и обычно активно не участвую т.
К ак при оттал ки ван ии , т а к и при ам о р тизац и и больш ую всп о ­
м огательную ро л ь и гр ает р а б о т а мы ш ц ту л о ви щ а и верхней
конечности, но речь сей час и дет о м ы ш цах ниж них конечностей;
общ ая характери сти ка движ ений человека при отталкивании и
ам ортизации будет д а н а ниже.
М еханизм ы ниж них конечностей при у д а р а х весьм а р азн о ­
образны . Н аиболее типичным будет прямой удар подъемом стопы,
125
когда все движ ения происходят вокруг поперечных осей в перед­
не-задней плоскости. П ри этом преодолеваю щ ую работу совер- 1
ш аю т все группы мышц, р або таю щ и е в противополож ном , по
сравнению с о ттал ки ван и ем , н ап р авл ен и и. Только м ы ш ечная ко ­
орди нац ия двусуставны х м ы ш ц п р о яв л яется здесь не т а к ярко.
Н априм ер, при сгибании тазо бедр енн о го су става двусуставны е
разги батели бедра растяги ваю тся и меш аю т разгибанию коленно­
го сустава. З а то при разги бани и колейного сустава растяги ваю ­
щ иеся икронож ные мы ш цы помогаю т сгибать стопу к моменту
у дара. В большей степени мы ш ечная координация при ударе
п роявляется в подготовительной части движ ения, где н ем ал о важ ­
ную роль играю т возникаю щ ие силы инерции.
И так, основные двигательны е механизм ы ниж них конечностей
отличаю тся меньшим разнообразием , по сравнению с двигатель­
ными м еханизмами верхних конечностей. Д ви ж ен и я их больше
ориентированы в передне-задней плоскости, им присущ а больш ая
сила и иногда н ем ал ая быстрота. Р о л ь ловких мы ш ц (портняж ной,
нежной и др.) на ниж ней конечности относительно невелика, хотя
и не исключена полностью. З а то мы ш ечная координация п р оявля­
ется здесь в больш ей степени, чем в движ ени ях верхних конечно­
стей.
М еханизм ы движ ений шеи, головы, пальцев рук и ног здесь
специально не рассм атриваю тся, поскольку их ро л ь в физических
упраж нениях относительно меньше, а необходимые данны е до ста­
точно изучаю тся в курсе анатомии. М еханизмы ды хательны х дв и ­
жений, напротив, столь важ н ы д л я ан ал и за движ ений, что они
вы делены в особый раздел.
М ЕХА НИ ЗМ Ы Д Ы Х А Т Е Л Ь Н Ы Х Д В И Ж Е Н И Й
И зм енения о б ъ е м а грудной полости. Д ы х ател ьн ы е движ ени я
обеспечиваю т вдох (поступление воздуха в легкие) и выдох
(удалени е во зду х а из л е гк и х ). П ри вдохе стенки грудной клетки
р асход ятся, объем ее у вели чивается и л егки е расш иряю тся. К ог­
д а стенки грудной клетки р асх о д ятся, с ними отходит от легких
п ристеночная п левра. К о гда п л е в р ал ьн а я полость расш иряется,
д авл ен и е в ней п а д а е т н а 6— 9 мм рт. ст. ниж е атмосферного
(760 мм ).
Н а стенку легких со стороны плевральной полости действует
отрицательное давление, а изнутри легких, через воздухоносные
пути, — атмосф ерное давление. Б л аго д ар я разнице этих давлений
воздух из внеш ней среды проникает в легкие и расш иряет их. При
спокойном вдохе отрицательное давлени е в легких бы вает всегда
1— 2 мм. Н о вследствие эластичности ткани легкие не могут при
глубоком вдохе достичь стенок грудной клетки. П оэтому о триц а­
тельное давление в полости плевры достигает максим ум а к концу
вдоха, в то врем я ка к д авлени е в легких у ж е равно атмосферному.
С н ач ал а вы доха, вследствие давл ени я грудной клетки и в силу
эластичности ткани легких, воздух в них сж им ается, давлени е его
126
повыш ается на 2— 3 мм вы ш е атмосф ерного, и он вы талкивается
через воздухоносные пути н ар у ж у . В конце д а ж е самого глубокого
выдоха легкие все ещ е стрем ятся сж аться, стало быть остаю тся
несколько растянуты ми. П о это ­
му в плевральной полости со­
храняется отрицательное д а в ­
ление до 2— 3 мм.
В спокойном состоянии гр у д­
ная клетка имеет неправильную
форму усеченного конуса, сплю ­
снутого спереди н азад, с глубо­
ким вдавлением со стороны по­
звоночника. В ерхнее отверстие
грудной клетки наклонено вниз
сзади-вперед, а ниж нее — вниз
спереди-назад.
П ри полном дыхаш-ш во
время глубокого вдоха грудная
клетка делается короче, шире
и толщ е (в передне-заднем н а ­
правлении) (рис. 6 2 ). Верхнее
отверстие становится менее н а ­
клоненным, а ниж нее — более
наклоненным. П ередние концы
ребер силою мыш ц вдоха под­
нимаются вверх, но не все в од­
ном и том ж е
направлении.
Верхние ребра, поворачиваясь
вокруг оси, располож енной бо­
лее поперечно (под углом 10° к
поперечной плоскости), увели ­
чивают передне-задний разм ер
грудной клетки. Н иж н ие ребра
(с 8 -го по 10-е), п оворачиваясь
вокруг
оси,
промежуточной
м еж ду передне-задней и попе­
речной, увеличиваю т больш е по­
Рис. 62. Изменение формы грудной
перечный размер грудной клетки
клетки при дыхании:
М ышцы
вдоха, п одни м ая'
а) ви д сперед и, б) в и д с п р ав а, в) вид
вверх ребра, соединенные с гру­
сверху
диной, скручиваю т реберные
хрящ и и отчасти сам и ребра. С кручивание ребер и их хрящ ей
происходит
вокруг их продольной о-си, нижними краями
кнаруж и. Ч ем глубж е вдох, тем больш е поднимаю тся и скручива­
ются ребра. С ила мыш ц вдоха преодолевает увеличиваю щ иеся
при скручивании упругие силы ребер и их хрящ ей.
С подниманием ребер при полном вдохе вы сота самой грудной
клетки ум еньш ается, но вертикальны й разм ер грудной полости
увеличивается, потому что д и аф р агм а со кращ ается и опускается
127
ими:?, оттесняя органы брюшной полости (печень, ж елудок, селе­
зенку и д р .) . В нутренние органы , в свою очередь, вы пячи ваю т вп е­
ред переднюю стекку ж ивота.
Полны й вдох сопровож дается некоторым разгибанием п озво-1
ночника. Расш ирение грудной клетки происходит до тех пор, п о к а (
ребра поднимаю тся до плоскостей, проходящ их через середины '
соответствующ их меж позвоночных хрящ ей. П ри
разгибании
грудного отдела позвоночника поднимаю тся вверх передние кр ая
названны х плоскостей; это увеличивает р а зм а х движ ения ребер и
величину расш ирения грудной клетки.
Выдох при полном ды хании осущ ествляется за счет: 1) уп р у ­
гих сил, возникаю щ их при расш ирении легки х и удлинении н иж ­
них ды хательны х путей; 2 ) упругих сил, возникаю щ их при скру­
чивании ребер; 3) сокращ ения мыш ц вы доха, опускаю щ их вниз
ребра, и 4) сокращ ения мышц стенки ж ивота, оттесняю щ их вверх
внутренние органы и ди аф рагм у.
П о л н о е ды хание не означает, что при нем полностью ис­
пользуется вся ж изнен ная емкость легких. Н е следует смеш ивать
полного вдоха и полного вы доха, к ак движ ений до предела с пол­
ным дыханием. П од полным дыханием понимается участие в акте
ды хания всех ребер и ди аф рагм ы . К роме полного ды хания, часто
н аблю дается г р у д н о е ды хание (п реобладание движ ений ребер)
и б р ю ш н о е ды хание (движ ение д и а ф р а г м ы ).
М ногие исследователи считали, что грудное ды хание чащ е
бы вает у женщ ин, а брюшное — у муж чин. Н о эти данны е за
последнее время не получаю т подтверж дения. О собенности д ы х а­
ния преимущ ественно зави сят не от пола, а от условий деятельно­
сти организм а и рабочей позы (Е. и Ю. К отиковы ). Так, н ап р я­
ж ен н ая мы ш ечная работа верхних конечностей требует фиксиро­
вания грудной клетки; в этом случае наблю дается брюшное
дыхание. П ри сидячей позе во врем я работы или при беременности,
когда сдавлены органы брюшной полости, приходится больш е ис­
п ользовать грудное дыхание.
Р а б о т а ды хательны х мы ш ц. Д ы х ател ьн ы е движ ени я очень
слож ны , р азн оо б р азн ы и за в и с я т от п олож ен ия и движ ени й тела.
В связи с этим подчас трудно точно оп редели ть функцию многих
ды хательны х мышц. Д о сего врем ени по поводу их роли в ды ­
хании полностью единого м нения ещ е нет.
Р а зл и ч а ю т мышцы в д о х а , увеличиваю щ ие объем грудной
полости, и мышцы в ы д о х а , ум еньш аю щ ие его. С реди тех и
других имею тся о с н о в н ы е мы ш цы и в с п о м о г а т е л ь н ы е .
О сновные мыш цы участвую т главн ы м о бр азо м в ды х а те л ь­
ных движ ени ях. В сп ом огательн ы е мышцы, когда имею т опору
вн е грудной клетки (н а позвоночнике, л опатке, ключице, плече,
к остях т а з а ), могут либо сам и у вели чивать ам п ли туду ды х а те л ь­
ных движ ений, либо способствовать более эф ф екти вной р або те
основны х ды хательны х мы ш ц. Если ж е вспом огательны е мышцы
имею т опору на грудной клетке, вы зы в ая движ ени я других ч а ­
128
стей т ел а или за к р е п л я я их п оло ж ен и я, то они сковы ваю т д ы ­
хательны е движ ения.
К о с н о в н ы м м ы ш ц а м в д о х а относятся: 1) ди аф рагм а,
2 ) м еж реб ерн ы е мышцы, 3) мы ш цы , подним аю щ ие р ебр а, и
4) задн ие зубчаты е мыш цы (верхние и ниж ние) (рис. 63, I ) .
Рис. 63. М ышцы вдоха (1) и выдоха
(П ):
основны е — чер ны е стр ел к и, в с п о м огател ьн ы е — б ел ы е стрел ки
Д и а ф р а гм а имеет форму вы пуклого кверху неправильного ку­
пола. О т ее сухож ильного центра расходятся к стенкам грудной
клетки мышечные отделы ■
— грудинный, реберный и поясничный.
К огда сокращ ается мы ш ечная часть диаф рагм ы , ее купол с су­
9 З ак а з № 587
129
х*ж!1л ы ш м центром опускается вниз, увеличивая вертикальный
рлимор грудной полости.
М еж реберны е мышцы расп олагаю тся наискось м еж ду каж дой
парой соседних ребер, наруж н ы е:
сзади-сверху-вперед-вниз;
а внутренние: слереди-сверху-назад-вниз. Н е вд ав аясь в не­
которые
еще спорные детали
их функций, м ож но с к а ­
зать, что эти мышцы в основном противодействую т давлению воз­
духа и, стремясь сблизить ребра др у г с другом, перемещ аю т их
вверх или вниз, в зависим ости от тяги других мышц. Если закр еп ­
лены верхние ребра, то они поднимаю т к ним ниж ние ребра, уве­
личивая передне-задний и поперечный разм еры грудной клетки.
Н е удивительно, что эти ж е мышцы могут обусловливать выдох,
если закреплены ниж ние ребра; в этом случае они опускаю т к
ниж ним ребрам вы ш ерасполож енн ы е. Н ар у ж н ы е м еж реб ерн ы е
мышцы, имеющ ие физиологический поперечник, почти в 2 раза
больший, чем у внутренних, имеют больш ий момент силы при
вдохе. Внутренние меж реберны е мыш цы более эф фективно дей­
ствуют во время выдоха.
Мышцы, поднимаю щ ие ребра, спускаю тся по обе стороны поз­
воночного столба сзади кн аруж и вниз к ииж ерасполож енны м реб­
рам. М ногие анатомы считаю т, что они могут поднимать при
вдохе ребра вверх.
Задн и е верхние зубчаты е мышцы спускаю тся от позвоночника
к нескольким верхним ребрам и действую т ка к мышцы, поднима­
ющие ребра. А задние ниж ние зубчаты е мышцы поднимаю тся от
позвоночника снизу наруж у-вверх к нижним четырем ребрам. К а ­
залось бы, они долж ны опускать нижние ребра и этим способство­
вать выдоху. О днако есть данн ы е (И ваницкий, К отикова), д о к а ­
зы ваю щ ие, что при оттягивании назад-вниз задних концов этих
ребер поднимаю тся их передние концы. Это движ ение ребер р ас­
ш иряет в поперечном направлении ниж ние отделы
грудной
клетки.
К в с п о м о г а т е л ь н ы м м ы ш ц а м в д о х а относятся
мышцы, которые имеют периферическую опору:
1) на голове — грудиноключичнососцевидные мышцы (подтя­
гиваю т вверх грудину через клю чицу);
2 ) на шее — лестничны е мы ш цы (подтягиваю т вверх-первы е
два ребра, создавая опору д л я м еж реберны х м ы ш ц );
3) на лопатке — передние зубчаты е мышцы (их ниж ние зу б­
цы поднимают б— 9-е р ебр а вверх) , м алы е .грудные мышцы (под­
нимаю т вверх 2— 5-е р е б р а );
4) на плече — больш ие грудные мышцы (их ниж ние пучки
поднимают 5— 6 -е р е б р а ), ш ирочайш ие мышцы спины (их ребер­
ные зубцы подним аю т н иж ние р е б р а );
5) на костях та за — поясничные части подвздош нореберны х и
квадратны е мышцы поясницы (оттягиваю т вниз нижние ребра
и создаю т опору д л я реберны х и грудного отделов д и аф р агм ы ),
общий разги батель туловищ а (р азги бая позвоночник, увеличивает
ра зм а х поднимания ребер) (рис. 63, / ) .
130
Если представить себе такж е н ап р яж ен и я мышц, фиксирую ­
щих голову, шею, плечевой пояс, плечо, таз, чтобы обеспечить
участие во вдохе названны х вспомогательны х мы ш ц вдоха, то
можно заметить, что акт вдоха вы полняется не только нескольки­
ми дыхательны ми мышцами. В нем приним аю т участие буквально
десятки мышц, расп олож ен н ы х иногда вд ал е к е от грудной клет­
ки. Т ак, нап рим ер, д а ж е и кронож н ы е мыш цы, которы е обеспечи­
вают подним ание на носки, способствуя этим р азги бани ю п о зво ­
ночника, могут улучш ить условия д л я вдоха.
К о с н о в н ы м м ы ш ц а м в ы д о х а относятся: 1) попереч­
ная мы ш ца ж ивота, 2 ) поперечная м ы ш ца грудной клетки, 3) под­
реберные мышцы и 4) м еж реберны е мышцы, наруж н ы е и внутрен­
ние (рис. 63, I I ) .
П оперечная мыш ца ж и в о та опускает передние концы нижних
ребер, прибли ж ая их к средней линии. Т ак ж е действую т попереч­
ные мышцы груди, которые изнутри грудной клетки опускаю т пе­
редние концы 2— 6 -го ребер. П одреберны е мышцы сзади изнутри
грудной клетки притягиваю т к позвоночнику вниз 9 й '1 0 -е ребра..
О том, к ак м еж реберны е мышцы, с б л и ж ая ребра, притягиваю т их
к закрепленны м ниж ним ребрам, бы ло сказан о выше.
К в с п о м о г а т е л ь н ы м м ы ш ц а м в ы д о х а относятся
задние ниж ние зубчаты е, квадратны е мыш цы поясницы и под­
вздош нореберные (их ниж ние части) (рис. 63, I I ) . Они фикси­
руют ниж ние ребра и обеспечиваю т опускание к ним вы ш ерасположенных ребер. П рям ы е и косые мышцы ж ивота, прикреплен­
ные к грудной клетке, тянут ее вниз, опускаю т ребра и сгибаю т
позвоночник, ум еньш ая объем грудной полости. Эти ж е мышцы
совместно с мы ш цам и тазо во го дн а, с о кр ащ ая сь, повы ш аю т внутрибрюшное давление, оттесняю т н азад и вверх органы брюшной
полости и подним аю т вверх р асслаблен н ую д и аф р агм у , вы тесняя
этим воздух из грудной клетки. В этом случае ди аф р агм а и ос­
тальны е мышцы брюшного пресса (передней стенки ж ивота и
дна т а за ) сл уж ат антагонистам и д р у г другу. О днако возмож но
и иное их взаимодействие: мышцы стенки ж ивота и дн а т а за сво­
им н ап ряж ен ием могут не позволи ть д и аф р агм е опуститься; тогда
ома, имея опору-на органы брюшной полости, сокращ аясь, способ­
ствует подниманию ребер и грудины, к которым она прикреплена.
Следует иметь в виду, что дви ж ен и я ребер сложнее, чем здесь
описано. Р еб р а не только вращ аю тся вокруг оси комбинирован­
ных суставов, но и могут соверш ать еще поступательное ско л ьзя­
щее движ ение в суставах, что разн ообразит и услож няет работу
мышц.
П риведенные кр аткие данн ы е о работе ды хательны х мыш ц
показы ваю т, что они находятся в тесном взаимодействии друг с
другом. Оно зависит от взаим ного располож ения частей тела, их
движ ений и нап ряж ен ия остальны х мыш ц скелета. Акт ды хания —
чрезвычайно слож ный и многообразный двигательны й акт, за ви ­
сящ ий от многих условий и сам значительно влияю щ ий1на вы пол­
нение других движ ений.
9*
131
Дыхание при физических упражнениях. М ы ш ечная работа,
которую вы полняет человек при за н яти я х физическим и у п р а ж -^ И
нениями, предъявляет повышенные требования к дыханию.
Д л я вы полнения мыш ечной работы требуется у вел и ч ен н о е]®
количество кислорода. Если в покое человек поглощ ает 200— ■
300 см3 кислорода в 1 минуту, то при работе средней мощности I
ем у необходимо 1,5— 2,5 и больш е ли тр о в ки слорода за то ж е вре- Я
мя. П ри предельной мощ ности работы м аксим ум поглощ ения I
кислорода у хорошо тренированны х людей достигает 4— 5 л.
'■
Чтобы поглотить тако е количество кислорода, необходимо п р о -;И
пустить через легкие увеличенное количество воздуха. В покое' 1
.взрослый человек имеет объем вентиляции легких около б— 7 л ■
воздуха в 1 минуту, при глубине ды хания 500 смъ и частоте 12— Л
14 дыханий. Во время напряж енной работы вентиляция мож ет ( И
повы ситься о г 40— 60 до 100— 150 л. П о мере увеличения венти- I
ляции дыхание вн ачале становится преимущ ественно более глубо- В
ним: дыхательны й воздух с 0,5 л увеличивается до 2 л, частота I
ды хан ия до 25— 30 ды ханий. Н ач и н ая с вентиляции в объем е 40— V
60 л, более значительно увеличивается частота ды хания (до 40— Я
ВО в минуту), а глубина ды хан ия увеличивается медленнее (до I
2,5 л ) . У гребцов и пловцов неоднократно наблю дали при гонках I
на дистанции частоту д ы хан ия в 35— 45 ды ханий в минуту.
1
П ри слиш ком большом учащ ении ды хания его глубина умень- I
ш ается. Так, при 30 ды ханиях в минуту используется около (
2/з ж изненной емкости легких, а при 60 ды ханиях — всего лиш ь *
Уз ж изненной емкости.
г ,
Ритм ды хательны х движ ений, к ак отнош ение длительности
вдоха к длительности вы доха, та к ж е не остается постоянным. I
К ром е вдоха и вы доха, и звестное зн ачени е в ритм е д ы хан ия име­
ют и паузы м еж ду ними, особенно после вы доха (в покое). Д л и ­
тельность вдоха и вы доха в покое приблизительно одинакова; при ’
умеренной работе выдох несколько дольш е вдоха. Отношение вдо­
ха к выдоху как 5:6, 4:5 и д а ж е 3:4 характерн о д л я работы с р е д -’
ней интенсивности.
;
З а т о при большой мощ ности работы выдох становится короче I
вдоха. Увеличение частоты ды хания сопровож дается уменьш ением ]1
времени на каж ды й ды хательны й цикл. Б олее резкий быстрый
выдох (соотношение вдоха к выдоху 3:2) позволяет укоротить]
врем я каж дого цикла. П осле резкого выдоха, при котором деф ор­
мирую тся ребра и растягиваю тся мыш цы вдоха, возм ож но начало
вдоха за счет упругих сил (так назы ваемы й «эластический вдох»).
Чтобы научиться правильно ды ш ать во время умеренной, рабо*
ты, лучш е д е л ат ь неторопливы й и глубокий вы дох. Если ж е воз­
д у х а начинает не х в а т а ть при данной частоте ды хания, целесо--Г
образно намеренно усиливать выдох, чтобы, повыш ая частоту, по )
возмож ности дольш е сохранить глубину дыхания.
Н а характер и особенности ды хательны х движ ений влияет по­
лож ен и е тела человека и движ ени я его.
П олож ения тела, при которых н ап рягаю тся мыш цы стенки жи«
вота, затрудняю т в первую очередь брю ш ное ды хание. Если н ап ­
ряж ение этих мыш ц значительное, то они у дер ж иваю т ниж ние
ребра, что затрудн яет и грудное ды хание. В этих случаях наблю ­
дается только верхнереберное дыхание.
Н апример, при полож ении мост мышцы ж ивота растянуты до
предела и напряж ены , передняя стенка ж ивота п риближ ена к поз­
воночнику и внутрибрю ш ное давлени е повышено. П оэтом у д и а ф ­
рагма тож е не м ож ет сокращ аться. При полож ении угол в висе
мышцы ж ивота сокращ ены и нап ряж ен ы настолько, что брюшное
дыхание невозмож но. Здесь, как и в случае полож ения мост,
мышцы плечевого пояса фиксирую т верхние отделы грудной
клетки. В результате, в обоих п олож ениях затруднено не только
брюшное и ниж не-грудное ды хание, но и верхне-грудное дыхание’.
П олож ения, при которых тело находится головой вниз с опорой
на верхние конечности (стойки на кистях, вис прогнувш ись), когда
органы брюшной полости д авя т на д и аф рагм у, препятствую т сок­
ращению ди аф рагм ы и значительно затрудн яю т брюшное д ы х а­
ние. Ф иксация плечевого пояса м еш ает та к ж е и верхне-грудному
дыханию.
П олож ения тела, при которых фиксированы позвоночник, го­
лова, плечевой пояс, плечо, т. е. места н ач ал а вспомогательны х
мыш ц вдоха, создаю т условия д л я более глубокого грудного ды ­
хания, особенно верхне-грудного, которое без помощи вспом ога­
тельных мышц незначительно. Боксер в перерыве м еж ду рау н да­
ми, сидя в углу ринга, кладет плечи на канаты и этим создает
условия для глубокого и полного ды хания. П ри успокаиваю щ их
движ ениях после нагрузки целесообразно поставить руки на пояс
или полож ить их на голову, отводя локти назад, и разги бать поз­
воночник.
Д ви ж ен ия, которые вы полняю тся с н апряж ением мышц, имею­
щих опору на позвоночнике, грудной клетке, плечевом поясе, тре­
буют фиксации грудной клетки, прекращ ения на это врем я ды х а­
тельных движ ений. П роисходит з а д е р ж к а ды хания, которая
часто сопровож дается н атуж иванием . Во время задер ж ки ды хания
без н атуж ивания напрягаю тся одновременно мышцы вы доха и
мышцы вдоха, придавая неподвиж ность стенкам грудной клетки.
Это бывает только при незначительных н апряж ениях мышц.
О днако при больш их нап ряж ен иях мыш ц (например, при под­
нимании ш танги) такой фиксации недостаточно. Взаимодействие
только ды хательны х мы ш ц-антагопистов не дает достаточно ус­
тойчивой опоры. В таких случаях наблю дается н а т у ж и в а л и е;
оно заклю чается в напряж ении после вдоха мыш ц вы доха при
замкнутой голосовой щели. Д ав л ен и е воздуха в легких повы ш ает­
ся до 100— 150 мм рт. ст., ребра плотно приж имаю тся к легким и
получаю т в них надеж ную опору.
Д ы хательн ы е движ ения у тренированного спортсмена имеют
определенную связь с д виж ени ям и при физических у п р аж н е­
ниях. Ч ащ е всего вдох, ка к и выдох, происходит при анатомиче­
ски выгодных дл я них полож ениях и движ ениях. Так, разгибание
133
позвоночника и создание периферической опоры дл я вспомога­
тельны х мышц вдоха совпадаю т оо вдохом. С гибание позвоноч­
ника с уменьш ением объем а грудной клетки и брюш ной полости
совпадает с выдохом. И спользование при вдохе и выдохе анато-|
мическн выгодных положений закреп л яется временными связями
в коре больших полуш арий головного мозга и становится при­
вычным. Д остаточно, наприм ер, подняться на носки и поднять ру­
ки вверх, чтобы автоматически н ач ался вдох. Чтобы сделать вы ­
д о х при таком движ ении, нуж но специально сосредоточить на
этом внимание.
Л ы ж н ик, которы й « д е т одноврем енны м ходом, при вы п р ям л е­
нии, не задум ы ваясь, д е л а е т вдох, а сги бая туловищ е и н ак л о н я ­
ясь вп ерсд при отталки ван ии п алкам и , — выдох. В несколько
ины х,.более вы нуж денны х, усл о ви ях н аходится пловец, который
д е л а е т вдох в момент, когда его рот о к а зы ва етс я н ад водой.
Н о анатомически выгодные полож ения и движ ения не всегда
играю т реш аю щ ую роль в определении момента вдоха и выдоха.
М ногочисленные наблю дения п оказы ваю т, что выдох, к ак п р ави ­
ло, совпадает с наибольш им усилием мыш ц при работе, если при
этом не бывает задер ж ки ды хан ия или н атуж ивания. Если д а ж е
в этот момент создаю тся анатомически невыгодные позы, то это
пе имеет реш аю щ его значения. Н апример, при гребле в момент
за н о са весел при сгибании позвоночника и наклоне тела вперед
анатом ически выгодно делать выдох, а гребец д ел ает вдох. Это
вы зван о тем, что удобнее, когда выдох совпадает с наибольшим
усилием мыш ц при гребке, хотя анатомически эта поза выгоднее
д л я вдоха.
Физиологически это объясняется тем, что напряж ение мышц
вы доха при выдохе или натуж ивании вы звано возбуж дением нерв­
ных центров. П овыш ение внутригрудпого давления, по-видимому,
влияет рефлекторно на двигательны е центры работаю щ их мышц,
способствуя больш ему напряж ению этих мышц. Если попробовать
с ж ат ь кистевой ди нам ом етр при вдохе, вы дохе и н атуж иваний,
то н аи бол ьш ая сила о к а ж ет с я при н атуж ивани и, м ен ьш ая при
вы дохе и ещ е м ен ьш ая при вдохе (Ф а р ф е л ь).
О днако связь движ ений с ф азам и ды хания, обусловленная д и ­
намическим стереотипом, не всегда остается неизменной. С увели ­
чением интенсивности работы за счет повышения частоты д в и ж е ­
ний у высоко тренированных спортсменов, в частности у лы ж н и ­
ков, иногда наблю дается расхож дение ритмов дыхания- и
движ ений при попеременном ходе (М ануйлов). Ч астота дыханий
больш е возросш ей частоты движ ений. М ож но предполагать, что
условнореф лекторная связь м еж ду частотой дыханий и потребно­
стью в кислороде прочнее, чем связь м еж ду дыханием и д в и ж е­
ниями в случаях, когда каж д о е движ ение не требует м аксим ал ь­
ных усилий и когда выдох приходится не на каж до е усилие. И наче
говоря, стереотип ды хательны х движ ений мож ет о бладать и зве­
стной самостоятельностью , не всегда обязательно связан со стере­
отипом движ ений.
134
У м алотрен ировани ы х лю дей в о в р е м я больш ой н агр у зки не­
редко н аблю дается о д ы ш к а .... поверхностное частое неритмич­
ное дыхание; грудная клетка в это врем я значительно расш ирена.
М ож но представить себе, что при потребности организм а в кисло­
роде избыток в крови углекислого га:*а во збу ж дает дыхательны й
центр и не дает мы ш цам вдоха достаточно расслабиться. В ре­
зультате получается очень неглубокий выдох. А при очередном
вдохе в легких оказы вается м ало места для свеж его воздуха.
Мышцы вдоха не в состоянии больш е расш ирить грудную клетку.
Вдох не удовлетворяет потребностей организма в обмене газов,
а выдох снова тормозится сопротивлением мыш ц вдоха.
К ак своего рода переходную ступень к одыш ке мож но р ас­
см атривать своеобразное «скачкообразное» дыхание. 'Вдох и выдох
происходят прерывисто, с заметной борьбой мышц вдоха и мышц
выдоха. Усиленный выдох помогает разруш и ть слож ивш иеся в з а ­
имодействия всех ды хательны х мы ш ц н обеспечить легкие до ста­
точным притоком свеж его воздуха.
Н уж но отличать одыш ку, связанную с неправильны м ритмом
ды хательны х движ ений, от одыш ки, вы званной недостаточной
функцией сердечно-сосудистой системы. В последнем случае на
недостаточную транспортировку газов кровью организм такж е
отвечает учащ ением ды хания, увеличением вентиляции легких.
В первом случае недостаточен обмен газов м еж ду наруж ным
воздухом и воздухом легких. Во втором случае кровь не успевает
переносить газы м еж ду легкими и тканям и организм а. В первом
случае м ож но прекратить одыш ку путем постановки правильного
дыхания. Во втором случае д л я прекращ ения одыш ки необходимо
серьезное улучш ение функций сердечно-сосудистой системы, что
требует длительной тренировки при систематическом врачебном
контроле.
В беге с увеличением интенсивности работы ды хание у чащ ает­
ся, но каж ды й цикл ды хательны х движ ений не всегда соответ­
ствует одному и тому ж е числу ш агов. Б олее того, изменяется
ритм ды хательны х движ ений в одном цикле. П о мере утомления
и увеличения легочной вентиляции вы дох становится относительно
короче и резче.
В видах спорта, где нет постоянных равномерны х движ ений,
т а к ж е как при равномерной работе, необходимо вы рабаты вать
равном ерное глубокое дыхание. И гровики, боксеры и другие пред­
ставители видов спорта, характерны х взаимодействием партнеров
или противников, имея большую потребность в кислороде, ды ш ат
достаточно глубоко и равномерно, по возмож ности н езависи м а от
неравномерны х по ритму движ ений.
Д ы хательны е движ ени я не только зави сят от движ ений чело­
века и сами влияю т па них, но и о казы ваю т больш ое влияние на
кровообращ ение.
Во время вдоха кровь лучш е притекает к сердцу по верхней
полой вене, т а к как давлени е в грудной полости в этот момент
п о н и ж ен о..С повышением внутригрудного давлени я при выдохе
135
задерж ивается поступление крови в сердце по верхней полой вене
от верхней половины тела.
П ри вдохе оттесняется вниз печень, при этом сдавливается
ниж няя п олая вена и отток крови к сердцу по ней затрудняется.
При выдохе, наоборот, давлени е в брюшной полости больше, чем
в грудной, ди аф р агм а с печенью поднимается вверх, и кровь по
нижней полой вене свободно поступает в сердце.
Поверхностное ды хание при расш иренной грудной клетке з а ­
держ и в ает отток крови к сердцу по ниж ней полой вене. Н аступает
застой крови в селезенке и печени. П окры ваю щ ая их оболочка
(брю ш ина) растягивается, что вы зы вает характерную колющую]
боль в подреберье. П оэтом у во время бега плохо тренированные
нередко ж алую тся н а боли в ж ивоте справа или слева. Если в
этом случае сделать, не п р екр ащ ая работы (например, б ега), не­
сколько десятков вдохов с глубоким выдохом, то виутригрудное
давлени е будет понижаться, отток к ро ви от селезенки и печени
увеличится и боль исчезнет.
П ри расш иренной грудной клетке облегчается отток крови от
головного мозга, что м ож ет привести к обескровливанию мозга.
Это проявляется головокруж ением, побледнением лица, потемне­
нием в гл азах и другими явлениями, если м алотренированны е уси ­
ленно ды ш ат без вы полнения движений.
В лияя через кровообращ ение на общую работоспособность
организма, дыхание о казы вает воздействие на выполнение дви­
ж ений при физических упраж нениях.
П РИ Н Ц И П Н Е РВ И ЗМ А В П Р И М Е Н Е Н И И К М Ы Ш ЕЧН Ы М
ДВИЖ ЕНИЯМ
Р азви ти е н ер в и зм а в отечественной науке. К хар ак тер н ы м
особенностям р азви ти я отечественной науки, в частности естест­
вознан ия, относится сво ео бр азн о е н ап равлен и е, которое получи­
ло в медицине к середине XIX в. название «физиологическое н а­
правление» (Ф. И . И н о зем ц ев). В дальнейш ем И. П . П авлов
обозначил его как «нервизм». Сторонники этого направления
стрем ились изучать зн ачени е психики и нервной системы вооб­
ще д л я норм ального и п атологического состояния человека. В н а­
ч ал е речь ш ла о значении головного м озга в целом дл я ж изни
человека. В дальн ей ш ем вним ание бы ло обращ ено на центры
головного мозга и их роль в ж изнедеятельн ости о р ган изм а.
И менно на основе р а зв и т и я «физиологического направления»
учение И. П. П авл о ва о нервизме заверш ило эту линию развития
в отечественной науке.
Ещ е М. В. Ломоносов (1711 — 1765 гг.) вы двинул полож ение
об организме ка к едином целом и его единстве с внешней средой.
Его ученик и последователь врач С. Г. Зы белин (1735— 1802 гг.)
р азр аб аты вал это полож ение в плане единства физического и пси­
хического. Он у тверж дал, что психическая деятельность человека
по природе своей м атери альна, что психика, господствуя н ад те­
136
лом, в то ж е врем я сам а зависит от условий ж изни человека.
В этих взглядах того времени у ж е о тр аж ал о сь н ачало современ­
ного материалистического понимания органической природы.
Н а первом этап е разви тия н ервизм а философ ские взгляды
А. Н . Р ади щ ева, А. И. Герцена, В. Г. Белинского на природу че­
ловека и м атериальное происхож дение его психической деятел ь­
ности оказал и мощную п оддерж ку ряду 'идей отечественных
ученых. Эти ученые вплотную подош ли к изучению названны х з а ­
кономерностей. Так, анатом Е. О. М ухин (1766— 1850 гг.), открыв
связи головного м озга со всеми 'остальны ми частям и тела, увидел
в этом анатомическое до казательство руководящ ей роли мозга в
деятельности всего организм а. Он вы ск азал убеж дение в том, что
головной мозг м ож ет и обязан участвовать в дуге рефлексов.
К стати сказать, современные ему западно-европейские физиологи
и не допускали в то время этой мысли, они считали, что дуги реф ­
лексов зам ы каю тся через спинной мозг. М ухин сделал еще один
важ ны й ш аг вперед: на основании своих наблю дений оп объявил
мозг, кору головного м озга, регулятором трофических процессов.
К рупнейший русский хирург и анатом И . В. Буяльский
(1788— 1856 гг.), как ученик М ухина, уверенно распространял
идею нервизма и на все вегетативны е процессы: «мозг имеет сам ое
сильное влияние и на отправления тела, ибо все плодотворитель­
ные (вегетативны е— Д . Д . ) отправления оного зави сят от ж и зн е­
деятельности мозга».
Х ирург Ф. И. И ноземцев (1802— 1869 гг.) сумел уловить общее
во взглядах ряда врачей (Д ядьковского, П ирогова, М удрого и др.)
на управляю щ ую роль нервной системы в организме человека и
определить эти взгляды к ак новое направление в медицине. Он
характери зовал это направление к а к «физиологическое», в про­
тивовес механистическому направлению («ан атом и ческом у»), р ас­
сматриваю щ ему оргаиизм ка к сумму относительно сам остоятель­
ных частей.
Второй этап в развитии н ервизм а о зн ам еновался «гениальным
взмахом сеченовской
мысли» (И . П. П авлов) — работам и
И. М. Сеченова о центральном тормож ении и его известным т р а к ­
татом «Реф лексы головного м озга». В этот ж е период крупный
русский терапевт С. П . Боткин р азр аб аты вал и применял в ш иро­
ком м асш табе принцип нервизма и в клинической медициие.
Н ервизм Сеченова и Боткина непосредственно подготовил поч­
ву д л я плодотворного
разви тия
физиологического учения
И. П. П авлова, которое п редставляет собой высш ий этап развития
нервизма. П авловский нервизм как направление, «распространяю ­
щее влияние нервной системы на возм ож но больш ее количество
деятельностей организма», раскры вает основные полож ения мате­
риалистического естество зн ан и я— единство организм а и о к р у ж а ­
ющей его внешней среды и целостность организма, о бъясняя ме­
ханизм этих закономерностей. Только с позиций нервизма стан о­
вится возмож ны м правильно изучить слож нейш ее взаимодействие
организм а с условиями его жизни.
137
Д м и ж н и ш
чг-тм скл ,
ш р ш ш ц н с
и
н о м
взаимодействии в п ж могшую роль, могут быть изучены и поняты лиш ь с позиций нер­
визма. Всякие попытки недооценить, у м алить значение нервной
системы в деятельности орган изм а человека неизбеж но приводят
к искажению, неправильному пониманию действительности.
'
С мена н ап ряж ен ия и р а сс л а б л ен и я мышц. Н апр яж ен и е мыши,
которое сл уж и т главной форм ой п р о явлен ия их функций, н еи з­
беж но см еняется их р ассл абл ен и ем . С ил а тяги мыш ц и зм ен яет­
ся — от наибольш ей при полном н ап р яж ен ии до наименьшей
при полном расслаблении. В еличина нап ряж ен ия мышцы, к ак уп­
ругого и сократительного тела, зависит от ее длины и степени во з­
буж дения.
В каж дом движ ении мышцы, располож енные со стороны, в ко*
торую происходит движ ение, получаю т возмож ность сокращ аться
за счет сближ ения их концов; мышцы, располож енны е со стороны,
противополож ной н ап р авл ен и ю движ ени я, наоборот, вы нуж дены
растягиваться. Таким образом , движ ение части тела, как м ехани­
ческий фактор, обусловливает изменение длины , а следовательно,
и нап ряж ен ия мышц, как упругих тел.
О днако при активных д виж ени ях дел о обстоит значительно
сложнее. К ак известно, во врем я преодолеваю щ ей работы тетаническое напряж ение мыш ц-агонистов, обусловленное двигательны ­
ми нервными импульсами, вы зы вает движ ение в сторону тяги д ан ­
ной группы мышц. В то ж е врем я мы ш цы -антагонисты, вследствие
тормож ения, возникаю щ его в их центрах, расслабляю тся, несмот­
ря на их растягивание. Естественно, что растягивание мы ш ц-ан­
тагонистов вы зы вает в них соответствую щ ие упругие силы.
Но активное расслабление значительно ум еньш ает это сопротив­
ление.
Таким образом, из двух ф акторов — механического и нервно­
го — последний безусловно играет ведущую роль. Н о д а ж е самое
полное расслабление центрально-нервного происхож дения не в со-)
стоянии снять полностью н ап ряж ен ия растягиваемой мышцы. Р а ­
стягиваемы е мыш цы никогда не о казы ваю т в естественных усло­
виях «чисто пассивного» сопротивления, т а к к ак р аздраж ен и е
проприоцепторов мышцы при растягивании неизбеж но вы зывает
рефлекторное изменение тонуса этой мышцы.
Явление реципрокной иннервации, описанное Н. Е. В веден­
ским, имеет очень больш ое 'значение. О днако тормож ение нерв­
ных центров одной группы м ы ш ц при возбуж дени и центров
мышц-антаго№ истов н аб л ю д ае т ся не ка к ун иверсальное явление.
Н апроти в, в слож ны х двигательны х актах р е ц и п р о к н ы е от­
нош ения постоянно см еняю тся с о д р у ж е с т в е н н ы м и отно­
шениями, когда группы мы ш ц взаимно сменяю т антагонизм на
синергизм. Соотнош ения реципрокности и содруж ества не только
не закрепляю тся навсегда, но в ходе определенного движ ения не­
однократно часто и мгновенно сменяются в зависимости от возни­
кающ их условий. С опряж енны е отнош ения (содруж ественны е и
реципрокные) имеют место н е только м еж ду центрам и в коре
138
льш их полуш арий. Н аходясь под ее влиянием, они осущ ествля­
ются и в ниж ележ ащ их отделах центральной нервной системы.
В рож денные сопряж енны е соотнош ения в течение ж изни
перестраиваю тся по м еханизму временны х связей и могут стать
необычайно разнообразны ми. Закономерности изменений этих
соотношений в деятельности нервны х центров и л е ж а т в основе
смены напряж ений и расслаблений мышц.
Условия проявления мышечных напряжений. Д ви гател ьн ы е
нервные импульсы вы зы ваю т в мы ш це соответствую щ ее н ап р яж е­
ние, но степепь этого нап ряж ен ия зави сит не только от во зб у ж ­
дения мышцы. О на зави сит и от ее длины в данны й момент, от
того, насколько она р астян ута, ка к упругое тело. Таким образом,
один и тот ж е импульс м ож ет вы зы вать различны е напряж ения
(силу тяги) у мышцы в зависимости от степени ее растягивания.
С ила тяги, обусловленная нервны м импульсом и степенью р а ­
стяж ения мышцы, действуя на кость на определенном плече ры­
чага и под известным углом к ней, вы зы вает соответствующ ий мо­
мент силы. Н о на данную часть тела действую т одновременно и
моменты сил других мышц, силы тяж ести части тела, внешние
сопротивления и т. п. В р езультате действие силы данной мышцы
склады вается с действием других сил. Главный момент всех сил,
действующ их на часть тела, вклю чает в себя и момент силы д а н ­
ной мышцы. В главном моменте момент силы данной мышцы слу­
ж ит лиш ь одной из составляю щ их. П ри этом другие силы могут
либо содействовать силе данной мышцы-, либо противодейство­
вать ей, а чащ е всего одни из них и граю т одну, а другие другую
роль.
Главны й момент, обусловленный всеми силами, действующ ими
на часть тела, в случае движ ения вы зы вает соответствующ ее у г­
ловое ускорение. Н о действительное движ ение части т ел а за ви ­
сит от того, приш лось ли это ускорение на состояние покоя или
состояние движ ения, в котором в это врем я находится часть тела.
Если направление ускорения совп адает с направлением бывшего
до этого движ ения, то скорость движ ения увеличивается. Если
ускорение направлено в сторону, противополож ную движ ению , то
скорость движ ения уменьш ается. Таким образом , данное угловое
ускорение м ож ет различно влиять на наличное движ ение, уско­
рять или зам едл ять его, следовательно м ож ет давать различны е
результаты.
И так, м еж ду двигательны м нервным импульсом и движ ением
в слож ны х реальны х условиях нет прям ой однозначной связи.
Д ви ж ен и е зависит не только от двигательного нервного импульса,
но и от упругого состояния мышцы, и от других сил, действующ их
на часть тела, и от состояния движ ения части тела в момент воз­
никновения двигательного импульса.
О тсутствие прямой однозначной связи м еж ду двигательны м
импульсом . и движ ением Н . А. Бернш тейн р ассм атривал как
«принципиальную неопределенность» двигательного импульса. Т а ­
кой подход к решению вопроса н ельзя считать правильным . В с а ­
139
мом деле, двигательны й импульс возникает не сам по себе, не вне
венкой связи с реальными условиям и движ ения. Сигналы ан ал и ­
заторов, преимущ ественно проприоцепторов, к моменту возникно­
вения соответствующ его двигательного импульса отр аж аю т суще­
ствующие условия п роявления мышечного напряж ения. Этим
самым они даю т возм ож ность соответственно дозировать двига>
тельны е импульсы. П оэтому каж ды й .раз в конкретных условиях
двигательны й импульс вы зы вает именно совершенно определен­
ный эффект, соответствующ ий этим условиям.
В случае р асстр о йства функций а н ал и зато р о в услови я п р о яв­
ления мышечных н апряж ений не отраж аю тся достаточно полно
и правильно в мозговой коре, и тогда действительно наступает р а с ­
стройство двигательной функции. Д вигательны е импульсы, не
обусловленные чувствительной сигнализацией, в таких случаях
могут привести к различны м неопределенным результатам . Так
бывает, например, когда вы клю чается кож ный анализатор и з а ­
мерзш ие пальцы не могут закр ы ть лы ж ное крепление. «О немев­
ш ая» нога, которую неудобно «отсидели», подкаш ивается из-за
искаж ения функции кож номыш ечного анализатора и не у дер ж и ­
вает вес тела человека. П ри 'Патологическом пораж ении чувстви­
тельных проводящ их путей спинного м озга возникает атактиче­
ская походка.
Сложность работы двигательного апп арата при движ ениях з а ­
висит еще от многих ф акторов. По геометрическому рисунку дв и ­
ж ения человека очень слож ны , происходят во многих суставах, в
различны х направлен и ях с различны м одновременным и последо­
вательны м согласованием. -Движение концевых звеньев открытых
кинематических цепей в значительной степени определяется дв и ­
жением проксимальных частей тела. Р асполож ение мыш ц вокруг
осей суставов застав л яет их по мере выполнения движ ения то
вклю чаться в работу, то вы клю чаться из нее. П о ходу движ ения
возникаю т, изменяю тся и исчезаю т многие внутренние и внешние
силы, что влечет за собой изменение работы мышц.
С ам а р або та мыш ц отличается большой сложностью. Сюда
относится отдаленное действие односуставных мышц, многооб­
рази е функций многосуставны х мышц, зави сящ ее от ф иксации или
движ ений соседних суставов. Р я д мыш ц сущ ественно изменяет
свою функцию, иногда до прям о противополож ной, при изменении
исходного полож ения мышц. М ногие мышцы способны действо­
вать отдельными частями то содружественно, то к а к антагонисты.
Групповое взаимодействие мы ш ц зависит не только от их распо­
лож ения, но и от х ар ак тер а движ ения, его скорости, вел и чи н у
ускорения, изменения сопротивления. Н аконец, связь м еж ду дви­
гательны м импульсом к данной мыш це и движ ением — не прям ая,
она зависит, ка к было только что разобрано, от р яда условий про­
явления мышечного нап ряж ен ия. Все эти особенности, обусловли­
ваю щ ие проявление мышечных напряж ений, оказы ваю т свое
действие по м еханизму рефлекса.
М ышечные напряж ения, обеспечиваю щ ие правильное вы полне­
но
ние движ ений, проявляю тся в очень слож ны х условиях. П реодо­
ление трудностей вы полнения движ ени я осущ ествляется при у ч а ­
стии анализаторов. О сновная их роль состоит в отраж ении п коре4
больш их полуш арий и в подкорковы х центрах всех тех условий, и
которых осущ ествляется работа мы ш ц к ак в н ач ал е движ ения,
так и по ходу его выполнения. К этим условиям относятся как
ф акторы внеш ней среды, т а к и внутренней среды сам ого о р га ­
низма.
К оординация движ ений зави сит от координации мышечных
напряж ений. П од координацией движ ений следует понимать сог­
ласованное сочетание движ ений частей тела, одновременных и по­
следовательных, в соответствии с окруж аю щ им и условиями и сто­
ящ ей перед человеком двигательной задачей . .
Т акое сочетание движ ений возм ож но лиш ь при непрерывной
деятельности анализаторов и центральны х регуляторны х нервных
механизмов. В результате вклю чаю тся установивш иеся в коре вре­
менные связи, обусловливаю щ ие двигательны е импульсы соответ­
ственно склады ваю щ им ся условиям. В основе м еханизм а коорди­
нации л е ж а т слож н ы е условнорефлекторны е процессы .
Д ви ж ен и я к а к реф лекторны й процесс. В основе изучения дви­
жений л е ж а т закономерности вы сш ей нервной деятельности чело­
века, обусловивш ие приспособление орган изм а к изменяю щ имся
условиям сущ ествования. С ф ормулированны е И . П . П авловы м ос­
новные принципы рефлекторной теории раскры ваю т сущ ность дви­
жений как рефлекторных процессов.
П р и н ц и п д е т е р м и н и з м а (причинности) — «нет дей­
ствия без повода, причины, толчка» ■
— позволяет при изучении
движ ений установить зависим ость двигательны х актов от мно­
гочисленных ф акторов внешней среды и состояния сам ого о р га­
низма. Д ви ж ен ия человека уп равляю тся нервной системой, д е я ­
тельность которой обусловлена воздействием внешнего мира. Так
назы ваемы е произвольные д в и ж ен и я человека причинно обуслов­
лены действием м нож ества м атериальны х ф акторов. К ним отно­
сятся действия внеш них сил, обстановка, в которой соверш ается
движ ение, и др. Вместе с тем произвольны е движ ения отраж аю т
и психическую деятельность человека. П оследняя, в свою оче­
редь, такж е причинно обусловлена внеш ними ф акторам и и непос­
редственно зависит от м атериальны х физиологических процессов
нервной системы. К аж до е движ ение п редставляет собой за ве р ­
ш аю щ ее звено реф лекторного процесса, начинаю щ егося, в конеч­
ном счете, всегд а под действием внеш них м атер и ал ьны х причин.
Принцип а н а л и з а
и с и н т е з а о т р аж ает деятельность
двигательного анализатора, р азлагаю щ его влияние внешних м а­
териальны х причин на множ ество частей, элементов, вы зываю щ их
соответствующ ее возбуж дение и тормож ение в различны х отделах
нервной системы. .Высший отдел головного мозга, больш ие полу­
ш ария и бли ж ай ш ая подкорка, помимо ан ал и за влияний внешнего
мира, осущ ествляю т и синтез воспринимаемы х сигналов. В озни­
кающ ие необычайной сложности и м ногообразия рефлексы , взаи141
моде Истцу» ия основе системности работы центральной нервной си-Г
стемы, обеспечивают целостны е ответны е двигательны е акты. Эти 1
акты состоят из м нож ества элем ентов, соединенных в единое це- I
лое. В нормальных условиях движ ения человека всегда носят це- I
лостный характер, охваты вая в больш инстве случаев весь или ]
почти весь двигательны й ап п ар ат человека.
Принцип с т р у к т у р н о с т и — приурочение динамики к
структуре — говорит о непрелож ной связи лю бого нервного про­
цесса (динам ики) с определенными участкам и нервной системы
(структурой). Ч увствительны е'нервны е процессы, возникаю щ ие в
соответствующ их анализаторах, переклю чаю тся посредством мно­
гочисленных нервных связей, постоянных и временных, на д в и га­
тельные центры. Д ви гательн ы е импульсы вы зы ваю т изменение
возбуж дения как групп м ы ш ц и отдельны х мышц, так и их отдель­
ных частей. Реш аю щ ую роль в распределении нервных процессов
возбуж дения и торм ож ения играю т м еж центральны е связи, осо-.1
бенно временные, слож ивш иеся в течение ж изни человека. Воз­
никаю щ ая в коре м озаи ка возбуж дения и тормож ения, соответст­
вую щ ая установивш имся систем ам рефлексов (динамическим сте­
реотипам ), обусловливает координацию мышечных н апряж ений,
необходимую д л я координации движ ений. В результате системы
нервных процессов (динам ики) возникает двигательны й акт.
Определенной системе р аздраж ителей внешней среды (внеш ­
нему стереотипу) отвечает система нервных процессов (динам иче­
ский стереотип), которая обусловливает соответствующ ий опреде­
ленный двигательны й акт.
С трукту р а и ритм движ ени й. Д ви ж ен ия человека вы полняю тся
всегда в определенных условиях пространства и времени. И наче
чем в пространстве и во времени никакое материальное движ ение
и не м ож ет происходить. Закономерности движ ений человека в
пространстве и времени раскры ваю тся в структуре движ ений.
Структура
движ ений п редставляет собой законом ер­
ное, одновременное и последовательное выполнение всех частей
сложного движ ения, к ак единого целого в пространстве, в соответ­
ствующие промеж утки времени.
П ространственная структура движ ений неразры вно взаи м освя­
зан а с временной структурой движ ений (ри тм ом ). С изменением
пространственных соотношений изм еняется и врем енная х ар ак те­
ристика движ ений. Так, более длинный ш аг в беге при сохранении
той ж е скорости бега ум еньш ает частоту движ ений, увеличивает
длительность каж дого ш ага, увеличивает время переноса ноги.
Увеличение скорости бега при сохранении той ж е длины ша'Га
ум еньш ает время на каж ды й ш аг и, следовательно, ум еньш ает вре­
м я переноса ноги. К ак уменьш ение, т а к и увеличение времени пе­
реноса ноги изменяет пространственную структуру движ ений ноги:
изм еняется р азм ах движ ений, скорость изменения суставных уг­
лов и другие характеристики.
П ространственная структура движ ений в биомеханике опреде­
л яется по пространственным координатам траекторий определеи142
пых точек двигательного апп ар ата. Эти траектории, в свою очередь,
зависят от того, в каких сочленениях, в каких направлен и ях и с
какими скоростями вы полняю тся движ ения. О собое значение име­
ет пространственная согласованность движ ений, без которой не­
возможно ни одно целостное движ ение.
И так, пространственная структура движ ений разверты вается
во времени и неразры вно с вя за н а с временной характеристикой
движ ения. Только совместная п ространственная и временная х а ­
рактеристики движ ения д аю т его полную кинематическую к а р ­
тину. В рем енная структура движ ени я находит определенное вы ­
раж ение в ритме.
Р и т м движ ения п редставляет собой соотношение длительно­
стей частей движ ения, различны х по напряж ению , скорости и р а з­
виваемому усилию . К огда одно и то ж е соотнош ение повторяется,
тогда говорят о повторяю щ ем ся или постоянном ритм е движений.
Например, если в беге сохраняю тся постоянная скорость и часто­
та шагов, то движ ения имеют постоянный ритм. П ри разбеге для
пры ж ка в высоту применяю т р а зб е г с непостоянным ритмом ш а­
гов, который здесь зави сит от акцен та отталки ван ия ногой, кото­
рая в п ры ж ке будет толчковой.
В каж дом движ ении есть свой ритм, к ак определенное соотно­
шение длительностей различны х его частей. Н о в ряде повторяе­
мых движ ений при непостоянном ритме не повторяется одно и то
ж е соотношение. Соотнош ение длительностей, напрймер, времени
переноса ноги и времени о ттал ки ван и я, к а к ритм ш ага, безусловно
имеется в любом ш аге.
Ри тм а нет лиш ь в таких простых однократны х движ ениях, ко ­
торые не хмогут быть расчленены на части, отличаю щ иеся чемлибо друг от друга (например, свободное пассивное падение вниз
вытянутой вп ер ед р у к и ). И ногда движ ения с непостоянным рит­
мом назы ваю т неритмичными. Чтобы не вносить путаницу, п р а­
вильнее здесь говорить о плохом ритме, а не о неритмичности.
Следовательно, не надо см еш ивать понятия о ритме, как о струк­
туре движ ений' во времени с понятием о неритмичных движ ениях
как о ряде движ ений, в которы х не повторяется один и тот ж е
ритм, в которых ритм есть, но он непостоянный.
С лож ны е пространственные движ ени я м ож но р азлож ить на
огромное количество отдельны х элем ентов (ч астей), но тогда р а ­
зоб р аться в соотнош ении дли тельн ости чрезм ерно расчлененны х
частей движ ения очень трудно. В слож ных движ ениях обычно от­
мечают только наиболее сущ ественны е мгновения, когда происхо­
д я т значительные изменения движ ений (например, приземление и
отрыв при отталкивании в б еге). Такие мгновения м ож но назвать
у з л о в ы м и пунктами ритма. И х выделение помогает вы чле­
нить наиболее сущ ественные, отличаю щ иеся части движ ения, ул о ­
вить основу ритма.
П ространственная структура движ ений бы вает в автом атизи­
рованных движ ени ях очень постоянной. П равда, это постоянство
м ож ет несколько сбиваться за счет влияния неодинаковых внеш143
ких уоюипП. Променная структура движ ений часто бы вает е щ !
Сюлсч* постоянной. Б известной степени это объясняется тем, что ]
нромя сам о служ ит условным раздр аж ител ем д л я нервной системы!^
Ц ентральная нервная систем а человека при соответствующ ем упч
раж нении способна определять с больш ой точностью очень м ал ы е
промежутки времени.
|
В формирую щ ейся двигательной структуре ф актор врем ени!
играет особенно важ ную роль. В связи с этим в спортивной прак^Г
тике совершенно правильно р ассм атриваю т постоянство р и тм а!
движ ений как свидетельство высокого спортивно-технического ма-г
стерства. В свою очередь, задаваем ы й ритм движ ения м ож ет слу-]
ж ить очень важ ны м ориентиром д л я человека, о владеваю щ его!
движ ениями. П оэтому д л я облегчения обучения используют сиг-Г
налы, особенно звуковы е, помогаю щ ие уловить ритм движ ений.
К ак пространственная, т а к и временная структура движ ений,;
отраж енны е в кинематической картине движ ений, зави сят от взаи - 1
модсйствия внеш них и внутренних сил, влияю щ их на движ ение.
Эти силы вследствие зако н а независимости действия сил, взаи м о­
действуя, склады ваю тся в систему действую щ их сил. Э та единая |
система основных сил с точки зрения механики м ож ет быть наз- ,
ван а д и н а м и ч е с к о й
с т р у к т у р о й движ ения. В этой I
структуре одни силы вы зы ваю т другие, одни силы скл ад ы ваю тся^!
с другими и т. д.
^1
И так, с точки зрения механики кинематическая структура дви- *
ж ения (его пространственная и врем енная структура) обусловле­
на динамической структурой, или его динамикой. В состав ди на­
мики вход ят и мы ш ечны е силы, которы е и гр аю т главенствую щ ую ,
руководящ ую , роль в соотношении всех сил. Э та руководящ ая
роль обусловлена движ ением нервных процессов, склады ваю щ и х­
ся в подвижные системы — динамические стереотипы.
Таким образом, деятельность центральной нервной системы
человека, в которой формирую тся многочисленные динамические
стереотипы движ ений, определяет через мышечные силы ди нам и ­
ку движ ений. П оследняя п роявляется во внешней картине д виж е­
ния — кинематической структуре. Значит, внеш няя картина дви ­
ж ения отр аж ает динам ику движ ения, определяемую динамиче­
скими стереотипам и ц ен тральной нервной системы.
Учение о динамическом стереотипе, в свою очередь, о тр аж ает
полож ения о целостности организм а человека и его единстве с
внешней средой, которые осущ ествляю тся на основе принципа
нервизма.
Одно из основных понятий биомеханики — двигательны й ме­
х а н и з м — по сути дел а, имеет неврологическую основу, т а к к ак
образован ие двигательного м еханизма путем нап ряж ен ия мышц,
вы зываю щ их данное движ ение и исключающ их ненуж ные д в и ж е­
ния, а такж е путем расслаблен и я мы ш ц-антагонистов, есть р езуль­
тат высш ей нервной деятельности человека.
Глава 5
М Е Т О Д Ы
Б И О М Е Х А Н И Ч Е С К О Г О
И С С Л 1 Д О И Л Н И Я
Закономерности движ ений в биомеханике выяплшотеи и ре­
зультате биомеханического изучения движ ений при помощи сиг
пифических методов. И зучение движ ений м ож ет проподитьгм I»
естественных условиях и при организации специальных экенери
ментов.
И сследование движ ений в практике физического воспитппн»
необходимо д л я вы явления биомеханических закономерностей вы ­
полнения движ ений и их разви тия. Эти исследования проводятся
с целью разработки более соверш енных методов овладения техни­
кой движ ений, а т а к ж е соверш енствования самой техники, р ас­
крытия путей этого соверш енствования. П онимание законом ерно­
стей выполнения движ ений позволяет раскры ть механизм основ­
ных элементов движ ения и глубж е оценить качество выполнения
движений.
К непосредственным за д а ч а м исследования последовательно
относятся: а) регистрация характери сти к движ ения и установле­
ние его характерны х особенностей; б) исследование и объяснение
закономерностей выполнения движ ений; в) проверка полученных
выводов в практике физического воспитания и г) использование
вы явленных закономерностей в процессе физического воспитания.
Систематическое исследование физических упраж нений в р а з­
личных видах спорта позволяет подробнее изучить особенности
этих видов спорта. С другой стороны, на основе такого разверн у­
того изучения становится возмож ны м вы явить общие закон ом ер­
ности вы полнения движ ений в практике физической культуры и
спорта.
В свою очередь, более глубокое понимание общ их основ д в и ­
ж ения помогает глубж е изучить частные особенности физических
упраж нений в каж дом конкретном случае.
С ам о собой разумеется, что биомеханическое
исследование
раскры вает только одну из сторон движ ения —• причины и усло­
вия механического перемещ ения. П оэтому оно позволяет дать
лиш ь частные рекомендации по отдельным вопросам техники и
Ю Заказ № 587.
145
них условий. В рем енная структура движ ений часто бы вает еща
более постоянной. В известной степени это объясняется тем, что
время само служ и т условным раздр аж ител ем дл я нервной системы."
Ц ен тр ал ьн ая нервная систем а человека при соответствующ ем уп­
раж нении способна определять с большой точностью очень малые
промеж утки времени.
В формирую щ ейся двигательной структуре фактор времени
играет особенно важ ную роль. В связи с этим в спортивной п р ак­
тике соверш енно правильно р ассм атриваю т постоянство ритма
движ ений к ак свидетельство высокого спортивно-технического ма*
стерства. В свою очередь, задаваем ы й ритм движ ения мож ет слу­
ж ить очень важ ны м ориентиром д л я человека, овладеваю щ его)
движ ениям и. П оэтому д л я облегчения обучения используют сиг­
налы, особенно звуковы е, помогаю щ ие уловить ритм движ ений.
К ак пространственная, т а к и врем енная структура движ ений,
отраж енны е в кинематической картине движ ений, зави сят от взаи ­
модействия внеш них и внутренних сил, влияю щ их на движ ение.
Эти силы вследствие закон а независимости действия сил, взаим о­
действуя, склады ваю тся в систему действую щ их сил. Э та единая
система основных сил с точки зрения механики мож ет быть наз-,
вал а д и н а м и ч е с к о й
с т р у к т у р о й движ ения. В этой
структуре одни силы вы зы ваю т другие, одни силы склады ваю тся
с другими и т. д.
И так, с точки зрения механики кинематическая структура дви-'
ж ения (его пространственная и временная структура) обусловле- ,
на динамической структурой, или его динамикой, В состав д и н а - !
мики вх о д ят и мышечные силы, которые и граю т главенствую щ ую , I
руководящ ую , роль в соотношении всех сил. Э та руководящ ая ]
роль обусловлена движ ением нервных процессов, склады ваю щ их-!
ся в подвижные системы — динамические стереотипы.
|
Таким образом , деятельность центральной нервной системы |
человека, в которой формируются многочисленные динамические)
стереотипы движ ений, определяет через мышечные силы ди нам и ­
ку движ ений. П оследняя проявляется во внешней картине д в и ж е­
ния — кинематической структуре. Значит, внешняя картина дви-1
ж ения о т р аж ает динам ику движ ения, определяемую динамиче-]
скими стереотипам и ц ентральной нервной системы.
*
Учение о динамическом стереотипе, в свою очередь, о траж ает,
полож ения о целостности организм а человека и его единстве с ,
внешней средой, которые осущ ествляю тся на основе принципа
нервизма.
О дно из основных понятий биомеханики — двигательны й м е­
х а н и зм — по сути дела, имеет неврологическую основу, т а к как'
образован ие двигательного м еханизм а путем напряж ения мышц,
вы зы ваю щ их данное движ ение и исклю чающ их ненужные д виж е­
ния, а т а к ж е путем расслабления мыш ц-антагонистов, есть резуль­
тат высш ей нервной деятельности человека.
Глава 5
М ЕТОДЫ БИОМ ЕХ А Н И ЧЕСКО ГО ИССЛЕДОВАН»
Закономерности движ ений в биомеханике вы являю тся
зультате биомеханического изучения движ ений при помов
цифических методов. И зучение движ ений м ож ет провод?
естественных условиях и при организации специальных э!
ментов.
И сследование движ ений в п рактике физического восл
необходимо д л я вы явления биомеханических закон ом ерное
полнения движ ений и их развития. Эти исследования про!
с целью р азр або тки более соверш енных методов овладения
кой движ ений, а т а к ж е соверш енствования самой техник
крытия путей этого соверш енствования. П онимание законе
стей выполнения движ ени й позволяет раскры ть механизм
ных элем ентов дви ж ен и я и глубж е оценить качество выпе
движений.
К непосредственным за д а ч а м исследования последов!
относятся: а) регистрация х арактеристик движ ения и уст!
ние его характерн ы х особенностей; б) исследование и оГгы
закономерностей вы полнения движ ений; в) проверка пол^
вы водов в п рактике физического воспитания и г) исполь:
вы явленных закономерностей в процессе физического восп
Систем атическое исследование физических упражнений
личных видах спорта позволяет подробнее изучить особ'
этих видов спорта. С другой стороны, на основе такого ра
того изучения становится возмож ны м вы явить общие заю
ности выполнения движ ений в практике физической куль
спорта.
В свою очередь, более глубокое понимание общих оси
ж ения помогает глубж е изучить частные особенности физ
упраж нений в каж дом конкретном случае.
С ам о собой разум еется, что биомеханическое
иссле,
раскры вает только одну из сторон движ ения — причины
вия механического перемещ ения. П оэтому оно позволяв1
лиш ь частные рекомендации по отдельным вопросам тс;
Ю Зак а з № 587.
методики обучения, подбора упраж нений, оценки ош ибок и а н а ­
л и за причин их появления, а та к ж е вы явить более рациональны е
методы обучения и соверш енствования техники. Р а зр а б о т к а м е­
тодики обучения и тренировки в целом относится к теории физи­
ческого воспитания, а та к ж е к теории и м етодике отдельных видов
спорта ка к педагогических дисциплин, которые использую т д а н ­
ные биомеханики.
Основными этап ам и биомеханического исследования движ ений
служ ат: 1) регистрация характери сти к движ ений; 2 ) обработка
полученных данны х и 3) а н ал и з движ ений и вы явление закон о­
мерностей движ ений.
СП О С О БЫ Р Е Г И С Т Р А Ц И И Д В И Ж Е Н И Й
Универсальны х способов регистраций движ ений, которые м ог­
ли бы фиксировать все характеристики движ ений, не существует.
К аж ды й из способов регистрации охваты вает лиш ь те или иные
характеристики движ ения в больш ем или меньш ем объеме (про­
странственные, временные, силовые характеристики, сочетание и
последовательность движ ений и т. п .). Этим и определяется необ­
ходимость применения различны х взаимно дополняю щ их способов
регистрации.
Все способы регистрации мож но условно разделить на три
группы: 1) зрительное наблю дение движ ений; 2) непосредствен­
ное измерение и запись х арактеристик движ ений и 3) световая ре­
гистрация движ ений.
Зри тел ьн о е наблю дение, к а к известно, несоверш енно. Г л аз
человека не успевает за п еч ат л е т ь движ ени я, д л ящ и еся м алы е
отрезки времени (десяты е и сотые доли сек у н д ы ). Н е у дается
та к ж е точно зам етить со гласован и е и последовательность с л о ж ­
ных движ ений. П осле простого зри тельного н аблю дения обычно
не о стается никаки х объекти вн о заф и ксир о ван н ы х м атериалов.
В озмож ны зн ачительны е субъективны е ош ибки при наблю дении
одного и того ж е движ ения, несколькими н абл ю д ател ям и или
прц наблю дении с р азн ы х точек зрения.
\ Й все-таки зри тельное н аблю д ен ие во многих отнош ениях не­
зам еним о. Оно обеспечи вает непосредственное восп риятие д в и ­
ж ен и я в целом, его х а р ак те р ; п ом огает отм етить таки е особен­
ности движ ений, которые иными способами регистрации не
улавливаю тся. Кстати, заметим , что наблю дение движ ения,
демонстрируемого на киноэкране, если исключить повторный по­
каз и замедленную проекцию, по сути дела, сводится к простому
зрительному наблюдению.
'З рительное н а блю дение м о ж е т и с п р л ьзо в а ть с я: а) д л я спор­
тивно-судейской оценки выпО ЛН еню Гупраж непия (оценки каче­
ства уп раж н ен и я в б а л л а х ) ; б) д л я оп ределени я описательной
биомеханической х ар ак тер и сти ки (согласованности, плавности,
напряж енности, акцента, ритм а и др.) и в) д л я общей психоло­
гической хар актери сти ки вы полнения движ ений (легко, с кон­
ц ентрацией воли, ц елеустрем ленно, н ебреж но и т. д .).
146
Р е зу л ь та ты зри тельного н абл ю д ен и я могут ф и ксироваться
текстовой записью , условны ми зн а к а м и или при помощ и специ­
альны х приборов. Т ак , р а зр а б о т а н а систем а зап иси движ ений в
фехтовании (Г оловня), п ры ж ках н а л ы ж а х с трам пли на (В оро­
нов) , спортивных и гр ах (Ч х аи д зе) и др.
П ри применении лю бы х способов регистрации движ ени й зр и ­
тельное наблю дение обязательно, и результаты его та к ж е д о л ж ­
ны зан оси ться в протокол и сследований.
К ачество зрительны х наблю дений зависит от подготовленности
н абл ю д ател я, вы бора м еста н аблю дений, точного оп ределени я
объекта н аблю дений и способов зап и си данны х.
Н епосредственное изм ерение и за п и с ь х ар ак тер и сти к д в и ж е­
ний п озволяет обычно ф и кси р о вать многие пространственны е,
временные и силовы е характеристики движ ений.
Г С ю да относятся ф иксации конечны х р езу л ьтато в движ ени й —
расстояний, врем ени и усилий (напри м ер, длины п р ы ж ка, д а л ь ­
ности полета ди ска, врем ени п р о б ега или п р о пл ы ва дистанции,
в е с а ’вы ж атой ш танги и д р .). Эти д ан н ы е необходимы д л я оцен­
ки общ ей эф ф ективности вы полнения движ ени я.
Д а л е е сю да следует отнести р я д измерений, касаю щ ихся
характеристики отдельных частных элементов движ ений, как-то:
длина ш агов в лы ж н ом ходе, ш ирина постановки стоп в беге, ч а­
стота гребков в п лаван ии , ритм р а зб е га в п р ы ж ках в высоту,
скорость бега на протяж ени и ди станц и и, сила о ттал ки ван и я при
старте, сила трени я при скольж ени и н а л ы ж а х и многие другие.
Д л я и зм ерения п ользую тся простейш ими п риспособления­
ми — рулеткам и, секундом ерам и и весам и, а т а к ж е различны ми
специально сконструированны м и п риборам и, особенно п р и бо р а­
ми Ц Н И И Ф К конструкции В. М. А бал ако в а.
Ц енность этих приборов за к л ю ч ае тся в возм ож ности п олу­
чить достаточно точную х ар ак тер и сти к у движ ени й не только в
лабораторн ы х услови ях (при проведении искусственного экспе­
ри м е н та ), но и в п риближ енны х у слови ях при проведении есте­
ственного эксперим ента, а во многих сл у чаях и на соревно­
ваниях.
К числу недостатков некоторы х из этих способов р еги стр а­
ции относится необходим ость бо л ее или м енее длительной под­
готовки к за м е р у и, в р яде случаев, невозм ож н ость и сп о л ьзо ва­
ния их на соревнованиях. В ц елом ш ирокое распространение
этих приборов, а т а к ж е ки нем атограф и и з а последние годы сдви ­
нуло изучение движ ений с мертвой точки, на которой оно о к а з а ­
лось в р езу л ьтате неверной тр а к то в к и ц иклограф и и ка к уни­
версального и якобы единственного научного метода исследова-.
ния движ ений.
П ри изучении п ространствен ны х х а р ак те р и ст и к полож ений
т ел а и их изменений м ож но ф и ксировать контуры т ел а при по­
мощи к о н т у р о г р а ф а (п а н т о гр а ф а ). Э тот способ удобнее
способа ф оторегистрации в том сл у чае, когда р езу л ьтаты надо
п олучить быстро и в относительно больш ом м асш таб е (рис. 64).
10*
147
С уставны е углы, х ар ак тер и зу ю щ и е р асп олож ен и я частей те­
л а в суставах, м ож но о п р ед ел ять при помощ и различны х у г л о ­
м е р о в , наприм ер гон иом етра Г ам бу р ц ева.
В озм ож н а зап ись р а зм а х а движ ени й в отдельны х суставах,
при помощ и специальны х зап исы ваю щ их приборов. Так, разм ах
движ ений в голеностопном суставе удобно ф и ксировать на спе­
циальном, приборе А б а л ак о в а , даю щ ем зап и сь в поперечной м
п ередне-задней плоскостях. П одобны е ж е приборы м ож но кон­
струировать дл я записи р а зм а х а движ ений в различны х сочле­
нениях. •
.
Рис. 64. К онтурограф А балакова
П ри изм ерении длины ш аго в по сл ед ам на до р о ж ке исполь­
зуется, рулетка. П ри этом ц ел есообразно и зм ер ять не каж ды й
ш аг отдельно, а, п ролож ив ленту рулетки по направлению
бега, отсчиты вать рассто ян и е каж д о го следа от нуля ленты. По
полученной записи м ож но впоследствии подсчитать дли ну всех
ш агов.
Д л я изучения временны х данны х применяю т непосредствен­
ную регистрацию врем ени вы полнения движ ений при помощи
секундом ера. С ущ ествую т и други е способы регистрации. Если
установить на д и станц и и через равн ы е р ассто яни я ф отоэлем ен­
ты» то м ож но получить вр ем я прохож дения бегуном каж до го от-,
р езка дистанции. Тот ж е р езу л ьтат м ож но получить, укрепив
поперек дор о ж ки на уровне груди тонкие нити (Т есл енко ). Они
н атяги ваю тся бегуном, за м ы к а ю т ко н такт и р азр ы в аю тся; от­
м етка времени д ел ается н а бум аж ной ленте, натянутой на б а ­
раб ан ки м ограф а.
М енее точные, но п р игод ны е при регистрации бега н а сред-,
ние и длинны е дистанции данны е, м ож но получить, о тм ечая на
\Ф
ленте к и м о г р а ф а - р е г и с т р а т о р а . А б а л а к о в а . (рис. 65,
а и б) моменты п рохож ден ия бегуном определенн ы х пунктов
дистанции. Н а б л ю д а те л ь н аж и м а е т кон тактн ы й ключ,
когда
бегун проходит мимо соответствую щ ей отметки. Н а этом ж е
приборе д л я и зм ерения дли тельн ости двойного щ а га м ож но з а ­
писы вать мом ент о ттал ки ван и я какой-либо'ногой.» Д в е н азв а н 1-
Уебгун
а о о м -ш л
Отметка шага
Отметна фламло
- досстою&ление
пропущены/
етметки ш ага
б
Рис. 65.
К имограф-регистратор
а) и б) ви д пр иб о р а,
А балакова:
в) о т р е з о к зап и си (по И ван ину)
ные записи м ож но при и звестном опыте работы . с прибором
совместить на одной ленте. Д л я этого каж ды й второй ш аг
отм ечается н аж и м о м на ключ, а момент п рохож ден ия отметки
на дистанции — более коротким н аж и м ом на клю ч. В последнем
случае на один-два ц и кл а п ерестаю т отм ечать ш аги (рис. 6 5 ,в ).
Н а том ж е принципе основан п о л и г р а ф А балакова: ряд
наблю дателей передаю т такие ж е сигналы на общ ую ленту при­
бора; каж ды й из них зап исы вает данны е одного спортсмена в з а ­
беге или заплы ве.
Д лительность протекаиия двигателы ю й реакции, а та к ж е вре:
мя от сигнала д о н ач ал а движ ени я (при вы работке двигательны х
условных рефлексов, д л я изучения ф ормирования динамического
стереотипа и других вопросов) определяю тся при помощи р е а кц и о м е р а (А бал ако в) (рис. 66). И спытуемы й, увидев ттоявив149
ши/к’и из-за щ итка падаю щ ий маятник, о стан авл ивает его паде
пие н аж им ом на торм оз. В р ем я (с точностью до Уюоо сек.) от
считы вается по делен и ям ш калы , против которы х останавли
вается м аятник.
Запи сь скорости передвиж ения по дистанции длиною до
200 м дает с п и д о г р а ф (А б а л а к о в ). Тонкая, прочная нить, которую вы тягивает из прибора и тянет з а собой спортсмен, при­
водит в движ ение измеритель I
числа оборотов (рис. 67,а ). Н а
ленте записы вается непосредст­
венно кр и вая скорости (рис. 67,6).
О собую
группу составляю т
приборы А балакова дл я записи
усилий — динамом етры и ди нам о­
графы . Д и н а м о м е т р ы (у дар ­
ный, пры ж ковы й) (рис. 68) при
помощи смещ ения у к а за тел я во
врем я изгиба деревянной пласти ­
ны под действием измеряем ой си­
лы
позволяю т
заф иксировать
м аксим альное усилие.
Динамографы
п редстав­
ляю т собой та к ж е упругие п ла­
стины, соединенные через регист­
рирующую систему с бумаж ной
лентой на вращ аю щ ем ся б а р а б а ­
не. Н а ленте записы вается кривая
усилий по времени (рис. 6 9 ). ДиРис. бб. Реакциомер А балакова
нам ографические колодки реги­
стрируют изменения силы д а в л е ­
ния стопы бегуна при старте, а т а к ж е врем я реакции (рис. 70).
Д инам ограф ический конек позволяет отметить при киносъемке
изменения усилий в плоскости конька, перпендикулярной опоре
(рис. 71). Д ин ам ограф и ческая лы ж а регистрирует вертикальные
и продольные составляю щ ие усилий при отталкивании и скольж е­
нии (рис. 72). Д ин ам ограф и ческая платф орм а дает возмож ность
записы вать усилия в двух плоскостях, например при борьбе
(рис. 73).
Вотдельных случаях возм ож но применение пневматических
систем, например при регистрации давлени я воды на гребущие
поверхности при гребле и плавании, записи времени опоры в
ходьбе, регистрации движ ений рук и ды хательны х движ ений при
лыж ном ходе, беге и т. п.
С ветовая реги страци я движ ений отличается тем, что, д авая
внешнюю кар ти н у дви ж ен и я в целом, п озволяет в то ж е врем я
более углубленно и точно исследовать ряд характеристик д виж е­
ния. К достоинствам световой регистрации относится то, что м
больш инстве случаев она не меш ает движ ени ям в естественных
условиях, во вр ем я соревнований.
150
I
I
1
В.Н ияэеВ (]9 5 2 г - 4 ,М м )
6
Рис. 67. Спидограф Абалаковат
а) ви д пр иб о р а,
б) сп и д о гр ам м а р а зб е г а (/ — б е з ш еста, 2 —
с ш естом . 3~ р а з б е г и п р ы ж о к с ш естом , по Д ь я ч к о в у ), в) р а с ­
ш и ф р о вк а с п н д о гр ам м ы с та р т о во го р а зб е г а (по Л ихонину)
11|кхт('ПшиГ1 способ
световой
р еги стр ац и и — ф о т о г р а ф ия
• дает возмож ность изучить взаимное располож ение частсА
тела (позу) в данное мгновение, определить пространственные
координаты отдельных точек т ел а и суставные углы.
Ф отограф ия с двойной экспозицией ф иксирует д в аж д ы поэм
во врем я движ ени я; чащ е это д е л ае т с я п еред н ачалом и после
окончания движ ени я.
Рис. 68. Динамом етр ударный Абалакова:
а) о б щ и й вид, б) схем а д ействия
К и н е м а т о г р а ф и я (ки н осъем ка) д а е т те ж е данны е, но
через определенны е равн ы е пром еж утки времени. Здесь, кроме
пространственны х координат, им еется ещ е и ф актор времени.
К инем атограф ия д а е т возмож ность та к ж е использовать зри­
тельное наблю дение в более благоп риятны х услови ях: повтор­
ный п оказ на экр ан е, зам ед л ен н ая проекция, остан о вка кадр а.
Х р о н о ф о т о г р а ф и я — р яд последовательны х снимков п
движ ении через равн ы е пром еж утки времени на неподвиж ную
пластинку; в настоящ ее вр ем я применяется редко.
С ъ ем ка на неподвиж ную п ластинку дви ж у щ ей ся светящ ейся
точки т ел а или с н а р я д а д а е т траектори ю движ ени я в виде ф о ­
т о г р а м м ы (рис. 74, а ).
152
Давление на грунт
в кг
б
Рис. 69. Д инам ограф прыжковый Абалакова:
*> общ ий в и д , б) с х ем а д е й с тв и я, в) з а п и с ь усил ий при пры ж к е, совм ещ ением с кино­
г р ам м о й (по Д ьячкову)
Более совершенный способ — ц и к л о г р а ф и я :
на непод­
вижную пластинку или пленку через равны е промеж утки времени
П е р е д н я я
к п л п д х д
050
0.60 сек
Санадзе
Цобцчо*
&
Рис. 70. Динамографические стартовые
колодки:
I общ ий ви д, б) зап и сь усилий при н изк ом старте
(по Л ихоиину)
фотографирую тся светящ иеся точки (рис. 74, б ). О бычно это м а­
ленькие лампочки н акали вани я или сферические зер кал а, укреп­
ленные против осей суставов человека. Д овольно вы сокая частота
154
съемки (до ]0 0 и более снимков в 1 сек.) позволяет опре­
делить координаты этих точек через каж дую сотую секунды. Луч
света преры вается равном ерно вращ аю щ им ся диском с п рорезя­
ми (обтю рато р о м ).
П о этим данны м возм ож ен расчет скоростей и ускорений, а в
отдельных случаях и сил, действую щ их при движ ени ях.
К и м о ц и к л о г р а ф и я — ц иклограф ическая съемка
на
движ ущ ую ся пленку — прим еняется в движ ени ях очень быстрых
или повторяю щ ихся на одном месте. О на .позволяет дать подроб­
ную-(расшифровку траектори и движ ени я во времени с частотой до
500 снимков в 1 сек.
Н аконец, часто прим еняется упрощ енная к и н о ц и к л о ­
г р а ф и я : съ ем ка киноаппаратом человека с нанесенными на по­
верхность его тела точками, находящ им ися против осей суставов.
Путем последовательной зарисовки этих точек м ож но получить
траектори и движ ени я точек. О пределить необходимы е точки на
кадрах м ож но и после обычной киносъемки, но в этом случае бу­
дет м еньш ая точность. В озм ож но применение р яда физиологиче­
ских методик при изучении движ ений, как-то: электром иограф ия,
электроэнцеф алограф ия и др. В в и д у того, что это методы, не
специфические д л я биомеханики, они здесь не описываются.
Способы регистрации движ ений приходится вы бирать в за ви ­
симости от условий и за д а ч исследования, а та к ж е в зависимости
от особенностей исследуемых движ ений.
И сследования в лабораторн ы х условиях позволяю т применять
способы регистрации, непригодные д л я исследований на соревно­
ван иях и иногда д а ж е в обычных условиях спортивной трениров­
ки. Так, д л я съемки п ловца требую тся особые технические прис­
пособления — подводное окно в стенке бассейна или герметиче­
ская кинокам ера д л я спуска с нею под воду.
Зад ач и исследования, к а к правило, требую т определенных
способов регистрации в связи с интересующими исследователя
характеристиками (силой отталки ван ия в старте, скоростью у д ар ­
ного движ ения боксеров, ритмом ш агов разбега в пры ж ке и т. п.).
Во многих случаях особенности исследуемых движ ений прямо
15г>
а)
схема
запись
усилий, в)
лыжа
расшифровка
Рис. 72. Динамографическая
действия, б)
усилий
(по
А балакова:
А ртемову)
Рис. 73. Динамографическая платф орм а А б а л и о в а ^ м е щ е н и е кинокадров с записью усилии при
борьбе
определяю т возмож ности применения тех или иных способов ре­
гистрации. Так, н ельзя применять спидографию при беге на 400 и
более метров и з-за поворотов дорож ки и больш ой длины ди стан ­
ции. Н е д а е т нуж ны х р езу л ьтато в односторон няя ц и кл о гр аф и я
при движ ениях, происходящ их в примерно р а в­
ном объем е во всех трех плоскостях движ ения
или при повторяю щ ихся па месте движ ениях.
С ледовательно, при вы боре способа регист­
рации, предварительно долж ны быть учтены все
н азванны е обстоятельства. О собенно надо от­
метить целесообразность, а иногда и необходи­
мость применения р яда способов одновремен­
ной регистрации. Они, с одной стороны, взаи м ­
но дополняю т друг др у га, с другой стороны,
позволяю т провести взаимную проверку досто­
верности полученных данных. С овпадение д а н ­
ных, полученных разными способами, д ел ает
//5 *8
135 кз
их более ценными.
а
Д л я расш иф ровки записи отдельных х ар ак -
Рис. 74.
Световая регистрация:
а) ф о то гр ам м а то л ч ка ш т а н ги м а сте р а К а т а е в а (по М ихайл ову),
о) ц и к л о гр ам м а л ы ж н о г о х о д а с прим енен ием л ы ж н о го (р ) и п а ­
л о чного (т ) д и н а м о м е тр о в (ориг.)
теристяк движ ений, особенно силовых, целесообразно применять
одновременную регистрацию характери сти к и киносъемку. П ри
этом необходима синхронизация записи и съемки путем одновре­
менной регистрации сигналов времени записы ваю щ им аппаратом
и кинокамерой.
О БРА БО ТКА ДА Н Н Ы Х РЕ Г И С Т РА Ц И И Д В И Ж Е Н И Й
В большинстве случаев м атериалы регистрации характеристик
движ ения нуж даю тся в последующей обработке. П ри обработке
преследую тся цели: а) придание м атери алам более наглядного и
удобного д л я анал иза вида и б) получение путем обработки новых
данны х (наприм ер, расчет скоростей и ускорений по ко о р ди н а­
там т о ч е к ).
П ри изучении изменений полож ения тела по ряду снимков
удобно
и сп ользовать
накладные
ко и ту р о гр а м м ы
(рис. 7 5 ). Н а лист бум аги через проектор н ан о сятся с двух или
более последовательны х кадров (фотоснимки с двойной экспози­
цией или последовательны е ки но кадр ы ) контуры т е л а человека.
Н акладны е контурограммы м ож но делать, используя одинако­
вые позы разн ы х спортсменов. П ри проекции совм ещ аю тся: а) в
случае опорны х п олож ений — м еста опоры т ел а, б) в случаях
перем ещ ения т е л а в п р о стр анстве — н еподвиж ны е ориентиры на
местности и в) при безопорных полож ениях (для учета измене-
Рис. 75. Н ак л адн ая контурограм м а м етания молота
(по В асильеву)
пий позы и ориентировки т е л а в п р остранстве) — общ ий центр
тяжести тела и какой-либо ориентир. В озмож ны и другие в а ­
рианты совм ещ ения точек в зави сим ости от за д а ч исследования.
Во всяком случае, долж но быть совм ещ ено не менее дву х точек.
П ри изучении временных соотнош ений удобно пользоваться
х р о н о г р а м м а м и , на которы х отр езки врем ени о ткл ад ы ваю т­
ся в линейном м асш табе (линейные хронограммы) или в угловом
(круговы е хр о н о гр ам м ы ).
Л инейны е хрон ограм м ы удобны д л я р ассм отрени я взаим ного
согл асован и я движ ений частей т е л а (наприм ер, хро н о гр ам м а
лы ж ного хода) (рис. 76, а ). К руговы е хронограммы удобны для
учета удельного веса тех или иных частей движ ения в целом дв и ­
ж ении или цикле движ ений (рис. 76, б).
Д л я оп ределени я п олож ения о тдельны х точек т ел а в прост­
ранстве и их перем ещ ения ш ироко прим ен яется к о о р д и н а т ­
н а я с е т к а . М ож но на лист м и ллим етровой бум аги спроицировать с н егати ва определенны е точки т ел а и, соответственно
соединяя их линиям и, п р орисовать схем атическую позу тела.
159
СпиРноа
го
зо
50
Один
ОраЗая нога
цикл
я----
_
- Опора на палиу
- Стоянка лоти
- Смятение налыме
Г] , , ,, Перенж т ш
- Перенос лыти по
1 воздуху 68ерх,8ниэ
и по сн егу
НвалиФициРОВРННЫЙ ГРЕБЕЦ
^Т
70 нас
Р—
---- 1/
1Л
1----С
П
И
]--.
-----РП
тЫ 1- ±=:--- Ы 1--- ■ —п—1—1------Уд|
1 гн 1---
М а я рука
Леёоя нога
ПраСаи рука
60
?5 |
назад- бберх,
бперед-Зниэ
бберх и 5низ
Не к в я л и ф и ц и р о в я н н ы й
Ьперед
ГРЕБЕЦ
Г,
днешмий яруг - NN кадроВ
Средний круг-ф оэы движения нижней конечности
% $ $ $ ~Про6одка
Пауза
Внутренний круг —фазы д8ш>$ния Верхней конечности:
Щ ^ -П р о б о д к а
-Подют
Рис. 76. Хронограммы:
а) л и н е й н ая — поперем енны й ч еты рехш аж н ы й х од на л ы ж а х (ори г.), б) круго­
в а я — ц и к л ак а д е м и ч е с ко й греб л и (по К отельни ковой и Зах а р о во й )
■ М иллим етровая сетка и л о м случае п о м о гает быстро определить
I координаты точек тела. И роицируя р яд последовательны х поз,
при условии совм ещ ения пп .пин* бумаги одних и тех ж е непод­
виж ны х точек местности, мож но иплучить р я д п оследовательны х
1 поз — схем атическую к и ы о и,11 к л о г р а м м у (рис. 77).
а) к и н о к а д р и з к и ноциклосъ ем ки (по Е вген ьев ой ), б) к и н о ц и к л о гр ам ­
м а опорного п ер и о д а ш аг а л ы ж н и к а (ориг.)
Если не прорисовы вать схем у поз тела, а соединить одни и
те ж е точки т ел а в р яде последовательны х поз, то м ож но п олу­
чить траектори и движ ений точек, аналогичны е циклограм м е.
Ц и к л о г р а м м а п олуч ается следую щ им о бр азо м : на п л а ­
стинку или пленку сни м ается дви ж ен и е лам почек, укрепленны х
на теле, в то вр ем я ка к п р ер ы вател ь (обтю ратор — ди ск со
щ елям и) вр а щ а е тс я с постоянной скоростью перед объективом
ф отоап п арата. В упрощ енных с ъ ем ках — без обтю раторов —
получаю т непреры вны е траектори и дви ж ен и я точек в виде ф о-'
тограммы.
11 Зак а з № 587.
161
Д л я обработки ц и кл о гр ам м и зго тавл и ваю т ф о т о п р о м е р | ]
т. е. фотоотпечаток ц и кл о гр ам м ы на бум аге.
'
С ущ ествует д в а способа о бработки ц и кл о гр ам м — графимо*
ский и аналитический. П ри г р а ф и ч е с к о м способе на глпд»1
ком ф отопром ере п роизводи тся определени е длительности дни*
ж ений, непосредственное и зм ерени е расстояний и направлений
отрезков пути м еж ду отдельны м и точкам и, суставны х углов и др.
Э тот способ удобен д л я п роведения более быстрого а н а л и за от­
дельны х хар ак тер и сти к дви ж ен и я, которы е получаю тся непос
редствеиным измерением и простыми расчетами.
П ри а н а л и т и ч е с к о м способе на ф отопром ере считынп
ются только координаты точек. Все остальные данны е получаются
расчетны м путем. Д л я этого и зго тавл и вается сетчаты й фотопро
мер с координатной сеткой.
Н а фотобумагу последовательно экспонируют через увеличи­
тель в определенном м асш табе (обычно в 720 натуральной вели
чины) циклограмм у (точечные траектории д виж ени й), а потом
контактной печатью — координатную миллиметровую сетку в
н атуральной величины.
К оорди н атн ая сетка за р а н е е п о дго тавл и вается на стеклян
ном негативе, так, что линии на ф отопром ере п олучаю тся ч ер ­
ными. П ри у казан н о м вы ш е соотнош ении м асш табов одному
метру в натуре соответствует 100 мм уменьшенной вдвое милли­
метровой сетки или отрезок в 5 см самого фотопромера. Тогда
к а ж д о м у сан тим етру в н ату р е будет соответствовать одно деле*
ние («один миллиметр») уменьш енной вдвое миллиметровой
сетки.
Д л я циклограмметрии, т. е. измерений фотопромеров, к а к при
граф ическом , т а к и при аналити ческом способах в первую о ч е­
редь необходим а р а з м е т к а фотопром еров. С н а ч а л а р а зм е ч а ­
ют главн ы е оси в сотнях м и ллим етров н ату р ал ьн о й величины,
В доль каж до й тр аекто р и и д а л ее с т ав я т отличительны е значки,
помогаю щ ие п роследить х од траектори и.
Удобен обтюратор с 4 отверстиями, у которого одно отвер­
стие меньш е остальны х трех: на траектории к а ж д а я 4-я точка
меньш е других (ш ифр 3 + 1 ) . И м енно против этой м алой точки
ставится ее номер и отличительны й значок. Н аи бо л ее трудно при
р азм етке ф отопром ера п равильн о ой редели ть и п ронум еровать
точки. Д л я этого использую т ряд всп ом огательны х приемов: со­
п оставление «миганий» на тр аекто р и ях (о сл абл ен ие н а к а л а всех
л ам поч ек на протяж ени и 3 — 6 то чек), прорисовка и пром ер поз
по точкам с одинаковы м номером, расш и ф р о в ка
«сгустков»
точек и д р . *
Д л я удобства р азм етки принято части т ел а и точки осей
суставов обозначать начальны м и буквами их латинских н а­
званий:
* Это изложено подробнее в «Технике изучения движений» Поповой Т. С.,
М огилянской 3. В., 1934.
162
чпсть тела
голова
плечо
предплечье
кисть
туловище
редро
Голень
стопа
латинское шипении
сари1
Ъ гасЫ ит
агШ ЬгасЫ ит
тализ
1ГИПС115
1 е ти г
зига
рез
индекс
О '» ни
С
о
/п
плечеиоЛ
локтевой
лучезапястный
(
У
Л’
р
тазобедренный
коленный
голеностопный
Ь
—
С читка п ром ера при анал ити ческо м способе сводится к чис­
ленному определению ко о р ди нат 2сех точек траектори й и запи, си их в протокол. В протоколе зап и си ведутся в вертикальны х
столбцах, отдельны х д л я каж дой траектории, всегда в одинакоI оом порядке. В крайн ем левом столб це п р о ставл яю тся номера
исех точек. К оординаты всех точек с оди наковы м и н ом ерам и з а ­
писываю тся на одной строке. К оордин аты относительно верти ­
кальной оси (координаты X) и относительно горизонтальной оси
(координаты У) записы ваю тся на отдельных листах.
О пределение п олож ения общ его ц ен тр а тяж ести т ел а. П о л о ­
ж ение общ его центра тяж ести т е л а м ож но оп редели ть иесколь. ними способами: а) граф и чески (слож ен и ем с и л ), б) ан ал и ти че­
ски (слож ением м ом ентов сил) и в) у р авн о веш иван и ем модели
или самого человека.
Граф ический способ теоретически проще, чем аналитический,
но технически менее удобен. П ри г р а ф и ч е с к о м
способе
используется правило слож ения параллельны х сил. Ц ентры т я ­
жести двух частей тела, наприм ер плеча и предплечья, к ак точки
приложения их сил тяж ести расп олагаю тся в точках прилож ения
равнодействующ их сил тяж ести плеча и предплечья. Опытным
путем были найдены т а к н азы ваем ы е р а д и у с ы ц е н т р а т я ­
ж е с т и , указы ваю щ ие, на каком расстоянии от проксимального
сочленения относительно всей длины части т ел а расп олагаю тся их
центры тяж ести.
К оэффициенты, определяю щ ие радиусы центров тяж ести, р а в­
ны (по Ф иш еру) д л я плеча 0,47; предплечья 0,42; бедра 0,44; го­
лени 0,42. Ц ентр тяж ести туловищ а расп олагается при вы прям­
ленном позвоночнике на прямой, соединяю щ ей середины плечевой
н тазобедренной осей, на 0,44 дли ны этой прям ой от плечевой оси.
Ц ентр тяж ести головы располож ен на середине линии, соеди­
няющей верхние края обеих уш ны х раковин, в области турецкого
седла. Ц ентр тяж ести кисти при полусогнутых п ал ьц ах р асп о л а­
гается в области головки третьей пястной кости. Ц ентр тяжести
стопы — на прямой, соединяю щ ей пяточный бугор и кончики
пальцев, на 0,44 ее длины от пяточного бугра.
Н а схематической позе тела или фотоснимке сн ачал а опреде­
ляю тся полож ения центров тяж ести частей т ел а в соответствии с
приведенными данным и. Д л я этого измеряю т длину части тела
м еж ду ограничиваю щ ими ее суставам и и ум нож аю т ее на соот­
ветствующий коэффициент. М ож н о определить полож ение цент­
ра тяж ести части тела при помощи п ан тограф а. П антограф
II
:остоит из четырех звеньев, скрепленных ш арнирами (рис. 78).'
П антографы бываю т к ак с определенным соотнош ением отрезков,!
соответствующ их определенному коэффициенту, т а к и с подвиж*
яьши соединениями. П оследние позволяю т у стан авл ивать любое
необходимое соотнош ение отрезков.
Д ал ее соединяют центры тяж ести соседних частей тела прямой
а делят ее обратно- пропорционально массам этих частей. Н а ­
помним приближ енны й относительный вес частей тела: кисть 1%,
предплечье 2%, плечо 3 % , стопа 2%, голень 5%, бедро 12%, голо­
в а 7% и туловищ е 43% веса всего тела. С оединив линией центры
тяж ести плеча и предплечья и
разделив ее на отрезки в отно­
шении 2:3, н аходят точку р ас­
полож ения центра тяж ести пле­
ча и предплечья, расп олож ен ­
ную бли ж е к плечу. Соединяя
линией найденный центр т я ­
жести суммы сил тяж ести двух
частей (плеча и предплечья) с
центром тяж ести кисти, можно
на этой линии таким ж е спо­
собом найти центр тяж ести
Рис. 78, П антограф дл я определения
всей руки (рис. 7 9 ). П оступая
центра тяж ести звена
т а к ж е, м ож но д ал ее последо­
вательно суммировать силы т я ­
жести частей ног, туловищ а и головы. С ам о собой разумеется,
что рисовать векторы сил тяж ести при их суммировании нет ни­
какой нужды. П олученная точка прилож ения суммы (равнодей­
ствующей) всех сил тяж ести частей тела и есть общий центр т я ж е ­
сти тела.
А н а л и т и ч е с к и й способ определения общего центра т я ­
жести тела требует предварительного определения
координат
центров тяж ести частей тела. Он основан на теореме В ариньона,
по которой «сумма моментов сил равна моменту суммы сил отно­
сительно той ж е оси». З а д а ч а сводится к следую щ ему. З н а я коор­
динаты центров тяж ести частей тела (расстояние их от какой-то
одной оси) .и вес частей тела (вес тела человека, помнож енный на
относительный вес части т е л а ), м ож но получить сумму моментов
сил тяж ести всех частей тела относительно данной оси. Эта сумма
р авн а моменту силы тяж ести всего тела относительно той ж е оси.
И наче говоря, она р авн а расстоянию общ его центра тяж ести телп
человека от этой оси, помнож енному на вес всего тела.
Значит, если разделить сумму моментов сил тяж ести всех ч а ­
стей тела относительно данной оси на вес тела, то получится
.координата общ его центра тяж ести относительно этой ж е оси.
О пределив координаты центров тяж ести частей тела относи­
тельно другой оси, перпендикулярной первой, получаю т сумму
моментов сил тяж ести частей тела относительно этой второй оси.
Д ал ее, разделив эту сумму н а вес всего тела, получаю т вторую
164
координату общ его центра тяж ести относительно второй осн. Д ве
координаты общ его центра тяж ести полностью определяю т его
полож ение на снимке (рис. 80).
Д л я упрощ ения расчетов берут не абсолю тные, а относитель­
ные веса частей, считая, что вес
тела равен единице. Тогда полу­
ченную сумму моментов делить на
вес всего тела не надо.
Технически определение поло­
ж ения О Ц Т удобно дел ать в т а ­
кой последовательности:
1. Н а с н и м к е :
а ) проводят
произвольно оси координат, б) оп­
ределяют полож ения центров т я ­
жести частей тела и д) определя­
ют координаты центров тяж ести
частей тела.
2. В заготовленную таблиц у
вписывают: а)
координаты X
центров тяж ести каж дой части
Рис. 79, Определение поло­
тела; б)
координаты У центров
ж ения общего центра тя ж е ­
сти графическим способом
тяж ести каж дой части тела; в)
относительный вес Р каж дой части
тела.
3. П одсчиты ваю т и записы ваю т в таблице: а) произведение
относительного веса каж дой части т е л а на координату X его цент*
ра тяж ести ( Р ' Х ) ; б) произведение относительного веса каж дой
части тела на координату У его центра тяж ести ( Р ‘ У) \ в) сумму
моментов тяж ести всех частей тела относительно оси X. (2 Р Х ) \
г) сумму моментов сил тяж ести всех частей тела относительно
оси У (X Р ■У ).
П оследние две цифры и представляю т собой координаты обще­
го центра тяж ести тела.
В таблице приводится пример определения полож ения ОЦТ
при позе, изображ енной на рис. 80.
Части тела
Г олова . . . .
Туловище . . .
Плечо . . . .
Предплечье . .
К и с т ь ..................
Бедро . . . .
Голень . . . .
Стопа ..................
Координаты их
центров тяжести
О тноси­
тельны й
всс
X
у
Р
112,0
6 7 ,5
80 ,0
55 ,5
35 ,0
4 5 ,0
5 1 ,5
52 ,5
106,3
100,0
111,5
122,0
126,0
79 ,5
4 4 ,0 116,0
0 ,0 7
0 ,4 3
0 ,0 3
0 ,0 2
0,01
0 ,1 2
0 ,0 5
0 ,0 2
РХ
р. у
7,4п7 ,8 4
4 3 ,0 0
2 9,03
2 ,4 0 X 2 = 4 ,8 0
3 ,3 5 X 2 = 6 ,7 0 ’
2 ,4 4 X 2 = 4 ,8 5
1 ,1 1 X 2 = 2 ,2 2
1 ,2 6 x 2 = 2 ,5 2
0 ,3 5 x 2 = 0 ,7 0
5 ,4 0 X 2 = 1 0 ,8 0 9 ,5 0 X 2 = 1 9 ,0 0
2 ,2 0 X 2 = 4 ,4 0
2 ,5 6 X 2 = 5 ,1 2
2 ,3 2 X 2 = 4 ,6 4
1 ,0 5 X 2 = 2 ,1 0
ЕР- X —62,61
Е Р -У = 9 2 ,5 6
165
1
П ри обработке фотопромеров м ож но получить по координатам
осей суставов координаты общ его центра тяж ести и расчетным
цутем. В этих случаях применяю тся специальные н о м о г р а м ­
м ы (графические изображ ен ия алгебраических формул) или
расчетные таблицы.
1
Самое первое определение полож ения общ его центра тяжести
человека производили по способу у р а в н о в е ш и в а н и я чело­
века. В 1680 г. итальянский врач м атем ати к Б орелли уравнове­
шивал раздетого человека на доске, полож енной на трехгранную
призму (ры чаг первого р о д а ). Он н а­
шел, что общий центр тяж ести нахо­
дится при вы прямленном положении
т ел а в области таза.
Б р ат ья Вебар в 1836 г. определяли
общий центр тяж ести более точно.
Они сн ач ал а уравновеш ивали доску,
а затем на ней и человека.
П рибор Б а з л е р а (1928 г.), устро­
енный по принципу р ы ч ага второго
р ода, п озволил определить проек­
цию общ его цен тра тяж ести т ел а че­
л о в е к а [А) при стоянии. З н а я р а с ­
стояние от точки опоры доски на не­
п одвиж ны й стерж ень (е) до опоры
доски на весы ( к), давл ен и е т е л а на
Рис. 80. Определение положе- Доску (вес т ел а Р) и п о казан и е вения общего центра тяжести сов Р, л егко оп редели ть по равенстаналитическим способом
ву моментов сил Р и Р:
Р-еА ~П -ек
расстояние еА, т. е. полож ение точки А, к ак проекции общего
центра тяж ести (рис. 81, а). П ри помощи этого ж е прибора м о ж ­
но найти полож ение общ его центра тяж ести на продольной оси
тела, если человека уравновесить в полож ении л еж а на доске
прибора.
А балаков (1950 г.) предлож ил определять полож ение общего
центра тяж ести тела, уравн овеш ивая на платф орм е модель чело­
века в Ую натуральной величины, у которой части тела соедине­
ны ш арнирами и уменьшены по массе до 1/юю натуральной величины (рис. 81, б) . П олож ив м одель на снимок позы человека в
масш табе модели и придав ей такую, ж е позу, уравновеш иваю т ее
на подвешенной платформе, п ередвигая лист бумаги с моделью.
К огда платф орм а уравновеш ена, общий центр тяж ести модели
располож ен н ад ее центром. П р о кал ы вая это место иглой, укреп­
ленной снизу платформы , получаю т на бумаге отметку полож ения
общего центра тяж ести. П ри анал изе кинограмм можно опреде­
лять полож ения общ его центра тяж ести в последовательны х по­
зах очень быстро и с достаточной степенью точности.
П озу человека характеризую т с у с т а в н ы е у г л ы . Д л я их
166
I
I
измерения необходимо: а) уточмии. и н 'тж еп и е осей сусттш м, ид«
1ю ры е как сл уж ат верш иной с о т н е й Iиуиицсго суставного \1 ш,
[ так и определяю т н аправление сторон у м й ПО оси звена; б) учую• питься о направлении отсчета у гл а и н) ирншч щ само измерение.
Р е А = К-еЬ
еА-ЦИ
тяжести:
а ) н а пр иб о р е Б а зл е р а . б) на приб оре А б ал а к о в а при по­
мощ и м одели
П ол ож ен ие осей суставов в случае, если точки не были о б о з­
начены заранее, уточняется по анатомическим данным. С уставные
167
углы удобнее отсчиты вать с той стороны, с которой они чащг
бы ваю т менее 180°. И зм ер ен и е п роизводи тся бы стрее при помощи
прозрачного целлулоидного транспортира с тонкой нитью, прохо
дящ ей через его центр. Один конец нити заканчивается узлом,
который закрепляет нить в отверстии (ц е н т р е ). Н а другом концо
нити привязан небольшой предмет, чтобы удобнее было брать и
н атягивать нить (рис. 82).
П о координатам точек тела мож но определить их пути, ско­
рости и ускорения. При аналитическом способе расстояние меж ду
соседними точками промера, помнож енное на обратную величину
Рис. 82. Определение суставных углов
м асш таба ( а ), дает величину пути, пройденного за промежуток
времени м еж ду двум я снимками.
Чтобы определить скорость, нужно эту величину пути р азд е­
л ить на соответствующ ее время. Н априм ер, если расстояние м еж ­
ду точками ( 5 ) — 2 мм, м асш таб — Ую ( а = 10), частота съем­
ки ( V) — 100 тючек в 1 сек., то скорость (V) вы числяется по ф ор­
муле:
V
V = 2 ‘ 1 0 ' 100 — 2000 мм/ с ек = 2 м/сек.
Скорость точки определяется при аналитическом способе от­
дельно по оси X и по оси У, по двум ее составляю щ им.
Д л я большей точности (чтобы сгладить ошибки измерения)
берут расстояние по данной оси не м еж ду двум я соседними точ­
ками, а через три точки. Э то расстояни е (А') о п р едел яется по
фотопромеру в переводе на н атуральную величину. П олученная в
результате расчета скорость относится к точке, средней меж ду
взяты ми. Так, если изм еряется расстояние м еж ду 1 и 5-й точками
168
(число промежутков м еж ду точками |1
4 ), то скорость шм'юится
к 3-й точке. П уть Д ' пройден за время
^ сек.,
количество промеж утков меж ду
ж уток проходится з а
-
точками
так
как
‘Д т ,
Ц, а к аж д ы й пром1*
сек.
Технически удобно на лист записи координат налож ить справа
л ист записи скоростей («первых разн остей»). Н а столГшк записи
координат наклады ваю т специальную «гребенку» из киртопа. Из
координат последующей точки через пром еж уток р вы читаю т ко­
ординату предыдущ ей точки. Эти координаты видны в прорези
гребенки. В строчке против стрелки на гребенке на листе «первых
разн остей» (Д ') зап исы ваю т разн ости ко о р ди н ат (рис. 8 3 ). Это
разности координат точки, т. е. путь, пройденный точкой. Чтобы
Рис. 83. П одсчет разностей координат
получить скорость в мм/сек, нуж но «первые разности» (путь) р а з­
делить на врем я ( - - сек.), стал о бы ть, у м н о ж и ть на-^V=
р
мм/ с ек .
Если координаты считы ваю тся не в н атуральную величину,
то н уж но Д ' ум н ож ить ещ е на обратную величину м асш таба
промера (V ).
П о первым разностям мож но сделать расчеты у с к о р е н и й .
Д л я этого, к ак и при расчете первы х разностей,
высчитывают
169
«вторы е разности» (Д '/ ), т. е. и зм енения скорости з а тот ж е п ро­
меж уток времени м еж ду точками (р ). Таким ж е способом на лист
первых разностей н аклады вается лист вторых разностей и исполь­
зуется гребенка. П олученные вторы е разности еще не являю тся
ускорениями. Эти вторы е разности есть изменения пути в единицу
времен-и, т. е. изменения скорости. Значит, чтобы получить ускорение по ф орм у л е а ~ ~ , н у ж н о п у ть (Д") р а зд е л и т ь на к в ад р а т
времени
у м н о ж и т ь на
.
П оэтом у д л я получения ускорений следует п ользоваться ф ор­
мулой:
Со времени работ Б р ау н е и Ф иш ера (1900-е годы) до 1940—
50 гг. делались попытки по ускорениям центра тяж ести тела и
отдельных его частей и соответствующ им массам
производить
расчеты «усилий в центрах тяж ести». В этих случаях криволиней­
ное движ ение частей тела в суставах сводили к двум прям олиней­
ным. Вместо моментов сил и моментов инерции, в расчет прини­
мались без долж ной поправки «усилия в центрах тяж ести». В н а­
стоящ ее время и з-за ош ибок таких расчетов от изучения т а к
назы ваемы х «усилий в ц ен трах тяж ести» вполне обоснованно
отказались.
Д анны е, полученные при обработке (координаты точек, су­
ставны е углы, скорости и уси л и я), дл я удобства анализа могут
быть представлены графически. По координатам движ ения точки
в пространстве м ож но получить т р а е к т о р и ю ее движ ения.
И зм енения траектории движ ени я о тр аж аю т влияния сил на дв и ­
ж ущ ееся тело.
Все величины, полученные при обработке координат, могут
быть представлены в виде п а р а м е т р и ч е с к и х граф иков. Н а
этих граф и ках изо бр аж ается изменение какой-либо величины
(п а р ам етр а ), чащ е всего ее горизонтальной и вертикальной со­
ставляю щ их (по X и У ), либо по времени, либо по пути. По гори­
зонтальной оси X (ординате) отклады вается время или путь, по
вертикальной У (абсциссе) — соответствую щ ая величина. М ож ­
но, наприм ер, получить граф ики суставных углов, пути, скорости
и ускорения по времени, а та к ж е графики времени, скорости и у с­
корения по пути. Бол-ее употребительны графики по времени.
Естественно, что парам етрические графики пути, скорости и
ускорения не повторяю т друг друга, а имеют различны й характер
(рис. 84). Д л я ан ал и за граф иков необходимо хорошо зн ать з а ­
кономерности связей в изменениях этих графиков.
П ри составлении парам етрических графиков дл я кривой к а ж ­
дой точки тела вы бираю т обычно тот или иной цвет. Н апример,
голова — черный, плечо — темно-зеленый, предплечье — ж елты й,
170
кисть — голубой, бедро — светло-жУИ'иьш, голень — крш'миП и
стопа — синий. П остоянное исполъэошшпе одного и того жо ш»ота д л я рисования кривых облегчает их амллиэ.
у' т I // V т
Ь
Б олее наглядны , но менее удобны дл я ан ал и за в е к т о р н ы е
графики. К ним относятся годограф ы скоростей и ускорений и
векторные графики последовательны х положений.
Г о д о г р а ф (в переводе с греческого — описание пути) —
171
тела человека или отдельны х частей тела, т а к и условия пыимпдействия сил при выполнении движ ений. П ри рассмотрении п .'п и ческих положений разбор начинаю т с определения услоиий
действия сил тяж ести и сил сияли, с учетом вида равновесия и
степени устойчивости. При рассмотрении движ ений по изменени­
ям кинематических характери сти к (путь, скорость, ускорение),
учитывая массы тел (всего тела и его частей, снарядов и т. п.) дл я
определения особенности возникаю щ их сил (силы инерции, опор­
ной реакции, трения, сопротивления среды и д р .), р азби раю т в з а ­
имодействие сил в процессе движ ения.
Р ассм атр и вая данны е об участии мышечных сил в движ ении,
следует остановиться на х а р а к т е р и с т и к е
анатомиче­
с к и х у с л о в и й работы мы ш ц. К ним относятся определение
х а р ак те р а работы мы ш ц в о тдельны х сочленениях (уступаю щ ая,
удерж и в аю щ ая и т. п .); определени е действую щ ей группы мыш ц
(отводящ ие, сги батели и т. п .); определени е мышц, входящ и х в
эту группу, и времени их вклю чения в р або ту и вы клю чения; оп­
ределение особенностей работы этих мы ш ц (величины нагрузки,
их дли на, степень н ап р яж ен и я, угол тяги, мом ент силы, дл и тел ь­
ность и эф ф екти вность действи я и т. п .); оп ределение взаи м о д ей ­
ствия групп мыш ц и другие частны е особенности, возникаю щ ие
в конкретных движ ениях.
Д а л е е необходимо д а т ь ф и з и о л о г и ч е с к у ю о ц е н к у д е ­
ятельности мышц, исходя из учета м еханических и анатом ических
данны х об участии мы ш ц в дви ж ен и ях и взаи м о дей стви я мышц
с точки зрен и я нервизм а. С ю да относятся не то л ько данн ы е о
длительности и величине н ап р я ж е н и я мышц, услови ях их кровеснабж ения, возмож ности переклю чения, расслабления, отды ­
ха, но и данн ы е о реф лекторн ой обусловленности их взаи м о со г­
ласованной деятельности, сопряж енны х (содруж ественны х и
реципрокных) отношений, взаим одействия двигательны х реф лек­
сов, их соединения в ди нам и ческие структуры , учет а вто м ати ­
зированны х эл ем ен тов движ ени й и многое другое.
О собое значение, если исходить с позиций целостности о р га ­
низма, приобретает о ц е н к а у с л о в и й д ы х а н и я , поскольку
деятел ьн ость д в игательного а п п а р а т а при д в и ж ен и ях теснейш им
образом с в я за н а с м ехани зм ом ды хан ия. Здесь ва ж н о оценить,
к а к дви ж ен и я частей т ел а и н ап р я ж е н и я мы ш ц вл и яю т на ды ­
х ател ьн ы е движ ени я, к а к д ы х ател ьн ы е движ ени я н епосредствен­
но вли яю т на вы полнение основного д в и ж ен и я и, наконец, ка к
ды хание в услови ях данн ого д в и ж ен и я у д о в летво р яет п отребн о­
стям орган и зм а.
В заклю чен ие би одинам ического а н а л и за до л ж ен бы ть н а ­
коплен м атери ал д л я о б щ е й о ц е н к и д в и ж е н и я , в которой
о т р а ж а ю т с я о бстоятельства, способствую щ ие достиж ению з а д а ­
чи д в и ж ен и я и сни ж аю щ ие его эф ф екти вность (вар и ан ты дв и ­
ж ени я, особенности и сп о л ьзо в ан и я сил, вл и яни е внеш них у сл о ­
вий, пути их и сп ользован и я и т. п .).
Н а основании этой оценки долж ны быть сделаны в ы в о д ы
175
д л я п р а к т и к и , не только с о д ер ж ащ и е констатац и ю тех
или иных фактов и их оценку, но и даю щ ие определенные, копк
ретные указан и я по улучш ению практики применения физических
упражнений.
З а д а ч а и ссл едо вател я — не только объясни ть явлени я, за к о ­
номерности, но и у к а за т ь пути исп ользован и я данн ы х на^чног
а н а л и за д л я изм енения практи ки .
Н ам еченное в общ их чертах н ап р авл ен и е биодинамического
ан ал и за относится к неизученны м в целом движ ени ям . Е стест­
венно, что многие частны е в опросы в конкретны х за д а ч а х могли
быть р азреш ены п редш ествовавш им и и сследованиям и. В этом
случае использование и э к сп ер и м ен тальн ая п роверка л и т е р а ту р ­
ных данны х м ож ет п озволи ть углуби ть ту или иную сторону или
н ап равлен и е а н а л и за, отходя в частностях от п о сл едо вательн о ­
сти, нам еченной в логической схеме.
Глава 6
СТАТИКА ФИЗИЧЕ СКИ Х У П РА Ж НЕ НИЙ
С тати ка ф изических у п р аж н ен и й и зу чает у сл о ви я совм ест­
ного действия сил в сл у ч аях со х ран ени я неподвиж ного п о ло ж е­
ния всего т ел а человека и отдельны х его частей при вы полнении
физических упраж н ен и й. П ри стати ческих полож ен иях у р авн о ­
веш иваю тся внеш ние силы — силы тяж ести и реакци и опоры,
противодействую щ ие им. У словия этого равн овеси я за в и с я т от
взаим ного расп о л о ж ен и я частей т ел а и всего т е л а относительно
опоры.
В сохранении стати ческого п олож ен ия т ел а человека почти
всегда приним аю т активное у частие мы ш ечны е силы. П оэтом у
стати ка ф изических у п р аж н ен и й и зучает не то л ько механические
условия взаи м одей ствия внеш них сил, действую щ их на тело че­
л овека. О на и зу чает т а к ж е и взаи м одей ствие мышечных сил, с
помощ ью которы х со х р ан яется поза человека и обеспечивается
неподвиж ное полож ение соответственно тр ебо ван и ям оп ределен­
ных ф изических упраж н ен и й.
И т ак , стати ка ф и зи ческих у п раж н ен и й и зу чает к а к в заи м о ­
действие внеш них сил, т а к и участие мы ш ечны х сил в н еп одви ж ­
ных полож ен иях всего человеческого т е л а и его частей во врем я
ф изических упраж н ен и й.
О Б Щ И Е С В Е Д Е Н И Я О РА В Н О В ЕС И И ТЕ Л А ЧЕ Л О В ЕК А
Д л я сохранения р авн овеси я ф изического т е л а необходимо,
чтобы действия всех внеш них сил на дан н о е тело взаи м н о у р а в ­
новеш ивались. Э то зн ачи т, что р авн одей ствую щ ая всех сил, про­
ходящ и х через центр тяж ести , д о л ж н а быть р авн а нулю и сум м а
мом ентов всех сил, не п роходящ их через центр тяж ести, т а к ж е
д о л ж н а быть р авн а нулю. И н ач е говоря, не д о л ж н о быть сил,
вы зы ваю щ их линейное ускорени е сам ого центра тяж ести т ел а,
и не д ол ж н о бы ть м ом ентов сил, вы зы ваю щ их вращ ени е т ел а
вокруг его общ его ц ен тра тяж ести .
12 З а к а з № 587
177
К внеш ним силам , постоянно действую щ им на тело при не­
п одвиж ном его полож ении, о тносятся: сила тяж ести т е л а (дей ­
ствие притяж ен ия зем ли ) и р е ак ц и я опоры (противодействие
д авлению тела на опору).
С ила тяж ести т е л а всегда проходит через центр тяж ести тела;
в н аи более простом случае и о п орная р еак ц и я проходит через»
центр тяж ести тела. Т огда су м м а их р авн а нулю и их моменты
вращ ения тож е равны нулю.
В заим одействие сил несколько слож нее, когда сила т я ж е с т и
не проходит через опору. Т о гда о б р азу ется мом ент силы тяж ести
тела. В этом сл у чае необходим другой противодействую щ ий ему
момент, которы й бы у р авн о веси л его.
В сякое неподвиж ное п олож ение т е л а есть р е зу л ьта т р авн о ­
весия сил. О дн ако это р авн о веси е бы вает различны м : по во з­
мож ностям сохранения уравновеш енного п олож ен ия в зави си ­
мости от условий р азл и ч аю т безр азл и чн о е, устойчивое и неустой­
чивое равновесие.
Б е з р а з л и ч н о е р авн овеси е х ар ак тер н о тем , что т е л у
м ож но п ри давать лю бы е п олож ен ия и оно будет с о х р ан ять р а в ­
новесие. В этом случае оп о р н ая р еак ц и я при лю бом положении*
тел а всегда проходит через общ ий центр тяж ести тел а. С пере­
меной полож ения тела его центр тяж ести не поднимается и не
оп ускается. Такое р авн овеси е х ар ак тер н о , наприм ер, д л я п р а ­
вильного однородного ш а р а , л еж ащ его на гори зон тальн ой по­
верхности. К а к ни поверни ш ар , всегда опора будет строго под.
центром тяж ести. Ш ар и при лю бом полож ении будет в р авн о ­
весии (рис. 88, а). В физических упраж н ен и ях этот вид равнове­
сия почти не встречается.
У с т о й ч и в о е равн овеси е х ар ак тер н о тем, что при любом*
перемещ ении т ел а (из п олож ен ия р авн овеси я) возни каю т мо­
менты сил, возвр ащ аю щ и е тело в п реж н ее п олож ение р авн о ве­
сия. Л ю бы е перем ещ ения с о п р о во ж д аю тся подним анием общ е­
го ц ен тра тяж ести в более вы сокое полож ение. Н апри м ер, есл ц
отклонить подвеш енный м а я т н и к в лю бую сторону, то его линиятяж ести отодвинется от точки опоры О (точки п о д веса). П о я ви т­
ся плечо силы (а) и, следовательн о, возникнет м ом ент силы т я ­
ж ести. О бщ ий центр тяж ести т ел а при этом зай м ет более вы со­
кое положение. Возникший вследствие отклонения маятника»
мом ент силы тяж ести будет в о зв р а щ а ть его в п реж н ее п о ло ж е­
ние (рис. 88, б).
Т аков ж е м еханизм устойчивости известной детской игрушки>
«В анька-встанька». Ц ентр тяж ести всей фигурки ( О) здесь р ас­
полож ен ниж е ц ен тр а кривизны его основан ия (5 ) . П оэтом у при
отклонении ф игурки в лю бое п олож ение ее общ ий центр т я ж е ­
сти оказы вается не н ад точкой опоры, а в стороне и зан им ает бо­
лее вы сокое п олож ение (О 1). С ледовательн о, из лю бого п о ло ж е­
ния мом ент силы тяж ести ( Р\а) будет во зв р а щ а ть ф и гурку в ис­
ходное п олож ение (рис. 88, в) .
К ак видно, устойчивое равновесие м ож ет быть и при верх­
178
ней и при ниж ней опоре. Устойчивое р авн овеси е при верхней
опоре очень часто им еет место в ги м н астических у п р аж н ен и ях
к л снарядах.
Н е у с т о й ч и в о е равн овеси е х а р ак те р н о тем, что при не­
значительном изменении п о ло ж ен ия возни каю т моменты сил,
нызывающ ие дал ьн ей ш ее отклонение т ел а от п олож ен ия р а в ­
новесия, причем мом ент этих сил при дал ьн ей ш ем отклонении
унеличивается. В это вр ем я общ ий центр тяж ести т ел а из более
имсокого п олож ен ия переходит в более низкое полож ение. Н а ­
пример, если ш ест, у равновеш енны й в вертикальн ом полож ении,
м=о
Рис. 88. Виды равновесия неизменяемого тела:
а) б е зр а зл и ч н о е , б)
и в) у стой ч и вое, г) неустойчивое
глегка отклонить от этого п олож ен ия в лю бую сторону, то его
линия тяж ести отодвинется от точки опоры (точки у п о р а), по­
явится плечо силы ( а) и возникнет момент силы тяж ести, стрем я­
щийся вы звать ещ е больш ий н акл о н ш еста. О бщ ий центр т я ж е ­
сти ш еста в это врем я о п у скается все н иж е и ниж е. С и л а т я ж е ­
сти, таким обр азо м , действует в сторону д альн ей ш его движ ени я
от полож ения р авн овеси я (рис. 88, г).
Если при наруш ении устойчивого равновесия возникаю т мо­
менты сил, стремящ иеся вернуть т е л о в полож ение равновесия
(рис. 89, а), то при наруш ении неустойчивого равновесия возникшот моменты сил, препятствую щ ие возвращ ению тела в п р еж ­
нее полож ение равновесия (рис. 89, б ).
И так, устойчивое равновесие бы вает во всех случаях верхней
опоры, когда точка опоры р асп олагается вы ш е общ его центра т я ­
жести и находится н а линии тяж ести тела. В озмож но устойчивое
равновесие и при нескольких то чках подвеса. Тогда равнодейству­
ющая всех реакций опоры совпадает с линией тяж ести.
К случаям устойчивого равновесия относятся и полож ения с
иижией опорой, при которых общ ий центр тяж ести располагается
плд площ адью опоры так, что линия тяж ести проходит через пло­
179
щ адь опоры (рис. 89, в) , а центр тяж ести при изменении положа*
ния тела поднимается выше. В этих случаях тело, небольш им нак­
лоном выведенное из полож ения равновесия, во звр ащ ается в ис
ходное полож ение равновесия под действием возникаю щ его мо
мента силы тяж ести (рис. 89, г). К огда при наклоне тела линии
тяж ести достигнет края бывш ей площ ади опоры, то мож ет во:»
никнуть неустойчивое равновесие (рис. 89, д ) . Н о к ак только ли
ния тяж ести вы йдет з а пределы опоры, равновесие вновь нару­
шится
а
в
б
'-ч
д
Р и с . 89. М о м ен ты с и л п ри н ар у ш ен и и р а в н о в е с и я :
а ) и г) во зв р ащ е н и е в усто йч иво е равн овесие, 0 ) потеря неустой чивого равно*
веси я, а) усто йч иво е р авн овеси е, д ) неустой чивое равн овесие
Н еустойчивое равновесие бы вает во всех случаях, когда <>г»
щий центр тяж ести тела находится н ад точкой опоры, линия тя­
ж ести проходит через точку опоры, а центр тяж ести при и з м т г
нии полож ения тела опускается ниже.
С ледовательно, устойчивое равновесие м ож ет быть и при
верхней и при ниж ней опоре, а неустойчивое равновесие — толь
ко при нижней опоре.
К огда тело имеет площ адь опоры, располож енную ниж е общо
го центра тяж ести, тогда его устойчивость зависит от взаимной»
располож ения общ его центра тяж ести и площ ади опоры.
180
г
П лощ адь опоры образуется опорными поверхностями и вклю ­
чает п лощ адь поверхности м еж ду ними. Чем больш е раздвинуты
| опорные конечности, тем больш е п лощ адь опоры тела. Чтобы уве­
л и ч и т ь площ адь опоры, смещ аю т точку опоры в ту ж е сторону.
При стоянии босиком край площ ади опоры , находится на 1Уз—
2 см кнутри от границы опорной поверхности (рис. 90, а), так к ак
Iмягкие ткани края стопы не могут служ ить спорой.
Р ан то в ая обувь, напротив, увеличивает площ адь опоры (рис.
! 90, б). П лощ адь опоры на фигурном коньке, имеющем дугообраз-
Рис. 90. П лощ адь опоры:
• ) стоя б о сиком , б) сто я в л ы ж н о й
гоночной об уви, в) в пол ож ени и «нож н ицы » при
взятии ш танги на гр у д ь, г) на ф игурн ом к о н ьк е, д ) на гоночной л ы ж е , е) на с л а л о м -
ную форму, очень м ал а (рис. 90, г ). И спользование л ы ж при у с­
ловии соответствую щ его крепления лы ж и обуви увеличивает
•площадь опоры в соответственном направлении (рис. 90, д, е).
Известно, что если центр тяж ести тела располож ен выше, т о
нужно наклонить тело на меньший угол, чтобы линия тяж ести
вышла за пределы площ ади опоры. Если расстояние от проекции
центра тяж ести до границы площ ади опоры в каком-либо на­
правлении меньше, чем в других, то в этом направлении мож но
быстрее вывести линию тяж ести за пределы площ ади опоры.
Таким образом , устойчивость тела при нижней опоре зави сит
от высоты располож ения центра тяж ести и расстояния от проек­
ции центра тяж ести на площ адь опоры до соответствующ ей гр а ­
ницы площ ади опоры. У словия устойчивости могут быть соеди­
нены в понятие у г о л у с т о й ч и в о с т и ( а ) . Этот угол обр а­
зован лин.ией тяж ести и линией, соединяю щ ей центр тяж ести с
соответствующ ей точкой границы площ ади опоры. В разны х напраилспиях расстояние от проекции центра тяж ести до границы
181
площ ади опоры мож ет быть различны м. С ледовательно, и степень
устойчивости в различны х н ап равлен и ях мож ет быть различной
(рис. 91).
При физических у праж нениях бы вает необходимо л иб о обес­
печить большую устойчивость в известном направлении (напри­
мер, стойка при борьбе), либо, наоборот, получить возмож ность
быстрого выхода из равновесия (например, стартовое полож ение).
Д л я этого приним аю т тако е поло­
ж ение, при котором проекция
ц ентра
тяж ести соответственно
отдал яется или п рибли ж ается к
границе площ ади опоры и и зм е­
няется вы сота располож ения об­
щего центра тяж ести тела. П ри и з­
менении полож ения центра тя ж е с ­
ти н ад опорой или изменении п ло ­
щ ади опоры изменяю тся условия
р авновесия. П оэтому не всегда
более низкое полож ение общ его
центра тяж ести т ел а дает боль­
ший угол устойчивости (н апри ­
мер, в полож ении низкого старта
в направлении вп еред).
Рис. 91. Углы устойчивости тела
Д о сих пор рассм атривались
а! и аг) при показе задней
подножки
случаи
взаим одействия
только
сил тяж ести и реакции опоры,
располож енны х на одной линии. В теле человека эти усло­
вия в огромном больш инстве случаев дополняю тся налож ением
с и л с в я з и сам ого двигательного ап п ар ата (тяга связок и осо-]бепно мы ш ц), когда силы тяж ести частей т ел а не проходят через
их опору. В этих случаях уравновеш иваю тся не только и не столь-ко силы тяж ести и опорные реакции, сколько моменты сил тяж ести] |
и моменты сил тяги связо к и мышц. О тдельны е части тела челове- I
к а уравновеш иваю тся к а к рычаги, на которые действую т силы
тяж ести и уравновеш иваю щ ие их силы мышечной тяги. Точками
опоры ры чагов сл у ж ат суставы .
Тело человека не п редставляет собой неизменяемое тело.
С точки зрения механики его надо рассм атривать как очень сл о ж ­
ную систему подвижных ры чагов с сотнями действую щ их сил. По-«
этому нельзя упрощ ать условия равновесия человеческого тела
и сводить их только к рассмотрению располож ения общ его центра
тяж ести тела и опоры всего тела, к а к делаю т д л я неизменяемого
тела.
В равновесии человеческого тела наибольш ую трудность пред­
с тав ляет превращ ение подвижной системы частей тела в относи­
тельно неподвиж ное «неизменяемое» тело. Д ы хательн ы е движ ения
и перемещ ение крови по сосудам создаю т колебания полож ения
общ его центра тяж ести тела человека. Н апряж ен и я мышц не стро­
го постоянны; в сам ом неподвиж ном полож ении все врем я име-
ется хотя бы незначительное, но непрерывное движ ение частей
тела (например, д а ж е в момент прицеливания при стрельбе
-леж а). Н евозм ож ность абсолю тной неподвиж ности тела челове­
к а — одна из причин, затрудняю щ их сохранение равновесия.
Равновесие тела человека отличается от равновесия неизме­
няемых тел еще и тем, что при опасности перемещ ения общего
ц ентра тяж ести в н еж елаем ом н ап равлении человек м ож ет в
известных пределах сместить общий центр тяж ести тела в проти­
вополож ном направлении. Э то достигается при помощи так н азы ­
ваемы х к о м п е н с а т о р н ы х движ ений. Если человек возьмет
•груз в левую руку и, следовательно, общ ий центр тяж ести его
тела с грузом сместится влево, то, н акл о н яя вправо часть тела и
о твод я правую руку в сторону, он м ож ет сместить общий центр
тяж ести своего тела и груза вправо (рис. 9 2 ). Д л я компенсатор­
ных движ ений характерн о то, что они возникаю т одновременно с
движ ени ям и, которые могли бы наруш ить равновесие. В р езуль­
тате общ ий центр тяж ести не см ещ ается в н еж елаем ом н ап рав­
лении.
Угроза потери равновесия создается при действии внешних
сил на тело человека. Н априм ер, на тело л ы ж н и ка при свободном
■спуске на л ы ж а х по неровному склону действую т возникаю щ ие
переменные реакции опоры. Б ороться с потерей равновесия на л ы ­
ж а х в этом случае мож но при помощи ам ортизации толчков и ба­
л ансирован и я.
А м о р т и з а ц и я заклю чается в уступаю щ ей работе мышц,
которая постепенно ум еньш ает действие силы толчков. Б а л а н ­
с и р о в а н и е — движ ения, которые перемещ аю т общий центр т я ­
ж ести тела и опору относительно др у г друга. Эти движ ения
обеспечиваю т условия устойчивого равновесия, повыш аю т сте­
пень устойчивости тела. В частности, подводится опора под п а­
даю щ и й центр тяж ести или создается н овая опора дл я тела. Эти
случаи следует рассм атривать не к ак сохранение равновесия, а,
■скорее, как восстановление равновесия. А мортизация толчков и
•балансирование представляю т собой сл о ж н ы й (рефлекторный про­
цесс. Он вы полняется обычно автоматически, дл я чего необходимо
ка к соверш енство деятельности анализаторов, особенно проприоцепторс© (органов мыш ечного чувства, вестибулярного ап п а­
р а т а ), так и соверш енство реф лекторны х координационны х м еха­
низмов, которые обеспечивают соответствующ ую работу мышц.
С точки зрения механики, статические полож ения не вы зы ­
ваю т механической работы , т а к ка к действие силы не влечет
никаких перемещений. О днако дл я п оддерж ания полож ения р а в­
новесия человеческого тела в больш инстве случаев необходима
физиологическая работа мышц, в основном д л я обеспечения «неиз­
меняемости» тела (сохранения позы ). В ряде случаев она необхо­
ди м а д л я ам ортизации толчков, наруш аю щ их равновесие, и балансироваиия при изменении условий равновесия, например при сох­
ранении равновесия в стойке на одной руке на голове партнера.
П оследние требования в известной мере обеспечиваю тся ди нам и ­
183
ческой работой мышц, их уступаю щ ей и п реодолеваю щ ей
работой. С трого говоря, это относится у ж е не к статистике, а
к динамике.
Действительно, стати ка и ди н ам и ка физических упраж нений
не разделены резкой гранью. Статические полож ения переходят в
движ ения. П ри движ ениях человека многие части тела сохраняю т
друг относительно друга статические полож ения. Н о тем не менее
д л я более правильного использования законов статики и динамики
ц ел есо о бр азн о условно р аздел ьн о р а сс м а т ­
р и вать к а к статику, т а к и ди нам и ку ф изиче­
ских уп раж н ен и й, учиты вая, какой х а р ак те р
деятельн ости двигательного а п п а р ат а пре­
о б л ад ает.
Виды статических п олож ений при ф и зи ­
ческих упражнениях. И зу ч ая огром ное ко­
личество сам ы х разн о о бр азны х статических
полож ений, встречаю щ ихся при вы полнении
физических упраж нений, можно 'выделить
р яд особенностей, хар ак тер и зу ю щ и х эти по­
лож ения. И зучение таких общих особенно­
стей облегчает анал из лю бого статического
п олож ения.
П р еж д е ©сего все п олож ения мож но р а з­
делить на симметричные и асимметричные.
ные движ ения при пеП ри с и м м е т р и ч н ы х полож ениях р а ­
;реноске груза
бота двигательного апп арата .по п о ддер ж а­
нию полож ения одинакова дл я сим метрич­
ных частей тела. В а с и м м е т р и ч н ы х полож ениях приходит­
ся исследовать условия равновесия частей тела обеих его поло­
вин'; поскольку они не одинаковы.
П родольн ая ось тела, в первую очередь туловищ а, м ож ет н а ­
ходиться в пространстве под различны ми углам и к горизонту:
вертикально, горизонтально и наклонно. Во всех этих случаях
действие силы тяж ести и опорных реакций различно и вы зы вает
различное участие 'акти вн ой и пассивной частей двигательного
-аппарата. В ертикальное полож ение, в свою очередь, м ож ет бы ть
при положении тела головой вверх и головой вниз. Во всех н а ­
званны х случаях возм ож ны опоры верхняя, н иж н яя (точки опоры
располож ены выш е и ниж е О Ц Т ) и см еш анная.
Эти особенности р асп о л о ж ен и я в п ространстве могут отно­
ситься к а к ко всем у телу человека в целом, т а к и к отдельны м
частям тела. О дни части т ел а могут быть расп олож ен ы горизон­
тально, другие наклонно к горизонту. Одни могут иметь верхнюю
опору, другие — нижнюю. З н а я особенности работы двигатель­
ного апп арата по сохранению равновесия при соответствующ их
п олож ениях частей тела, легче изучить отдельны е статические
полож ен ия, к а к бы слож ны они ни были.
П оследовательн ость а н а л и з а статических полож ений. А нали з
статических п олож ений обл егчается, если вопросы, п о дл еж ащ и е
184
изучению, рассм атр и в аю тся в определенн ой логической п осле­
довательности. В связи с этим м ож н о н ам ети ть приблизительнуюсхему п оследовательности ан а л и за.
Д л я того, чтобы и зучать р аб о ту дви гател ьн о го а п п а р ат а при
определенном статическом полож ении, н еобходим о с н а ч а л а уточ­
нить это полож ение. Р а зб о р стати ческого п олож ения н ачинаю т
с выяснения взаимного расп олож ен и я частей т е л а , или п о з ы .
При этом отмечаю т, под каки м углом и в каки х с у ставах р асп о ­
лож ены друг относительно др у га части т ел а. Удобно п о л ь зо вать­
ся фотоснимком или графическим изображ ением позы в виде
схемы (схем ати ческая п о за ).
Д а л е е оп ределяю т расп о л о ж ен и е общ его цен тра тяжести:
тела, которое зависит ог масс частей тела и принятой позы. Н а
схем атической позе отм ечаю т центры тяж ести отдельны х частей
тела и общ ий центр тяж ести т ел а. П о лож ен ие общ его центра т я ­
жести тела оп ределяю т при помощ и одного из описанны х вы ш е
методов (граф ическим, аналитическим , уравновеш иванием мо­
дели). П олож ение центров тяж ести частей тела и всего тела у к а ­
жет на направление действия сил тяж ести, прилож енны х к соот­
ветствующим центрам тяжести.
Вслед за этим определяю т опору как отдельных частей тела,
так и всего т ел а в целом. Т очкам и споры частей т ел а с л у ж а т со ­
ответствую щ ие суставы . О пора всего т ел а п р ед ставл ен а теми
или иными м атери альны м и т е л а м и (н апри м ер, поверхностью'
земли, дорож кой, помостом, снарядом и пр.) или ж е окруж аю ­
щей средой (наприм ер, водой в б ассей н е). Б л и зк и к статическим
положениям, по характеру работы мышц, случаи сохранения
позы в безопорны е ф азы дви ж ен и я, нап рим ер, при группировке
в сальто, пры ж ке в воду, п ры ж ке на л ы ж а х с трам плина и др.
В этих случаях нет точек опоры, и поэтому не создается относи­
тельно них мом ентов сил тя ж ести ; происходит взаи м н ое у р а вн о ­
вешивание сил мышц, а такж е сил мыш ц с другими внутренними
силами (инерции частей тела) или внеш ними (сопротивления
во з д у х а ).
О пределив р асп олож ен и е ц ен тров тяж ести и опоры частей
тела и всего тела, п ереходят к рассм отрению сил тяж ести и
опорных реакций. По полученным данны м , о п ределяю т вид р а в ­
новесия (устойчивое, неустойчивое, безр азл и ч н о е). Э то очень
паж но дл я оп ределения особенностей статических полож ений.
Взаимодействие сил тяж ести и опорных реакций в основном х а ­
рактери зует условия равн овеси я и необходимую р аботу мышц
дл я п оддерж ан ия статического п олож ен ия. В частны х сл у ч аях —
при ниж ней п лощ ади о п о р ы —. необходим о р ассм атр и в ать сте­
пень устойчивости (угол устойчивости).
В первую очередь нуж но вы ясн ить услови я равн овеси я все­
го тела в целом. В заим ное расп о л о ж ен и е линии тяж ести всего
тела и его опоры позволит установить, у равн овеш иваю тся ли­
сила тяж ести и оп орная реак ц и я или создаю тся моменты в р а ­
щ ения. В последнем случае, естественно, необходимы ещ е силы,.
185.
которы е создаю т момент вр ащ ени я, действую щ ий в противопо­
л о ж н у ю сторону. П о у сл о ви ям равн овеси я моменты сил тяж ести
я уравновеш иваю щ их сил до л ж н ы бы ть равн ы по величине’ и
противополож ны по направлению . Обычно уравновеш иваю щ и­
м и силами с л у ж а т силы мыш ечной тяги и пассивного сопротив­
л е н и я двигательного а п п а р а т а (свя зо к и костей ск е л е т а ).
Д а л е е переходят к р азбору х ар ак тер а работы мышц. В стлтических полож ениях мЬж но р а зл и ч а ть три ви д а статической
работы мышц: у д е р ж и в а ю щ у ю работу мышц, когда их
моменты сил уравновеш иваю т моменты сил тяж ести соответствую
щ их частей тела; у к р е п л я ю щ у ю работу, когда силы тяжести
частей тела действую т вдоль продольной оси мышцы, ил
разры в, не вы зы вая соответствующ его момента силы тяжести,
ф и к с и р у ю щ у ю р аботу мышц, когда их нап ряж ен ие проти­
водействует н ап ряж ен иям мы ш ц-антагонистов и фиксирует сов­
местно с ними полож ение части тела (см. рис. 49).
У д ерж и в аю щ ая р а б о т а мы ш ц обычно бы вает в том случае,
когда часть т ел а за н и м а е т гори зон тальн ое или наклонное п оло­
ж ение, чем со здается м ом ент силы т яж ести этой части теля,
У креп л яю щ ая р а б о т а мы ш ц х ар ак те р н а д л я вер тикальн ого по­
лож ен и я частей т ел а при верхней опоре, когда силы тяж ести
к ак бы стремятся оторвать часть тела от выш ерасполож енной
опоры . Ф иксирую щ ая р а б о т а мы ш ц бы вает преимущ ественно
при ниж ней опоре, ко гд а мышцы способствую т у дер ж ан и ю ч а ­
стей тела в неустойчивом равновесии, а т а к ж е балансированию .
В известной степени укрепляю щ ая и фиксирую щ ая работа мыши
м ож ет бы ть и при наклон ны х полож ен иях частей т ел а к а к с
верхней, т а к и с ниж ней опорой.
Эти виды работы мы ш ц могут бы ть различны ми по величи­
не н ап ряж ен и й и ф изиологической хар ак тер и сти ке работы самих
мышц. Н апр яж ен и е, н аи больш ее по величине, обычно х а р а к т е р ­
но д л я удерж иваю щ ей р аботы ; н аи м еньш ее н ап р яж ен и е мы ш ц —
д л я ф иксирую щ ей р аботы . О дн ако во вр ем я п о д д ер ж ан и я р а в ­
новесия координационны е трудности, связанны е со взаимным сог­
ласованием напряж ений мы ш ц-антагонистов, могут быть очень
велики. По величине н ап р я ж ен и я и в координационном отно­
шении н аи более л е гк а у кр е п л я ю щ а я рабо та. О на облегчается
ещ е помощ ью со стороны пассивной части д в игательного ап п а­
р а т а (м ягких тканей су ставо в ).
Э то разделен и е статической р або ты мы ш ц на виды относи­
тельно условно. Ц ель тако го р азд ел ен и я — облегчить уточнение
задач, которые р азреш аю тся тягой мы ш ц при поддержании
с тати ческого п олож ен ия. П ри многих стати ческих полож ениях
больш инство мы ш ц н ап р яж ен о . Ч тобы оп редели ть, к аки е груп­
пы мыш ц играю т реш аю щ ую роль в поддерж ании какого-либо по­
лож ен и я, н уж но ясно п редстави ть себе причины, вы зы ваю щ ие
н ап ряж ен и е тех или ины х мышц.
О пределение действую щ их мышц и условий их работы зан и ­
м ает в ан а л и зе стати ческих полож ений, к а к и вообщ е в а н ал и зе
ф и зи ческих уп раж н ен и й, ц ен тр ал ьн о е место. Д л я к а ж д о го сочле­
н ен и я р ассм атр и в аю т у сл о ви я взаи м о дей стви я сил и н а о сн о ва­
нии полученных данн ы х д е л аю т закл ю ч ен ие о р або те мыши.
М ож но подсчитать моменты сил тяж ести , зн а я относительный
вес частей тел а, вес всего т е л а чел о века и р адиусы центров тя.жести отдельны х частей те л а . Т аки м о б р азо м , м ож но получить
момент силы тяж ести, стрем ящ и й ся сместить часть тела. М о­
менты сил всех мышц, у дер ж и ваю щ и х часть т е л а от паден ия,
равны м ом енту силы тя ж е с ти относительно одной и той ж е точ­
ки, поэтому нетрудно определить их сум м арную величину.
Но ещ е пет способов точного оп ределени я моментов силы
л яги отдельны х мышц, вхо д ящ и х в группу у дер ж и ваю щ и х мышц.
В одной группе мы ш ц могут бы ть р азл и ч н ы е силы тяги о тдель­
ных мы ш ц в зави сим ости от их р азм ер о в, их р азви ти я и от в о з­
бу ж дени я их в данны й мом ент. З д е с ь би о м ех ан и ка с помощ ью
•своих м етодов не в состоянии п р едстави ть точны х данны х. П р и ­
ходится ограничиваться общ ей качественной характеристикой
•напряжений, исходя из дан н ы х о располож ении мыш ц и воз­
м ож ной степени их участия.
У читы вая величины плеч сил мы ш ц в дан н о м полож ении,
д л и тел ьн ость сохранения п олож ен ия, количество мыш ц в гр у п ­
пе, их взаи м одей ствие и величину м ом ента силы тяж ести , мож но
д а т ь приближ енную х ар ак тер и сти ку условий работы мы ш ц с
то чки зрен и я физиологии.
Удобно д л я о п ределени я р аб о ты м ы ш ц п редстави ть себе, что
под действием силы тяж ести произош ло перем ещ ение части т ел а
в н ап равлен и и действи я силы тяж ести. П ри этом нетрудно у ста­
новить, каки е мы ш цы и к а к изм енили бы свою длину. Э то о п ре­
д е л я ю т по изменению р ассто я н и я м еж д у то чкам и прикрепления
концов данн ой мы ш цы при во о б р аж аем о м возм ож ном перем е­
щении части тела.
Т ак, н ап рим ер, если р у к а у д е р ж и в ае т с я отведенной в сторону
го ри зон тальн о в плечевом суставе, то под действием мом ента
■силы тяж ести всей руки м огло бы произойти ее приведение в пле­
чевом суставе. Т огда р а стян у ли сь бы мы ш цы -антагонисты , отзодящ и е плечо (надостная и вся дел ьто ви дн ая). М омент силы
тяж ести всей руки относительно клю чичн оакром и ального су ста­
ва при ф и ксированном п лечевом су ставе м ог бы повернуть л о ­
п ат к у ниж ним углом к позвоночнику. Т огда р астян ули сь бы
мы ш цы -антагонисты , поворачи ваю щ ие л о п атк у ниж ннм углом от
позвоночника (передняя зу бч атая и совместно действую щ ие верх­
ний и нижний пучки трапециевидной мы ш цы ). Р а с су ж д а я
таким ж е обр азо м , м ож но устан ови ть, что от о пускания клю чи­
цы и лопатки с плечом вниз удерж иваю т мышцы, поднимаю щ ие
вверх л опатку и ключицу (верхняя часть трапециевидной, боль­
ш а я и м а л а я ромбовидны е, п о дни м аю щ ая л о п атку и клю чич­
н ая часть грудиноключичнососцевидной мы ш цы ).
Таким образом , уд ер ж и в ает л опатку и плечо против дейст­
вия м ом ента силы т я ж е с ти всей руки вы ш е н а зв ан н а я группа
187
мышц, поднимаю щ их и поворачи ваю щ их л о п атку н ар у ж у и от­
водящ их плечо (рис. 93).
П ри таком ан ал и зе всегда необходим о им еть в виду в заи м о ­
действие групп мышц, особенно многосуставны х мышц; их дей­
ствие мож ет о траж аться и в соседних суставах. Удобно начинать
разбор работы мышц с равновесия частей тела, наиболее у дал ен ­
ных от опор, так к ак они своими силам и тяж ести действую т на ч а ­
сти тела, располож енные бли ж е к опоре.
О собенный интерес п р ед ставл я ет разбо р условий ды хан ия
при статических п олож ениях. В спом огательны е ды х ател ьн ы е
мышцы, которые
нап ряж ен ы
дл я у держ ан и я частей тела в
статических полож ениях, своим
напряж ением мешают ды хатель­
ным движ ениям , вплоть до пол­
ной их невозможности, В целом
ряде статических полож ений
вспомогательны е ды хательны е
мышцы (стенки ж ивота, плече­
вого пояса) своим напряж ением
резко ограничиваю т
разм ах
ды хательны х движений. В этих
случаях ды хательны е движ ения
сами сильно затрудняю т сохра­
нение статических полож ений.
работы мышц по уравновеш иванию
О днако бываю т такие статиче­
ские полож ения, которые обес­
печиваю т более эффективную
работу вспомогательны х ды хательны х мышц и создаю т наилучш ие
условия дл я дыхания. К ним относятся случаи фиксирования плеч
и плечевого пояса, позволяю щ ие вклю чаться в работу м аш цам ,
поднимающим грудную клетку к плечевому поясу (например, поза
отдыха боксера с руками на канатах р и нга).
Н а основании разо бр анн ы х данны х м ож но д а т ь общ ую оцен­
ку статического полож ения. В нее входит оценка условий р а вн о ­
весия, работы мыш ц и условий ды хания. Д а в а я оценку, н>жно
исходить из за д а ч и вы полнения физического у п раж н ен и я. И н а­
че нельзя определить, в какой степени особенности этого поло­
ж ени я отвечаю т за д а ч е физического уп раж н ен и я.
В р езул ьтате до л ж н ы бы ть сделаны выводы, д л я п рактики
ф изического воспитания: в каки х условиях и как в ы г о д н р р при­
менять это положение, какие могут быть ошибки и каковы их
источники, в чем ценность этого статического полож ения, как оно
вл и яет на разви тие о р ган и зм а, каковы его п олож ительны е и от­
ри цательны е стороны.
Выводы из р а зб о р а статического п олож ения имею т больш ую
ценность, если сам р а зб о р п реследует определенную цель, если
ан ал и з п роизводи тся с целью вы яснить ряд конкретны х воп­
росов.
188
Н и ж е будут рассм отрены особенн ости со х р ан ен и я равн овеси я
при верхней и ниж ней опоре на п рим ере р я д а полож ений, в ко­
торы х эти особенности хорош о вы раж ен ы .
Равновесие при верхней опоре
В случаях равновесия при верхней опоре возм ож ны в основ­
ном два вари ан та взаим одействия сил. Л и бо линии тяж ести тела
и частей тела проходят через опору и тогда нет вращ аю щ их мо­
ментов, т а к к а к плечи сил тя ж е с ти равн ы нулю . Л и б о линии т я ­
ж ести отдельны х частей т е л а не проходят через их опоры. Т огда
возникаю т моменты их сил тяж ести; д л я уравновеш ивания
их создаю тся моменты других сил. Ч ащ е всего это силы тяги
мышц, действую щ ие в противополож ном направлении.
В отдельных случаях иногда возникаю т моменты сил всего
тела. И наче говоря, если линии тяж ести не проходят через
опору, то дл я сохранения равновесия необходимы моменты
других внеш них сил, уравновеш иваю щ их моменты сил тяж ести
всего т ел а.
Р ассм о тр и м некоторы е виды стати ческих полож ений при
верхней опоре, которы е р азл и ч аю тся р асп олож ен и ем в прост­
ран стве всего т ел а относительно горизонта и опоры. Н а после­
дую щ их рисунках представлены схематические позы с обозначе­
нием основных групп н апряж енны х мышц, с учетом их роли.
П ри в е р т и к а л ь н о м п олож ении т ел а головой вверх с вер х ­
ней опорой силы тяж ести действую т преим ущ ественно на р а з ­
рыв, ка к бы стр ем ясь о т о р в а т ь д р у г от д р у га все части тела, а
все тело — от верхней опоры . П рим ером тако го п олож ения мо­
ж ет служ и ть в и с на перекладине. В этом полож ении все
т е л о вы прям лен о, н есколько разогн уто в меж позвоночны х и т а ­
зобедренны х суставах, носки стоп оттянуты, руки вытянуты
н ад головой вверх и согнуты ми п альцам и кистей охватывают
п ерекл ади н у (рис. 9 4 ).
О бщ ий центр тяж ести т е л а р асп о л о ж ен в вер ти к ал ьн о й п ло ­
скости, в которой р асп о л о ж ен а и п ер екл адин а. Н али ц о типичны е
услови я устойчивого равн о веси я. П о д действием силы тяж ести
всего тела и опорной реакции перекладины пальцы кистей стре­
м ятся разо гн у ться. М оменты действи я этих сил у р авн о веш и в а­
ются м ом ентам и сил тяги мы ш ц сги бателей п альц ев, которы е со­
верш аю т у держ иваю щ ую р аботу. М ыш цы, переходящ ие через
лучезап ястн ы е, локтевы е и п лечевы е суставы , укр епл яю т эти су­
ставы , действуя против сил тяж ести н иж е расп олож ен н ы х ч ас­
тей т ел а (н а гр у зк а на р а зр ы в ).
П од действием силы т я ж е с т и ту л о ви щ а, головы и ниж них
конечностей при пассивном висе тело опустилось бы вниз м еж ­
д у плечевы ми суставам и . П ри этом произош ло бы дал ьн ей ш ее
подним ание плечевого пояса в грудиноклю чичны х су ставах , с
некоторы м
поворотом л о п а т о к ниж ним и у гл ам и
н ар у ж у .
В активном висе этом у п ротиводействую т моменты сил тяги
189
мышц, оп ускаю щ их плечевой пояс (особенно больш их грудн ы х,
широчайш их спины, передних зу бч аты х , н иж н их частей т р а п е ­
циевидных) и поворачиваю щ их лопатки внутрь(больш их ромбовидных совместно с малыми груд­
н ы м и ). В о всех случаях, когда туловищ е в поло­
ж ении ногами вииз к а к бы подвеш ено к верхним
конечностям, имеющим верхнюю или нижнюю*
опору, удерж иваю щ ую р аботу вы полняю т мыш ­
цы, о п у с к а ю щ и е плечевой пояс, которые как
бы с л у ж а т подвесами д л я остальны х частей тела.
П ри упорах, наприм ер, на параллельны х брусьях
ту л о ви щ е т а к ж е к а к бы подвеш ено к плечевым:
суставам . Здесь очень своеобразен механизм
«встречной» ротации: при фиксированны х кисти:
и ло п атке плечо мож ет п оворачиваться в плече­
вом суставе внутрь. В это ж е врем я происходит
супинация предплечья относительно плеча и луче­
локтевы х суставов. Такое «выключение» локтево­
го сустава позволяет приводящ им м ы ш цам плече­
вого сустава при больш их или длительны х н ап ря­
ж ен и ях в упоре у дер ж ивать разогнутое полож ение
в локтевом суставе по принципу работы мыш ц в
зам кнутой кинематической цепи.
Туловищ е в несколько разогнутом полож ении
ф иксировано мы ш цами общ ими разги бателям и
Рис. 94. Вис туловищ а, а т а к ж е отчасти мы ш цами ж ивота. Т а ­
на перекла­ зобедренны й и коленные суставы
ф иксированы
дине
(на мы ш цам и-антагонистам и (сгибателям и и р а зги ­
этом и пос­
бателям и в этих су ставах ). Р азги б ател и бедер
ледующих
у дер ж иваю т их от сгибания. К а к всегда, когда
рисунках
обозначены
носки стоп оттянуты, нап ряж ен ы сгибатели сто­
мышцы, со­ пы, к которы м относится с а м а я многочисленная
вершающ ие
преимущ ест­ группа мыш ц стопы (икроножные, « ам бал ови д­
ные, задн ие больш еберцовые, длинны е и короткие
венно рабо­
ту: удерж и ­
м алоберцовы е). Здесь имеет место своеобразноевающ ую —
взаимодействие двусуставны х мы ш ц нижних ко­
черным цве­
нечностей. Н апряж ен н ы е икронож ны е мышцы, от­
том, укреп­
тягивающие* носки стоп, стремятся согнуть колен ­
ляю щую —
продольной
ные суставы . Н апряж ен н ы е двусуставны е р а зги ­
ш триховкой,
батели тазобедренны х суставов т а к ж е стремятсяфиксирую ­
согнуть ноги в коленны х су ставах . В свою оче­
щую — по­
редь, четы рехглавы е
мы ш цы бедра, р а зги б а ю ­
перечной
штриховкой)
щие ноги в коленных суставах, стремятся согнуть
их в тазобедренны х суставах. В голеностопных су­
ставах н апряж ены растянуты е до отказа при оттягивании носков
стоп разги батели в этих суставах (передние больш еберцовые,
длинны е разгибатели п альцев и большого п ал ьц а).
П ри более зн ачи тельн ом разги бан и и т е л а его общ ий центр
тяж ести см ещ ается н азад . Н о т а к к а к он при устойчивом р а з н о 190
весии не вы ходит из п лоскости опоры, то все тело ком п енсато|
но несколько смещ ено вп еред. Г р у д н ая к л е т к а в висе нескольи
растян ута в вер ти к ал ьн о м н ап р авл ен и и. В верх ее тян у т раст!
нутые мы ш цы , оп ускаю щ и е плечевой п о яс и п о во р а ч и ва ю т^
лопатки вн утрь (особенно больш ие и м а л ы е гр у дн ы е). В низ *
тянут растян уты е мы ш цы ж и в о та, п р ям ы е и отчасти вн утрен щ
и н аруж ны е косые. О днако нап ряж ен ие всех этих мыш ц т \/11
статочно, д л я того чтобы в ы зва т ь сущ ественны е з а т р у д н и т
в ды хан ии , несм отря н а то, что все ды хательны е д в и ж е т;
ограничены.
Таки м о бр азо м , вер ти к ал ьн ы е п о ло ж ен ия при верхней опо|
головой вверх характери зую тся преимущ ественно укрешпи
I щей работой мыш ц, противодействую щ их силе тяж ести на ра
рыв, н езначительной ф иксирую щ ей работой мышц, с о х р ан я ю т !
требуем ую ф орм у те л а , и у д ер ж и в аю щ ей работой мы ш ц пал
цев, осущ ествляю щ их х в а т за опору, и особенно мышц, опуска!
т и х плечевой пояс.
П ри г о р и з о н т а л ь н ы х п о лож ен иях т е л а силы тяж ес'
т ела, действуя под п рям ы м углом к п родольной оси тела, имеч
наибольш ий м ом ент силы тяж ести . Э то тр еб у ет и наиболы ш
удерж иваю щ ей р або ты соответствую щ их мышц, с о зд а ю т :
уравновеш иваю щ ие моменты. К ак пример тако го полож ения, р |
берем г о р и з о н т а л ь н ы й в и с с з а д и
на п ерекладп
(рис. 9 5 ). В этом полож ен ии все тело вы прям лен о и р асп о л о »
но гори зон тальн о, спиной вверх. Т ело н есколько разо гн у то в ме:
позвоночных су ст а в а х и носки стоп оттянуты . Руки, разогнут:
в плечевых с у ставах под углом до 40— 50° к оси тела, удер»
ваю т вес т е л а при помощ и х в а т а согнуты ми п ал ьц ам и кистей
перекладину.
Общий центр тяж ести тела смещен несколько кзади благода
разогн утом у полож ению р у к и расп о л о ж ен в вертикальн ой ш
скости перекладины. М ыш цы-сгибатели стоп, действуя прот
момента сил тяж ести стоп и сопротивления мы ш ц-разгиба'
лей стоп, фиксируют оттянутыми носки стоп. Коленны е ■
ставы под действием сил тя ж е с ти стоп и голеней не могут да;
ш е п ереразо гн у ться. Н о н а коленны е суставы действую т е:
силы тяги и кронож ны х мы ш ц, а т а к ж е д вусуставны х р а зги б а 1
лей бедра в тазобедренны х суставах, удерж иваю щ их вмесп
больш ими ягодичны ми м ы ш цам и бед р а, голени и стопы от 01
скан и я (сги бани я) в тазо б ед р ен н ы х су ставах . В связи с э?
напрягаю тся и четы рехглавы е мышцы бедра, противодейству
щие сги бател ям голени в коленны х су ставах .
П озвоночны й столб под действием м ом ентов сил тяж ес
н иж н их конечностей, т а з а и ниж них отделов ту л о ви щ а стремит
согнуться. З н ач и тел ьн у ю у держ иваю щ ую р або ту вы полня
м ы ш цы -разгибатели туловищ а. М оменты сил тяги этих мы!
у равн овеш и ваю т м ом енты сил т яж ести всех частей т ел а, рас*
л о ж ен н ы х го р и зо н тал ьн о в сторону стоп. Г олова под действ и
м ом енту силы тяж ести стрем и тся опуститься вниз. От сгибан
ее в шейных и атлантозаты лочном суставах у держ иваю т задние
мышцы головы и шеи.
П од действием мом ентов силы тяж ести всего т ел а (кроме
верхних конечностей) ту л о ви щ е стрем и тся ка к бы ото р ваться от
лопаток. Этому меш аю т растянуты е
мышцы, о т в о д я щ и е
лопатки от позвоночника (больш ие и м алы е грудные и отчасти
п ередние зу б ч а ты е). И м енно эти мышцы своим н ап ряж ен ием
у д ер ж и в аю т лопатки от д ал ьн ей ш его см ещ ения кзад и . П о при
зн ачи тельн ы х н агр у зках , п риходящ и хся на лопатки , напрягаю т*
ся все мышцы, соединяю щ ие лопатки с туловищ ем . Эти мышцы,
ка к растяж ки , приж имаю т лопатки к грудной клетке и фикси­
рую т их.
Рис. 95. Горизонтальный вис сзади на
перекладине
Т уловищ е с головой и ниж н им и конечностями, подвеш енное
в плечевы х су ставах , можно* ра сс м а тр и в а ть к а к ры чаг первого
рода. О дн ако плечо этого р ы ч ага со стороны ног имеет нам ного
больш ий мом ент силы тяж ести , чем плечо со стороны головы.
М ом ент силы тяж ести н иж ней части т ел а у р авн о веш и вается мо­
ментом силы тяж ести верхней части (располож енной в сторону
головы от плечевы х су ст а в о в ), а т а к ж е мом ентом силы тяги
мышц, сгибаю щ их плечи в плечевых су ставах . В этом п о ло ж е­
нии н аи более сильны е мыш цы плечевых суставов — больш ие
грудны е и ш ирочайш ие мыш цы спины — растян уты значительно
и н ап ряж ен ы . И м пом огаю т в удер ж иваю щ ей р або те передние
ч^сти дельтовидны х мышц и отчасти длинны е головки д в у гл а­
вых мыш ц плеча и клю воплечевые. О дн ако напрягаю тся такж е
и все остальн ы е мы ш цы , о кр у ж аю щ и е плечевы е суставы . Они,
с одной стороны, вы полняю т укрепляю щ ую работу, противодейст­
вуя силе тяж ести (на р а зр ы в ), с другой стороны, фиксируют
совместны м н ап р яж ен ием плечевы е суставы .
К ак и в висе, в этом сл у ч ае локтевы е и л у чезап ястны е с у ста­
вы укрепляю тся переходящ ими через них мы ш цами, а сгибатели
п альц ев уд ер ж и в аю т последние от р азги бани я.
Д л я д ы хан ия здесь со зд аю тся более слож н ы е услови я, чем
при верти к ал ьн о м висе. Б о л ее зн ачи тельн о н ап р яж ен н ы е вспо­
могательные ды хательны е мышцы (больш ие и м алы е грудные и
др.) фиксируют грудную клетку, более неподвижно. М ышцы
ж ивота содруж ественно с мы ш цам и спины зн ачи тельн о н а п р я га ­
ются, ф и ксируя позвоночный столб. Чем лучш е подготовлен гим ­
наст, чем больш е сила его мы ш ц, чем лучш е он ими владеет,
тем легче при подобны х стати ческих п олож ен иях исклю чать
лиш ние нап ряж ен ия мышц и свободнее ды ш ать за счет основ­
ных ды хательны х мышц — ди аф рагм ы и мышц ж ивота. М енее
подготовленны е гимнасты вы нуж ден ы за м ы к а ть голосовую щель,
повы ш ая внутригрудное давл ен и е (н атуж и ван и е) за счет н ап р я ­
ж ения мы ш ц вы доха. Э то с о зд а е т лучш ую фиксацию грудной
клетки, обл егчает ф и ксирован ие л о п ато к и ул учш ает условия
работы для мыш ц-сгибателей плечевых суставов. Ясно, что
излиш нее н атуж и ван и е отриц ател ьн о вл и яет на вы полнение по­
следую щ их элем ентов в ком бинации.
Таким образом , гори зон тальн ы е п олож ен ия при верхней
опоре х арак тери зую тся значи тельн ой удерж иваю щ ей работой
мышц, противодействующих наибольш им моментам сил тяж ести,
действую щ их на изгиб, некоторой фиксирую щ ей работой мышц
и отчасти укрепляю щ ей работой. В зависим ости от полож ения
тела — лицом вниз или вверх — н ап ряж ен ы мышцы, отводящ ие
или п риводящ ие плечевой пояс к позвоночнику.
П ри в е р т и к а л ь н ы х полож ен иях тела с верхней опорой
головой вниз, наприм ер в и с е н а к о л ь ц а х
прогнув­
ш и с ь , . силы тяж ести действую т на разры в только в отнош ении
суставов рук (рис. 96). О с та л ьн а я м асса т е л а имеет опору на
плечевые суставы , расп олож ен н ы е н иж е ее.
Эти части тела,
имея нижнюю опору, притом очень ограниченную (оси суста­
во в ), н аходятся в неустойчивом равн овеси и . Т уловищ е стрем и т­
ся опуститься м еж ду плечевыми суставами, и удерж иваю щ ую
работу здесь вы полняю т мышцы, п о д н и м а ю щ и е плечевой
пояс. Б ольш инство мыш ц тулови щ а и конечностей, п оддерж и вая
неустойчивое равновесие, вы полн яет ф иксирую щ ую и отчасти
уд ерж иваю щ ую работу. В этом полож ении органы брюш ной по­
лости д авя т на ди аф рагм у и несколько затрудняю т этим вдох.
В ыдох облегчен давл ени ем т яж ести тела на грудную клетку. В
целом ф и ксац и я грудной клетки при опоре больш ей массы т ел а
на плечевой пояс несколько за т р у д н я е т ды хание. П роисходит
перераспределение крови: переполнение с о с\д о в верхней поло­
вины тела, прилив крови к головном у мозгу. В р езул ьтате много­
кратны х повторений этого и подобны х полож ений головой вниз
вы раб аты в аю тся соответствую щ ие сосудистые рефлексы . П ро­
свет сосудов верхней половины т ел а в этом полож ении ум ен ьш а­
ется и такой прилив крови к голове, к а к у новичков, у трени ро­
ванны х гимнастов не н абл ю д ается.
Во многих статических полож ен иях при физических у п р а ж ­
нениях не все части тела расп олож ен ы в одном .н ап равл ен и и .
В этих случаях р аб о та мы ш ц соответствую щ их частей т ел а
отл и ч ается харак терн ы м и особенностями, свойственны ми таким
192
13^Э аказ К* 587.
193
п олож ениям . Т ак, н ап рим ер, при у г л е в в и с е н иж ние конеч<
ом
ности расп о л агаю тся гори зон тальн о, почти под прям ы м углом
к туловищ у. В это врем я вер х н яя половина тела н аходится почти
ТИ
)ев вертикальном полож ении, при х вате п ал ьц ам и кистей з а пере*
кладыну (рис. 97, а ). Туловищ е с рукам и о тклоняется от верти­
кали, а угол тазобедренны х суставов становится
меньш е прямого. Это объясняется тем, что общий
центр тяж ести тела в позе «угол» перем ещ ается впе­
р ед и вверх. П ри устойчивом равновесии с верхней
опорой общий центр тяж ести тела расп олагается и
вертикальной плоскости перекладины. В связи с
этим все тело компенсаторно отклоняется н азад.
М ышцы ниж них конечностей вы полняю т удер­
ж иваю щ ую работу в тазобедренны х и коленных су­
ставах. С гибатели стопы оттягиваю т носки, действуя
вместе с силами тяж ести стоп против сопротивления
мышц и связо к ты ла стоп. М оменты сил тяж ести
всех частей нижних конечностей при их горизонталь­
ном полож ении наибольш ие. Эти моменты стремятся
за счет разги бани я поясничного отдела позвоночно­
го столба опустить вниз таз. У держ иваю щ ая работа
мышц ж ивота, особенно прямых, а т а к ж е косых
мышц, обеспечивает удерж ание полож ения «угол».
М ышцы верхних конечностей напрягаю тся в об­
щем так, как при висе, разобранном выше.
П ри висе на гимнастической стенке (рис. 97, б ),
Рис. 96. Вис
когда сзади имеется опора, препятствую щ ая отодви­
на кольцах
прогнувшись ганию та за н азад, угол у дер ж ивать легче. В этих
условиях больш ие грудные мышцы менее напряж ены.
К ак и р свободном висе, н апряж ены все мышцы, опускаю щ ие пле­
чевой пояс, на которых туловищ е ка к бы подвеш ено к плечевым
суставам.
Д ы хан и е здесь больш е затруднено, чем при свободном висе,
т а к к ак зн ачи тельн о н ап ряж ен ны е мыш цы ж ивота не могут при­
н им ать больш ого участия в брю ш ном дыхании.
П ри горизонтальном полож ении нижних конечностей в п олож е­
нии угол в висе силы т яж ести затр у д н ял и сохранение оп ределен ­
ного полож ения, оди ако сущ ествую т полож ения, где силы т я ­
ж ести, напротив, способствую т его сохранению .
В полож ении в и с с о г н у в ш и с ь м асса туловищ а с н ога­
ми оп ирается па плечевые суставы (рис. 9 8 ). Йоги расп олож ен ы
н аклон но; момент силы тяж ести их больш ой. М оменты сил т я ж е ­
сти ног встречаю т противодействие растянуты х мышц, р а зги б а ­
телей тулови щ а, р азги бател ей ног в тазобедренн ы х и сгибателей
в коленных су ставах . Н еобходим о активное н ап р яж ен и е сги ба­
телей стоп дл я оттяги ван и я носков и четы рехглавы х мыш ц бедра
дл я противодействия тяге двусуставны х мыш ц-сгибателей колен­
ных суставов (двусуставиы х разгибателей бедра в тазобедрен­
ных с у ставах и икронож н ы х мышц, сгибаю щ их стопы ). С илы
194
I
И
- 1
т яж ести ног зд есь способствую т сохранению полож ен ия. Ш иро­
чайш ие мышцы спины у д ер ж и в аю т тул ови щ е относительно плоч.
В висе согнувш ись тулови щ е стрем и тся опуститься м еж ду
л опаткам и . В этом полож ении его уд ер ж и в аю т мышцы, п р и в о ­
д я щ и е лопатки . П ри сильно согнутом полож ении тулови щ а
создается некоторое затрудн ен и е дл я свободного вдоха с расш и ­
рением грудной полости при помощи оп ускан ия ди аф рагм ы .
Н е всегда стати ческие п олож ен ия требую т относительно не­
больш их н ап ряж ен и й мы ш ц. В отдельны х физических уп раж н е-
Рис. 97. У гсл в висе:
а) на пер е к л ад и н е , б) на гим насти ческой стенке
ниях, наприм ер, у г л е в у п о р е р у к и в с т о р о л ы, н ап р я ­
ж ения мышц долж ны быть предельными. Точки опоры отдалены
от линии тяж ести т е л а на всю дли ну верхней конечности
(рис. 9 9 ). М оменты сил т яж ести относительно точек опоры н аи ­
больш ие. П оэтом у н ап ряж ен и е мышц, опускаю щ их плечевой
пояс и приводящ их плечи, т а к ж е н аибольш ее. П ри удерж ан и и уг*
ла в полож ении упор руки в стороны д об авл яю тся ещ е трудн о­
сти в сохранении равн овеси я, когда часть тул ови щ а и т а з ком ­
п енсаторно отклоняю тся н азад , и в удерж ан и и т а за с ногами в
горизонтальном полож ении. И нтенсивность мыш ечных н а п р я ж е ­
ний при очень больших моментах сил тяж ести заставл яет содру*
жественно напрягаться все мышцы тела. К огда гимнаст мож ет
улы баться при выполнении этого уп раж нения, считают, что он об­
л а д а е т очень большой силой мы ш ц и умением ее использовать.
Равновесие при нижней опоре
Е равн овеси и при ниж ней опоре, к а к и при верхней опоре,
возм ож ны в основном два ва р и ан т а взаи м одей ствия сил: либо
линии тяж ести т е л а и частей т е л а непосредственно п роходят че13*
195
рез их опору и то гда нет мом ентов сил тяж ести , либо линии тя- В
ж ести отдельны х частей т е л а не проходят через их опору, возни- н
кают моменты сил тяж ести и тогда необходимы моменты других V
сил, внешних дл я этих частей тела, которые их уравновесили бы. Л
П ри ниж ней опоре центр тяж ести тела р асп о л агается выше Н
опоры. Если линия тяж ести проходит через малую поверхность) и
опоры, то небольш ое отклонен ие линии тяж ести т ел а в сторону, *
без изменения позы, вы зовет появление «=
момента сил тяж ести, которое еще боль- ^
ше увеличит это отклонение (неустойчи- ■
вое равн о веси е).
I
Когда центр тяж ести тела р асп олож ен ! ^
над более или менее значительной пло- 1
щ адью опоры, тогда перемещ ения линии |
тяж ести тела, без изменения позы, вызо-1 <1
в у т моменты сил тяж ести, возвращ аю щ ие |»
тело в преж нее полож ение
(устойчивое
равн овеси е). О днако возмож ны переме- (»
щ ения тела н ад опорой с компенсаторным I
изменением позы, в этом случае линия ]
тяж ести не б у д е т . выходить за пределы )
Рис. 98. Вис согнувшись
площ ади опоры. В этих случаях такж е <
сохраняется устойчивое равновесие.
].
Е сли при верхней опоре силы тяж ести действовали п реи м у­
щ ественно па разр ы в , то при ниж ней опоре они действую т пре­
имущественно на сж атие. К ак и в случаях равновесия при верх­
ней опоре, здесь в основном имею тся две задачи . С одной сторо­
ны, сохранить позу те л а , взаи м н ое расп олож ен и е его частей, с
другой стороны, сохран и ть п олож ение тел а, равн овеси е его в
целом относительно опоры.
Д л я сохранения позы необходимо равн овеси е к аж до й о тдел ь­
ной части т ел а, у равн овеш иван и е действия сил тяж ести з а счет
пассивных и активных сил двигательного апп ар ата. Д л я сохра­
нения полож ения всего тела необходимо у равн овеш иван и е всех
внеш них сил, действую щ их на тело.
{!
М ож но вы делить р я д типичных полож ений т ел а при ниж ней I |
опоре, отличающ ихся особенностями работы мыш ц и пассивной 1
части опорно-двигательного аппарата.
С переходом человека к прямохождению в е р т и к а л ь н о е
полож ение тела, головой вверх, стало типичным д л я чело­
века. П олож ен ие стоя в физических уп р аж н ен и ях в огром ном
количестве случаев используется как исходное положение. Д в и ­
ж ения в физических у праж нениях вклю чают в себя различны е
перемещ ения тела человека в вертикальн ом полож ении с мгно­
венными остановками и промежуточными полож ениями в движ е- '
нии при вертикальн ой ориентировке тела.
В качестве п рим ера вертикальн ого п олож ен ия при ниж ней
опоре рассм отрим полож ен ие в вертикальной с т о й к е «с м и р- { <
н о » (рис. 100). С обственно говоря, это единственное полож ен ие
| I
196
стояния, в котором строго оговорено располож ение члггсй тола.
М ногочисленные и сследователи , и зу ч ая р азн о о бр азн ы е поло­
ж ения при стоянии, п ы тались вы дели ть типичны е полож ения.
К мим относили т а к н азы ваем о е « н о рм альное полож ение», при
котором центры тяж ести всех частей тела н ах о дятся, как и оси
основных суставов, в одной поперечной плоскости (Ф и ш ер ). Н а
самом деле такой стойки практически не бывает и центры тя­
ж ести всех частей тела не м огут бы ть уравн овеш ены только со­
противлением костей скелета и опоры.
Т акж е м ало реальна так н азы ваем ая «неряш ливая стойка»,
при которой нет оп ределенн ы х требовани й к позе, кром е того,
Рис. 99. Угол в упоре на кольцах
руки в стороны
что линия тяж ести всего т ел а д о л ж н а проходить через -оси голе­
ностопных суставов. Л егко проверить, что стоять в таком полож е­
нии трудно, и в практике эта стойка такж е не встречается.
С тойка «смирно» х ар ак те р и зу е т ся следую щ им : голова д е р ­
ж и тся прям о, ш ея немного н аклон ена вперед, грудной киф оз
н есколько уменьш ен, а поясничны й ло р до з увеличен по ср ав н е­
нию со спокойным н ен апряж ен н ы м стоянием. Угол н акл о н а та*
за около 65°, в то врем я к ак при обычном стоянии он равен 40°.
Н оги вы прям лены в тазо бедр енн ы х и коленных су ставах , и нос­
ки развернуты под углом 60— 70°. П лечевой пояс несколько при­
веден к позвоночнику, руки вы прям лен ы и сл егк а п р иж аты к
туловищ у.
Если за ориентир п ринять поперечную плоскость, проходя»
щую через общ ий центр тяж ести , то голова о казы вается впереди
этой плоскости; позвоночный столб, н иж е седьм ого ш ейного поз­
вонка, — сзади е е ;'п о п е р е ч н о е оси тазобедренн ы х, коленных и
голеностопных суставов будут т а к ж е сзади ее, на все более уве­
личиваю щ ем ся расстоянии. Т аки м образом , продольная ось тела,
п роведенная от осей голеностопных суставов до темени, наклоне197
на вперед. Оси отдельных частей тела не л е ж а т в одной плоско­
сти. Ось головы вертикальн а, ось шеи наклонена вперед, ось туло­
вищ а наклонена назад, оси бедер и голеней наклонены вперед, но
не одинаково, в коленных суставах образуется угол, открытый
вперед (Риш е) (рис. 100, а ) .
Все части тела, кроме свободных верхних конечностей, имеют
нижнюю опору, а последние имеют верхнюю опору. У всех частей
тела, имеющих нижню ю опору (кром е стоп), линии тяж ести не
проходят через их опору, следовательно, есть плечо силы тяж ести,
действую т моменты силы тяж ести и нужны активные напряж ения
мыш ц д л я уравновеш ивания этих моментов. И наче говоря, если
части тела располагаю тся так, что их силы тяж ести образую т мо­
менты, то необходима удер ж и ваю щ ая р або та мыш ц д л я сохране­
ния равновесия.
Н ачнем с разбо р а условий равновесия головы, ка к части тела,
наиболее отдаленной от опоры, поскольку ее сила тяж ести дей ­
ствует на все ниж е располож енны е части тела, которые передаю т
ее давлени е на площ адь опоры тела. П ри вертикальном полож е­
нии головы, так как ее центр тяж ести располож ен в области ту­
рецкого седла, линия тяж ести проходит впереди атланто-заты лочного сочленения. П оэтому момент силы тяж ести головы стремится
наклонить ее вперед. У держ иваю щ ую работу производят мышцыразгибатели головы, а та к ж е шеи, уравновеш иваю щ ие момент си­
лы тяж ести головы (рис. 100, б).
Чтобы ясно п редставлять работу мышц, удерж иваю щ их позво­
ночный столб, надо иметь в виду два обстоятельства. Во-первых,
на позвоночный столб, через его шейный и верхний грудной от­
делы , действую т силы тяж ести плечевого пояса и свободных верх­
них конечностей, подвеш енных к этим отделам. Во-вторых, позво­
ночный столб не является ж естким звеном, а состоит из большого
количества отдельных звеньев (позвонков и межпозвоночных д и ­
сков). П оэтому следует учиты вать как действие отдельных частей
позвоночного столба на ниж ележ ащ ие его отделы, т а к и располо­
ж ение опоры этих частей позвоночного столба относительно их
сил тяж ести.
Н а всем протяж ении позвоночного столба значительны е массы
его отделов располож ены кпереди от тел позвонков. М ассы голо­
вы, плечевого пояса и верхних конечностей такж е располож ены
кпереди от точек опоры всех позвонков. П оэтому моменты сил
тяж ести стремятся согнуть позвоночный столб, а моменты сил
тяги м ы ш ц-разгибателей туловищ а у держ иваю т его от сгибания.
У этих мышц относительно малое плечо силы, и поэтому их н ап ря­
ж ение значительно.
П оскольку позвоночный столб имеет возмож ности боковых
наклонов и скручивания, при стоянии человека несколько н ап ря­
ж ены и мыш цы ж ивота, фиксирую щ ие туловищ е совместно с р а з­
гибателями. Л иш ь после довольно заметного наклона вперед
м ож но зам етить полное расслабление мыш ц ж ивота.
П лечевой пояс свободно подвеш ен н а мы ш цах, поднимающ их
198
плечевой пояс. О днако при полном их расслаблении он т* тилько
о п ускается, но и см ещ ается кпереди (отведен ие). С тал о Гши., при
положении «смирно» плечевой пояс удерж иваю т такж е мышцы»
приводящ ие лопатки к позвоночнику (ромбовидны е, средние ч«т
сти трапециевидны х). С вободные конечности слегка приж гиы к
туловищ у и бедрам л адоням и внутрь. Такой поворот ки п о й
объясняется преобладанием силы тяги мы ш ц пронаторов плечи
при обычном тонусе н ад сшюй тяги супинаторов плеча. Кроме
того, здесь действует и сила тяж ести, т а к к ак при полной супина­
ции в плечевом суставе центр т я ж е ­
сти всей свободной верхней конечно­
сти выходит в сторону из-под точки
опоры (плечевой сустав) и зан им ает
я
более высокое положение.
Л и н и я тяж ести вы ш е р а сп о л о ­
ж енных частей тела проходит близко
от поперечной оси тазобедренны х су­
ставов, несколько кпереди. Р а зг и б а ­
тели тазобедренны х суставов (бол ь­
шие ягодичные, двусуставны е мыш ­
цы задн их поверхностей бедер) име­
ют не очень больш ое плечо силы т я ­
ги, но все ж е больш ее, чем плечо
силы тяж ести верхней половины те­
ла, поэтому их нап ряж ен ие не очень
велико. В коленных суставах силы
тяж ести стремятся вы звать переразРис. 100. Стойка «смирно»:
гибание, чему противодействую т в ос­
а) схем а р асп ол ож ен и я осей частей
новном
боковые и крестообразны е
те л а , б) схем а участии мы ш ц 0 со­
хранении равн овесия
связки коленных суставов.
В голеностопных суставах мом ен­
ты сил тяжести, всего тела довольно значительны , поскольку ли­
ния тяж ести проходит вблизи от головок плюсневых костей. М ыш ­
цы -сгибатели стопы, особенно камбаловидны е, удерж иваю т от
разги бани я в голеностопных суставах. Р ассл абл ени е этих мышц
вы зы вает движ ение тела, которое имеет значение для первого
ш ага по команде «марш ». Л и н и я тяж ести всего тела бли зка к пе­
редней границе опоры, и устойчивость в этом направлении мала.
С тойка «смирно» именно и п редставляет собой полож ение готов­
ности к движ ению вперед.
Д л я сравнения остановимся на «удобной» стойке, при ко­
торой линия тяж ести расп ол ож ен а больш е кзади , нам ного б л и ­
ж е к оси голеностопных суставов (рис. 101).
Г олова зан и м ает менее вертикал ьн ое полож ение за счет не­
которого н акл он а ее вперед. П оэтом у мышцы задн ей поверх­
ности шеи менее сокращ ены и больш е напряж ены . Груд­
ной киф оз несколько увеличен, а поясничный л ордоз уменьш ен;
т а з меньше наклонен. Г рудн ая кл етка с увеличением грудного
ки ф оза стан ови тся более плоской и ребра п рибл и ж аю тся к поз-
I
199
воночнику. Таким
образом ,
м ы ш цы -разгибатели
туловищ а
меньш е укорочены и не т а к сильно н ап р яж ен ы , к ак при стойко
«смирно». Л иния тяж ести верхних отделов тела проходит сзади
тазобедренных суставов. С уменьш ением наклона таза угол р а з­
гибания тазобедренн ы х суставов п рибли ж ается к гр анице его
возм ож ного р а зм а х а движ ени й. П оэтом у начинаю т натяги ваться
связки, ограничиваю щ ие р азги бан и е в тазобедренн ы х суставах
(подвздош нобедренны е, сед ал и щ н о к ап су л ьн ы е и л о б ко в о кап ­
сульны е) .
М омент силы тяж ести в коленных и голеностопны х суставах
ум ен ьш ается за счет п р ибли ж ен ия линии тяж ести к оси суставов.
В целом при удобном стоянии нам ного меньш е н ап р яж ен и е
мышц, чем в стойке «смирно». Э то до стигается таким р асп о л о ж е­
нием частей тел а, когда их моменты силы тяж ести меньш е, в р а­
боту вклю чено пассивное сопротивление связок, а р аботаю щ ие
мышцы меньш е укорочены .
Ещ е меньш е н ап р яж ен ы мыш цы при асим м етричном удобном
стоянии. Вес тела переносится на одну ногу, т а з свободно опущ ен
в сторону свободной ноги; имеется приведение в тазобедренн ом
суставе опорной ноги, которая переразогнута в коленном суставе.
Т ак вы клю чается р або та мыш ц в коленны х и тазобедренн ы х су­
ставах. Туловищ е п олучает ком пенсаторны е боковы е и скр и вл е­
ния, по разм аху близкие к границе подвижности. С тало быть,
мышцы в этих о тдел ах передаю т часть силы тяги на р астяж ен и е
связкам и, кроме того, сам и в значительной мере используют п ас­
сивные силы сопроти влени я (рис. 102).
В «удобной» стойке больш е, чем в стойке «смирно», п роявляю т­
ся особенности осанки, ка к привычного естественного располо­
ж ен и я частей тел а. О с ан к а о п р едел яется в основном формой
позвоночного сто лб а и грудной клетки, полож ением головы и п ле­
чевого пояса и углом н аклона таза. П онимание м аханизм а под­
держ ан и я равновесия в стойке помогает разобраться во взаи м о­
действии частей тела, обусловливаю щ их осанку. С мещ ение голо­
вы и плечевого пояса вперед увеличивает их момент силы тяжести
и способствует больш ему сгибанию позвоночного столба. О днако
дело не только в механических взаимодействиях. Н екоторое рас­
слабление затылочных мыш ц и приводящ их мыш ц плечевогопояса и анатомически и функционально связано' с расслаблением
м ы ш ц-разгибателей туловищ а. С мещ ение головы
и плечевого
пояса н азад обычно способствует вы прямлению позвоночного
столба.
С увеличением у гл а н акл о н а т а за , к а к в стойке «смирно», см е­
щ ается вперед ниж ний отдел позвоночника, о п ускается передний?
край т а за , р астяги ваю тся мышцы ж иво та. К омпенсаторно вер х ­
н яя часть позвоночного столба отклоняется н а з а д дл я п о д д е р ж а ­
ния равновесия в п ередн е-заднем н аправлении. Это у вел и чи в ает
поясничный лордоз.
Д л и тел ьн о е р астяги ван и е одних мы ш ц и возм ож ность укоро­
чения д руги х п риводят не то л ько К стойком у изменению их д л и ­
2 00
ны, но и к образован и ю стереотип а мы ш ечны х н ап ряж ен ий . И т о
и другое п рев р ащ ает вн ач ал е случайны е, врем енны е изменения
полож ения в стойкие изм енен ия осанки.
П ри и сп равлении н еп равильностей осан ки необходим о, таким
о бразом , и воздействие на м ы ш ечно-связочны й ап п а р ат (укрепле­
ние одних мыш ц и р а стя ги ван и е д руги х мыш ц и связок) и в о з­
действие на цен трально-н ервн ы е регуляторны е механизм ы (вы ­
р а б о тк а устан овки на хорош ую осан ку, систем ати ческие н апом и­
нания, мобилизация воли и д р .).
Н а примере полож ения стоя удобно р а зо б р а т ь услови я д ы х а­
ния при подобны х вер ти к ал ьн ы х п о лож ен иях т ел а. Б о л ее вы ­
Рис. 101. «Удоб­
ная» стойка
Рис. 102. Асиммет­
ричное удобное
стояние
прям лен ное полож ение, у м ен ьш ая грудной ки ф оз, со здает л у ч­
шие условия д л я поднимания ребер при вдохе. Д ви ж ен и я вдоха
могут бы ть усилены за счет вклю чения всп ом огательны х мыш ц
вдоха, если заф и кси р о в ать плечевой пояс (поднять руки на го­
лову, вверх и в стороны, п остави ть руки на пояс, привести п ле­
чевой пояс к позвоночнику).
Д л и тел ьн ое стояние приводит к изменению не то л ько позы т е ­
ла, но и формы отдельны х его частей. У томленные мыш цы пере­
стаю т у д е р ж и в ать п олож ение «смирно», и стойка м ож ет п ер ей та
в «удобную », в которой мы ш цы меньш е н ап ряж ен ы . К ром е у ве ­
личения грудного ки ф оза, си л а тяж ести вы зы вает и уменьшениевысоты м еж позвоночны х хоящ ей и величины сводов стопы. Все
эти изменения в сум м е могут привести к укорочению дли ны тела
человека в течение дн я на н есколько сантим етров. П ри переноске
тяж естей , когда приходится в течение зн ачительной части дня
д е р ж ат ь груз на спине, это укорочение м ож ет дойти до 4— 6 см.
201
использовать д л я сохранения равновесия удерж иваю щ ую работу
мышц-сгибателей или разги бателей плечевых суставов.
П оскольку м ом ент-силы тяж ести тела относительно локтевых
суставов довольно значителен, м ы ш цы -разгибатели этих суста
вов вы полняю т удерж иваю щ ую работу. П ри больш ой площ ади
опоры, расп олагаю щ ей ся м еж д у предплечьям и, угол устойчиво­
сти тела больш е, чем при та к о й м алой опоре, к а к в стойке на
кистях.
П р и стойках с ногам и, согнуты ми в коленных су ставах , уве­
л ичиваю тся моменты сил тяж ести и
н апряж ение удерж иваю щ их мышц. Н о
за т о тело в таком полож ении легче
удерж ивать, т а к как координация нап­
ряж ен и й мы ш ц-антагонистов, фикси­
рующ их центры тяж ести частей тела
точно н ад их опорой, в неустойчивом
равновесии труднее. Н есм отря на боль­
ш ое нап ряж ен ие мышц, случаи р авн о ­
весия, при сочетании опоры с тягой
внутренней силы (р астяж ко й ), более
легки дл я выполнения, чем сохранение
неустойчивого равновесия с фиксацией
частей тела и балансированием.
Такие полож ения с наклонны м р ас­
полож ением частей т е л а часто встре­
чаю тся при физических упраж нениях.
Т ак, при полож ении с т а р т в в о д у
все части тела, кроме головы, за н и м а ­
ют более или менее наклонное полож е­
ние (рис. 105). Во всех суставах про­
исходит у держ иваю щ ая работа мышцантагонистов по отнош ению к действиям соответствую щ их мо­
ментов силы тяж ести.
Линия тяж ести всего т ел а проходит вблизи передней границы
п лощ ади опоры. М омент силы тяж ести всего т ел а относительно'
голеностопны х суставов у р авн о веш и в ается у дер ж и ваю щ ей р а б о ­
той сгибателей стоп в голеностопны х суставах. Если р ассл аби ть
эти мышцы, то тело с тан ет п ад а ть вперед и вы йдет из полож ения
устойчивого равновесия. В н ап равлении вперед тело имеет мини­
м альную устойчивость, что и со ставл яет одну из з а д а ч этого по­
л ож ен и я.
С воеобразн ы е взаи м о дей ствия мыш ц скл ад ы ваю тся при н а ­
личии нескольких опор д л я т ел а, когда его части вм есте с опо­
рой образую т з а м к н у т у ю
к и н е т и ч е с к у ю цепь. При
у п о р е л е ж а такой цепью сл у ж ат кисти, предплечья, плечи,,
плечевой пояс, позвоночный столб, таз, бедра, голени, стопы и
опора меж ду стопами и кистями (рис. 106).
При изменении одного из углов меж ду звеньями неизбеж но
происходит движ ение и в других подвижных соединениях звеньев
я
цепи. Т ак, при сгибании рук в л октевы х суставах они неизбеж но
разги баю тся в лучезап ястны х и плечевы х суставах, П ри сгибании
ног в коленных суставах изм еняю тся углы голеностопных и т а зо ­
бедренных суставов. Но в последнем случае возмож ны варианты :
ноги в тазобедренны х суставах могут либо сги баться, либо р а з­
гибаться, либо даж е сохранять свое полож ение. П ри возмож ности
таких вари ан тов уж е необходимы нап ряж ен ия мышц, которые
предупредили бы все варианты возмож ного перемещ ения. Так
возникаю т фиксирую щ ие н ап ряж ен и я всех мы ш ц, окруж аю щ их
суставы , исключающ ие возм ож ность лю бого вари ан та движений.
Н о здесь мож но вы делить наиболее н апряж енны е группы
мышц. Тело имеет опору в основном на голеностопные и плечевые
суставы . С ила тяж ести стрем и тся опустить подвиж ную цепь
звеньев тела м еж ду этими опорам и. И нач е говоря, стремится р а­
зогнуть тело в тазобедренны х суставах и суставах позвоночного
столба и согнуть в коленных. З д е с ь больш е всего и будут н ап ря­
ж ены мышцы передней поверхности т ел а, действую щ ие к а к с т я ж ­
ки свода.
Если разл о ж и ть силу тяж ести т ел а по н ап равл ен и ям , соеди­
няющим общий центр тяж ести тела с местами опоры, то полу­
чатся две составляю щ и е (/?[ и Я 2), которы е м ож но перенести в
эти точки. П олученные составляю щ ие, в свою очередь, можно р а з­
лож ить на горизонтальны е (С)| и (Зэ) и вертикальны е {Р\ и Р 2)
составляю щ ие. Горизонтальны е составляю щ ие представляю т со­
бой силы, стремящ иеся оттолкнуть опорные части тела друг от
друга. Им противодействуют силы трения; значительного н ап ря­
ж ения мышц для их сближ ения не требуется.
И наче обстоит дело, когда к силам , отталкиваю щ им опорные
части друг от друга, д о б а вл я ю тс я ещ е внутренние силы тела. П ри
п олож ении м о с т д у го о б р азн а я ф орм а тела сохран яется при
крайн ем смещ ении частей т е л а во многих с у ставах (рис. 107).
Т ак полностью разогнуты ноги в тазобедренны х суставах и гу.ловище в меж позвоночных, а та к ж е согнуты руки в плечевых су­
с т а в а х и лопатки повернуты н ар у ж у . В се мышцы и связки , про­
тиводействую щ ие крайн ем у полож ению , р астян уты до о т к а за и
(развиваю т зн ачи тельн ы е силы сопротивления.
Если точки опоры стоп и кистей заф иксированы , например,
на леж ащ ей на зем ле лестнице (рис. 107, б ), то силы тяги растя­
н уты х мышц и связок уравновеш иваю тся сопротивлением опор­
ны х реакций, не даю щ их отдалить места опоры друга от друга.
Если ж е силы трения (опорны е реакции) невелики, то необходи­
мо значительное, нап ряж ен ие мы ш ц-антагонистов растянуты м
мышцам.
К ак и в случае статических положений с верхней опорой, при
нижней опоре бываю т смеш анны е полож ения, когда, например,
все тело имеет нижнюю опору, а больш ая часть массы тела —
верхнюю. Н апример, в полож ении угол в упоре общий центр тя.жееги тела располож ен вы ш е опоры всего тела. Н о туловищ е с
нижними конечностями подвеш ено в плечевых суставах, имом
верхнюю опору, и находится в полож ении устойчивого равно*
весия.
Среди физических упраж нений — огромное количество поло­
жений статических, и подробно изучить их в кратком курсе
О
б
Рис. 107. Мост:
а) н а иолу, б) н а горизонтал ьной лестниц е
биомеханики невозмож но. П ри изучении статики физических
упраж нений необходимо усвоить общие условия равновесия тела
человека, последовательность р азбо р а статических полож ений и
закономерности основных видов статических полож ений, касаю ­
щ ихся как ориентировки частей тела и всего тела в пространстве,,
так и отношения их к опоре.
С татические п олож ен ия всего т ел а при физических у п р аж н е ­
ниях обычно п р едставл яю т собой либо исходные полож ения дл я
последую щ их движ ений, либо пром еж уточны е полож ения б дв и ­
ж ени ях, в виде остановки, либо конечные полож ения после з а ­
верш ения упраж н ен и й. Е^о врем я вы полнения движ ений нередко
отдельны е части т ел а бы ваю т неподвиж ны , обеспечивая опору
206
д л я дви ж ущ и хся частей тела. С тати ческие п о ло ж ен ия в этих слу­
чаях услож н яю тся за счет действи я сил инерции д виж ущ и хся ч а­
стей тела. П онять взаи м одей ствие внутренних и внеш них сил при
статических полож ениях мож но, лиш ь учиты вая задачи данного
физического уп раж н ен и я, у слови я, при которы х человек прини­
мает это полож ение, а т а к ж е п редш ествую щ ие и последую щ ие
д виж ени я, их связь со статическим полож ением .
В статических полож ениях всегда нужно вы делять нагрузки
на сж ати е, разры в, изгиб и скручи вани е, которы е п риходятся на
долю пассивной части двигател ьно го а п п а р ат а . С точки зрен ия
экономии мыш ечных сил ц ел есо о бр азн о та к о е расп ределен ие н а ­
грузки на пассивную часть дви гател ьн о го а п п а р ата .
К роме того, особое внимание нужно о бр ащ ать на условия со­
хранен ия равновесия, имея в виду услови я д ы хан ия, затр у д н е­
ния в кровообращ ении и особенно деятел ьн о сть ан ал и зато р о в и
координацию мыш ечных нап ряж ен ий , обеспечиваю щ их сохране­
ние равновесия.
Глава 7
ДИ НАМИК А Ф ИЗИ ЧЕСКИ Х УП РА Ж НЕНИЙ
Д и н ам и к а ф изических уп раж н ен и й изучает законом ерности
движ ени й отдельны х частей тела человека и всего т ел а человека
в пространстве при вы полнении ф изических упраж нений. При
д в и ж ен и ях человека силы, действую щ ие на его тело, вы зы ваю т
ускорени я. В р езу л ьтате этих ускорений тело человека из состо­
яния покоя (статическое полож ение) переходит в состояние
движ ени я, и зм еняется его скорость дви ж ен и я, п р екр ащ ается д в и ­
ж ение.
О Б Щ И Е С В Е Д Е Н И Я О Д В И Ж Е Н И И Ч ЕЛО ВЕК А
Д ви ж ен и я всего т ел а человека всегда р ассм атр и в аю тся как
относительные движ ения, т. е. движ ения относительно каких-то
других м атери альны х тел. Д в и ж е н и я отдельны х частей т е л а че­
л овека происходят относительно соседних частей тела. П ри их
взаим одействии возникаю т силы (тяги мышц, инерции и д р .), ко­
торые д л я каж дой части тела являются внешними силами. О дна­
ко дл я всего тела человека они остаю тся внутренними си­
лам и.
Д ви ж ен и я всего тела чел о века относительно окруж аю щ ей
среды зави сят от сил, которые возникаю т при взаимодействии
тел а человека и среды , в том числе и опоры. С илы, возникаю щ ие
м еж ду телом человека и м атер и ал ьн ы м и телам и о круж аю щ ей
среды, дл я ч е л о в е к а — всегда внешние силы.
Внутренние и внеш ние силы, совместно действуя на тело человека, вступаю т во взаимодействие друг с другом. Совместное их
действие и оп р едел яет возм ож ности и х а р ак те р движ ени й тела
человека.
Внутренние силы, и зм ен я я расп олож ен и е частей те л а , изме­
н яя позу, вы зы ваю т и зм енения действия тела человека на окр у ­
ж а ю щ у ю среду. С изм енением позы перем ещ ается общ ий центр
т яж ести и и зм еняю тся условия равновесия, при д виж ени ях с ус­
корением в о з н и к а ю т соответствую щ ие силы инерции. Э ти силы,
действуя на части т ел а человека, вы зы ваю т други е, реактивны е,
208
силы. Д ей ствуя н а оп ору, силы и нерци и вы зы ваю т со о тветству ­
ю щ ие опорны е реакции.
М еханическое движ ени е либо п ер ед ается от других д в и ж у ­
щ ихся тел, либо во зн и кает в р е зу л ьт а т е п р евр ащ ен и я других ви­
до в энергии в м еханическую . Т а к , э и е р т я биохим ических про­
цессов, происходящ их в м ы ш цах, п р ев р ащ а е тся в механическую
энергию тяги мышц.
Д в и ж е н и я частей т ел а ч ел о века к а к вр а щ а тел ь н ы е движ ени я
во к руг осей суставов вы зы ваю т инертное сопротивление масс
этих частей тела, которое х арактери зуется моментами инерции.
В еличина моментов инерции за ви с и т от м ассы движ ущ ейся ч а ­
сти тела, ее удаления от оси вращ ени я и величины углового уско­
рения. И зм енение каж до й из этих величин соответственно и зм е­
н яет и мом ент инерции. П ри физических уп р аж н ен и ях , которые
отличаю тся от обычных бы товы х движ ени й более зн ачительны м и
у скорениям и, моменты инерции б ы ваю т очень велики. Д л я их
преодоления необходимы зн ачи тельн ы е н ап р я ж ен и я мышц.
К а ж д а я м ы ш ца о б л а д а ет двусторонним действием . Д л я п ро­
я влени я силы тяги мы ш ца д о л ж н а иметь соответствую щ ую , д о ­
статочно ф иксированную опору. В то врем я ка к рабочие н ап р я ­
ж ени я мыш ц обусловли ваю т д в и ж ен и я, опорны е н ап р яж ен и я
одних мы ш ц создаю т необходимую опору д л я других мышц, р а ­
ботаю щ их динам ически.
Н е всегда опорны е н ап р я ж ен и я мы ш ц бы ваю т строго стати че­
ским и. О чень часто опорные части т ел а т а к ж е н ах о дятся в дв и ­
ж ении, тол ько зн ачи тельн о более м едленном и с меньш им р а з м а ­
хом, чем дви ж ен и я рабочих частей тела.
Л ю бы е силы, действуя на т е л о человека, могут и гр ать роль
торм озящ и х сил. В р езу л ьтате их действи я все дви гател ьн ы е а к ­
ты в конце концов зак а н ч и в а ю тс я остановкой дви ж ен и я. Д в и ж у ­
щ ими силам и, способны ми переводить тело в состояние д в и ж е ­
ния из состояния покоя, могут бы ть лиш ь н екоторы е внеш ние
силы и внутренние активны е силы мышц. Д л я п о ддер ж ан ия дв и ­
ж ени я необходимо по меньш ей мере равенство действия д в и ж у ­
щих и торм озящ и х сил во врем я вы полнения дви ж ен и я. Т огда все
силы, действую щ ие на тело, взаи м н о уравновеш иваю тся и д в и ж е­
ние п родол ж ается к ак бы по инерции. Д о стато чн о увеличить д в и ­
ж ущ и е силы , чтобы движ ени е с тал о соответственно ускоренным.
Увеличение тормозящ их сил, естественно, зато р м аж и в ает дв и ­
ж ение.
В се силы, действую щ ие на тело, м ож но свести к гл авн о м у век­
тору — равнодействую щ ей всех сил, проходящ их через общий
центр тяж ести , и гл азн о м у мом енту, который по действию равен
действию всех сил, не п роходящ их через общ ий центр тяж ести
тела. Е стественно, что это относится только к внеш ним силам,
т а к ка к сум м а внутренних сил т ел а всегда р авн а нулю. П оэтом у
д л я перемещ ения т ел а человека в п ространстве всегда необходи­
мо наличие внеш них сил. О дни внутренние силы, у р авн о веш и в а­
ясь внутри тела, не могут прямо изменять состояние движ ения
м
З а к а з № 587.
209
всего тела в целом или, и наче говоря, его общ его центра тяж ести.
Внеш ние силы во зни каю т при взаи м одей ствии тела человека
с м атериальны м и телам и и о круж аю щ ей его внеш ней средой.
К ним относятся опора, сн ар яды , п артн еры , противники, а т а к ­
ж е водная и воздуш н ая ср ед а. И сточники внеш них сил л е ж а т
вне т ел а человека, во внеш ней среде.
Р о л ь внеш них сил м ож ет п р о яв л яться различно. В одних
случаях, наприм ер, внеш ние т ел а п ередаю т свое состояние д в и ­
ж ени я телу человека или сам и п риходят в движ ени е з а счет
изменения движ ений т ел а человека. Т ак, противник в хоккее
или футболе мож ет либо, толкнув игрока, придать ему скорость
движ ени я от себя, либо, за д е р ж а в при столкновении движ ени е
игрока, сам получить при этом скорость движ ени я.
В других сл у чаях тело человека, действуя на о круж аю щ ую
среду, вы зы вает соответствую щ ие внеш ние силы, создаю щ ие
необходимы е условия дл я п ередвиж ения сам ого тела человека.
Т ак, при оттал ки ван ии от опоры мыш цы вы прям ляю т конеч­
ность. П ериф ерические части т ел а встречаю т сопротивление
опоры и своим давлением увели чиваю т опорную реакцию . П о ­
следовательн о отдален ны е от опоры части тела о ттал ки ваю тся
от ф иксированны х опорой частей. В р езу л ьтате увели чивается
внеш няя сила — реакция опоры — и общий центр тяж ести тела
см ещ ается в сторону от опоры. В данном случае реакци я опоры,
ка к внеш няя сила, есть необходимое условие перемещ ения о б ­
щего центра тяж ести тел а. О дн ако источником сил, вы звавш их
увеличение реакции опоры, служ и т м ы ш ечная рабо та. Н о одна
мы ш ечная работа, без н аличия внеш них сил, не в состоянии и з­
менить полож ения общ его центра тяж ести тела в пространстве.
И одна реакци я опоры, без работы мыш ц, т о ж е не м ож ет вы з­
вать движ ени я т ел а человека.
П ри выполнении движ ений человек всегда встречает тормо­
зя щ е е сопротивление и, к а к принято говорить, п реодолевает его.
Зд е с ь п одр азу м евается то, что необходимо известное врем я дл я
р азви ти я определенной скорости движ ени я. К а ж д а я сила, вы ­
зы вая ускорение, вм есте с тем вы зы вает и равное ей противо­
действие м ассы тела ускорению (силу инерции в прям олин ей ­
ных и момент инерции в криволинейны х д в и ж е н и я х ). Ч ем бо л ь­
ше масса, тем меньше ускорение при данной силе (/ = т • а).
Д л я получения больш ей скорости при той ж е силе необходимо
более длительное действие силы (/• / = т- у ). Б о л ьш ая или мень­
ш ая дли тельн ость действия силы д л я получения необходимой
скорости обозначается обычно не очень удачно ка к «преодо­
ление сопротивления». Н а самом деле, чем больш е сила, тем
больш е сопротивление. Оно не исчезает и не уменьш ается,
пока не исчезнет сила, не уменьш ится действие движ ущ ей силы.
П уть дви ж ен и я м атер и ал ьн о й точки о т р а ж а е т действие сил
па нее. В сякое изм енение пути озн ачает, что па точку действу­
ют соответствующ ие силы . П уть общего центра тяж ести тела
отраж ает действие внеш них сил на тело. П уть отдельных точек
тела о т р аж ает действие к ак внеш них сил на тело, т а к и впутч
ренних сил на соответствую щ ие части тела.
В результате действия сил изм еняется величина и н ап р ав­
ление скорости движ ени я. Р а зб о р и зм енения скорости д в и ж е ­
ния позволяет вы явить силы, действую щ ие на тело, ка к при­
чины изменения скорости и изучи ть условия их действия.
П ри физических у п р аж н ен и ях п роисходят движ ени я частей
тела человека, движ ение всего тела в целом в пространстве, че­
ловек перем ещ ает р азличны е сн ар я д ы или своих п артн еров и
противников. С точки зрен ия м ехани ки , основны е особенности
движений общие и дл я трудовы х, и д л я бытовых движ ений, и
для физических упраж н ен и й. О д н ак о в спорте, где требуется
достиж ение внешних результатов, где необходима наибольш ая
эф ф ективность движ ений, и м еется р я д х а р ак те р н ы х особенно­
стей.
Во всех сл у чаях д в и ж ен и я в спорте о тлич аю тся особой оп­
ределенностью , имеют н аи более р аци ональн ую
ф орм у, п озво­
ляющ ую использовать движ ущ и е силы наилучш им спосо­
бом.
Виды движ ени й при ф изических у п р аж н ен и ях . Д ви ж ен и я
человека при физических упраж нениях^ отличаю тся огромным,
разн ообразием . П ри изучении закон ом ерностей движ ений ста­
новится возм ож ны м о бъеди н ять движ ени я в группы , о тличаю ­
щиеся общ ими особенностям и. К л асси ф и кац и я движ ений, о б ъ ­
единение их в группы по тем или иным сходны м признакам ,,
от р а ж а е т действи тельное сходство, бли зость различны х дв и ­
ж ений. В то ж е врем я кл асси ф и кац и я обл егчает да л ьн ей ш е е
изучение сходны х движ ений.
З а д а ч а кл асси ф и кац и и физических у п раж н ен и й по би ом е­
ханическому п р и зн аку очень сл о ж н а , поскольку этих п ризн аков
в биом еханике много. С ейчас принято р а зл и ч а ть три группы
движ ений: 1-я — п е р е м е с т и т е л ь н ы е
дви ж ен и я (л оком оц ии), преим ущ ественно п оступательного х а р ак те р а , 2-я — в р а ­
щ а т е л ь н ы е дви ж ен и я, п роисходящ ие во к р у г закреплен ны х
или свободны х осей, и 3-я — с л о ж н ы е
пространствен­
н ы е движ ени я, вклю чаю щ ие в себя к а к поступательное, т а к и
вращ ательное движ ени я. Это деление очень условно, т а к к ак
в к аж дой группе движ ений, строго говоря, обычно имеют ме­
сто и поступательны е и вр ащ ател ьн ы е движ ени я. О дн ако т а к а я
класси ф и кац и я о бл егчает и зучение основны х законом ерностей
движений.
К переместительны м дзи ж ен и ям
ртносятся ходьба, бег»
гребля, п лаван ие и многие другие. В р яде из них, н ар я д у с по­
ступательны м движ ени ем , отчетливо зам етны и вр ащ ател ь н ы е
движ ения.
Ко 2-й группе движ ени й относятся, наприм ер, вращ ательны е,
движ ения на гимнастических
сн ар яд ах , вр ащ ени я тела при.
сальто, п ры ж ках в воду и т. п.
С лож н ы е п ространственны е движ ени я очень р азн ообразны
211
и встречаю тся во всех видах спорта: наприм ер, вольные дви­
ж ения в гимнастике, борьба, метание диска.
Внутри к аж до й группы р азл и ч аю т т а к ж е движ ени я цикли
I
ческие и ациклические. Ц и к л и ч е с к и е движ ени я состоят и»
I
р я д а повторяю щ ихся движ ени й (ц икл д в и ж ен и й ). В каж дом
‘
цикле движ ени я повторяю тся одинаково, в одной и той же
I
последовательности, и один цикл неразры вно переходит в сле­
дую щ ий цикл движ ений. А ц и к л и ч е с к и е , или одноактны е,
движ ени я имею т х ар ак тер н ы е н ач ал а и окончания и по своему
|
смыслу в целом не повторяю тся.
В спортивной технике больш инство д виж ени й носит с т е ­
р е о т и п н ы й х ар ак тер . В этих дви ж ен и ях
к а ж д а я детал ь
тщ ательн о уточнена и за к р е п л е н а в р езу л ьтате ф орм ирования
динам ического стереотип а двигательного акта. Н а р я д у с ними
нередко встречаю тся д в и ж ен и я н е п о с т о я н н о г о
х ар ак тера, возникаю щ ие в р азлич ны х услови ях деятельн ости . Непосто«>
янные дви ж ен и я, конечно, в основе своей состоят т а к ж е из. со­
четаний многих стереотипны х движ ени й. Н о последние, будучи
соединены в целы е дви гател ьн ы е акты (наприм ер, спортивные
игры, многие един оборства и д р .), довольно изменчивы.
П оследовательн ость а н а л и за движ ени й. П е р ед нач ал о м а н а ­
л и за движ ений необходимо устан ови ть з а д а ч у
выполнения
движ ений. Все движ ени я человека представляю т собой целе­
н ап равлен н ы е действи я различной слож ности. Д ви ж ен и я , сход­
ные по внешней форме, м огут иметь различную ц ел ен ап р ав л ен ­
ность. В связи с этим внимание при анализе и оценка эф ф екти в­
ности элем ентов движ ени й и всего д в и ж ен и я в целом будут р а з­
личны . Е сли не у стан о вл ен а за д а ч а дви ж ен и я, то н ел ьзя сделать
заклю чен ия об усл о ви ях эф ф екти вного вы полнения задачи ,
н ельзя судить о качестве дви ж ен и я.
К огда д л я анал иза вы деляется определенное движ ение, сле­
д ует установить н а ч а л о и о к о н ч а н и е движ ени я. В ц икл и ­
ческих дви ж ен и ях вы деляется цикл движ ений. О бычно удобно за
н ач ал о ц икл а принять окончание движ ений, вы званны х н аи бо ­
лее активны м и мы ш ечны ми у сили ям и в цикле. Н апр и м ер , в о д ­
новременном лы ж ном ходе окончание свободного скольж ения
д а двух лы ж ах , после очередного отталкивания палкам и, прини- ■
м аю т за конец преды дущ его цикла и н ачало последующего.
В целом д ви гател ьн о м акте д л я у до бства а н а л и за вы деляю т
более простые элементы. В первую очередь все движ ение р азде­
л я ю т на части, или ф а з ы , движ ени я. К а ж д а я ф а за отличается >
о т соседних или н ап р авл ен и ем дви ж ен и я, или его скоростью , ^ V
и л и действую щ им и силам и . Н апр и м ер , в п ры ж ке с м еста м ож - I ■н о зам ети ть отличаю щ иеся ф азы : п одседание — движ ени е вниз,
п одготовка к пры ж ку; отталкивание — движ ение вверх-вперед
с ускорением , при действии увеличенной опорной реакции; по­
л е т — д виж ени е по инерции и под действием силы тяж ести, вне
•опоры; ам ортизация после приземления — торм озящ ее движ ение
п осле призем ления.
212
В мгновение, когда за к а н ч и в а ет с я одна фл:ш и имчммпои'И
следую щ ая, имеют место п р о м е ж у т о ч н ы е п о з ы м л и п
ж е н и и, мгновенны е п олож ения гела, которы е ка к бы служ и т
границей м еж ду д ву м я соседним и ф а за м и . Е сл и движ ени я о Iн о ­
сятся к циклическим , то н ач ал о и конец ц икла д в и ж ен и я отмочиются таким и ж е мгновенны ми пром еж уточны м и п озам и в дв и ­
ж ении.
В ациклических движ ениях р азл ич аю т и с х о д н о е
и ко­
н е ч н о е полож ения. Так, в приведенном примере пры ж ок с
места, исходное п олож ение — сто й ка; пром еж уточны е позы —
конец подседания, отры в, призем лен ие; конечное полож ен ие —
полож ение после ам ортизации (рис. 108).
Рис. 108. Выделение ф а з движений:
I —под сед ан н е, I I —о тт а л ки в а н и е ,
111—полет, IV —ам о р ти за ц и я
Кроме вы деления ф аз (частей) всего движ ени я, возмож но
вы деление отдельны х частны х движ ений, движ ени й отдельны х
частей т е л а в соответствую щ их су ставах . Б е з этого затрудн ен
анализ работы мы ш ц в суставах.
В зависим ости от х а р ак те р а движ ений, их зад ач и , от н ап р а в ­
ленности а н а л и за м ож но вы делять больш ее или меньш ее коли ­
чество ф аз движ ений, м ож но более или менее подробно р а зб и ­
рать детал и работы мы ш ц в отдельны х су ставах .
А нал и з движ ени й п р ед ставл я ет собой творческий и ссл едо ва­
т е л ь ск и й акт. П оэтом у во врем я а н а л и за постоянно д о л ж н а бы ть
р у ководящ ая идея, ц ель а н а л и з а . О бъективистский ан ал и з с
подробнейш им описанием всех деталей, но не имеющ ий н ап р а в ­
ления и цели, к а к правило, не дает ценных выводов, п р ев р ащ а­
ется в беспомощ ное накоп лени е ф актов. А отдельны х ф актов,
при чрезвы чайной слож ности д а ж е простых движ ени й человека,
мож но н акопить огром ное количество.
П осле вы деления элем ен тов движ ений (ф аз и движ ений от­
дельны х частей тела в су ставах ) с точки зрен ия логики следует
разбор движ ений по эл ем ен там . Н ередко вы деление элем ентов и
разбор движ ений по эл ем ен там п роводятся в тесной связи, без
строгой хронологической последовательности. О дн ако в р езу л ь­
213
т а т е р а зб о р а до л ж но о статься ясное представлени е о структур**
всего движ ени я в делом- К ак вы деление элем ентов движ ений,
так и разбо р их вы полняется по м атер и ал ам объективной реги
страции х ар ак тер и сти к движ ений и обработки полученных дан
ных. К онкретны е пути а н а л и за при этом н астолько разнообрл.ч
ны, что о х ар ак те р и зо в а т ь их более подробно в общ ем виде очен»,
трудно.
При р азб о р е элем ен тов движ ени й о п ределяю тся действую ­
щие силы как внеш ние, т а к и внутренние, р а зб и р ае тс я их взаи
модействие в конкретны е пром еж утки времени, уточняю тся уело*
вия их действия, о тм ечаю тся п олож ительны е и отрицательны»*
ф акторы , влияю щ ие на эф ф екти вность вы полнения зад ач и д в и ­
ж ения. К условиям действия сил относятся условия работы
мышц, такие как механические условия работы каж дой мышцы,
анатом и ческие условия группового взаи м одей ствия мышц, ф и зи ­
ологические условия д еятельн ости мышц, ф акторы , влияю щ ие
н а их утомление, восстан овлени е работоспособности, и др.
При разборе работы мышц особенное внимание следует о б р а­
щ ать на условия ды х ан ия, поскольку ды хательны е движ ения
тесно связаны с деятельностью всего двигательного аппарата
в целом.
В р езу л ьтате р а зб о р а движ ений по элем ен там до л ж ен быть
проведен синтез полученных данны х, устан овлены характерн ы е
особенности движ ени я в целом. Д л я этого рассм атр и в аю т в з а ­
им одействие групп мы ш ц (опорны е и рабочие н ап р я ж ен и я ),
взаи м н ую связь ф а з движ ени й (подготовительны х и рабочих),
услови я взаи м одей ствия внутренних и внешних сил (в опорные
и безопорны е п ери оды ); прослеж иваю т работу групп мышц па
протяж ени и р яда ф а з движ ени й; о п ределяю т влияние дыхания
на вы полнение движ ений и сам их движ ений человека на д ы х а ­
тельны е движ ени я и т. д.
Этот синтез полученных данн ы х п озволяет д а т ь оценку дви­
жению в целом, вы деляя х ар ак тер н ы е его стороны и условия,
способствующие эффективности движ ения. Д л я большей глуби­
ны и сследования и понимания м ехани зм а движ ени я очень по­
л езно изучить вар и ан ты движ ений, зави сящ и е от изменения
условий вы полнения, степени о вл аден и я движ ени ем , индивиду*,
альны х особенностей человека. С ю да относится т а к ж е и разбор
типичных ош ибок при вы полнении движ ени й и вы явление их
причин.
Б закл ю ч ен ие а н а л и за движ ени й долж ны быть сделан ы вы­
воды д л я практики физического воспитания. Эти выводы могут
к асаться х ар ак тер и сти ки физических упраж нений, оценки их
эф ф ективности, п оказан и й к их вы бору д л я реш ения оп ределен ­
ных педагогических за д а ч , оценки их влияния на организм , ре­
ком ендации по применению их в определенны х условиях д л я оп­
ределенны х возрастн ы х и половых групп, у к а за н и я на последо­
вательность их освоения, на соответствую щ ие подготовительные
и подводящ ие у п р аж н ен и я, на возм ож ны е ош ибки, их источники
214
т
»
и пути устран ен и я, р еком енд ац ии по и н ди ви ду ал и зац и и спортив­
ной техники и многого другого. Т аки м о бр азо м , биом еханика
м ож ет и д о л ж н а д а в а т ь теорети ческое обоснован и е д л я р я д а пе­
дагогических вы водов, касаю щ и х ся практи ки применения ф изи­
ческих упраж нений.
П ЕРЕМ ЕСТИТЕЛЬН Ы Е Д ВИ Ж ЕН И Я
П ереместительные, или локомоторны е, движ ени я (латинское
л окус — место моцио— дви ж ен и е) — это перем ещ ения всего тела
человека в пространстве за счет собственных активны х сил, за
счет мышечной работы.
Виды переместительны х движ ений. П ерем естительны е д виж е­
ния человека возмож ны по способу отталки ван ия от опоры или
среды, притягивания к опоре, а т а к ж е по смеш анному способу, с
использованием и отталки ван ия и притягивания. К ак правило, р а ­
бота по отталкиванию и притягиванию выполняется конечностями
посредством их удлинения (отдаления концевых звеньев от туло­
вищ а) и укорочения (приближ ения концевых звеньев к тулови­
щ у). В ряде случаев активную роль в переместительных д виж е­
ниях играю т такж е движ ения туловищ а и д а ж е головы.
П ерем естительны е движ ения недлительные, на относительно
небольш ие расстояния, чащ е бываю т ациклическими (однократ­
ны ми). Д лительны е перемещ ения представляю т собою цикличе­
ские движ ения с многократны м повторением рабочих движ ений.
Р азл и чаю т локомоции естественные, в которых человек переме­
щ ается только за счет своих собственных сил, не используя или
почти не используя никаких приспособлений. Сюда относятся пере­
мещ ения с постоянным сохранением опоры, без полета, как, напри­
мер, ходьба, и с полетом, ка к бег, прыжок. К числу приспособле­
ний, используемых при естественных локомоциях, мож но отнести,
например, легкоатлетические туф ли с ш ипами, которые улучш аю т
сцепление с опорой.
Кроме естественных, различаю т локомоции с использованием
механических приспособлений, например, д л я обеспечения сколь­
ж ения (коньки, л ы ж и ), специальных механизмов д л я переноса
силы мышц на опору (велосипед, л о д к а ).
Во всех локомоциях источником движ ущ ихся сил сл у ж ат мы ш ­
цы человека. Такие ж е перемещ ения, как езда на мотоцикле, на
парусных судах, полет на п лан ере и другие, где движ ущ ей силой
с л у ж ат сила мотора, аэродинам ические и другие внешние силы, а
человек п рилагает свои силы лиш ь дл я их использования, дл я
уп равлен ия м ех ан и зм ам и ,— к локомоциям не относятся.
Взаимодействие сил в переместительны х движ ениях. Д л я ус­
корения общ его центра тяж ести тела человека, как и любого м а­
териального тела, необходимо наличие внешних сил. Б ез действия
внешних сил никакое тело не мож ет изменить движ ения в прос­
транстве. Н о ж ивой организм человека, с точки зрения механики,
отличается от тел неживой природы тем, что мож ет вызыватв, уве­
лич ивать и ум еньш ать внеш ние силы при помощи работы мышц.
215
Силы мышц, вы зы вая движ ени е частей тела, могут изменить в заи ­
модействие тела человека с окруж аю щ ей средой, могут изменить
динамические опорные реакции и величину сопротивления окру­
ж аю щ ей среды при относительном движ ении.
Совершенно очевидно, что внешние пассивные силы связи как
реакция опоры, в том числе и силы трения, не могут быть дви ж у ­
щими силами, порож даю щ ими движ ения неж ивых м атериальны х
гел. Н е могут быть они движ ущ ими силам и и при движ ениях че­
ловека. О днако наличие внеш них сил в качестве условия переме­
щения тела человека соверш енно обязательно. И так, движ ущ ими
силам и в локомоциях с л у ж а т активны е мышечные силы человека,
при обязательном наличии соответствующ их внешних сил.
При локомоциях человека все внешние силы могут действовать
как тормозящ ие. Б ез .тормозящих сил движ ений не бывает. М ожно
уменьш ить их действие, но устранить их полностью невозможно.
Всякое тормож ение перемещ ения тела человека вы зы вается дей ­
ствием внешних сил. Б ез действия внешних сил изменить, за м е д ­
лить перемещение тела человека та к ж е невозмож но. При помощи
активных мышечных сил человек мож ет лиш ь вы звать действие
внешних сил, увеличить или уменьш ить его. Н о заменить его дей­
ствием одних внутренних сил невозмож но.
Силы мышц, разгибаю щ их -нижнюю конечность при о ттал ки ва­
нии ею, удлиняя йогу, действую т на опору и на туловищ е человека.
Д ействие силы давлени я на опору сопровож дается реакцией опо­
ры. Д ействие вы прямляю щ ейся ноги на туловищ е вы зы зает его
ускорение. Таким образом , отталкивание ногой, имеющей опору
сзади туловищ а (задний то л чо к), вы зы вает ускорение туловищ а
вперед и вверх, служ ит источником движ ущ ей силы. П осле заднего
толчка, в ходьбе, беге и тому подобных перемещ ениях тело, прод­
вигаю щ ееся вперед, получает новую опору — на ногу, вынесенную
вперед. В это время нога принимает на себя вес тела. Кроме того,
на нее действует энергия движ ения тела вперед (кинетическая
эн е р ги я ).
Д ействие кинетической, энергии, направленной вперед-вниз
на опору, со п р о во ж д ается реакцией опоры, н аправленной н азад вверх (передний толчок). Д ал ее будут подробнее разобраны р а з­
личные случаи передних толчков. О бщим дл я всех случаев будет
наличие торм озящ ей горизонтальной составляю щ ей реакции опо­
ры. При любых условиях перемещ ения человека тело его при дви­
жении вперед, получая новую опору, испытывает торм озящ ее дей­
ствие этой опоры. Это действие можно очень значительно умень­
шить, д а ж е на время исключить (первые ш аги с низкого с т ар т а ),
но исключить его полностью при систематическом перемещении
в принципе невозможно.
Внутренние силы проявляю тся своеобразно — в виде так н азы ­
ваемой реактивной силы м аха, когда движ ение одних частей тела
передается другим. Если в опорном положении сделать быстрое
маховое движ ение в сторону от опоры, то общий центр тяж ести те­
л а человека получит ускорение в том ж е направлении. Если иапря216
ж ением растягиваю щ ихся м ы ш ц остановить, по возмож ности бо­
лее резко, это движ ение, то остальн ы е части тела человека полу­
чат как бы рывок в сторону м ахового движ ения. Э тот рывок мо­
ж ет быть настолько сильным, что при движ ени ях рук и разгибании
верхней половины туловищ а, он м ож ет оторвать вверх тело чело­
века, сидящ его иа стуле.
М еханизм действия реактивной силы м аха следую щий. Когда
маховое движ ени е зато р м аж и вается действием сил мыш ц-антягонистов, тогда сила их н ап ряж ен ия п рилагается и к зато р м аж и в аю ­
щ имся частям тела и к местам прикрепления этих мыш ц на туло­
вище. Э та тяга мышц, п рил агаю щ аяся к местам их прикрепления
на туловище, возникает как следствие торм ож ения махового дви­
ж ения. С этой точки зрения ее бы ло бы правильнее н азвать реак­
тивной силой тормож ения м аха. О днако, поскольку каждое м ах о ­
вое движ ение сопровож дается тормож ением , мож но н азы вать ее
короче — р еактивная сила м аха.
С ам о м аховое движ ение во врем я опоры есть отталкивание от
опоры, тело в целом приобретает ускорение в сторону от опоры.
П ри тормож ении ж е частей тел а, соверш аю щ их мах, происходит
п ерераспределение скоростей. З а счет потери скорости м аха н ар а ­
стает скорость движ ения других частей тела.
Рабочие и п одготовительны е дви ж ен и я. Р абочим и д в и ж ен и я ­
ми в локом оц иях с л у ж а т те дви ж ен и я, которы е непосредственно
вы зы ваю т перем ещ ение всего т ел а человека. К ним относятся
движ ени я о ттал ки ван и я, п р итяги вани я, а т а к ж е м аховы е дви ­
ж ени я, способствую щ ие перемещ ению . К аж д о е рабочее д в и ж е­
ние соверш ается с определенным разм ахом , в определенном
н ап равлен и и, н ач и н аясь с определенного исходного полож ения.
О т р а зм а х а движ ений за ви с и т величина укорочения мышц,
сила их н ап р я ж ен и я и Д лительность ее действия. О т величины
силы и длительности ее действи я зави си т и м пульс силы, оп реде­
ляю щ ий, какой прирост скорости получит д а н н а я м асса за врем я
действия силы данной величины. В аж н у ю роль зд есь и грает
т а к ж е х а р ак те р вы полнения рабочи х движ ений, изм енение д в и ­
ж ущ их сил во вр ем я движ ени я. Т ак к а к в спорте ва ж н о не только
получить необходимую скорость, но и сделать это как можно
быстрее, то увеличение силы намного важ нее, чем увеличение
времени ее действия.
Степень использования движ ущ и х сил д л я перемещ ения тела
человека определяется н аправлением рабочего движ ения. И сход­
ное полож ение д л я рабочего движ ени я в значительной мере
определяет и разм ах, и возм ож ное направление рабочего д в и ж е­
ния, и связанны е с ним условия прилож ения движ ущ их сил.
Д ви ж ен ия, которые приводят к исходным полож ениям дл я
рабочих движ ений,
называются п о д г о т о в и т е л ь н ы м и .
От выполнения подготовительных движ ений часто зависит эф ф ек­
тивность рабочих движ ений.
Среди подготовительных движ ений при локомоциях встре­
чаются движ ения д л я подготовки мыш ц конечностей к последую ­
217
щ ему рабочему движ ению (подседа'ние), д л я создания условий
эффективного прилож ения движ ущ их сил к телу человека (пере­
к а т ), перенос конечностей к новому месту опоры и др.
П еред отталкиванием конечность, дл я того чтобы выпрямиться,
долж на сначала укоротиться, согнуться. П оэтому перед отталки­
ванием нижней конечностью всегда бывает подседание на толчко­
вой ноге. Во время подседания углы в коленном и голеностопном
суставах уменьш аю тся. При однократны х отталкиваниях в это
время происходит сгибание иногда и в тазобедренном суставе.
В циклических локомоциях при подседании тазобедренный сустав
обычно не сгибается, а по ходу передвиж ения в это врем я уже
разгибается.
П еред махом обычно происходит, в качестве подготовитель­
ного движ ения, соответствующ ий зам ах . Так, в лы ж ном ходе
после отталкивания лы ж ей нога отбрасы вается н азад и вверх.
П ри этом растягиваю тся мы ш цы -сгибатели тазобедренного суста­
ва, в частности п рям ая мы ш ца бедра. Чем лучш е зам ах ногой,
тем больш е растянутся и напрягутся эти мыш цы и тем сильнее
будет выполнен м ах ногой вперед. Следовательно, дал ьш е при
тормож ении махового движ ения вперед, выполненного с большой
скоростью, проявится более зн ачительная реактивная сила маха
как движ у щ ая сила, п ередаю щ ая ускорение туловищ у.
К. подготовительным движ ени ям в циклических локомоциях
относится перенос свободных конечностей после рабочего д в и ж е­
ния в исходное полож ение дл я рабочего движ ения в следую щем
цикле — так назы ваемы е в о з в р а т н ы е движ ения. П римером
могут служ ить перенос маховой ноги вперед в беге, пронос руки
в плавании способом кроль и др. Таким ж е подготовительным
движ ением будет занос руки вверх с захватом за шест при л а з а ­
нии по нему.
С ледует зам етить, что вместе с этим всякий перенос части тела
в сторону перемещ ения всего тела, пока есть опора, является
и рабочим движ ением , т а к ка к определенные м ассы частей тела
продвигаю тся вперед.
П ерекат, как перемещ ение тела н ад опорой вперед, позволяет
лучш е использовать силу отталкивания в ряде локомоции. Во вре­
м я переката тело вы ходит вперед по отношению к опоре, что
позволяет телу отталки ваться вперед от опоры. П ерекат может
быть пассивным' (при движ ении тела вперед по инерции) и актив­
ным (за счет работы мышц, продвигаю щ их тело относительно
опоры вперед).
Н адо заметить, что здесь приведены примеры отдельны х под­
готовительных движ ений, различны х по своей задаче. В целостной
структуре движ ений человека такие элементы обычно очень тесно
взаим освязаны , содействуют др у г другу. Так, в лы ж ном ходе дви­
ж ение маховой ноги н азад и вверх позволяет больш е наклонить
туловищ е вперед и уравновесить его на опорной ноге. Когда
м аховая нога начнет перенос вперед, общий центр тяж ести тела
быстрее сместится вперед и в р езультате ускорится перекат. Б ы ст­
218
рое движ ение маховой ноги облегчает относительное движ ение
опорной ноги назад. Это приводит к остановке лы ж и , что необхо­
д им о дл я отталкивания. О становка лы ж и облегчается вы прямле­
нием опорной ноги, что увеличивает норм альное давлени е на л ы ­
ж у. П осле вы прямления опорной ноги сила тяж ести тела ускоряет
подседание на этой ноге, становящ ейся толчковой. М ы ш цы -разги­
батели тазобедренного сустава маховой ноги, зато р м аж и в ая м ахо­
вое движ ение вперед, н апрягаю тся и через 0,02 сек. принимают
на себя нагрузку веса тела, соверш ая удерж иваю щ ую работу в
тазобедренном суставе. К ак видно из этого примера, взаим освязь
зам аха, м аха, остановки л ы ж и , подседания, отталкивания, торм о­
жения м аха, переката и других элем ентов очень тесная.
Д ви ж у щ и е и торм озящ и е силы . К ак выше у ж е бы ло сказан о ,
перем естительны х движ ений не бы вает ни без движ ущ их, ни без
тормозящ их сил. Д л я переместительны х движ ений характерна
акти в н ая р абота мыш ц, которы е вы зы ваю т и использую т внеш ­
ние силы дл я перем ещ ения т е л а в п ространстве.
Увеличение мыш ечных сил при о ттал ки ван и и и п р и тяги ва­
нии вы зы вает увеличение внеш них сил. П ри н азем ны х естествен ­
ных локом оц иях основная д в и ж у щ а я сила о ттал ки ван и я с о зд а е т ­
ся в р езул ьтате т а к н азы ваем о го задн его то л чка. П оскольку
при таких перемещ ениях тело всегда расп олагается над опорой,
оп орная реакци я н ап р а вл ен а под углом к опОре. П ри задн ем
толчке она н ап р авл ен а вп еред и вверх. В течение длительного
времени бы ло общ епринято считать, что оп о р н ая р еак ц и я всегда
п роходит через общ ий центр тя ж е с ти т ел а. П ри этом уп ускалось
из виду, что на сам ом д ел е у сл о ви я взаи м о дей ствия тела и опо­
ры неодинаковы при статических полож ениях и при д в и ж е­
ниях. Если в статических п о лож ен иях тело р асп олож ен о на
опоре и оп орная реак ц и я проходит через общ ий центр тяж ести,
то это не всегда бы вает при опоре т ел а в движ ении.
П ри н и м ая различны е исходны е полож ен ия, м ож но д е л ат ь
о ттал ки ван и е под различны м и у глам и . В этом важ ну ю роль
и граю т к а к исходное п олож ение в су ставах , т а к и н ап ряж ен ие
групп мышц, вы зы ваю щ их д в и ж ен и я в различны х суставах. Н а ­
п ряж ение м ы ш ц-разгибателей тазобедренного сустава в случае
опоры стопы, по-видимому, м ож ет вы зы вать разгибание в тазо бед­
ренном суставе и п ерем ещ ать тело вперед. Это движ ени е м ож ет
происходить ещ е до завер ш ен и я п ер еката, т. е. до вы хода тела
вперед относительно точки опоры. В этом сл у чае п ер екат вы пол­
няется активно. О бщ ая о п о р н ая р еак ц и я (
) о б р азу ется
в р езул ьтате слож ен ия реакции опоры от действия силы тяж ести
(Н\) и реакци и опоры от действи я силы о ттал к и ван и я ( # о т ).
П ер вая проходит через общ ий центр тяж ести , а в то р ая м ож ет
иметь иное н ап р авл ен и е. У гол м еж ду горизонтом и линией д ей ­
ствия силы отталкивания н азы ваю т углом отталкивания (а ).
Угол м еж ду горизонтом и линией общ ей реакции опоры н азы ­
ваю т углом реакции опоры (Р ). В зависим ости от у гл а и
219
силы о ттал ки ван и я и зм ен яется и угол опорной
реакции
(рис. 109).
Д л я силы о ттал ки ван и я важ ну ю ро л ь и гр ает п одготовка к от­
талкиванию . Н епосредственной подготовкой к отталки ван ию
служ ит подседание на толчковой ноге; оно мож ет происходить из
н еподвиж ного исходного п олож ен ия и в р езу л ьтате п р ед в ар и ­
тельного движ ения всего тела к опоре. К огда скорость опуска­
ния тела при подседаиии больш ая, тогда возникаю т значитель­
ные торм озящ и е ускорени я з а счет н ап р я ж ен и я мышц. В этом
ст а р т е :
Р> Р и Ра—вес те л а и его с о с та в л яю щ и е ; У
и К
к и ва н и я; Л |—р е а к ц и я опоры о т д ей ств и я силы
—сила и р е ак ц и я о т т а л ­
тя ж ести;
об щ а я опор­
н ая реа к ц и я
случае силы инерции, действую щ ие на опору, и напряж ение
мышц будут зн ачительны м и. С ледовательн о, при бы стром под­
седаиии сильно н ап р ягаю тся мышцы, которы е п реодолеваю щ ей
работой произведут всл ед за подседанием отталкивйние. В м е­
сте с тем увели чивается и о п орная реак ц и я на д авл ен и е в конце
п одседания. Б о л ьш а я оп о р н ая р еакци я, увели ченн ая в р езу л ь­
тате торм ож ения подседаиия, необходима д л я эффективного
о ттал ки ван и я.
М ыш цы, удли няю щ и е ногу, во вр е м я оттал ки ван и я п ередаю т
д авл ен и я на опору и на тулови щ е, равн ы е по величине и п роти­
вополож ны е по направлению {М\ и М 2). Д авл ен и е на опору
(Л42) у р авн о веш и вается опорной реакци ей (/?), а сила действия
на тулови щ е (Л ^) вы зы в ает его соответствую щ ее ускорение
( + а ) , п ор о ж д ает дви ж ен и е о ттал ки ван и я ту л о ви щ а и увели чи ­
вает скорость его д в и ж ен и я (рис. 110).
220
С ила оттал ки ван и я м о ж ет бы ть увели чена, если все тело че­
л о века п ад а е т на опору с и звестной скоростью . К инетическая
энергия п адаю щ его т ел а п р ев р ащ а е т ся в р або ту по р а ст я ги в а ­
нию мыш ц и д еф орм ац ии опоры . Если оп ора о б л а д а ет упругими
свойствам и, то возни каю щ и е при д еф орм ац ии упругие силы, уве­
л и ч и в аясь до м аксим ум а, к а к опорны е динам и ческие реакции,
о бусл овят больш ую силу о т т ал к и в а н и я . Т ак , чтобы увеличить
опорную реакци ю м остика или тр ам п л и н а, ги м н аст или прыгун
в воду «напры гивает» на упругую
опору. Т аков ж е м еханизм использо­
ван ия упругих сил ш еста при п р ы ж ­
ке в высоту с шестом. В этом случае
центробеж ная сила тела пры гуна и
сила тяж ести его тела сн ач ал а сги­
баю т шест, который затем , вы п р ям ­
л яясь, придает телу прыгуна необхо­
димое ускорение.
'
Такой эф ф ект и спользования уп­
ругих сил н азы ваю т б у ф е р н ы м .
М еханическая
энергия
п р ед в ар и ­
тельно деф орм и рует упругое тело
(мыш цу, мостик, ш ест), а работа
возникаю щ их упругих сил обеспечи­
вает «отдачу» этой энергии.
К числу движ ущ их сил д л я от­
дельных частей тела следует отнести
и реактивную силу м аха. В о врем я
м ахового движ ения части т ел а от
вне сил при оттал ки ва­
опоры соответственно увеличиваю тся
нии:
давление всего тела на опору и опор­
М | и Мз — силы д ействия
ная реакция. О порная реакци я уве­
мы ш ц на тазо б е д р е н н ы й н
голеностопн ы й сустав ы . Р —
личивается лиш ь тогда, .когда м ахо­
вес те л а, Р / — си л а инерции,
К — р е а к ц и я опоры
вое движ ение происходит с ускоре­
нием. Во врем я торм ож ения м ахово­
го движ ения силы инерции масс, соверш аю щ их м аховое движ ение,
направлены от опоры, ум еньш аю т давлени е на опору и опорную
реакцию . Н еобходимым условием дл я создания ускорения частей
т ела, что озн ачает соответственное (меньш ее) ускорение общ его
центра тяж ести тела, с л у ж и т наличие внеш них сил — реакции
опоры. М аховы е движ ения без опоры будут иметь х арактер
встречных движ ений и никакого ускорения общего центра тяж ести
тела не вызовут.
П осле задн его толчка, обуслови вш его ускорение т ел а вперед
и вверх, тело, п родвигаясь по инерции вперед, под действием силы
тяж ести раньш е или позж е опустится на землю в н ап рав-.
лении вперед и вниз. П осле мом ента соприкосновения т ел а с опо­
рой (п ризем лен ия) н асту п ает более или менее дл и тел ьн ая ф аза
а м ортизац и и. В течение ф азы ам ортизац и и у сту п аю щ ая работа
мыш ц п огл ощ ает энергию д в и ж ен и я т ел а вниз и отчасти вперед
221
и п р екр ащ ает его дал ьн ей ш ее опускан ие вниз. В это вр е м я мыш ­
цы ниж них конечностей р астя ги ваю тся и ноги сги баю тся в су­
ставах.
Н ап равл ен и ем опорной реакци и при переднем толчке всегда
оп ределяется то р м о зящ ее действие опоры. Чем бл и ж е к п р о ек­
ции общ его цен тра тя ж е с ти т е л а на опору р а сп о л а га ет с я точка
призем ления, тем м еньш е го р и зо н тал ьн ая со ставл я ю щ ая опор­
ной реакции.
Если то чка п р и зем л ен и я л еж и т на линии дви ж ен и я общ его
центра тяж ести тела, то си л а инерции т ел а, зам едл яю щ его дв и ­
ж ение, и силы реакци и опоры р асп олож ен ы на одной линии.
О порн ая р еак ц и я в этом случае проходит через общ ий центр т я ­
ж ести. Н о если точка призем лен ия л е ж и т не на траектори и о б ­
щего центра тяж ести и о п о р н ая реак ц и я не проходит через него»
то возни кает п ар а сил, п о яв л яется вращ аю щ и й момент.
г
Ещ е слож н ее услови я, когда тело человека п р и зем л яется во
врем я перем ещ ения частей тел а, касаю щ и х ся опоры относитель­
но всего тела. Так, при призем лен ии с «подгребаю щ им » д в и ж е - '
нием ноги оп орная р еак ц и я в сам ом н ач ал е о тклоняется вперед.
П ризем лен ие со «стопорящ им » передним толчком с р азу о ткл о ­
н яет опорную р еакци ю н азад . В зави сим ости от активны х дви - 1
жений приземляю щ ейся ноги опорная реакция м ож ет пройти
д ал ьш е или бли ж е п озади общ его ц ен тра тяж ести . Т огда во з­
никнет соответствую щ ий вр ащ аю щ и й момент, оп рокиды ваю щ ий
вперед.
Н о во всех случаях, д а ж е ко гд а при п одгребаю щ ем движ ени и
ноги оп орная р еакци я в н а ч а л е наклон ена больш е вперед, в фазеам ортизац и и опора тор м о зи т п родвиж ение т ел а вперед. Иначеговоря, всегда, за исклю чением стартового р азго н а, им еет мест»'
передний толчок. Если было бы возм ож но приземление без пе­
реднего толчка, то р я д задн их толчков в п оследовательны х ш а ­
гах позволил бы н ар а щ и в а т ь скорость беспредельно. О д н ак о
д а ж е в сам ы х вы годных усл о ви ях н ар ащ и ван и я скорости с н из­
кого старта скорость перестает увеличиваться после определенно­
го отрезка разгона, когда тело бегуна перестает вы прямляться.
Это значит, что сумма горизонтальных составляю щ их ряда*
задних толчков (движ ущ ие силы) стала р авн а сумме горизон­
тальны х со ставляю щ и х передних толчков в этих ж е циклах ш а ­
гов и силы сопротивления воздуха (торм озящ ие си л ы ).
П редполож ение, что р еак ц и я опоры всегда проходит через
общ ий центр тяж ести, и породило неверное п редставлени е о том,
что при приземлении строго в точку опоры под общ им центром
тяж ести т ел а никогда не возни кает гори зонтальной с о ста вл я ­
ющей реакции опоры. О тсю да и возникло неверное п р едп олож е­
ние о возм ож ности бега без торм озящ его эф ф екта передних
толчков.
К тормозящ им силам при локом оциях относятся такж е силы:
сопротивления среды, которы е при больш их скоростях д о сти га­
ют зн ачи тельн ы х величин. Т ак, сила сопротивления во зду х а по--
222
л е т у л ы ж н й к а при п р ы ж ке н а л ы ж а х с тр ам п л и н а достигает
20 кг.
Траектории движ ений. П о тр аекто р и и дви ж ен и я общ его цент­
ра тйж ести т ел а м ож но судить о внеш них силах, действую щ их на
тело при перемещ ении. И зм ен ен и я н ап р авл ен и я траектори и от­
р а ж аю т действи я внеш них сил, о б условли ваю щ их движ ение.
Так, в р езу л ьтате задн его то л ч ка т р аекто р и я общ его центра т я ­
ж ести т ел а и скри вляется кверху. П о д действием силы тяж ести
тел а она и скр и вл яется книзу. П ри см ене опоры на правую и на
левую ногу общ ий центр т я ж е с т и т е л а соответственно п ер ем е­
щ ается в поперечном н ап р авл ен и и . В о вр ем я перем ещ ения тела
без опоры, в полете, если д в и ж у щ а я сила дей ство в ал а ранее под
острым углом к горизонту, тр а ек то р и я общ его центра тяж ести
тела в безвоздуш ной сред е и м еет ф орм у п ар або л ы . Э та тр а ек т о ­
рия под влиянием сопротивления во зду х а и зм еняет свою форму.
П о изм енениям траектори и общ его центра тяж ести тела м о ж ­
но судить о величине, н ап р авл ен и и и дли тельн ости действия
внеш них сил.
При ходьбе, вследствие заднего толчка, наприм ер, левой но­
гой, общий центр тяж ести д в и ж е тс я с ускорением вверх и вп р а­
во. Передний толчок правой ногой происходит раньш е заднего
толчка левой ногой, и поэтому торм ож ение движ ени я тела впе­
ред п р о яв л яется ие т а к зам етн о . К м ом енту вер ти к ал и , когда об­
щий центр т яж ести т ел а проходит н ад голеностопным суставом
опорной ноги, его п олож ение сам о е вы сокое, а д авл ен и е на грунт
ум ен ьш ается до минимум а.
В о врем я бега наивы сш ее полож ен ие общ его цен тра тяж ести
тела будет в ф а зе полета, когда тело д в и ж е тс я по инерции после
заднего толчка в безолорном периоде. Сам ое низкое полож ение
общ его цен тра тяж ести т ел а .бы вает после ам ортизац и и в поло­
жении вертикали, м еж ду передним и задним толчками одной и
той ж е ноги. Д ав л ен и е на оп ору в этот мом ент зн ачи тельн о м ень­
ше, чем во врем я и п ереднего и задн его толчков.
К а ж д а я точка тела человека во врем я локом оции описы вает
свой путь. Эти пути д л я р азн ы х точек обычно различны и о т р а ­
ж а ю т особенности движ ений к аж до й части тела. В циклических
локом оциях, вследствие авто м ати зац и и движ ений, за кр еп л яю тся
постоянные структуры движ ени й; траектори и одних и тех ж е
точек в оди наковы е ф азы ц иклов движ ений п о разительно схож и.
Е сли т р аекто р и я движ ени я т ел а н ап р авл ен а не п рям о вперед,
а в целом им еет криволинейную ф орму, то это значит, что на тело
действует ц ен тр о стр ем и тел ьн ая сила, н ап р а вл ен н ая под углом
к движ ени ю . Т акой силой в локо м о ц и ях чащ е всего бы вает опор­
ная реакци я, когда тело н акл о н я ется в сторону поворота. П ри
движ ении по кривой действу ет го р и зо н тал ьн ая со ставл я ю щ ая
опорной реакции ( Я т ), к о то р ая и и гр ает роль внеш ней центро­
стрем ительной силы (рис. 111).
Встречные дви ж ен и я в л о ком оц иях. К а ж д а я мы ш ца, п р икр е­
п ляю щ аяся к двум костям , п р о яв л яе т свою тягу,, стрем ясь ’сбли223
■"Л
зить места прикрепления мышцы. С тало быть, сила тяги однойи
мышцы п р о явл яется к а к две силы, прилож енн ы е к двум частям
тела. С оответственно во зм о ж н о стям получаю т ускорение либо
одна, либо д р у гая, либо ни одн а, либо обе части тела. В п ослед­
нем случае п р о явл яю тся т а к н азы ваем ы е в с т р е ч н ы е д в и ж е ­
ния.
В локом оц иях, им ею щ их опорные, и безопорны е периоды,
встречны е движ ени я могут бы ть в обоих периодах. Н аи бо л ее з а ­
метны они в безопорных периодах. Так,
при игре в ручной мяч многие броски в
пры ж ке вы полняю тся движ ениями руки,
плечевого пояса и верхней половины ту­
л ови щ а за счет одновременного встречно­
го движ ения ниж них конечностей и ниж ­
ней половины туловищ а. Д ви ж ен ия верх­
ней половины тела вокруг вертикальной
оси происходят со скручиванием позвоноч­
ного столба, к а к бы с «опорой на инер­
цию » масс ниж ней половины тела, осо­
бенно, если при этом массы ног будут р а з­
ведены от оси .(рис. 112, а ).
К встречным движ ениям в полете от­
носятся движ ения р азгибания туловищ а
и конечностей н азад при пры ж ке в длину
в начале полета. Это встречное движ ение
служ и т подготовкой к сгибанию тела вп е­
р ед к концу полета. Н аклон и сгибание
Рис. I II . Д ействие цент­
туловищ а и опускание рук вперед-вниз и
ростремительной
силы
н азад создаю т ка к бы опору дл я встреч­
при повороте в беге на
ного движ ения ног вперед и вверх, необ­
коньках;
Р — вес т е л а .
— центр о ­
ходимого дл я увеличения дальности п ры ж ­
б е ж н а я си л а те л а и О — их
к а (рис. 112, б ) .
р авн о д е й ст ву ю щ а я,
прило­
ж е н н ы е к О ЦТ и к а к р е а л ь ­
Встречные движ ения возм ож ны и
ны е силы ко л м у : / ? — опорваж н ы и в опорных полож ениях. Так, при
н . 1>1 р е а к ц и я, Я д ? — е е нор­
задн ем толчке в ходьбе и в беге т а з совер­
м а л ь н а я и /? т — го р и зо н та л ь ­
ная
(ц ен тр о стр ем и тел ьн ая
ш ает поворот в сторону толчковой ноги,
с и л а ) со ставл яю щ ие, прило­
удлиняя этим ш аг. Вместе с тазом долж ны
ж ен н ы е к коньку
соверш ать поворот и располож енны е вы ­
ш е массы тела, что затр у дн яет поворот т аза. О днако это д в и ж е­
ние происходит с больш им разм ахом и легче в том случае, если
одновременно плечевой пояс с руками
встречным движ ением]
поворачивается в противополож ную сторону. К ак и в случае
п ры ж ка в длину в подготовительной ф азе при встречном д в и ж е­
нии растягиваю тся одни группы мышц, которые в последующем
рабочем движ ении т а к ж е встречного х ар ак тер а будут сокра­
щ аться (рис. 112, в ).
С тартовы е движ ени я. С тартовы е дви ж ен и я с л у ж а т д л я пере­
хода от покоя к передвиж ению . В спорте эта зад ач а услож224
I
няется требовани ем бы стрейш его пер ех о да от покоя к н аи бо л ь­
шей скорости движ ения.
Д л я н ач а л а п ередви ж ени я вп ер ед необходимо нали чи е с т а р ­
товой силы к а к внеш ней силы, н ап р авл ен н о й вперед. В полож е-
в
нии стоя сила т яж ести т е л а ч ел о века обычно проходит вп еред
голеностопных суставов. Если при этом расслабить мыш цы-сги­
батели голеностопны х суставов, то момент силы тяж ести тела
вы зовет движ ени е т е л а в этих су ставах вперед. О дн ако легко
проверить, что т а к о е ускорение, вы зы ваем о е м ом ентом силы т я ­
15 Зак аз № 587
225
ж ести , слиш ком м ал о д л я бы строго с тар та. Д ей ствительн о, мо*
мент силы тяж ести не я вл я е тс я о б язательн ы м д л я стартового
дви ж ен и я. Зд е с ь действую т в основном други е механизм ы .
В полож ении стоя увели ченн ое н ап р яж ен и е м ы ш ц -р азги б ате­
лей тазо бедр енн ы х су ставо в вы зо вет отклонение т у л о ви щ а н а ­
за д , а т а к ж е давл ен и е опорной стопы вдоль опоры н азад . В озн и ­
ка ю щ а я при этом го р и зо н тал ьн а я оп орная р еак ц и я (си ла тр е­
ния) и есть н ео бх о д им ая вн еш няя го р и зо н тал ьн ая сила. Э та сила
п р о яв л яется в к а ж д о м ш аге, в ходьбе, беге, л ы ж н ом ходе, когда
еще не заверш ен п ер екат и тело спортсмена находится ещ е не
впереди, а сзади опоры или н ад опорой.
Источником горизонтальной стартовой силы служ ит главным
образом вы прямление ноги, согнутой в коленном суставе. Н а к ­
лоненная вперед оп орная реакция (Н) м ож ет быть р азл о ж ен а на
вертикальную
(№)
и
горизонтальную
(Т ) составляю щ ие
(рис. 113, а ).
К ак и в случае действия мы ш ц-разгибателей тазобедренных
суставов, гори зонтальная составляю щ ая опорной реакции
(Т )
м ож ет быть перенесена в общ ий центр тяж ести тела. Н азовем
ее здесь силой 5 . Ч тобы не изменилось действие сил, нуж но одно­
временно прилож ить к этой ж е точке равную по величине и про­
тивополож ную по н аправлению силу ($. И з схемы сил видно, что
стартовая сила 5 п ридает поступательное ускорение общ ему цент­
ру тяж ести тела, а п а р а сил С} к Т, действуя на плече /г. вы зы вает
опрокиды ваю щ ий стартовы й мом ент М. П ри всех назем ны х с т ар ­
тах с горизонтальной поверхности возникает
опрокидывающий
(н азад) стартовы й момент.
Горизонтальная с тар то вая сила 5 при вертикальной со ставл я­
ющей опорной реакции N. равной весу тела Р, зави сит от отно­
ш ения расстояний от проекций общ его центра тяж ести тела до
задней границы (I) к вы соте располож ения общ его центра тя ж е ­
сти тела ( к ) :
В низком старте полож ение бегуна таково, что вынос общего
центра тяж ести вперед от задней опоры (I) увеличен, а высота
его располож ения ( к ) уменьш ена (рис. 113, б). В связи с послед­
ним почти вдвое во зр астает гори зонтальная стартовая
сила;
3/1 в 2 р а за больш е, чем 51. В озмож ностью и необходимостью пе­
рехода во время р а зб ега в более высокое полож ение обеспечивает­
ся максим альное использование всей силы мыш ц-разгибателей
толчковой ноги, что д а е т ещ е больш ую стартовую силу (Я ), почти
в 4 р а за превыш аю щ ую вес тела. В озникаю щ ий при этом опро­
кидываю щ ий момент способствует постепенному вы прямлению в
течение разгон а со старта.
М аховый вынос свободной ноги при первом ш аге в ходьбе и
в беге усиливает горизонтальную составляю щ ую опорной реак*
ции. Э то легко зам етить, если сделать энергичный вынос ноги,
226
I
стоя на легкой тележ ке с миним альны м трением. Т ележ ка при
выносе ноги вперед покатится назад. С ила давл ени я опорной ноги
н а з а д вы звал а ускорение тележ ки назад. П ри сцеплении стопы
е опорой во время подобного движ ени я возникает горизонтальная
опорная реакция.
Т а к ка к сила трения относительно м ал а, то приходится исполь­
зовать отталкивание от опоры не только вперед, а вперед и вверх.
С увеличением давлени я на опору увеличивается сила трения, что
Рис. 113. Возникновение стартовой силы:
а) при вы соном с та р т е , б) пр и низком с та р т е (по Б ерн ш тей н у)
обеспечи вает больш ую стар то ву ю силу. Ч тобы увели чить с т ар ­
товую силу, и спользую т стар то вы е колодки, о ттал ки ван и е р еб ­
ром кон ька в стартовом ш а ге и т. п. К аж д ы й задн ий толчок на
д и станции в ходьбе, беге и други х л оком оц иях и м еет много сх о д­
ных черт со стартовы м и дви ж ен и ям и . Зд е с ь особенно пом огаю т
и сп ол ьзовать стартовую силу (при п одтягиван ии р а зги б а тел я м и
тазобедренн ого су става ещ е до завер ш ен и я п ер е к а т а) шипы на
легкоатлетических туф лях, л ы ж н ая мазь, д аю щ ая хорош ее сцеп:
ление со снегом и т. п,
М аховы й вы нос ноги в первом ш аге пом огает уравн овеси ть
тягу м ы ш ц-разги бател ей тазо бедрен н о го су става опорной ноги,
стремящ ихся отклонить туловищ е н азад.
К огда ве р т и к ал ьн а я с о ста вл я ю щ а я реакци и
о ттал ки ван и я
меньше статического веса, тогда стартовая сила н ап р авл ен а
вп еред и вниз, к а к это бы в ает при стар те в воду.
В стартовы х п о лож ен иях стр ем ятся п риблизить линию т я ж е ­
сти к передней гран и ц е п ло щ ад и опоры, чтобы увеличить вы нос
общ его центра тяж ести т е л а от задн ей опоры и этим у вели чить
стартовую силу.
15*
227
I
М еханизм ы о ттал ки ван и я и ам ортизац и и. О ттал ки ван и е в н а­
зе м н ы х локом оц иях и м еет в основном те ж е закон ом ерности, что
и в стартовы х движ ениях. Н о, кроме того, сущ ествует ещ е ряд
частны х особенностей, свойственны х отдельны м ви дам локомоций. В связи с этим р ассм отри м н екоторы е типичиы е виды от­
талк и ван и я.
, .
В п р ы ж к е в д л и н у с м е с т а о ттал ки ван и е вы полн яет­
с я .не из неподвиж ного стартового полож ен ия, а к а к непреры вное
п родолж ен ие подготовительного дви ж ен и я. П р едвар ител ьн о е
поднимание рук вверх и подъем на носки стоп увеличиваю т р а з­
м ах последую щ его п одседания, скорость вы полнения этого дви­
ж ен и я и о тведени я рук на з а м а х д л я последую щ его м ахового
движ ения ими. М ышцы, которые растягиваю тся к концу подседа­
ния и за м а х а рукам и, н ап р ягаю тся, о ст ан ав л и в ая эт и движ ения,
и п одготавл иваю тся к «взры вном у» н ап ряж ен ию о ттал ки ван и я.
О ттал ки ван и е вы полн яется сим метрично обеим и ногами с
вы прямлением их во всех суставах. Н ачал о разги бани я в тазо ­
бедренных, су ставах п р о дви гает тело вперед, а р азги б ан и е в ко­
ленны х су ставах у вели чивает силу оттал ки ван и я, нап равлен н ую
вп ерёд и вверх. Д ви ж ен и е о ттал ки ван и я за в е р ш а е тс я сгибанием '
стоп в голеностопных су ставах . К моменту отры ва стоп от опоры
сила оттал ки ван и я п ад а е т до нуля. Э то значит, что в закл ю ч и ­
тельны е мгновения усилия отталкивания д алеко не наибольш ие.
Н о это вовсе не о зн а ч а ет, что они бесполезны .
Если опорная реак ц и я при движ ении общ его центра тяж ести
вверх по величине меньш е статического веса, но" больше
нуля, то это зн ачи т, что о п о р н ая реак ц и я в это врем я не обу сл о в­
л и вает ускорения всего тела в направлении толчка. Но зато она
своей вертикальн ой составляю щ ей" ум ен ьш ает действие силы
тяж ести тела; уменьш ает в это врем я торм озящ ее действие силы
тяж ести, которая препятствует вертикальному
перемещению
вверх.
К ром е того, н адо учесть, что д а ж е м а л а я оп о р н ая р еакци я
(м еньш е статического веса, но больш е нуля) при большой
скорости р азги б ан и я стоп о бу сл о вл и вает их ускорение. А до это­
го времени стопы при движ ени и вверх ту лови щ а и в меньшей
Степени бедер и голеней были неподвиж ны на опоре. К огда тело
отр ы в ается от зем ли, оно у вл е к а е т з а собою стопы, п ридает им
ускорение, сн и ж ает скорость н ах о дящ и х ся выше частей тела.
Закл ю чи тел ьн о е о ттал ки ван и е стопой, если и не п ридает ускоре­
ния всему телу, то, п р идавая ускорение стопам, ум еньш ает их
торм озящ ее действи е (Т утевич).
Н аконец, н ел ьзя за б ы в а ть про целостность структуры дви­
ж ения. Если вы клю чить заверш аю щ ее отталкивание стопой, то
это не м ож ет не о т р а зи ть ся на х а р а к те р е двигательны х нервных
им пульсов к м ы ш цам коленны х и тазо бедр енн ы х суставов. Это
тем более важ н о потом у, что в связи с мышечной координацией
м н огосуставн ы е мы ш цы ниж них конечностей со ставл яю т единую
ф ункциональную систем у. Если вы клю чить одно звено этой си228
отемы, то это отр ази тся на действи и всей мыш ечной системы
конечности в целом.
;
В п ры ж ке в дли ну с м еста сила о ттал к и ван и я м акси м ал ьн а.
О ттал ки ван и е происходит п од углом , бли зки м к 45°. П ри этом
угле возм ож н а н аи б о л ьш ая д а л ьн о сть полета.
В п р ы ж к е в д л и н у с р а з б е г а к м ехани зм у о тт ал к и ­
ван ия д о б а в л я е т ся действи е скорости р а зб е га . С корость о т тал ­
кивания с к л ад ы вается со скоростью р а зб е га . Т еоретически н аи ­
более вы годный угол вы л ета в 45° при больш ой дальн ости п р ы ж ­
к а здесь невозм ож ен. Д л я того, чтобы угол вы л ета был равен 45°,
нуж но, чтобы го р и зо н тал ьн ая скорость (р а зб е г а) и ве р ти к ал ь­
н а я скорость (о тталк и в ан и я ) были, равны . П о р асч етам С ем ено­
ва, м а к с и м ал ь н а я в е р т и к ал ьн а я ско р о сть м ож ет быть до
4,5 т/сек, а гори зонтальная — д о 10 м/сек. В р езультате реально
возмож ны углы вы лета в пр едел ах 25— 30°.
П ри малой длительности отталки ван ия в п ры ж ках в длину
с р а зб е га подготови тельн ая ф а з а оттал ки ван и я очень м ал а. П одседан ие на толчковой ноге очень невелико. О на ставится на опо­
р у ж естко, м алосогнутой и и сп ы ты вает з а короткий п ром еж уток
времени очень больш ие н агр у зки . О ни могут превы сить в 6— 8 и
более р а з статический вес прыгуна.
П ри б е г е о ттал ки ван и е о тл и ч ается от о ттал ки ван и я в п р ы ж ­
ке в дли ну с р а зб е га тем, что сила о т т ал к и ва н и я зд есь во много
р а з меньше, а вр ем я о ттал ки ван и я больш е. П оэтом у имеется
возм ож ность больш его п о дседан ия и более дли тельн ого о т т ал ­
ки вани я. М ен ьш ая сила действу ет более дл и тел ьн о е врем я. О бе
эти величины за в и с я т от скорости бега. Н а коротких ди станц и ­
ях сила оттал ки ван и я зн ачи тел ьн о больш е, а в р е м я о т т ал к и в а ­
ния несколько меньш е, чем н а средних и особенно длинны х д и ­
станциях.
П ри х о д ь б е сила о ттал к и ван и я ещ е меньш е, чем при беге,
а угол отталкивания больш е. В связи с этим подседание при
ходьбе меньше, чем при беге. В л ы ж н о м х о д е врем я о т т ал ­
кивания короче, чем при ходьбе, но си л а отталкивания намного
больш е. Э то обеспечи вается весьм а значи тельн ы м подседанием
перед отталкиванием. П о длительности опорного периода спринт
и лы ж ны й ход р езко различны , но с тр у кту р а движ ений о ттал ки ­
ван и я у них очень п о х о ж а (рис. 114).
В о в р е м я п р ы ж к о в в в ы с о т у с р а зб е га , кроме вы п р я м ­
ления толчковой ноги, используется еще одна особенность оттал­
кивания. П осле нескольких ш агов разбега толчковая нога ставится
почти вы прям ленной на пятку. П о л у ч ается стопорящ ий п ер ед­
ний толчок. С ил а д авл ен и я опорной ноги вы зы в ает опорную
р еакци ю (Л ), значи тельн о н аклоненную н азад . Е е гори зон ­
т а л ь н а я со ставл я ю щ ая (Т ) тормозит продви ж ен ие т ел а вперед.
В р езу л ьтате оп о р н ая нога при уступаю щ ей р аб о те сильно н а ­
пряж енн ы х разги б ател ей несколько сги бается в коленном с у ­
ставе. Э то позволяет ей в основной части отталкивания резко
вы прямиться (рис. 115, а). Б л аго д ар я стопорящ ей опоре горизои229
тальн ое движ ение р азбега переводится в подъем тела вверх.
Н о га и грает роль упругого стер ж н я, д в и ж у щ его ся к а к -физиче­
ский м аятни к с ниж ней опорой. Ее м ож но уподобить упругому
ш есту при п р ы ж ках с ш естом , которы й т а к ж е пом огает переве­
сти движ ени е р а зб е га в дви ж ен и е п о дъем а (рис. 115, б ) . Тем
не менее в п ры ж ках в высоту д о 75% подъема тела происходит за
счет разгибания толчковой ноги (Д ь я ч к о в ).
Период опоры
Рис,
114. Углы и длительность отталкивания
спринте и лы ж ном ходе
к
Углы постановки толчковой ноги и углы ее отры ва в различ­
ных видах пры ж ков различны . Н о все они имеют нечто общ ее —
это вы ставление ноги вперед на место толчка с тем, чтобы, полу­
чив упор впереди, подбросить тело вверх. Во всех пры ж ках, кроме
п ры ж ков в высоту, угол отры ва меньш е 90°, иначе говоря, о ттал ­
кивани е н аправлено не только вверх, но и вперед (рис. 115, в) .
Особенно зам етно в пры ж ках в высоту используется м ах ру­
кам и и свободной ногой. Во время ускоренного махового д в и ж е­
ния конечностей вверх во зр астает опорная реакция, что увеличи­
вает напряж ение мыш ц толчковой -ноги. К концу маховы х д в и ­
ж ений с их зам едлением давл ен и е на опорную ногу и опорная
230
реакция, вы зван ная этими движ ени ям и, стан овятся меньше. Это
способствует быстрому вы прямлению толчковой ноги. Д ви ж ен ие
маховы х конечностей передается через мышцы, торм озящ ие д в и ­
ж ение, остальны м частям тела. Е сли увеличение скорости при
м аховы х движ ени ях увеличивает и противодействие инерции, а
Рис. 115. О тталкивание при пры ж ках в высоту:
вв е р х у с л е в а — д ейств ие опорной р е а к ц и и в стопорящ ем то л ч ке; вверху с п р а­
в а —ш ест с гр у зо м , к а к м а ят н и к ;
е н к зу — у г л ы
п о с т а н о в к и и о тр ы ва
ногя
в п р ы ж к ах к с п р и н те (по Д ья ч к о ву )
следовательно, и опорную реакцию , то уменьш ение их скорости
сопровож дается передачей движ ения остальны м частям тела.
П осле каж дого отталки ван ия конечностью в назем ны х ло ко ­
моциях вслед за приземлением конечности происходит ам ортиза­
ция — процесс обратного хар ак тер а. Во врем я отталки ван ия че­
231
ловек отдаляет свое тело от опоры, п р идавая ему ускорение. Во
1
время амортизации человек п рибли ж ается к опоре, зам ед л я я свое
движ ение.
К ак отрыв есть мгновение отделения конечности от опоры, так
приземление есть мгновение касан ия конечностью опоры. П ризем ­
ление обычно соверш ается на стопу. В зависим ости от точки пер­
вого касания находится в известной мере и м еханизм амор­
тизации.
Если приземление происходит на носок, то действие сил инер­
ции всего т ел а чел о века и его веса стрем и тся согнуть стопу в
голыюстопном суставе и уступаю щ ую работу соверш аю т мыш ­
цы-сгибатели стопы (икронож ны е, камбаловидны е, глубокие сги­
батели пальцев, малоберцовы е и д р .). Если приземление проис­
ходит на пятку, то стопа, т а к ж е д ей ству я к а к р ы ч аг первого рода,
вы зы вает в н ач ал е опоры уступаю щ ую р або ту мы ш ц передней
поверхности голени (п ер едн яя бо л ьш ебер ц о вая, длинны е р а зги ­
батели пальцев (рис. 116, 1— 3) . Л иш ь после опускания на опо­
ру передней части стопы п р о д о л ж ается усту п аю щ ая р а б о т а сги­
бателей стопы (рис. 116, 3 — 4).
В коленном суставе при ам ортизации уступаю щ ую р аботу вы ­
полняет четы рехглавая м ы ш ца бедра и в ряде случаев двусуставиые разгибатели тазобедренного сустава, которые при одновре­
менном движ ении бедра вперед растягиваю тся в р езультате сги­
бания бедра в этом суставе. К роме того, в тазобедренном суставе
уступаю щ ую работу вы полняет односуставный р азги батель —
больш ая ягодичная мы ш ца. Таким образом , во врем я ам ортиза­
ции уступаю щ ую работу Ьбычио вы полняю т те ж е мышцы, кото­
рые при отталкивании вы полняли преодолеваю щ ую работу.
О т угла приземления зави сит эф ф ект ам ортизации в отнош е­
нии продвиж ения тела вперед после приземления. К ак о ттал ки ва­
ние соверш ается всегда под углом к горизонту, т а к и амортизация __
д ает опорную реакцию под углом к горизонту. В случае продвиж ения тела перед приземлением вперед ам ортизация вы зы вает !
тормозящ ий эф ф ект д л я этого продвиж ения (передний толчок).
Чем меньш е угол приземления и быстрее продвиж ение вперед,
тем больш е гори зонтальная составляю щ ая реакции опоры во
время последующей амортизации.
С ила мышц, обеспечиваю щ их амортизацию , действует в течение
всего времени движ ения тела. М асса тела теряет скорость пропор­
ционально величине силы и времени ее действия. Если путь опу- скания тела больше, врем я ам ортизации больше, то си л а-ам о р ти ­
зации м ож ет быть меньше. П ри таком коротком пути ам ортиза­
ции, к ак при постановке толчковой ноги в п ры ж ке в длину с р аз­
бега, возмож ны е силы инерции и равны е им по величине опорные
реакции очень велики.
С ила инерции тела, действуя на пути амортизации, производит
работу. Р або та силы инерции затрачи вается на растягивание
мыш ц при амортизации. В результате в них разви ваю тся значи­
тельны е напряж ения. К концу ам ортизации величина отрицатель­
232
ного ускорения п адает до нуля. Т а к ж е изм еняется и сила инерции,
а следовательно, и опорная р еакци я, вы зван н ая давлением (напо:
ром) силы инерции.
Если упругое н апряж ение, вы званное приземлением, поддер­
ж ивается и увеличивается активны ми двигательны м и импульсами,
то вслед за амортизацией происходит отталкивание. Растянуты е,
напряж енны е, мышцы, со кр ащ аясь, вы зовут вы прям ление ноги, и
произойдет отталкивание. Так, ам ортизац и я приземления играет
роль подготовительного движ ени я к последую щ ему отталки ­
ванию.
Рис. 116. А мортизация после приземления на пятку (1 3) у мастера спорта Зелты ньш а (по Фесенко)
О порная реакция после призем ления ноги в беге сначала воз­
растает д о значительных величин (передний толчок) ; д ал ее н асту­
пает некоторое ее уменьшение, связанное с заверш ением аморти­
зации (момент вертикали ). К концу периода опоры опорная р еак­
ция снова н ар астает до наибольш ей величины во врем я заднего
толчка, которая п адает д о н уля к моменту отры ва стопы.
О порная р еакция сначал а нап равлен а н азад и вверх, дал ее
вверх и, наконец, вперед и вверх. Т ак ка к опорная реакция не
обязательно проходит через общ ий центр тяж ести тела, то во з­
мож ны различны е варианты изменения ее угла наклона. Н о общий
х арактер изменений соответствует описанной схеме.
Н екоторы е особенности ходьбы и бега. Естественны е цикли­
ческие локомоции человека — ходьба и бег — л е ж а т в основе дру­
233
гих, в том числе и спортивных назем ны х перемещений. Есть ряд
особенностей, общ их д л я ходьбы и бега. Н ар яд у с этим существуют
особенности бега и ходьбы, имеющие значительны е различия.
Ц икл движ ений в ходьбе и беге состоит из т а к назы ваемого
двойного ш ага. П осле выполнения цикла движ ений все части тела
человека приним аю т такое ж е полож ение, ка к и в начале цикла.
В ходьбе человек все врем я имеет опору. В беге различаю т опор­
ные периоды и периоды полета (безоп орн ы е).
К аж д а я нога в ходьбе и беге то бы вает опорной, передавая
давление тела на опору, то маховой, свободной, соверш ая свобод­
ный перенос вперед, чтобы снова стать опорной.
В ходьбе опорны е периоды каж дой ноги длительнее, чем без­
опорные. П оэтом у не бы вает безопорны х полож ений всего т ел а, а
опорные периоды дел ятся на одиночную и двойную опоры. Д во й ­
ная опора возникает тогда, когда тело у ж е опирается на вынесен­
ную вперед ногу, а о ставш аяся сзади нога ещ е не оторвалась от
опоры.
В беге периоды переноса ноги длительнее, чем опорные. П оэ­
тому в беге появляю тся ф азы полета, а двойной опоры не бывает
совсем.
Сочетание двойной опоры и полета н аблю дается только в пе­
редвиж ении «галопом », которое сл у ж и т одним из подготовитель­
ных упраж нений.
Д ви ж ен ия каж дой ноги в ходьбе и беге состоят из четырех
основных ф аз: задний толчок — отталкивание опорной ногой,
имеющий опору сзади тела; задний ш аг — перенос маховой ноги
сзади те л а ; передний ш аг — перенос м аховой ноги впереди т е л а и
передний толчок — амортизация движ ения тела опорной ногой,
имеющей опору впереди тела. Эти ф азы р азделяю тся следующими
мгновенными промежуточными полож ениями в движ ении: отрыв
толчковой ноги, вертикаль маховой ноги, приземление маховой
ноги и вертикаль опорной ноги. В момент вертикали маховой ноги
ее центр тяж ести находится ка к р аз под тазобедренны м суставом.
В мом ент вер ти к ал и опорной ноги О Ц Т т е л а н аходи тся н ад гол е­
ностопным суставом .
П оследовательность ф аз движ ений ноги одинакова в ходьбе
и беге; но ритм, соотнош ение длительности этих ф аз различны.
Опорные ф азы в беге короче, чем в ходьбе; а безопорны е ф азы
относительно длительности каж дого цикла нам ного меньш е для
каж дой ноги в ходьбе, чем в беге.
В заим ное согласование ф аз движ ений в ходьбе и беге тож е
различно. В ходьбе сначала наступает задний толчок одной ноги
и вслед за ним передний толчок другой. Значит, вслед за отталки­
ванием наступает ам ортизация движ ения. В беге после заднего
толчка одной ноги н аступает полет и вслед за ним передний тол­
чок другой ноги. П осле отталкивания имеется безопорный период
полета, без торм ож ения со стороны опоры; д а л ее за передним
толчком ноги следует задний толчок этой ж е ноги.
234
Т раектория общ его центра тяж ести тела о т р аж ает динамик;
взаим одействия тела человека с опорой. Н аиболее возвы ш енно
полож ение в ходьбе м ассы всего тела зан им аю т в момент верти
кали при одиночной опоре. Д ав л ен и е тела на опору здесь наимень
шее. В беге наивы сш ее полож ение в полете бы вает во врем я наи
больш его разведения ног; взаим одействия с опорой в этот момен*
нет совсем. С ам ое низкое полож ение м асс в ходьбе имеется пр!
наибольш ем разведении ног во врем я двойной опоры. И суммар
ное давлени е обеих ног на опору здесь больш е, чем в других фаза:
ходьбы. А в беге массы т е л а расп олож ен ы ниж е всего в момен*
зертикали ; в результате ам ортизации тело опускается вниз. Но 1
это врем я давлени е на опору не наибольш ее. Оно меньше, чем но
много раньш е — при переднем толчке, и ещ е меньше, чем немпоп
времени спустя, — при задн ем толчке (рис. 117).
П родольное перемещ ение общ его центра тяж ести тела отрл
ж а ет его ускоренное д виж ени е под влиянием задн его толчка I
зам едленное — под влиянием переднего. И мею тся та к ж е колеба
ния общ его центра тяж ести в поперечном направлении, связанны!
с переносом тела с ноги на ногу. О ни тем более велики, когда н оп
ставятся дал ек о по обе стороны от линии нап равлен и я движ ения
Эти колебания меньш е и менее резки, если техника передвиж енш
более соверш енна.
И нерция массы тела с гл аж и вает кривую колебания скорости
П ри д ав ая массе необходимое ускорение, сила действует в течение
определенного времени. П ринято говорить, что это врем я необхо
димо д л я «преодоления инерции» м ассы тела. Точнее будет скл
зать, что д л я достиж ения определенной скорости необходимо он
ределенное врем я действия силы (импульс силы $ • ( ) . Чем больпк
сила и вы зы ваемое ею ускорение, тем больш е и сопротивление м а с ­
сы тела. А когда достигается необходимый уровень скорости, у ско ­
рение уменьш ается и сопротивление массы тела уменьш ается.
Регули рую щ ая роль м ассы тела сказы вается и при ускоренш
и при зам едлении движ ени я тела. В связи с этим резких ко л еб а­
ний скорости передвиж ений всего тела в течение ц икла движений
в ходьбе и беге не наблю дается. З а то скорости движ ений отдель­
ных частей тела, особенно концевы х звеньев конечностей, измени
ются очень значительно.
В ходьбе и беге имеется перекрестная координация движений
рук и ног. О на о тр аж ает филогенетически более древню ю четверо
ногую ходьбу дал ек и х предков человека. О на имеет больш ое зн а ­
чение д л я эффективности передвиж ения. С выносом вперед левой
ноги выносится вперед и п р ав ая рука. П лечевой пояс при этом по­
ворачивается налево, а л е в а я рука движ ется н азад. П оворот п л е­
чевого п ояса сопровож дается скручиванием позвоночного столбя.
М ышцы, поворачиваю щ ие туловищ е налево, сокращ аю тся, а их
антагонисты растягиваю тся. Н апрягаю тся мышцы, скручивающ ие
туловищ е влево, и этим соверш аю т тягу, поворачиваю щ ую та:)
вправо. О тталкивание п равой ногой придает ускорение тазу и и
это ж е врем я он соверш ает поворот направо, вы двигая вперед л е ­
вый тазобедренны й сустав. Э то движ ение способствует удлинению
ш ага не только в ходьбе, но и в беге (рис. 118). А движ ения рук,
увеличивая момент инерции верхней половины тела> создаю т опору
дл я мышц, поворачиваю щ их таз. П ри следую щ ем ш аге р астян у ­
тые мы ш цы -антагонисты сокращ аю т­
ся, обеспечивая поворот т а за налево
и т а к ж е удли няя этим шаг.
Д ви ж ен и я рук обусловлены д в и ­
Стат. 5ес
гательны ми нервными импульсами,
им помогаю т т а к ж е и чисто м ехани ­
ческие силы. В этом легко убедить­
ся, накинув на плечи пальто: свобод­
но висящ ие р у кава при ходьбе по­
вторяю т порядок движ ения рук. И н ­
#1 У)
тересно отметить, что при первых ш а ­
гах ребенка механизм скрестной ко­
ординации конечностей не проявля­
Стат. 6
ется. Он наблю дается позж е, когда
исчезаю т вы званны е иррадиацией воз­
Рис. 117. Вертикальное давлебуж дения нап ряж ен ия мышц, сковы ­
н и е н а о п о р у {Р у) и положение
вавш ие движ ения рук. Д а л е е р а ск а ­
общего центра тяж ести тела
чивание рук под влиянием механиче­
(5)/) в ходьбе (а) и беге (б)
ских сил закрепляется установлением
(по Бернштейну
П — пер ед ний и 3 — зад н и й толчки
соответствую щ ей им иннервации.
Д ви ж ен ия позвоночного столба
не ограничиваю тся только скручиванием. И мею т место т а к ж е бо­
ковые наклоны в сторону опорной ноги во врем я вертикали. Т аз
при этом соверш ает некоторое приведение в тазобедренном суста­
ве опорной ноги, опускаясь в сторону маховой ноги. Н аблю даю тся
т а к ж е сгибания и разги бани я позвоночного столба. С гибание
приходится главны м образом на задний ш аг, способствуя выносу
ноги (встречное дви ж ен и е). А разги бани е сопряж ено с задним
толчком, когда таз получает ускорение вперед и несколько увели ­
чивает свой наклон.
П ри медленной ходьбе названны е движ ения туловищ а могут
быть совсем незаметными.
С увеличением сил, вы зы ваю щ их эти движ ения, они могут
проявляться более значительно.
В беге эти движ ения зави сят от скорости бега, изменения ко­
торой связан ы со значительной перестройкой всей структуры дви­
ж ений.
С корость передвиж ения по величине р авн а произведению дли­
ны ш агов на их частоту. В ходьбе, с увеличением скорости на­
растает, в известных пределах, и дли на и частота шагов. Д ал е е с
увеличением длины ш агов уменьш ается их частота. И , наоборот,
учащ ение ш агов вы зы вает их укорочение. Ходьба возм ож на лиш ь
при известной частоте ш агов, так к ак увеличение частоты обуслов­
л ено увеличением силы отталкивания и
скорости переноса
236
П ри частоте около 190—'200 ш агов в секунду сила о ттал ки ва­
ния увеличивается настолько, что появляю тся периоды полета и
ходьба переходит в бег.
В беге та к ж е мож ет н ар астать скорость п ередвиж ения с одно­
временным увеличением и длины и частоты ш агов. С повышением
скорости бега до ее предела реш аю щ ую роль начинает играть ч а­
стота шагов. Д ел о в том, что с увеличением силы отталкивания
удлиняется ш аг, но ум ен ьш ается число ш агов в секунду, так как
Рис. 118. Удлинение ш ага ( а + б ) при пово­
роте та за на угол а (по Семенову)
длительность каж дого ш ага во зр астает относительно больш е, чем
его длина. В беге с меньшей скоростью на длинны е дистанции
реш аю щ ую роль играет дли на ш ага.
С физиологической точки зрения вы сокая частота ш агов менее
экономична. П ри учащ ении ш агов изменяется ритм каж дого ш ага;
происходит более значительное укорочение полетных периодов,
чем опорных. С ледовательно, в сокративш ееся .время переноса
м аховая нога вы нуж дена в короткий срок получить больш ее уско­
рение и быстро зам едли ть движ ени е переноса в конце его. Н а р а з­
гон маховой ноги и ее торм ож ение необходимы очень больш ие
мыш ечные усилия. С учащ ением ш агов они увеличиваю тся осо­
бенно быстро.
Д ви ж ен и я рук иннервационно связан ы с движ ениям и ног. Но
ускорить движ ения рук относительно легче, чем движ ения ног.
Этим и пользую тся в тех случаях, когда и з-за утомления частота
движ ений йог недостаточна. Сгибание рук ум еньш ает их момент
инерции и позволяет участить их движ ения. Э то приводит к уча­
щению и движ ений ног.
И зм енения частоты движ ений (темпа) отраж аю тся в целом
237
на структуре движ ений, изменяю т динам ику движ ений, изменяю т
временные соотношения (р и тм ), а т а к ж е пространственную струк­
туру движений.
Б ег на короткие дистанции с наибольш ей длиной и частотой
ш агов отличается от бега на средние дистанции больш ей вели­
чиной мышечных усилий. В озникаю щ ие в организме процессы
ограничиваю т возмож ность тако го бега десяткам и секунд. Б ег
на средние дистанции отличается меньшей интенсивностью р аб о ­
ты, движ ения становятся более свободными, мы ш цы больш е
расслабляю тся в нерабочие фазы . Б ег на длинны е дистанции
наиболее экономичен, обеспечивает наибольш ее сохранение р а ­
ботоспособности в беге от де с ят к а м инут до несколько часов.
Эти физиологические особенности связан ы с характером дв и ­
жений в беге, которые отличаю тся по многим п оказателям . П о
мере увеличения скорости бега становится острее угол отталки ­
вания, приземление соверш ается под углом, близким к прямому,
увеличивается разм ах и скорость движ ений конечностей.
П еремещ ения со скольж ением . П ередвиж ение ,на л ы ж ах н
коньках связано со скольж ением их по поверхности снега и л ьда.
Взаим одействие тела спортсмена и опоры при передвиж ении на
л ы ж ах и коньках меньше, чем при ходьбе и беге. Э то объясняется
уменьш ением торм озящ его действия силы трения к ак горизон­
тальной составляю щ ей реакции опоры. И зм енение сил трения
вли яет на ряд особенностей переднего и заднего толчков.
Д инамический коэффициент трения- л ы ж по снегу и особенно
коньков по льду очень м ал. П оэтом у передний толчок в значи­
тельной мере сводится к вертикальной составляю щ ей опорной
реакции. А торм озящ ее действие опорной реакции растягивается
на все время скольж ения.
П ри передвиж ении на л ы ж ах и коньках тормозящ ими силами
с л у ж а т все ж е силы трения, а при беге на коньках — почти в р а в ­
ной мере и сопротивление воздуха. С опротивление силы трения
при передвиж ении на л ы ж а х и коньках создает опрокидывающ ий
момент, который способствует перекату за время скольж ения.
О собенно это зам етно в лы ж н ом ходе, где сила трения относи­
тельно больш е, а сопротивление воздуха меньше уравновеш и­
вает опрокиды ваю щ ий мом ент (рис. 119,а).
При беге на коньках сила трения меньше, а- сопротивление
воздуха больш е, и поэтому опрокиды ваю щ ий момент не играет
такой существенной роли, к а к в лы ж ном ходе (рис. 119,6).
В лы ж ном ходе в н ач ал е одиночного скольж ения на л ы ж ах
линия тяж ести лы ж ников проходит сзади опорной поверхности
ноги и опрокиды ваю щ ий момент перем ещ ает линию тяж ести
вперед.
П ри выполнении отталки ван ия имеются особенности, х а р ак ­
терны е и д л я л ы ж , и д л я коньков. П оскольку л ы ж и ск о л ьзя т в
направлении движ ения лы ж ников, силы трения направлены н азад
и во врем я скольж ения нет внешней силы дл я получения ускоре­
ния вперед. И наче говоря, лы ж ей, скользящ ей вперед, оттолк­
нуться вперед от снега невозмож но. Т ак, в п ры ж ках на л ы ж ах
с трам пли на опорная р еакция при отталкивании всегда н ап р авл е­
на под углом 90° к поверхности стола, д а ж е немного н азад, так
ка к имеется хотя и очень н ебольш ая, но все ж е н аправленная
н азад сила трения.
Чтобы в лы ж ном ходе создать условия д л я отталки ван ия впе­
ред, необходимо л ы ж у толчковой ноги остановить и вы звать ее
сцепление со снегом. Тогда м ож ет возникнуть горизонтальная
составляю щ ая опорной реакции (статическая си л а трени я) и
опорная реакция будет н ап р авл ен а вперед и вверх. Л ы ж а оста­
н авливается активны м движ ени ем л ы ж н и ка к концу одноопора
мт~Ц к
6
.
Рис. 119. В заимодействие сил при скольжении:
а ) на л ы ж е , б) на ко ньк е; Р — вес т е л а , Г — си л а тр е н и я , / — со п р о ти вл е­
н и е во зд у х а , М т и М ] - м ом енты с и л т р ен и я н со п роти вл ен и я возд уха,
С — п р и л о ж е н н а я к О Ц Т с и л а инерци и
ного скольж ения. Л ы ж н и к д е л а е т активное движ ение опорной
ногой н азад относительно колена и т а за (« у д ар » ), пока скорость
скольж ения лы ж и по снегу не станет равной нулю (рис. 120).
П ри активном «ударе» опорной ноги н азад производится маховый вынос свободной ноги встречным движ ением вперед. О пор­
н ая нога вы прям ляется, что увели чивает давление на снег, а
т а к ж е статическую силу трения после остановки лы ж и.
Л ы ж н а я м азь, о б л ад ая статическим коэффициентом трения,
большим, чем динамический, обеспечивает необходимое сцепле­
ние л ы ж и со снегом. О тталкивание вы полняется довольно дли ­
т е л ь н о — от 0,15 д о 0,21 сек., с глубоким подседанием в коленном
и голеностопном суставах.
В беге на коньках сущ ествую т две принципиально различны е
схемы отталкивания. В первом случае конек остан авл ивается и
опирается носком на лед. О тталки вани е происходит при непод­
виж ном сцеплении конька со льдом . Так, наприм ер, соверш аю тся
первые ш аги со старта. Д р у г а я схема основана на одновремен­
ном движ ении обоих коньков по расходящ имся направлениям .
Р азлож ив- силы опорных реакций, мож но обнаруж ить норм аль­
239
ные, по. отношению к лезвию коньков, составляю щ ие опорных
реакций. Равнодействую щ ая этих сил ка к внеш няя сила обу­
словливает поступательное движ ение конькобеж ца (рис. 121).
П ри отталкивании в беге на коньках сила отталкивания относи­
тельно невелика, но она действует в течение длительного времени,
и это обеспечивает значительны й импульс силы.
Д л я уменьш ения торм озящ и х сил лыж ники-гонщ ики в начале
одноопорного скольж ения применяю т своеобразное «облегчение».
Рис. 120. О становка лы ж и при скольжении при
помощи « у д а р а » (торможение стопы за счет
сгибателей коленного су става); графики про­
дольных скоростей левой ноги (ориг.)
Тело лы ж н ика плавно опускается вниз в тазобедренном суставе
опорной ноги, при уступаю щ ей работе отводящ их мышц этого су­
става. Вместе с тазом опускаю тся и все вы ш ележ ащ ие отделы
тела. Общий центр тяж ести тела соверш ает определенный путь
ам ортизации вниз, что ум еньш ает нормальное давление на сколь­
зящ ую лы ж у, а следовательно, и силу трения. П одобное облег­
чение имеет место и в беге на коньках. В обоих случаях за м е д ­
ляется н арастан ие нормального д авл ен и я на опору в период
наибольш ей скорости скольж ения.
Т а к к а к скорость конькобеж ца очень вели ка,— величина со­
противления воздуха сравнительно значительна. Горизонтальное
полож ение туловищ а конькобеж ца резко уменьш ает силу сопротивления воздуха. Вместе с тем линия тяж ести туловищ а и головы
с рукам и перем ещ ается вперед. Это уменьш ает момент силы
тяж ести относительно коленного сустава опорной ноги, т. е. об­
240
легчает работу разгибателей колейного сустава при низкой
посадке конькобеж ца.
В лы ж ны х ходах дополнительным источником движ ущ их
сил служ ит отталкивание п алкам и. О пускание плечевых суста­
вов при отталкивании происходит в связи с боковыми наклонами
туловищ а в попеременных ходах, а та к ж е в р езультате сгибания
и наклона его вперед в одновременных. Это создает условия дл я
уменьш ения угла отталкивания, а следовательно, и увеличения
горизонтальной составляю щ ей реакци и опоры.
коньках:
Л | и Я* — н о р м ал ьн ы е со с та в л яю щ и е опорны х реак ций,
Я — р авн о д е й ст ву ю щ а я опорны х реакций (схем а гори­
з о н та л ьн ы х проекций сил — ви д сверху)
В лы ж ны х ходах и беге н а кон ьках т а к ж е имею т место зак о ­
номерности, связанны е со встречным движ ением плечевого и т а ­
зового поясов, с частотой и длиной шагов и др. Но эти закон о­
мерности различны в зависимости от частных условий.
Перемещ ения в водной среде. В спортивном плавании боль­
ш ую роль и граю т закон ом ерности взаи м о дей ствия п ловца с во д­
ной средой. Д авл ен и е воды уравновеш ивает вес тела тем больше,
чем полнее погруж ено в воду тело пловца. С приподниманием
над водой частей тела уменьш ается подъем ная сила воды, дейст­
вую щ ая на все тело. Н аступаю щ ее в результате этого погруж е­
ние тела зависит от того, насколько была уменьш ена подъ'емная.
сила. В способах п лавания без выноса рук над водой эта особен­
ность не проявляется. З а то возникает торм озящ ее действие
воды при проносе руки вперед под водой. О пускание лица в вдд.у
на все время, кроме момента вдоха, повы ш ает пловучест^ьдела
пловца. Сопротивление воды значительно больш е сопротивления
воздуха, причем оно во зр астает пропорционально квадр ату ско­
рости. Н а этом основано использование реакции опоры при
гребке.
Гребущ ие конечности д ви ж у тся в рабочей ф азе со скоростью,
больш ей, чем скорость продвиж ения пловца в воде. С оздается
разница сил движ ущ их и торм озящ их продвижение вперед. И те
и другие силы есть реакции воды. Эта разница и обусловливает
•ускорение тела пловца, направленное вперед в каж до м гребке.
16 Зак а з № 587.
241
Семенов предлагает разл и ч ать активны е движ ения пловца в
воде: а) продуктивные (р або ч и е),— направленны е спереди назад,
вызываю щ ие сопротивление (реакцию ) воды, направленное впе­
ред, и увеличиваю щ ие скорость поступательного движ ения тела
в целом; б) тормозные (н ер або ч и е),— направленны е сзади впе­
ред, вы зываю щ ие сопротивление воды, направленное назад, и
поэтому сниж аю щ ие скорость поступательного движ ения тела
в целом и в) движ ения дл я сохранения полож ения (пловучести ),— направленны е по вертикали вниз и вы зываю щ ие сопротив­
ление воды, направленное вверх (против силы тя ж ести).
С целью уменьш ения сопротивления воды продвижению своего
тела пловец принимает горизонтальное полож ение, уменьш ая
лобовую поверхность тела. В месте с тем, в подготовительных
ф азах движ ения он проносит конечности вперед с небольшой
скоростью и так, чтобы лобовы е поверхности их были меньше.
В ряде способов п лавания руки проносятся над водой по возд уху .
Это исключает сопротивление воды при их проносе и позволяет
д е л ат ь эти движ ени я бы стрее.
В заим одействия рук с водой происходят и по способу притя­
гивания, пока гребущ ие поверхности не дойдут до плечевых
суставов, и д ал ее по способу отталкивания. Одно движ ение
незаметно переходит в другое.
Ритм движ ений в плавании о тр аж ает известную тенденцию,
н аблю даемую в процессе соверш енствования движ ений. Рабочее
движ ение соверш ается с больш им усилием в более короткую
ф азу. П одготовительное движ ение, соверш аем ое с меньшим уси­
л ием, создает условия дл я восстановления сил и становится
относительно более длинным. Ритмы работы в различны х спосо­
бах п лазан ия различны . Т ак, в брассе на груди и плавании на
боку более отчетливо вы раж ено пассивное скольж ение после
мощных гребковых усилий. Д л я кроля на груди характерна
больш ая непрерывность действия движ ущ их сил. П ериодов без
активного рабочего усилия в этом способе п лавания не бывает.
Соотношение частоты гребков и скорости передвиж ения такж е
обусловлено рядом физиологических особенностей. Так, было
установлено, что на более коротких дистанциях при большей
скорости продвижения частота гребков больше. У слабы х пловцов
при малой силе гребка и короткой проводке частота бывает
больш е, чем у квалиф ицированны х пловцов. По мере наступления
утомления к концу дистанции частота гребков увеличивается»
далеко не всегда сопровож даясь повыш ением скорости (П уни).
В ращ ательны е движ ения
Виды вращ ательны х движ ений. Все движ ения человека в от­
дельны х суставах его тела представляю т собою вращ ательны е
движ ения. О сью вращ ения служ и т ось вращ ения суставов. Все
точки частей тела, соверш аю щ их вращ ения, движ утся относи­
тельно соседних частей т е л а по дугам окруж ностей. Н о з а счет
242
слож ения движ ени я в проксимальны х суставах отдельны е точки
частей тела могут описывать в пространстве (относительно зем ­
ли) траектории лю бой сложности. В этих случаях закономерности
вращ ательны х движ ений проявляю тся не т а к просто и заметно,
как в простых движ ениях, в отдельном суставе вокруг одной оси.
В ращ ательны е движ ения всего тела человека могут вы пол­
няться вокруг одной из осей, проходящ их внутри тела человека.
П ри наличии опоры эта ось м ож ет расп олагаться различно в з а ­
висимости от опорных точек тела. Если тело человека не имеет
опоры, то лю бая ось вращ ения проходит только через общий
центр тяж ести тела.
Это объясняется тем, что без наличия внешних сил, в виде
сил связи (опоры, п о двеса), траектори я общ его центра тяж ести
измениться не мож ет. С ледовательно, если бы в полете ось вр а­
щения проходила не через общий центр тяж ести тела, то послед­
ний соверш ал бы вращ ательны е движ ения вокруг этой оси;
тогда траектория центра тяж ести изм енилась бы, чего не мож ет
быть без наличия внешних сил связи. К вращ ательны м д виж е­
ниям всего тела человека относятся многочисленные упраж нения
акробатики, фигурного катания на коньках, соскоки со снарядов,
пры ж ки в воду и на л ы ж ах с трам пли на и др.
В ращ ательны е движ ения всего тела человека могут выпол­
няться и вокруг закрепленной внеш ней оси. В этих случаях все
тело человека соверш ает вращ ательное движ ение, и общий центр
тяж ести тела, как и другие точки тела, описывает дуги о кр у ж ­
ностей. К числу таких движ ений относятся упраж н ен и я на сна­
рядах — махи, обороты, подъемы махом и др.
И зм енение скорости в р ащ ател ьн ы х движ ени й. Д л я создани я
вращ ательного движ ения необходим вращ аю щ ий момент силы,
действие пары сил. В ращ ательное движ ение не возникает, если
силы, действую щ ие на тело, взаим но уравновеш иваю тся. Его не
будет т а к ж е при прохождении действую щ ей силы через общий
центр тяж ести тела. Только наличие плеча силы обусловливает
вращ аю щ ий момент.
Во многих случаях вращ аю щ ий момент создается за счет силы
тяж ести тела и реакции опоры, когда сила тяж ести не проходит
через опору и вертикальн ая составляю щ ая опорной реакции не
проходит через центр тяж ести. Т ак, при отталкивании вверх,
когда общий центр тяж ести вы двинут вперед, образуется плечо
м еж ду этими двумя силами, как при отталкивании в пры ж ках на
л ы ж ах с трам плина. Д а ж е небольш ое плечо пары сил обуслов­
ливает начальное вращ ение тела. Вращ ение всего тела в полете
мож ет быть та к ж е усилено за счет вращ ательного движ ения
верхней половины туловищ а и р у к еще во врем я опоры
(рис. 122).
Н ачальное вращ ение тела м ож ет быть создано и вне опоры, за
счет внешних сил. Здесь, наприм ер, используется действие силы
сопротивления воздуха. Если в п ры ж ке на л ы ж ах с трамплина
поднять носки л ы ж к груди, то опустятся их задние концы, центр
поверхности лы ж ника и л ы ж окаж ется ниж е общ его центра т я ­
жести всей системы и создастся вращ аю щ ий момент, увеличи­
вающий наклон тела прыгуна вперед.
В озмож но такж е использование встречных движ ений в поле­
те, когда ряд быстрых вращ ательны х движ ений руками спередиъниз-назад-вверх за счет тяги мышц вы зовет встречное д виж е­
ние остальных частей тела прыгуна — отклонит его назад. Здесь
создается вращ ательное движ ени е основной м ассы тела н азад
з а счет действия силы инерции рук ( Л ) при тормож ении актив­
Рис, 122. Начальны й момент вращ ения при оттал­
кивании для выполнения сальто вперед с места
ного Еращения их в плечевых суставах. Такое движ ение «от­
маш ки» вы нуж ден соверш ить прыгун, если он сделает в полете
ошибку — слишком наклонится вперед (рис. 123, б ).
П ри уж е имеющ емся вращ ении возмож но поддерж ание и ус­
корение вращ ения. Д л я этого могут быть использованы и внеш­
ние (сопротивление воздуха) и внутренние силы (при встречных
движ ениях частей т е л а ). Н аиболее эф ф ективно использование
момента инерции дл я изменения угловой скорости вращ ения.
С приближ ением масс тела к оси вращ ения момент инерции
(т . г2) уменьш ается. В то ж е время, если на тело не подейство­
вал и внешние силы, момент количества движ ения ( т .г 2 со) изме­
литься не может. С тало быть, если уменьш ить радиус вращ ения
( г ) , то, при сохраняю щ емся моменте количества движ ения, уве­
личится угловая скорость вращ ения (и>).
Таким образом, приближ ение масс т ел а к оси его вращ ения
увеличивает угловую скорость.
Увеличивая радиус вращ ения, т. е. о тдал яя м ассы тела от оси
вращ ения, можно уменьш ить угловую скорость, затормозить вр а ­
щ ение. Чтобы зам едлить вращ ение, можно такж е использовать
все те способы, которыми создавалось вращ ение, только приме­
нить их действие в обратную сторону. Так, после приземления
244
в прыж ке, когда общий центр тяж ести тела окаж ется иыпи* к
впереди опоры (момент, опрокиды ваю щ ий вп еред), пересташ ш
ногу вперед, перенеся опору вперед, создаю т момент, опрокиды
вающ ий назад, что прекращ ает падение вперед.
Чтобы выйти из больш ого н аклона вперед, прыгун па лыжп.ч
приподнимает верхнюю часть т е л а и руки вверх, увеличивает по­
верхность верхней половины тела. Этим он см ещ ает центр по­
верхности вверх и создает момент вращ ения, препятствующ ий
вращ ению тела вперед и вы водящ ий тело из больш ого наклона.
П ро движ ение «отмаш ки» в п р ы ж ке на л ы ж ах с трам пли на для
а
6
Рис. 123. Изменение наклона тела в полете при помощи вращ ения рук:
а) у вели чение, б) у м еньш ен ие на к л о н а (по Н иренб ергу)
уменьш ения вращ ения вперед у ж е бы ло сказано выше. С ледо­
вательно, все приемы, наприм ер использование изменения мо­
мента инерции, использование внешних сил
(сопротивления
воздуха реакции опоры ), а т а к ж е встречные движ ения могут
применяться как для увеличения, т а к и д л я уменьшения вращ е­
ния, вплоть до его прекращ ения.
В ращ ение вокруг закрепленны х осей. П ри вращ ении вокруг
закрепленной внешней оси реакция оси действует на тело человека
к ак центростремительная сила. Э та сила обусловливает центро­
стремительное ускорение. О на, следовательно, не дает телу д в и ­
гаться по инерции прямолинейно (по касательн ой), а создает
криволинейное движ ение.
Ц ентростремительное ускорение
встречает сопротивление
м ассы т ел а этому ускорению в ви де центробеж ной силы, которая
по своей природе есть сила инерции. М асса тела гимнаста, напри­
мер, при больш ом обороте на перекладине действует на пере­
кладину ка к центробеж ная сил а, вы зы вая прогиб перекладины
в сторону гимнаста.
1
245
Когда вращ ение вы полняется в вертикальной плоскости, до­
бавляется действие силы тяж ести гимнаста. П ри движ ении гим­
наста вниз момент силы тяж ести увеличивает скорость вращ ения.
Во время движ ения тела по дуге вверх момент силы тяж ести
играет тормозящ ую роль. С отдалением тела гимнаста от оси
вращ ения удлиняется плечо силы тяж ести, а следовательно, и ее
момент увеличивается. С приближ ением тела
к перекладине
момент силы тяж ести становится меньше. Если вращ ательное
движ ение вы полняется в горизонтальной плоскости, то сила т я ­
ж ести непосредственно на скорость вращ ения не влияет.
Тело, поднятое на известную высоту, обладает зап асом энер­
гии, в виде потенциальной энергии. Э то значит, что, п адая вниз,
эта тело м ож ет соверш ить работу за счет силы тяж ести, равную
зап асу потенциальной энергии. П отенциальная энергия изме­
ряется произведением веса тела на высоту возмож ного падения.
Во вращ ательны х д виж ени ях вокруг горизонтальных осей
тело в высшей точке п одъем а имеет наибольш ее количество по­
тенциальной энергии. П о мере опускания вниз нарастает скорость
движ ения, потенциальная энергия переходит в энергию дви ж е­
ния (кинетическую ). В низш ей точке движ ени я весь возможный
расход потенциальной энергии произведен, а кинетическая энер­
гия; пропорциональная м ассе и кв ад р ату скорости,— н аиболь­
ш ая.
Д ал е е в последующ ем движ ении по инерции кинетическая
энергия тратится на преодоление сопротивления силы тяжести.
•Тело гимнаста вновь поднимается вверх, увеличивая свою потен­
циальную энергию.
Кинетическая энергия переходит в потенциальную. В высшей
точке подъема, когда е ял а тяж ести заторм озит дальнейш ий подъ­
ем, кинетическая энергия упадет до нуля, т а к к ак скорость
подъема уп ала до нуля, а потенциальная энергия достигнет
максим ума.
Если бы действовала только сила тяж ести, то тело поднялось
бы на прежнюю высоту. Н о сопротивление воздуха и особенно
трение (рук по перекладине) неизбеж но поглощ аю т часть работы
силы тяж ести при опускании вниз и часть кинетической энергии
при поднимании вверх. П оэтому всегда имеют место потери энер­
гии и без их возмещ ения подъем на прежню ю высоту невозмо­
жен.
Во вращ ательны х движ ениях на снар ядах гимнасты не только
достигаю т преж ней высоты, но в ряде последовательны х, качатедьных, движ ений увеличиваю т ее. Значит, здесь не только воз­
мещ ается потеря энергии, но и имеются источники дополнитель­
ной работы, поднимаю щ ей тело еще выше. Этим источником
работы служ ат внутренние силы гимнаста, силы н ап ряж ен ия его
мышц.
З а счет активной преодолеваю щ ей работы мышц гимнаст мо­
ж ет приблизить свое тело к оси вращ ения, преодолевая сопро­
тивление центробеж ных сил массы своего тела. В этом случае
'246
ум еньш ается момент инерции т е л а и, следовательно, увеличи­
вается угловая скорость. Э нергия, затр ачен н ая на приближ ение
т ел а к оси, переходит в потенциальную энергию (подъем тела).
Во второй половине вращ ательного движ ени я, когда тело подни­
мается вверх, уменьшение мом ента инерции тела мож ет и не
увеличить скорости вращ ения, т а к ка к сила тяж ести действует
ка к торм озящ ая сила. Но уменьш ение момента инерции зам ед­
л я ет падение скорости подъема, ум еньш ает торм озящ ее действие
силы тяж ести (Р ом ановски й ).
М ож ет показаться, что в этом случае внутренние силы (м ы ш ­
цы) сами по себе изменяю т перемещ ение всего тела в простран­
стве. Н ельзя забы вать, что весь этот механизм осущ ествляется
при наличии внешней силы — реакции опоры перекладины. Если
здесь исключить эту внешнюю силу, то никакие мышечные дви­
ж ения не смогут увеличить вы соты подъема, т. е. количество
потенциальной энергии. У корочение м аятни ка без действия внеш ­
ней силы не мож ет увеличить высоты 'П о д ъ е м а .
Таким образом гимнаст, п р и бл и ж ая тело к снаряду, прибли­
ж а я общий центр тяж ести к оси вращ ения, м ож ет изменить
угловую скорость. Д л я больш ей эф ф екти вности этой работы
необходимы соответствующ ие подготовительные движ ения.
Чтобы было возмож но приблизиться к оси снаряда, надо сн а­
чал а от нее отдалиться. Д ел о в том, что по требовани ям к гим­
настическим упраж нениям , чрезм ерное приближ ение к оси сна­
ряда с помощью ряда движ ений оценивается к ак ош ибка.
В озм ож н о приближ ение к оси сн ар яда при помощи разгибания
поясничной части позвоночного столба и тазобедренны х суста­
вов, сгибания тазобедренны х, а такж е коленных суставов. Эти
движ ени я встречаю тся и у лучш и х м астеров, но в очень ум ерен ­
ном объем е. Б о л ее эф ф екти вно прибли ж ен ие к оси сн а р я д а за
счет движ ений плеч, а та к ж е плечевого пояса со всем телом
относительно плечевых суставов. Здесь больш ие массы тела при­
б л и ж а ю тс я на довольно больш ое расстояни е (рис. 124, а).
В первой половине вращ ения, когда тело идет вниз, происхо­
дит его отдаление от оси снаряда (У кран и Ш евес). П ри большом
обороте в исходном полож ении (стойка на кистях) гимнаст уж е
стремится поднять тело выше, чтобы увеличить зап ас потенци­
альной энергии. В первой и второй четвертях оборота возмож но
еще больш ее отдаление от перекладины. М ышцы, приближ аю ш ие
впоследствии тело к оси снаряда, здесь соверш аю т уступающ ую
работу против действия центробеж ны х сил. О тдаление общего
центра тяж ести тела от оси увеличивает момент силы тяж ести,
значит, оно благоприятно дл я увеличения скорости в этой части
вращ ения. П р авда, увеличение длины тела увеличивает и его
момент инерции и, следовательно, несколько зам едляет вр ащ е­
ние. При низш ем полож ении совместное действие центробеж ной
силы всего тела и силы тяж ести максим ально оттягивает тело
от оси. Этим создается возмож ность больш его приближ ения его
к оси до допустимых пределов во второй половине движ ения,
247
точнее в третьей четверти оборота. Б четвертом четверти оборота
гимнаст, выходя в стойку, стремится преодолеваю щ ей работой
мышц поднять тело выше н ад опорой. П ри этом он уж е отда­
л яется от опоры, а не п рибли ж ается к ней.
Рис. 124. П риближ ение массы тела к оси
вращения:
а ) при б ольш ом о б ороте вп еред на п ер ек л ад и н е
(по У кран уК б) при р а ск а ч и ван и и ; 5 | и 5 2 —у д е р ­
ж и в а ю щ и е . К I и /(2 — под ним аю щ ие силы
Сущ ествует ещ е ряд частны х приемов, увеличиваю щ их высоту
подъема. Таким приемом служ ит, наприм ер, быстрое разгибательное движ ение, когда за счет увеличения н апряж ения мышц
относительно зато р м аж ивается движ ение отдаленны х звеньев
тел а (тормож ение ног) или соверш ается движ ение с большой
248
амплитудои и подъемом т ел а в более высокое полож ение (« р а з­
гиб»). В этих сл у чаях изменяется п оза тела и, вместе с тем, уве~
личивается опорная реакция снаряда. Гимнаст
соверш ает
своеобразное отталкивание, используя д л я подъема одних частей
тела инерцию других частей тела и опорную реакцию снаряда.
П роисходит перераспределение скоростей частей тела; скорость
одних увеличивается в результате уменьш ения скорости других.
Такие движ ения гимнасты рассм атриваю т ка к тормож ение ног,
рывок грудью и т..п. При этом н аблю д ается фиксирование частей
т ела в суставах, в р езультате чего угловы е скорости вы равни ва­
ются.
Н а описанных принципах основано выполнение всех основных
элементов вращ ательны х движ ений на снарядах. Так, раскачи ­
вание, как ряд увеличиваю щ ихся по амплитуде вращ ательны х
движ ений, вы полняется за счет значительного приближ енна
общ его центра тяж ести в каж до м последую щ ем раскачивании
к оси вращ ения в тот период, когда тело соверш ает качателы гае
движ ение вверх. П ри переходе от точки 1 к точке 2 радиус в р а ­
щ ения укорачивается, и центр кривизны дуги переходит из точки
О в точку 0 \. Тогда сила Ни притяги ваю щ ая тело к оси, м о ж ет
быть разл ож ен а на удерж иваю щ ую силу 51 (центростремитель­
ную ), которая обусловливает криволинейный путь, и подним'нощ ую силу К\, к о то р ая п одним ает дополнительно тело вверх. Ч ем
больш е притяги вани е к оси, тем больш е будет смещ ение точки 0 \ ,
больш е угол си’ и больш е поднимаю щ ая сила К\. В следую щем
качании в другую сторону с приближ ением тела к оси вновь воз­
никает поднимаю щ ая сила Къ (рис. 124, б ). С амое ж е первое качательное движ ение д л я создани я первоначального мом ента
силы тяж ести достигается быстрым выведением общ его центра
тяж ести из плоскости опоры. Это возм ож но за счет движ ения йог
при действии силы трения м еж ду снарядом и гимнастом. О дна
сила тяж ести без наличия трения не мож ет обеспечить н ач ал ь­
ного качания, так как в висе при верхней опоре в устойчивом
равновесии момент силы тяж ести равен нулю.
М аховы е движ ения, или м а х и , — это движ ения с большой
амплитудой, вы полняемые гимнастами при использовании силы
тяж ести, с движ ением тела по инерции и изменением момента
инерции в необходимые мгновения. В ряде случаев, например, при
упорах на параллельны х брусьях, если хватом за ж ердь фикси­
рованы свободные конечности, больш ое участие в м аховы х дви ­
ж ени ях принимают мышцы плечевых суставов
(рис. 125)..
Сгибатели и разгибатели этих суставов, нап рягаясь поочередно,,
усиливаю т маховы е движ ения. П ри достаточной силе этих мы ш ц
переход из упора в стойку на кистях соверш ается без исполь­
зования всех описанных механизмов вращ ательны х движений,,
непосредственной силой мышц.
В ращ ения в безопорных ф а за х движ ения. П ри отсутствии;
опоры, в полете, вращ ательны е движ ения
происходят вокруг
осей, проходящ их через общ ий центр тяж ести. С удя по р я д у
24Я)
фактов, вращ ательны е движ ени я в полете могут н ачаться и без
начального вращ ения, которое создается еще при опоре. Здесь,
очевидно, играют роль встречные движ ения частей тела, исполь­
зование инерции одних частей тела, как своеобразной «опоры»
д л я вращ ения других частей тела, а впоследствии и всего тела.
М ож но полагать, что известную роль здесь играет перемещение
внутренних органов, мягких и ж идких тканей в организме, б л а ­
годаря чему создаю тся больш ие внутренние силы трения. Чтобы
оценить эф ф ект этих сил, н адо вспомнить, насколько труднее
придать вращ ение сырому яйцу, которое очень быстро о станавли­
вается по сравнению с варены м.
Рис. 125. Активная работа мышц при начале маха в сальто н азад
н ад ж ердям и (заслуж енны й мастер спорта Серый)
О днако в физических упраж н ен и ях в большинстве случаев
имеет место начальное вращ ение, когда тело человека еще не ос­
т ави л о опоры. Таково отталкивание при сальто вперед или назад,
когда линия отталкивания не проходит через общий центр т я ж е ­
сти тела. Создаю щ ийся момент силы обеспечивает начальное
вращ ение. Такое ж е начальное вращ ение создается и при пры ж ­
ках на л ы ж ах с трам плина и пры ж ках в воду.
Д ал е е в полете р е ш а ю щ у ю р о л ь играет изменение момента
инерции. И зм ен яя форму тела — сгибаясь и разги баясь, отводя
и приводя конечности,— человек изменяет момент инерции тела,
а это изменяет угловую скорость вращ ения. О на увеличивается
посредством группировки, когда массы тела приближ аю тся к оси
вращ ения (рис. 126,а, 4 — 5 ), и уменьш ается разгруппировкой,
когда массы тела от оси отдаляю тся (рис. 126,а, 6— 7).
И зменением позы тела и отдельными движ ениями мож но и з­
менить и ось вращ ения тела. Этим, в частности, пользую тся при
п ры ж ках в воду в течение полета, меняя оси вращ ения тела
(продольная (2—3 ) и поперечная (4 — 7) (рис. 126, б). Изменение
момента инерции обеспечивает своевременное н ачало ускорения
вращ ения и его прекращ ение.
250
Ц ентробеж ны е силы частей т ел а стрем ятся отдалить части те­
л а от оси вращ ения. Д л я группировки вн ачале необходима прео­
д о л еваю щ ая работа мышц, а д ал ее и удер ж и ваю щ ая работа
мышц, приближ аю щ их части тела к оси вращ ения. Н аоборот, во
врем я разгруппировки эти ж е м ы ш цы соверш аю т уступающую
Л
Рис. 126. Изменение осей и скоростей вращ ения в полете (по М а зу ­
рову)
работу, позволяя центробеж ны м силам отдалить части тела. П ри
быстрой разгруппировке бывает недостаточно центробеж ных сил,
и тогда возникает п реодолеваю щ ая работа мыш ц-антагонистов,
которая активно отдаляет части тела, увеличивая момент инерции
в короткий промеж уток времени.
В частных случаях используется сопротивление воздуха (аэр о ­
динамические силы ), которое создает неравенство давления на
поверхности, располож енные по обе стороны от оси вращ ения.
К огда центр поверхности см ещ ается в какую -либо сторону от цен­
тра тяж ести тела, тогда аэродинам ические силы создаю т момент
вращ ения в ту ж е сторону. Внутренние силы человека, изменяя
позу тела, могут вы зы вать действие внешних сил, изменяю щ их
251
вращ ательное движ ение вокруг оси вращ ения. Это, в свою очередь,
м ож ет изменить действие внешних сил на движ ение всего тела, на
его траекторию.
Так, увеличение поверхности сопротивления ниж е общего цент­
ра тяжести тела подниманием носков лы ж в п ры ж ках с трамплина
создает больший наклон тела. А это ум еньш ает сопротивление
воздуха продвижению пры гуна вперед и увеличивает сопротивле­
ние его падению вниз. В результате, траектори я полета более от­
л ога и пры ж ок длиннее.
С Л О Ж Н Ы Е П РО С Т РА Н С Т В Е Н Н Ы Е Д В И Ж Е Н И Я
Кроме поступательного и вращ ательного движ ений, в механике
различаю т еще слож ное движ ение, которое представляет собою
сочетание этих двух видов движ ения. Строго говоря, подавляю щ ее
большинство движ ений человека относится к сложным движ ениям,
вклю чаю щ им в себя и поступательные и вращ ательны е движ ения.
О днако при исследовании движ ений вы деляю т группу пере­
местительных движ ений, где п реобладает поступательное переме­
щение тела в пространстве, и группу вращ ательны х движ ений, где
преобладает вращ ательное движ ение всего тела.
И зучая сложные пространственные движ ения, следует исполь­
зовать данные как о поступательном, так и о вращ ательном дви­
ж ениях, которые встречаю тся в ряде физических упраж нений в т а ­
ких сочетаниях, когда ни один вид движ ений резко не п р ео бл а­
дает.
С лож ные пространственные движ ения очень многообразны,
встречаю тся во многих видах физических упраж нений. Они часто
отличаются сложностью координации движ ений, связанной с пере­
ключением движ ений, например преимущ ественно переместитель­
ных (разбег) во вращ ательны е (пры ж ок в высоту с ш естом ).
П оскольку закономерности поступательных и вращ ательны х
движ ений уж е рассм атривались, здесь целесообразно остановиться
на харак терн ы х груп пах движ ений, встречаю щ ихся в физических
упраж нениях, которые отличаю тся некоторы ми особенностями;
речь идет о .метательных движ ениях с вращ ениям и и ударны х дви­
ж ениях.
Среди м е т а т е л ь н ы х движ ений встречаю тся метания с
прямолинейным разбегом (метание гранаты и копья) и с вр а щ а ­
тельны ми подготовительными к метанию движ ениями (метание
диска, молота, м яч а). В последней группе м аксим альная скорость
полета снаряда достигается в результате ряда поворотов. В тече­
ние этих поворотов происходит наращ ивание скорости вращ ения
до максим альной. И сточником си л .д л я увеличения скорости вращеми я тела со снарядом служ и т отталкивание м етателя ногами
от опоры.
Ф орма движ ения отталкивания в различны х метаниях разл и ч­
на (зависит от частных особенностей техники метания данного
с н а р я д а ). Р азл и чн о и количество поворотов, в течение которых
252
}
увеличивается скорость вращ ения. П ри меньшей массе снаряда
(диск) поворотов меньше, чем при больш ей массе (м олот). При
метании молота перед поворотам и метатель вы полняет ещ е пред­
варительны е вращ ательны е движ ени я молота при помощи одних
рук, которые разви ваю т достаточную д л я н ач ал а поворотов м ета­
теля скорость онаряда.
Л инейная скорость снарядов зави сит от угловой скорости вр а ­
щ ения и длины радиуса вращ ения. П ри одной и той ж е угловой
скорости больший радиус вращ ени я обеспечивает больш ую ско­
рость снарядов.
П ри вращ ательном движ ении возникаю т значительны е силы
инерции, в виде центробеж ных сил. Если м асса снаряда велика,
э т и силы столь значительны, что заставляю т м етателя отклоняться
в противополож ную сторону. Здесь используется и вес метателя
(его момент силы т я ж ести ), и центробеж ны е силы массы тела
м етателя, и упор под углом к опоре (создание реакции опоры).
Во врем я вращ ательны х движ ений метатель в определенный
период соверш ает движ ения с больш ей угловой скоростью, чем
скорость онаряда. В результате происходит т а к назы ваемы й обгон
сн а р я д а телом м етателя. К концу вращ ательны х движ ений этот
обгон обеспечивает р астяги ван ие мыш ц верхних конечностей и
туловищ а, которые в связи с этим больш е напрягаю тся. Обгон
сн аряда служ ит подготовительной работой к заклю чительном у
движ ению м етателя. Растян уты е и н апряж енны е мышцы прояв­
ляю т значительную , ка к говорят «взрывную», силу к моменту вы­
пуска снаряда (рис. 127).
С ила м етателя, обеспечиваю щ ая его вращ ательны е движ ения,
действует довольно долго. Здесь надо учитывать импульс силы,
(произведение величины силы на время ее действи я). Удлинение
времени действия силы увеличивает результаты ее действия. Чем
больш е времени в известных пределах действует сила, тем боль­
шую скорость под ее действием получит одна и та ж е масса. Но
при данной амплитуде движ ений, при определенном пути прило­
ж ения силы необходимо стрем иться пройти этот путь за мини­
мальное время.
Т ак как сила, п р ил агаем ая в течение поворота, непостоянна, то
приходится говорить о средней силе, которая, действуя в течение
того ж е времени, д а л а бы такой ж е прирост скорости, как и пере­
м енная сила.
В течение поворотов при метании диска и молота м етатель
прибли ж ается к переднему краю площ ади круга, из которого вы­
полняется метание. В ращ ательное движ ение сочетается с посту­
пательным; однако скорость поступательного движ ения, по ср ав­
нению со скоростью полета снар яда, соверш енно незначительна.
Э то перемещ ение вперед не сл у ж и т прям о дл я увеличения ско­
рости снаряда, а создает наиболее выгодные условия движ ения
сн аряда по спирали, для наращ и вани я скорости (рис. 128, а).
К, ф инальному усилию метатель зан им ает наиболее выгодное
253
исходное положение, которое позволяет разви ть наибольш ее уси­
лие, чтобы заклю чительны й путь перед вылетом снаряд прошел с
наибольш ей скоростью, т. е. в наименьш ее врем я (рис. 128, б
поза —3 ).
С точки зрения механики оптимальны й угол начальной скорости
вы лета снаряда, обусловливаю щ ий наибольш ую дальность поле*
та, равен 45°. О днако в конкретных случаях'необходимы поправки.
Во-первых, точка вы лета сн ар яда выше точки его призем ления.
В связи с этим оптимальный угол вы лета м ож ет быть меньш е 45°.
А
0
О
Направление метаний
Рис. 127. Обгон снаряда при метании диска: положения: а) исходное
б) к концу поворота
Во-вторых, в зависимости от аэродинам ических свойств сн ар я д а,
возм ож но еще некоторое уменьш ение угла вылета, если исполь­
зовать поддерж иваю щ ую силу сопротивления воздуха у таких сна­
рядов, как диск и копье (рис. 128, в).
С наряд после выпуска из руки, как видно на рис. 128, а, про­
д о л ж ает движ ение по касательной линии к той точке дуги, где на
него перестала действовать центростремительная сила тяги руки.
Н езначительное запоздание или ранний выпуск снаряда могут
значительно изменить направление полета снаряда.
У д а р н ы е движ ения похожи на метательные движ ения тем,,
что в них т а к ж е необходимо развитие максим альной скорости дв и ­
ж ения данной конечности, в частности ее концевых частей.
В ударны х движ ениях, к ак и в метательных, для развития м ак­
симальной скорости в принципе выгодно применять большую силу
на большем пути, т, е. создавать больший импульс м аксим альной
силы за счет увеличения времени ее действия. П р авда, в некото­
рых случаях, мапример в боксе, длинный зам ах вы дает нам ерение
спортсмена, подготавливаю щ его удар. П оэтому в боксе по такти ­
ческим соображ ениям путь бьющей руки с перчаткой долж ен бытькоротким. О днако, если заверш аю щ ий удар наносится последним
в серии, то возмож ен значительный зам ах , что наблю далось, на254
примри, у боксера Щ ербакова, о бл адавш его очень сильным у д а­
ром. В месте с этим надо подчеркнуть, что т а к н азы ваем ая сила
Рис. 128. Особенности движ ений при метаниях:
а ) сл о ж е н и е по сту п ател ьн о го и в р а щ ател ьн о г о д ви ж ен и й в м етя н и к м ол ота
и д и ск а \п о В а си л ь еву ): б) со зд а н и е исходного пол ож ени я (3) д л я зак л ю ч и ­
тел ьно го у силия при то л к ании я д р а (по Т утсвичу); в) вли яние сопроти вл ения
в о зд у х а на по л ет с н а р я д а (но Г. К оробкову)
удара зависит от массы части т е л а , действующ ей в ударе, и поло­
вины квадрата ее скорости. Чтобы достичь максимальной скорости
при ограниченном пути ее наращ и вани я, надо не удлинять, а сок­
ращ ать время действия мышечной силы. И наче говоря, надо м ак­
сим ально увеличивать нап ряж ен ие мы ш ц. Ч ем меньше врем я дей ­
255
ствия силы на данном пути, тем больш е скорость .дви­
ж ения.
Сила удар а действует в течение очень короткого промеж утка
времени, а величина силы у д а р а очень значительна, до нескольких
сот килограммов. Т ак как и з-за малой длительности действия
силы удара, имнульс силы невелик, то боксер, получивш ий силь­
ный и резкий удар, обычно не испытывает значительного ускоре­
ния. Э ф ф ект силы удар а закл ю ч ается не в механическом воздей­
ствии на все тело (ускорение всего тела, потеря р авн овеси я), а в
физиологическом воздействии на вестибулярный ап п ар ат и цент­
ральную нервную систему.
Во многих случаях ударное движ ение сопровож дается посту­
пательным перемещением спортсмена вперед. Так, при ударе по
мячу в футболе скорость р азбега футболиста склады вается со
скоростью быощ ей стопы относительно туловищ а. Здесь подгото­
вительное движ ение бьющей ноги начинается зам ахом , при кото­
ром нога отводится в крайнее заднее положение. И з него она на­
чинает движ ение вперед сильно сгибаясь (рис. 129, 1— 2). Это
сбусловлено резким сгибанием в тазобедренном суставе, во время
которого голень отстает от движ ения бедра. Вместе с тем прибли­
ж ение центра тяж ести всей ноги к тазобедренном у суставу позво­
ляет увеличить угловую скорость ударного движ ения (рис. 129, 2).
Д а л е е начинается обгон бедра голенью со стопой при помощи ак­
тивной работы четырехглавой мышцы бедра (рис. 129, 3 —4).
К моменту у дар а нога вы прямлена во всех суставах, следова­
тельно, радиус вращ ения ее значительно увеличен. С увеличением
радиуса вращ ения увеличивается и линейная скорость движ ения
концевы х точек. Так, дли на снаряда, которым вы полняется удар
(ракетка, кл ю ш ка), обусловливает значительны е линейные скоро­
сти бьющей части снаряда.
В технике современного спорта сущ ествует огромное количест­
во разны х технических приемов и способов выполнения отдельных
•256
упраж нений. В ипстояпкч* прс'мя многие» ин них глубоко р а зр а б о ­
таны и научно обоспгшлны. Зншпл* /гих обоспоигшшп помогает
более совершенно оилядсть техникой.
БИ О М ЕХ А Н И ЧЕС КИ Е
О С О БЕ Н Н О С ТИ С П О Р Т Н » ИО -ГПХНПЧКСК01 О
М А С Т Е РС IВ А
Д ости ж ен ие высоких спортивных результатон зависит от рядя
причин, в первую очередь от соверш енного вл адени я техникой, от
уровн я тренированности и тактической подготовленности спорт­
смена.
В различны х видах спорта техника, естественно, различна. По
при высоком уровне владения техникой можно отметить использо­
вание ряда общ их биомеханических закономерностей, обеспечи­
ваю щ их высокий спортивный результат. Зн ан и е этих законом ер­
ностей помогает лучш е их применить и использовать при совер­
шенствовании спортивной техники.
Д ин ам ическая структура движ ений м астера с высоким уровнем
спортивной техники отличается полноценным использованием дв и ­
ж ущ их сил. Эти силы прилож ены в необходимый момент, в соот­
ветствующем месте и направлении и достигаю т наибольш ей своей
величины тогда, когда приносят наилучш ий результат.
Н аряд у с прилож ением очень больш их мышечных усилий м ас­
тер стремится, когда это необходимо, по возмож ности экономить
мышечные силы, зам енять их другими силами. В этом отношении
очень важ н о использование пассивны х внутренних сил, в том числе
сил инерции собственного тела и особенно внеш них сил, в первую
очередь сил тяж ести. Такое использование сил обычно х арактери ­
зуется умением вы клю чать нап ряж ен ия мышц, как только они пе­
рестаю т быть необходимыми. П ассивные, с точки зрения физиоло­
гии, силы в то ж е врем я могут бы ть движ ущ ими силам и и играть
большую роль в динамической структуре движений.
Н аряд у с наилучш им использованием движ ущ их сил при вы ­
соком техническом м астерстве отмечается уменьш ение действия
торм озящ их сил к а к внутренних (сил мышц и пассивного сопро­
тивления мягких ткан ей ), так и внеш них (в основном сопротив­
ления среды и опоры ). В различны х физических упраж нениях это
мож ет достигаться разны ми путями. Стремление к уменьшению
вредного действия торм озящ их сил отм ечается к ак очень важ ны й
путь соверш енствования техники.
Больш ую роль в соверш енствовании техники играет своевре­
менное расслабление неработаю щ их мышц. Оно приносит пользу
во многих отнош ениях. Р ассл абл ен и е мышц в нерабочие моменты
ум еньш ает физиологическую р аботу организма. М ы ш цы -антаго­
нисты, активно рассл абл яясь при растягивании, меньш е торм озят
движ ения. Это экономит активны е силы мышц, выполняю щих пре­
одолеваю щ ую работу. Вместе с тем расслабленны е мы ш цы -аптагонисты допускаю т больш ую подвижность суставов. С одной сто­
роны, это облегчает выполнение р яда слож ны х движ ений, тр е ­
1/ 2 1”
Зак а з № 587
267
бующих большой гибкости. С другой стороны, за счет большого
р азм аха движ ений создаю тся лучш ие условия д л я использования
сил инерции.
Когда нет лиш него нап ряж ен ия мышц, движ ения выполняются
свободно, мягко, слитно. Н есвоеврем енное вклю чение мышц в р а ­
боту или запоздание с расслаблением мы ш ц-антагонистов делает
движ ения скованными, скачкообразны м и, прерывистыми. Э то от­
р аж ается не только на работоспособности мышц, но и на точ­
ности движений.
Чередование н ап ряж ен ия и расслаблен и я мыш ц © ритмической
работе циклического х ар ак тер а составляет необходимое условие
дл я восстановления работоспособности мыш ц во время работы,
своеобразного «отдыха» мыш ц. П ри этом улучш аю тся т а к ж е усло­
вия кровообращ ения: в момент расслаблен и я мышц к ним облег­
чается приток крови, которая вслед за этим при очередном н ап р я­
жении мышц активно п роталкивается по венам к сердцу.
Н аконец, наблю дается расслабление мышц, когда статические
напряж ения мыш ц опорного х арактера зам еняю тся движ ениями
с малой амплитудой. В этом случае статическая работа м ы ш цзам еняется динамической, даю щ ей меньш ее утомление. Здесь нередко
та к ж е использую тся встречные движ ения: силы инерции одних
частей тела сл у ж ат как бы опорой дл я движ ения других частей.
П ри соверш енном владении техникой наблю дается т а к ж е х а ­
рактерн ая особенность ритм а движ ений. В рем енная структура
движ ений о тр аж ает особенности динамической структуры; ритм
движ ений о тр аж ает своевременность и дозирование прилагаемых
сил. В этом отношении ритм движ ений при соверш енной технике
зам етно отличается от ритм а движ ений новичка.
П о мере более соверш енного овладени я движ ениями отме­
чается концентрация усилий в рабочих ф азах , увеличение усилий
и сокращ ение времени их действия (К осилов). В это ж е время
относительно увеличиваю тся более пассивные паузы. В течение
этих пауз используется результат активных рабочих усилий и
происходят подготовительные ф азы движ ения. Интересно отме­
тить, что по мере роста тренированности и сердечная мы ш ца че­
ловека изменяет ритм работы по таком у ж е принципу. У трени­
рованного спортсмена относительно редкий пульс и большой удар ­
ный и минутный объемы сердца. Б олее сильная мыш ца у него
сокращ ается реж е, но сильнее. О на проталкивает с каж ды м со­
кращ ением больше крови, и общее количество крови, проходящей
через сердце, увеличивается.
П ри совершенной технике удается проследить совершенство
движ ений не только в рабочих ф азах, но и в подготовительных
ф азах. И х соотношения становятся постоянными, устойчивыми.
Ритм движ ений мастсра обычно повторяется очень точно, что сви­
детельствует о точности дозировки усилий и их своевременности.
Эти особенности, с одной стороны, отр аж аю т стереотипию в рабо­
те центральной «нервной системы; с другой стороны — большую
приспособляемость, пластичность нервных процессов.
258
В движ ениях с высокой степенью соверш енства в связи с этим
отраж ается две тенденции: устойчивость и приспособляемость
техники. Н а первый взгляд эти тенденции противополож ны , вза ­
имно исключают друг друга. П а сам ом ж е деле они взаим но обус­
ловливаю т дру г лруга.
К ак бы ни были постоянны условия выполнения движ ений, на
сам ом деле они очень разн ообразны и изменчивы, т а к как связаны
со многими переменными ф акторам и. И зм енения условий вы пол­
нения движ ений оказы вает сбиваю щ ее воздействие на движ ения
спортсмена. В таких случаях особенно важ но, чтобы техника
спортсмена обл адала устойчивостью, не р асстр аи вал ась при сби­
вающих воздействиях. О днако сохранение постоянной техники при
различны х условиях не означает, что все движ ения остаю тся при
этом совершенно одинаковыми. Э то значит, что остается по­
стоянным сам ое главное, основа движ ений, т а к назы ваемы й основ­
ной механизм. Такое постоянство достигается приспособительной
изменчивостью р я д а дополнительных, вспомогательны х д в и ж е­
ний, а иногда и некоторой перестройкой р яда особенностей самой
основы движений.
Д л я обеспечения устойчивости техники необходима ее приспо­
собляемость к меняю щ имся условиям . Такие свойства нервной си­
стемы, как ее системность д еятельности (стереотипия) и пластич­
ность (динамичность стереотип а), отраж аю тся в движ ени ях очень
отчетливо при соверш енном владении техникой.
Высокое спортивно-техническое мастерство характеризуется
значительной степенью а в т о м а т и з а ц и и движ ений: д в и ж е­
ния выполняю тся легко, точно, одинаково и не требую т внимания
д л я выполнения всех элем ентов движ ени я. Эти особенности, как
известно, обусловлены упрочением связей в центральной нервной
системе, и особенно временных связей в коре 'больших полуш арий,
а та к ж е соверш енствованием функций анализаторов. Установив­
шиеся в результате упраж н ен и я системы нервны х процессов, пов­
торяясь в основном, облегчаю т деятельность центральной нервной
системы и обеспечивают соверш енство движ ений. П ри м аксим аль­
ных результатах лучш ие мастера сохраняю т постоянство техники.
Н аоборот, у менее подготовленных спортсменов прилож ение н аи ­
больших усилий р асстраивает технику, наруш ает правильность
движ ений.
И н д и ви дуал и зац и я спортивной техники, т. е. соответствие д в и ­
жений особенностям физического развития спортсмена, правиль»
ное использование этих особенностей, т а к ж е характеризует вы со­
кую спортивную технику. К особенностям физического развития
относятся к ак морфологические п оказатели — рост, вес, длина
рычагов и другие, т а к и ф ункциональны е показатели, о тр аж аю ­
щие уровень разви тия двигательны х качеств — силы, скорости,
выносливости и др. К индивидуальны м особенностям, влияющим
на технику, следует отнести такж е р яд психологических особен­
ностей.
При анализе движений нужно различать основные особенности
V, \1*
269
техники, основной механизм движ ений. Его характери зую т самые
главные черты структуры движ ений: к ак их кинематики, т а к и,
особенно, динам ики. Н о н адо иметь в виду, что при известны х р а з ­
личиях в форме движ ения могут сохраняться общие черты его си­
ловой структуры. И наоборот, при различной силовой структуре
бывают случаи внешне одинакового вы полнения движ ений. Н и ­
когда не следует п о др аж ать только внешней форме движ ений, не
поняв сущности основного м еханизма: внеш няя форма движ ений
о т р а ж а е т основной м ехани зм , но не всегд а мож но л егко зам етить
расхож дение м еж ду формой и силовой структурой движ ений.
В выполнении физических упраж нений встречаю тся нередко
различны е отклонения от рекомендованного описания движений.
Одни отклонения д аю т п олож ительны й р езу л ьтат, т а к к а к позво­
ляю т лучш е использовать индивидуальны е особенности спорт­
смена, соответствуют им. Д р у ги е отклонения сн и ж аю т результат,
и поэтому их расцениваю т к а к ошибки..
Среди наблю даемы х многочисленных ош ибок различаю т ос­
новные и частные. О сновные ошибки наруш аю т основной меха­
низм движ ений, изменяю т их структуру в сам ом главном, сниж аю т
результат движ ений. Ч астны е ош ибки т а к ж е сказы ваю тся отри­
цательно на результате движ ений, но при этом основной механизм
движ ений вы полняется правильно.
М етодика обучения до л ж н а быть построена так, чтобы не д о ­
пускать основные ошибки. П ри многократном повторении случай­
но возникшие ошибки могут стать заученны ми, привычными. Если
основные ошибки становятся привычными, то это значит, что цель
обучения не достигнута. П оэтому, если во время обучения возни­
каю т ошибки, то в первую очередь надо определить основные
ошибки, вы явить причины их возникновения и устранить их.
Среди признаков высокого спортивно-технического м астер­
ства следует различ ать общ ие характерны е особенности, описан­
ные выше, и индивидуальны е особенности. П ервы е приносят поль­
зу при правильном применении любым спортсменом. Вторые ж е
благоприятны только в связи с особенностями физического р азви ­
тия данного спортсмена.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
К о т и к о в а Е . А . и д р ., Б и о м е х ан и к а ф и зи ч еск и х у п р а ж н е н и й , Ф и С ,
1939.
У х т о м с к и й А. А ., С обр. с о ч ., т . I I I , гл . V I I ', Б и о м е х а н и к а , Л Г У ,
1951.
И в а н и ц к и й М . Ф ., А н атом и я ч е л о в е к а , т . I , Ф иС , 1956.
Л е с г а ф т П . Ф ., А н атом и я м ыш ечной си стем ы , п од ред . К р а с у с к о й А . А .,
Ф и С . 1933.
Г о р а н с к и й В . А ., Т е х н и ч е с к а я м е х а н и к а , Г И С Х Л , 1949.
Л е с г а ф т П . Ф ., О сновы т ео рети ческой ан атом и и , ч. 1 -я — 1905, ч. 2 -я —
19».
П а в л о в И . П ., П ол н ое со б р . с о ч ., А к ад . н ау к С С С Р , 1951.
С татьи : О твет ф изиол ога п си х о л о га м . Д и н а м и ч еск ая стереотип ия вы сш его о тд ел а
ю л о в и о го м озга. Ф и зи ологи ческ и й м ехан изм т ак н азы ваем ы х п р о и зво л ьн ы х дви*
ж ений и др.
С е ч е н о в И . М ., О ч ер к р аб оч и х д ви ж ен ий ч е л о в е к а , 1901.
П РИ Л О Ж ЕН И Я
Прилож ение 1
МЕХАНИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ, ИХ ЕДИНИЦЫ
И РАЗМЕРНОСТИ
Величина
Единица (в системе
С0 5 )
О бозначение
П уть
5
с а н т и м е т р (с.м)
В р ем я
1
с е к у н д а (с е к .)
С к о р о с т ь (л и н е й ­
н ая)
Размерность
1
(
$
ь ~
У с к о р е н и е (л и н е й ­
н о е)
М асса
С ила
1
с м /с е к
т
V
5
а = Г
= Ж
1
V
т
т 1
гр ам м (г)
1П
ди н а ( д н )
/ — т .- а
И м п у л ь с си л ы
Ь
с м /с е к а
т -1
/= /•*
К оличество дви­
ж ения
Работа
Э н ергия кин ети ­
ч е с к а я (ж и в а я
си ла)
А = /-5
У _
(
т -1
—
т -ь
~Т~
т -Р
эрг
1г
т -1 *
т -ь 2
2
Э н ерги я п отен ц и ­
альная
Р
т -Р
1 )= р -к
12
А
М ощ ность
У го л
п оворота
У гловая скорость
У гловое у ск о р е­
ние
М о м е н т и н ер ц и и
т -Р
•
5
^ — г
«
и —
(д л и н а д у ги )
(р а д и у с )
=
X)
— — 2п п
ш
а
эр г!с е к
*
(*
рэдиан= 57°17'
4 4 ,8 " ( р а д . )
р а д /с е к
(
р а д /с е к
1
е= Г
1 — т -г2
т -1 9
26]
Единица в системе
Обозначение
Величина
М о м е н т си л ы
М — / - г ' = т г 2 -*
М ом ент им пульса
3 =
М омент к о л и ч е ­
ств а дви ж ен ия
/,= /• (!> =
Р а б о т а п ри в р а ­
щ ен и и
А =
1‘Г
СОЗ
т г 2 -(о
М -у
—
т -/а
-
~ Г
т -1 *
ь
т -1 2
эрг
>
_
2
М о щ н о с т ь п ри
вращ ен ии
т -/а
—
= /7 -г
К ин етическая
э н е р г и я (ж и в а я
си л а п р и в р а щ е ­
н ии)
Размерность
т * /а
т -1
э р г /с е к
л - * '*
&
•
П рилож ение 2
ЕД И Н И Ц Ы В Е Л И Ч И Н В СИСТЕМАХ:
С О З , М Т З и М К З (т е х н и ч е с к а я )
Системы
Величины
О сновны е
вел ичи ны
С05
м кз
М ТЗ
д л и н а— санти м етр (с м ) дл и н а— м етр
^
м а сса —грам м (г)
м а с с а — тонн а ( т )
врем я— се ку н д а (с ек .)
вр е м я —се ку н д а (сек.)
_
—
д л и н а— м етр (м )
си л а— кил ограм м си л а (к Г )
в р е м я— секун да
(сек .)
П рои звод н ы е
величи ны :
м а сса
сила
дина
1г. с м
сек,
т е х н и ч е с к а я едини*
ц а м ассы = 9 , 81 к г
1т . М
стен (с«.)=~— а •=
-
=1.0® с>я
раб о т а
м ощ н ость
э р г = 1 д н -с м
килодж с^уль ( к д ж ) =
д ж о у л ь (<9,ж^=107 .эр­ = 1 с « - л * = 1 0 10 э р го в
гов = 0 , 102 к Г м
к и л ограм м етр
в а т т ( в т ) = 1 д ж \с е к
л о ш ад и н а я сила
( Л .С .) =
=75 к Г м /с е к
к иловатт ( к в т ) ^
= 1 к д ж }с ек
(к Г м )
П рилож ение 3
УЧАСТИЕ МЫШЦ В ДВИЖЕНИЯХ ВОКРУГ ОСНОВНЫХ ОСЕЙ СУСТАВОВ
Прикрепление
Функция *
Д в и ж е н и я к и ст и
Сгибание:
су с та в ы - л у ч е за п я с т н ы й и м е ж за п яс тн ы й ; ось — п оперечная;
р азм а х **** — 80— 8 5°, о гран и ч и тел и *
р — ты л ь н ая л у ч е з а п я с т н а я с в я зк а
Л у ч е в о й с ги ­
б ател ь з а ­
п ястья
В нутрен ни й
надм ы щ елок
п л ечев ой к о ­
сти и ф асции
пред пл ечья
О с н о ва н и е в т о ­
рой п ястн о й
кости
В п е р ед -вв ер х
и н еск ол ьк о
к н ар у ж и
Л октевой
сги б ат ел ь
запястья
В нутренний
н адмы щ елок
плечевой к о ­
с т и , т ы л ьн ая
п оверхн ость
л октевой к о ­
сти и ф асции
п редплечья
В нутрен ни й
надм ы щ елок
п л ечев ой к о­
сти
Г ор о х о ви д н ая
к о сть и через
ее с в я зк и —
к р ю ч к о в а та я
и основание
п ятой п ястной
кости
В перед -вверх
Л адон ны й
анонеироз
В п е р ед -вв ер х
Д ли нн ая л а ­
д он н ая
С гибает и не­
скол ьк о отволит
ки сть,
п р он и рует и
н еск о л ьк о сги ­
б ае т п ред пл е­
чье
С гибает и н е­
с к о л ь к о п ри ­
водит к и ст ь
и н есколько
сги б ае т п р е д ­
п лечье
С гиб ает кисть
и н есколько
сги бает пред­
плечье
В сгибании т а к ж е у ч а с т в у ю т п оверхн остны й и гл у б о к и й сги б ател и п ал ьц ев ,
д линны й с ги б ат ел ь б ольш ого п а л ь ц а (н ап р я ж ен и е разги б ател ей п ал ьц ев об еспе­
чивает сги б ан ие т о л ь к о кисти ) и о т в о д я щ ая больш ой п ал ец . Л октевой сги б а­
т ел ь зап я с ть я и л у ч е во й р а з ги б а те л ь з а п я с т ь я с о твод ящ ей б ольш ой п ал ец вза­
имно н ей трали зую т отведение и п ри вед ен и е ки сти .
Р а з г и б а н и е : су с та в ы — л у ч е за п я с т н ы й и м еж зап ястн ы й ; о с ь — п оп еречн ая;
р азм ах 70— 8 0°, огран и ч и тел и — л а д о н н а я л у ч е за п я с т н а я с в я зк а
Д л и нн ы й л у ­
чевой р а з ­
ги ба гель
запястья
Н аруж ны й
к рай и н а­
руж н ы й н а д ­
мы щ елок п л е ­
чевой кости
О сновани е в т о ­ Н а з а д -в в е р х и
н еск ол ьк о
рой п яст н о й
к о сти
кнаруж и
Р а з г и б а е т и от­
водит ки сть
* З а н а ч а л о мыш цы п рин им ается менее п одв и ж н ы й к онец мы ш пы
д л я верхней конечности и тул овищ а при п олож ени и с т о я , а д л я н иж н ей конеч­
ности — при ее верхней опоре.
** Н а п р а вл ен и е т яги у к аза н о п о д ви ж ен ию м еста п р и к р еп л е н и я м ы ш ц ы .
*** Ф у н к ц и я мы ш ц в основном оп исана при и сходном п олож ени и ст о я ,
опущ енны х вниз и супинированны х р у к а х .
**** Р азм ах дви ж ен ий п ри вод и тся с ч и т а я о т ср ед н его п о л о ж ен и я; е с т
в исходном полож ении ч а сть т е л а н аход и тся в к р ай н ей п о зи ц и и , то д а е т с я пол*
ный рачмах д вух п роти вополож н ы х д в и ж е н и й .
***** В чи сл е о ф ам и ч и те л ей в т а б л и ц е не п р и во д ят ся
м ы ш ц ы -ан таго­
н и сты , которы е д е й ст в у ю т в о всех с л у ч а я х .
Продолжение
Н азвание
мышцы
К вад ратн ы й
проиаю р
Начало
П е р е д н я я по­
ве р х н о с ть
н иж н ей части
ло кт е во й к о ­
сти
П рикрепление
П ередняя и на­
руж н ая
по­
в е р х н о с ть ни­
ж н ей
части
лучевой ко­
сти
Н аправление
тяги
Кнутри
Функция
П ронирует
пред пл ечье
В пронац ии т а к ж е у ч а ст в у ет к р у гл ы й п р о н ат о р (оп исан выш е); т р е х г л а в а я
п леч а урав н о ве ш и ва ет т я г у к р у гл о го п р о н а т о р а , вы зы ваю щ его сги б ан и е п ред ­
плечья.
Д ви ж ен ия плеча
С г и б а н и е : су с та в — п лечев ой ; ось — п оп еречн ая; р а з м а х 110 120°, о гр а­
н и ч и т е л и — ак р ом и ал ь н ы й и клю вовидн ы й отростки л о п а т к и ; клю во а кр о м и а л ь н ая
св я зк а.
Д ельтови д­
н ая
Н аруж ная
ч а ст ь
клю ­
чи иы.
А кромиальны й
о тр о сто к.
Г реб ен ь
ло­
патки
Д ельтовидная
бугри стость
плечев ой к о ­
сти
В п е р ед -вв ер х
и кнутри.
К наруж и
и
вверх.
К н у т р и и вверх
Б ольш ая
гр у д н а я
В н у т р ен н я я
ч а ст ь клю чи ­
цы
П е р ед н я я по­
в е р х н о с ть
груд и н ы .
Х рящ евы е ч а­
сти верхни х
5 —6 -г о реб ер.
А поневроз
мыши ж ивота
Г реб еш ок
б ол ьш о го б у ­
г орк а п леч е­
вой кости
К н у т р и , впе­
ред -вверх
К н у т р и , впе­
р ед -в н и з
К л ю в о п л еч е­
вая
К лю вовидн ы й
отросток л о ­
п атки
С ередина в н у т ­
ренней
п о­
верхности
п л еч ево й к о­
сти
В перед -вверх
и отчасти
к н у тр и
П е р ед н яя
ч а с т ь — сги ­
б ае т и п.рон и р у е т п лечо.
С ред няя
ч а ст ь — отво­
дит
п лечо.
Задн яя
ч а с 1ь — разги ­
б ае т и с у л и н и р у ет п л е ч о ,
отвед енн ое
п лечо п риво­
дит
С ги б ает п л е ч о
верхними п уч­
кам и и р а з ­
ги б а ет
ниж ­
н им и , преми­
рует и при­
води т. п лечо,
о п у ск а ет л о ­
п ат к у ;
При
ф и к си рован ­
ном п одн ятом
вверх
п лече
п од н и м ает
реб р а
С ги б ае т и п ри ­
во д и т плечо
В сги б ан ии т а к ж е у ч а с т в у е т д р у гл ав а я п леч а (оп и сан а вы ш е) св о ей к орот­
кой го л овк ой , к огда локтевой с у с т а в разогнут; п одл о п ат о ч н ая н м ал ая к р у гл а я
н ей тр а л и зу ю т т я г у б ольш ой груд ной и п ередней части д е л ь ю в и д н о й , п ронирую щ и х п лечо
266
Продолжение
П рикрепление
Н аправление тяги
Р а з г и б а н и е : с у с т а в — п ле ч ев о й ; о с ь — п о п еречн ая; р а з м а х 25— 30°; огра ничителн — ак ром и ал ьны й о тр о сто к л о п а т к и , к л ю во п л еч евая с в я з к а , с у с т а в н а я
су м к а .
Б о л ь ш ая
к р у гл а я
Ш ирочай­
шая спины
Н и ж н и й у го л
л о п а т к и и ее
н ар у ж н ы й
к р ай
Г реб еш ок м а ­
л о го б у го р ка
п леч ев о й к о с ­
ти
Н а за д -в в е р х
кнутри
н
Р а з г и б а е т , п ро­
н и р у ет и при­
во д и т п л е ч о
О с т и с т ы е стр о ст к и 4 — 6-го
ниж них гр у д ­
ны х п озвон ­
к о в , п о ясн и ч ­
ный ап он ев­
роз и три— ч е­
ты ре ниж них
р еб ра
Г р еб еш о к м а ­
л о го б у го р к а
п леч ев о й к о с ­
ти
Н а з а д -в в е р х
к нутри
и
Р а з г и б а е т , п ро­
н и р у ет и при­
во д и т п лечо,
о п ускает ло­
п атку;
при
двусторон нем
д ей стви и р а з ­
ги б а ет
туло­
в и щ е, при о д ­
н остороннем
д ей стви и с к р у ­
чи вает ту л о ­
ви щ е
В р азги б ан и и т а к ж е у ч а с т в у ю т т р е х г л а в а я п леч а (д л и н н ая го л о вк а) н
з а д н я я ч а с т ь д ел ь то в и д н о й (оп и сан ы в ы ш е ;; п о сл ед н яя с б о л ьш о й к р у гл о й и
ш и рочай ш ей спины взаи м н о н е й т р а л и зу ю т су п и н ац и ю и пронац ию п л еча.
О т в е д е н и е : с у с т а в — п ле ч ев о й ;
о с ь — п ер ед н е-зад н я я ;
р а з м а х — 90°;
огран ич ител и — ак ром и ал ьны й о т р осток л о п а т к и , к лю во а к р о м и а л ь н ая с в я зк а .
Н а д о с т н ая
Н а д о с т н а я ям ­
ка лопатки
Бо л ь ш о й
бу­
горок п леч е­
вой
кости
(с п е р ед и )
К н а р у ж и -в в е р х
О тведени е
и
о т ч а с т и суп и ­
н ац и я п леча
В отведении т а к ж е у ч а с т в у е т с р е д н я я ч а с т ь д ел ьтов и д н ой ; при п р и б л и ж е­
нии к к райн ем у отведени ю м о ж е т в к л ю ч а т ь с я д л и н н а я головка д ву гл ав о й п л е ­
ч а (оп исан ы вы ш е). В ы сокое подн им ан ие п л е ч а через от вед е н и е, к а к и через
сги б ан и е в п лечевом с у с т а в е , п р о и сх о д и т с д ви ж ен и ям и п л ечев ого п о я с а и
т у л о в и щ а (см . н и ж е ).
П р и в е д е н и е : с у с т а в — п л е ч ев о й ; о с ь — п ер ед н е-зад н я я ; р азм а х — 90°
(и з п о л о ж ен и я отвед ени я); огр ан и ч и т ел и — б о к о в ая п оверхн ость ту л о ви щ а .
П ри вед ен и е п р о и зв о д я т ш и р о ч ай ш ая сп ин ы , б ол ьш а я к р у г л а я , б ол ьш а я
гр у д н а я (н и ж н я я ч а с т ь ) , з а д н я я ч а с т ь д е л ь т о в и д н о й , д л и н н а я го л о в к а тр ех ­
г л а в о й , о т ч а с т и к л ю во п л еч евая и к о р о т к а я го л о вк а д ву гл ав о й п л е ч а (описаны
вы ш е).
С у п и н а ц и я : с у с т а в — п ле ч ев о й ; о с ь — в е р ти к а л ь н а я ;
(и з п о л о ж ен и я п р о н а ц и и ); о г р а н и ч и т е л и - - с у с т а в н а я су м к а .
П одостн ая
М алая круг­
лая
Б о л ь ш о й б у го
рок п лечевой
кости (с за д и )
В ер х н яя ч а с т ь Б о л ь ш о й б у го ­
н а р у ж н о го
рок п л е ч ев о й
к р а я л опатки
к о ст и
(с за­
ди)
П о д о с т н а я ям ­
ка лопатки
р азм а х
30— 40°
К н у т р и -н а за д
С уп и н и рует
плечо
Кнутри-назад
С у п и н и р у ет
п лечо
267
Продолжение
П рикрепление
Н аправлен ие тяги
Функция
В суп и н ац и и у ч а с т в у е т т а к ж е з а д н я я ч а с т ь д ел ь то в и д н о й (о п и с ан а вы ш е ),
к о гд а п лечо п риведено и н ем н ого разо гн у т о .
П р о н а ц и я ; с у с т а в — п ле ч ев о й ;
огран ич ител и — с у с т а в н а я су м к а .
П о д л о п а­
т очн ая
П одлопаточ­
н а я ям ка л о ­
патки
ось — ве р ти к а л ь н ая ;
М ал ы й б у го ­
р о к п лечевой
кости
К нутри
разм ах—
30— 40°;
П р о н и рует
п л е ч о и прн
крайн ем
о т­
ведении
о т­
ч а с т и п ри во­
дит
В пронации у ч а с т в у ю т б о л ь ш а я к р у г л а я , б о л ьш а я г р у д н а я , ш и рочай ш ая
сп ин ы , п еред н яя ч а с т ь д ел ьтов и д н ой и о т ч ас ти д в у г л а в а я м ы ш ца п л е ч а (к о р о т ­
к а я го л о в к а ).
Движ ения лоп атки
П о д н и м а н и е : с у с т а в — гру д и н о к л ю ч и ч н ы й ; о с ь — п ер ед н е-зад н я я ;
м ах 30—35°; огран ич ител и — реб е р н о к л ю ч и ч н ая с в я з к а .
раз­
П одн им аю ­
П оп еречны е
щ а я л о п а т ­ о т р о ст к и 4 —
— 5 -го в е р х ­
ку
них ш ей ны х
п озвон ков
В н утрен н и й
у го л лопатки
В в ерх-кн утри
П о д н и м ает л о ­
п атку и о т ­
ч а с т и п о в о р а­
чивает
ее
кнутри
Т рап ец и еви д ­ З а т ы л о ч н а я
к о с т ь и вы й ная
ная св я зк а.
Остистые о т ­
р о с т к и 7-го
ш ей ного
и
в с е х груд ны х
п озвон ков
Н аруж ная
т р е т ь к лю чи ­
цы.
А к ром и ал ьн ы й
отросток н
о с т ь л о п а тки
В н у тр ен н яя
ч а с т ь о сти
лопатки
В вер х-кнутри .
П од н и м ает
и
о т ч ас ти п ри ­
водит л о п а т к у .
П риводит л о ­
патку.
О п ускает
и
п риводи т л о ­
п атку.
В ерхн ие и н и ж ­
ние п у ч к и по­
в о р а ч и в аю т ее
к н ар у ж и . П ри
двусторон нем
д ей ст в и и р а з ­
ги б а ю т т у л о ­
ви щ е;
при
односторон ­
нем д ей стви и
ск р у ч и в а ю т
туловищ е
В нутренний
к р ай л о п а т к и
В вер х -кн у тр и
Р ом б ови д ­
ные (б о л ь ­
ш ая и м а­
лая)
268
О с ти ст ы е о т р о ­
ст к и
двух
ниж них ш ей ­
н ы х и ч е ты ­
рех верхних
гр у д н ы х п о ­
зво н к о в
1
1
К нутри.
В н и з-кн утри .
П р и во д ят и не­
ск о л ь к о п о д ­
н имаю т л о п а т ­
ку;
н иж н и е
пучки п овора­
ч и ваю т
ее
кнутри
П родолжение
Н азвание
МЫШЦЫ
Грудиноклю­
чичносо­
сцевидная
Н ачало
Рукоятка гру­
дины, внут­
ренняя часть
ключицы
П рикрепление
Сосцевидный
отросток ви­
сочной кости
Функция
Н аправлен ие тяги
Вперед-вниз
кнутри
При
фиксиро­
и
ванных груди­
не и ключице
поворачивает
голову в д р у ­
гую сторону
и наклоняет в
свою сторон у.
При
фиксиро­
ванной голо­
ве поднимает
плечевой пояс
Поднимание лопатки происходит вместе с ключицей; при этом трапецие­
видная и ромбовидная взаимно нейтрализуют повороты лопатки кнутри и кна­
ружи.
О п у с к а н и е : сустав — грудиноключичный; ось — передне-задняя;
м ах — 5— 10°; ограничители — верхние поверхности 1- и 2-го ребер.
М алая груд­
ная
Наружные по­
верхности
двух верхних
ребер
Клювовидный
отросток ло­
патки
Вперед-вниз и
кнутри
Передняя
зубчатая
Наружные по­
верхности
восьми верх­
них ребер
Внутренний
край лопатки
(от трех верх­
них ребер).
Н ижний угол
лопатки
Вперед-кнутри
Ниж няя
по­
верхность на­
ружной части
ключицы
Вниз-кнутри
Подключич­
ная
Хрящ евая
часть
1-го
ребра
Вш з-кнутри
раз­
Опускает лопат­
ку и повора­
чивает
ее
кнутри,
от­
части отводит.
При
фиксиро­
ванной лопат­
ке поднимает
ребра
Приводит лопат­
ку
Опускает и по­
ворачивает ло­
патку кнару­
жи
О пускает клю­
чицу незначи­
тельно; боль­
ше препятст­
вует ее под­
ниманию
В опускании лопатки с ключицей такж е участвую т нижние пучки трапе­
циевидной и
тягой через плечевую кость больш ая грудная и широчайшая
спины (описаны выш е), трапециевидная и малая грудная взаимно нейтрализуют
приведение и отведение лопатки и ее повороты кнаружи и кнутри.
О т в е д е н и е : суставы — грудиноключичный и ключичноакромналыи.ы;
размах 15—20°; ограничители — по-видимому, только мышцы-антагшшггм.
Отведение производят передняя зу б ч атая, малая грудная и тягой чоргч
плечевую кость больш ая грудная (описаны выше); передняя зубчатни и мпллп
грудная взаимно нейтрализуют повороты лопатки кнаружи и кнутри.
П р и в е д е н и е : суставы — грудиноключичный
размах 30—40°; ограничители — сумки суставов.
и
ключнчиолкромннлыиЛ!
Ш
Продолжение
П рикрепление
Н аправление тяги 1
Функция
Приведение производят трапециевидная, ромбовидные и тягой через плече­
вую кость широчайшая спины (описаны выше); трапециевидная и ромбовидная
взаимно нейтрализуют поднимание и опускание, а такж е повороты лопатки
кнаружи и кнутри.
П о в о р о т к'наружи:
суставы — грудиноключичный и ключичноакро­
миальный: ось — поперечная ; разм ах. 30—45°; ограничители — только мышцыантагонисты.
Поворот кнаружи производят передняя зубчатая (особенно нижними зубца­
ми) и трапециевидная (описаны выше) — совместной тягой верхней и нижней
частей, которые взаимно нейтрализуют поднимание и опускание лопатки; это
движение обеспечивает высокий подъем плеча.
П о в о р о т к н у т р и : суставы — грудиноключичный и ключичноакромиаль­
ный; ось — поперечная; размах 15—20°; ограничители — только мыш цы-анта­
гонисты.
Поворот кнутри производят больш ая ромбовидная мышца (особенно ниж­
ними волокнами), м алая грудная и отчасти поднимающая лопатку (описаны
выше).
Д виж ения туловищ а
Сгибание:
суставы — межпозвоночные;
ось — поперечная;
размах
160—200а; ограничители—связки: надостистая, межостистые, ж елты е, задняя
продольная.
Сгибает тулови­
Вниз-вперед
Хрящи 5—
Прямая ж и­ Верхний край
7-го ребер и
ще и накло­
верхней ветви
вота
няет его в свою
мечевидный
лобковой кос­
сторону.
отросток гру­
ти
При двусторон­
дины
нем
действии
только сгибает
туловище и
опускает вниз
грудную клет­
ку
Гребень под­ Н аруж ны е по­ Вниз-вперед и Сгибает тулови­
Н аруж ная
кнутри
щ е,
накло­
вздошной кос­
верхности
косая ж и­
няет его
в
ти и апонев­
восьми нижвота
свою сторону
ннх ребер
роз мышц ж и ­
и
скручивает
в
вота
противополож­
ную.
При двусторон­
нем
действии
сгибает тулови­
ще и опускает
вниз грудную
клетку
Сгибает тулови­
Гребень под­ Хрящи четырех* Вниз-вперед
Внутренняя
и кнаружи
щ е, наклоняет
вздошной кос­ -пяти ни ж ­
косая жи­
его и скручи­
них ребер и
ти и паховая
вота
вает
в свою
апоневроз
с вязка
сторону.
мышц живота
270
Продолжение
Н азвание
мышцы
Начало
П рикрепление
Подвздошно- Последний груд­ Малый вертел
поясничная
ной и все по­ бедра
ясничные по­
звонки, под­
вздошная ям­
ка подвздош­
ной кости
Н аправление тяги
Взерх-вперед и кнутри
Функция
При
двусто­
роннем
дей­
ствии сгибает
туловищ е
и
опускает вниз
грудную
клетку
Сгибает,
супинирует
приводит бед­
ро.
При
двусто­
роннем дейст­
вии в полож е­
нии стоя сги­
бает туловище
В сгибании принимают участие грудиноключичнососцевидные при двусто­
роннем действии (описаны выше), а такж е передние и боковые группы мыши
шеи, сгибающие шейную часть позвоночного столба.
Разгибание:
суставы— межпозвоночные; ось — поперечная; размах
И 5 —220°; ограничители—передняя продольная связка, остистые отростки
грудных позвонков.
КрестцовоГребень подвз­ Зад н яя повер­ Вниз-назад и
хность ребер,
кнаруж и
остистая
дошной кости,
(подвздош­
задняя повер­ поперечные
норебер­
хность крест­
отростки всех
позвонков,
ная, длин­
ца, остистые
остистые от­
отростки всех
нейшая и
ростки гр у д ­
остистая)
поясничных
ных позвон­
и двух ни ж ­
ко в ,
сосце­
них грудных
видный
от­
позвонков,
росток височ­
поперечные
ной кости
отростки всех
грудных по­
звонков
ПоперечноЗадняя повер­ Остистые от­ Вниз-назад и
ростки поз­
хность крест­
кнаруж и
остистая
(полуости.
вонков, заты­
ц а, попереч­
ные отростки
стая,м н о­
лочная кость
позвонков
гораздель­
ная н ро­
таторы)
З ад н яя верх
няя зубча
Остистые
от­
ростки 6и 7-го шей­
ны х, 1- и
2-го грудных
позвонков
Верхние края
2- 5-го ре­
бер
Вверх-кнутри
Разгибает п оз­
воночный
столб и накло­
няет его
в
свою сторону.
При двусторон­
нем действии
только разги­
бает позвоноч­
ный столб
Разгибает поз­
воночный
столб и скру­
чивает его в
свою сторону.
При двусторон­
нем действии
разгибает поз­
воночный
столб
Поднимает игр.
хине ргбрп.
При
днустороннем Д1‘й с г [НШ М('Ж1‘Т
СНОСОЛГПЮ'
Продолжение
Н азвание
мышцы
Начало
П рикрепление
о т­
Задн яя ниж ­ Остистые
ростки 11няя зубча­
и 12-го груд­
тая
н ы х, 1и
2-го пояснич­
ных позвон­
ков
Н аправление тяги
Вниз-кнутри
Нижние края
последних че­
тырех ребер
Функция
вать разгиба­
нию позвоноч­
ного столба
Опускает ниж ­
ние ребра.
При двусторон­
нем действии
может
спо­
собствовать
разгибанию
позвоночного
столба
В разгибании принимают участие трапециевидные мышиы (описаны выше),
а такж е группы коротких мышц: поднимающие ребра, межостистые и ряд
мышц задней поверхности шеи (пластырные головы и шеи и затылочнопозво­
ночные мышцы).
Б о к о в о й н а к л о н : суставы — межпозвоночные; ссь — передне-задняя
размах — 165— 175°; ограничители—межпоперечные и ж елты е связки.
Квадратная
поясница
Гребень
под­
вздошной
кости
Нижний край
последнего
ребра и по­
перечные от­
ростки гр у д ­
ных позвон­
ков
Вниз и кнару­
жи
Н аклоняет по­
звоночный
столб в свою
сторону и
фиксирует
последнее
ребро
В боковом наклоне принимают участие наруж ная и внутренняя косые ж и­
вота, а такж е прямая живота этой ж е стороны (описаны выше), межреберные,
поднимающие ребра и межпоперечные. При совместном действии участвую т
такж е сгибатели и разгибатели туловищ а этой ж е стороны, которые взаимно
нейтрализуют сгибание и разгибание позвоночного столба.
С к р у ч и в а н и е : суставы — межпозвоночные; ось — вертикальная;
мах 90—120°; ограничители—все связки позвоночного столба.
раз­
Скручивание производят все мышцы, у которых волокна расположены в
косом направлении относительно вертикальной оси. При скручивании, напри­
мер, влево участвую т грудиноключичнососцевидная, трапециевидная— верх­
няя часть, ромбовидные, задн яя, верхняя и передняя зубчаты е, больш ая и
малая грудные, наруж ная косая живота, ротаторы (все — правой стороны) и
внутренняя косая ж ивота, задн яя нижняя зуб ч атая, широчайшая спины (ле­
вой стороны). Скручиванию влево помогают совместным действием разгибатели
туловища (левой стороны) и его сгибатели (правой стороны), которые взаимно
нейтрализую т сгибание и разгибание.
Д виж ение бедра
С г и б а н и е : сустав — тазобедренный; о с ь — поперечная;
150°; ограничители — передняя поверхность туловища.
размах
120—
Продолжение
Вверх-вперед
Прямая бед­ Передняя ниж­ Бугристость
ра (длин­
няя ость под­ больш еберцо­
вздошной
вой кости
ная голов­
кости и пе­
(чергз
под­
ка четы- •
редний край
рехглавой
коленную ча­
вертлужной
бедра)
ш ку и ее соб­
впадины
ственную
связку)
Вверх-вперед
Портняжная Передняя верх­ Внутренняя
и кнаружи
няя ость под­ поверхность
вздошной
бугристости
кости
больш еберцо­
вой кости
Вверх-вперед
Г ребешковая Гребень лобко­ Ш ероховатая
вой кости
и кнутри
линия бедра
Н атягиваю ­
Передняя верх­ Н аружны й мы­
щ ая широ­
няя осгь под­ щ елок боль­
вздошной
кую ф ас­
ш еберцовой
цию бедра
кости
кости (через
подвздошнобольшеберцо­
вый тракт)
Вверх-вперед
и кнаруж и
Сгибает
бедро
Сгибает и супинирует бед­
р о,
сгибает
голень
Сгибает, при­
водит и супинирует бед­
ро
Сгибает, отво­
дит и проннрует бедро
В сгибании участвует сильная подвздошнопоясничная (описана выше); н а­
тягиваю щая широкую фасцию бедра и гребешковая, взаимно нейтрализуют пронацию и супинацию. Из положения разгибания в сгибании участвую т такж е
нежная и все приводящие (см. ниже).
Р а з г и б а н и е: с у с т а в — тазобедренный; ось — поперечная; размах 10—
15°; ограничители — связки подвздошнобедренная, лобковокапсульная и седалишнокапсульная.
Больш ая яго­ Задн яя поверх­ Ягодичная буг­ Вверх-назад и
дичная
ность крест­
ристость
и
кнаружи
ц а , наружная
ш ирокая ф ас­
поверхность
ция бедра
подвздошной
кости (ближе
кзади) и крестцовобугровая связка
Седалищный бу­ Головка м ало­ Вверх-назад и
Д вуглавая
гор седалищ ­
берцовой
кнутри
ной кости
кости
(длинная го­
л овка) и ше­
роховатая ли­
ния бедра
(короткая го­
ловка)
Разгибает и супинирует бед­
ро
Разгибпог, супншфует
и
отчасти при
води г бедро,
а тик же сги ­
бнет
И
'IЛ 11'М
с ум НИПругI
гши'ш.
т
Продолжение
Название
мышцы
Начало
Прикрепление
Направление тяги
Полусухожильная
Седалищный б у­ Внутренняя
гор седалищ­
поверхность
бугристости
ной кости
большеберцо­
вой кости
Полуперепончатая
Седалищный бу­ Внутренний
Вверх-назад и
гор седалищ­ мыщелок боль­ кнаруж и
ной кости
ш еберцовой
кости-
Вверх-назад и
кнаруж и
Функция
Разгибает, про­
нирует и от­
части приво­
дит бедро, а
такж е сгибает
и затем про­
нирует голень
Разгибает, про­
нирует и . от­
части приво­
д и т бедро, а
такж е сгибает
и затем про­
нирует голень
Все названные разгибатели взаимно нейтрализуют супинацию и пронацию
бедра.
В разгибании из положения сгибания участвую т такж е растянутые при­
водящие мышцы, особенно больш ая приводящая (см. ниже).
О т в е д е н и е : сустав — тазобедренный;
ось — передне-задняя:
размах
25—30°; ограничители — седалищ нокапсульная связка; верхний край вер тл у ж ­
ной впадины
Вверх-кнаружи Отводит бедро,
а такж е супинирует
(задними во­
локнами)
и
пронирует его
(передними)
Н аруж ная по­ Больш ой вер­ Вверх-кнаружи Отводит бедро,
а такж е про­
верхность
тел
нирует бедро
подвздошной
(передними во­
кости (ближе
локнами)
кпереди)
Супинирует
Передняя по­ Большой вер­ Вверх-кнару­
бедро и отча­
верхность
тел
жи
сти его отво­
крестца
дит
Средняя яго­ Н аруж ная по­
верхность
дичная
подвздошной
кости
М алая яго­
дичная
Грушевид­
ная
Больш ой вер­
тел
В отведении участвуют такж е совместной тягой больш ая ягодичная и н а­
тягиваю щая широкую фасцию бедра (описаны вы ш е), которые взаимно нейтра­
лизуют сгибание и разгибание, супинацию и пронацию бедра, а такж е внут­
ренняя запирательная и близнецы.
П р ив е д е н и е : сустав — тазобедренный; о с ь — передне-задняя; размах
25—30° из положения отведения, ограничители — круглая и подвздошнобедрен­
ная связки.
Приводит бед­
Кнутри
Н и ж н яя ветвь Бугристость
Н еж ная
ро и отчасти
большеберцо­
лобковой ко­
участвует
в
вой
кости
сти
его сгибании
274
Продолжение
Название
мыщцы
Начало
Прикрепление
Направление тяги
Функция
Больш ая
приводящ ая
Седалищный
бугор и н а р у ж ­
ная • поверх­
ность нижней
ветви седалищ ­
ной кости
Ш ерохова­
тая линия и
внутренний
надмыщелок
бедра
Кнутри-вперед
Приводит и
супинирует
бедро
Д линная
приводящ ая
Лобковая
кость
Средняя
треть шерохо­
ватой линии
бедра
К нутри
и
отчасти впе­
ред и вверх
Приводит и
супинирует
бедро и у ча­
ствует в его
сгибании
Короткая
приводящ ая
Н и ж н яя ветвь
Верхняя
лобковой кос­ треть шерохо­
ти
ватой линии
бедра
Кнутри-впе*
ред и вверх
Приводит н
супинирует
бедро и у ч а ­
ствует в его
сгибании
М алая
приводящ ая
Н и ж н яя ветвь
Верхняя
лобковой кости
тр еть ш ерохо­
ватой линии
бедра
Кнутри-впе*
ред и вверх
Приводит и
супинирует
бедро и у ч а ­
ствует в его
сгибании
В приведении участвую т т а к ж е подвздошнопоясничная, гребеш ковая, пол у сухож и льн ая, полуперепончатая и двуглавая бедра (описаны выше)- супи­
нация под действием этих мышц (кроме полусухож ильной и полуперепончатой), а та к ж е всех четырех приводящ их мышц нейтрализуется напряжением
мышц, пронирующих бедро (см. н и ж е).
Супинация:
сустав — тазобедренный; ось — вертикальная;
размах
6 0 —80°; ограничители — лобковокапсульная связка.
К вадратная
Седалищный
бугор
седа.лищ ной
кос­
ти
Больш ой
вертел бедра
К нутри
Супинирует
бедро и не­
сколько приво­
дит его
В супинации участвую т та к ж е все четыре приводящ их бедра, груш евид­
н ая, больш ая и средняя ягодичные (задними волокнам и), подвздошнопояс■ничная, гребеш ковая, портн яж н ая, двуглавая бедра (описаны выше) и глубо­
кие ротаторы (внутренняя и н аруж ная запирательны е и близнецы).
П р о н а ц и я : с у с т а в — тазобедренный; ось — вертикальная; размах 40 —
70°; ограничители — седалищ нокапсульная связка.
Пронацию производят натягиваю щ ая широкую фасцию бедра, средняя н
м алая ягодичная (передними волокнами), полусухож ильная и полумеропонч атая.
Движения голени
С г и б а н и е : сустав — коленный; ось — поперечная; размах 130 -170"; ог­
раничители— обе крестообразные связки .
Я7П
Продолжение
Н азван ие
МЫШЦЫ
Начало
Внутренний и
Икроножная
(длинные го­ наружный мы­
ловки трех­ щелки бедра
главой голе­
ни)
П рикрепление
Направление тяги
Пяточный
бугор пяточ­
ной кости (ч е ­
рез ахиллово
сухож илие)
Н азад-вверх
Ф ункци
Сгибает го­
лень супиниру­
ет и пронирует
ее по очереди
внутренней
и
наруж ной го­
ловками и сги­
бает стопу
В сгибании голени та к ж е у частв у ю тп о л у су х о ж и л ьн ая, полуперепончатая,
двуглавая бедра, портн яж н ая, н еж ная (описаны выше) и небольшие мышцы—
подколенная и длинная подошвенная. При совместном действии названные
мышцы взаимно нейтрализуют супинацию и пронацию голени при согнутом ко­
ленном суставе.
Р а з г и б а н и е: сустав — коленный; о с ь — поперечная; размах 130° иэ
положения активного сгибания и до 170° из положения пассивного сгибания;
ограничители — боковые и передняя крестообразная связки.
Четырехгла(длинная гол о в к а — прямая бедра и
три
корот­
ких:
внут­
ренняя, н а­
руж н ая
и
промежуточ­
ная широкие)
Внутренняя
губа ш ерохова­
той линии
линии бед­
бедтой
ра.
ра.
Наруж
аружнная
ая гу
гу-­
Н
ба шероховатой
линии бедра и
большой вертел.
П ередняя по­
верхность бед­
ра
Бугристость Вперед-вверх
большеберцовой
кости
кости (через
(через
надколенную
надколенную
чаш
чашку
ку ии ее
ее
собственную
связку)
Разгибает го­
лень, а прямая
бедра —
т а к ж е сгибает
бедро
П р о н а ц и я : сустав — коленный (при согнутом полож ении); ось — верти­
кальная; размах 40 —60°; ограничители— обе крестообразны е связки
Пронацию производят полусухож ильная, п олуперепончатая, н еж н ая , порт­
н яж н ая, внутренняя головка икроножной (описаны выше), а т акж е подко­
ленная мышца.
С у п и н а ц и я : сустав— коленный (при согнутом полож ении); ось—верти­
кальная; размах — 20—40°; ограничители — обе боковые связки.
Супинацию производят двуглавая бедра и н аруж н ая головка икроножной
(описаны выше).
Д виж ения стопы
С г и б а н и е : сустав — голеностопный; ось — поперечная; размах
ограничители — сумка сустава и мышцы-антагонисты.
К ам баловид­
ная (корот­
кая головка
трехглавой
голени)
276
Задние по­
верхности боль­
шеберцовой
и
малоберцо­
вой костей и
сухож ильная
дуга
между
ними
Пяточный
бугор пяточ­
ной кости (че­
рез ахиллово
сухож илие)
Н азад-вверх
30—450,
Сгибает стопу
г
Продолжение
Название
мышцы
Начало
П рикрепление
Бугристость
З адн яя боль­
Задние
по­
верхности боль­ ладьевидной
шеберцовая
все
шеберцовой и кости,
малоберцовой
клиновидные и
костей и м еж­ основания 2—
костная пере­ 4-й плюсне­
понка
вых костей
Длинный
сгибатель
пальцев
Длинный
сгибатель
большого
пальца
Н аправление тяги
Вниз-кнутри
Функция
Сгибает сто­
п у , а та к ж е
приводит и супинирует ее
Задн яя
по­
верхность боль­
шеберцовой ко­
сти
Основания
ногтевых фа­
л ан г 2—5-го
пальцев
Вниз
Сгибает сто­
пу и пальцы
Задн яя
по­
верхность ма­
лоберцовой ко­
сти и межко­
стная перепон­
ка
Основание
ногтевой фа­
л анги большо­
го п альц а
Вниз
Сгибает сто­
пу и большой
палец
Д линная м а­
Н аруж н ая
лоберцовая
поверхность
малоберцовой
кости
Основание
1-й плюсневой
кости
Вниз-кнаружи
Сгибает сто­
п у , отводит и
пронирует ее
Короткая
малоберцо­
вая
Бугристость
5-й плюсневой
кости
Вниз-кнаруж и
Сгибает стопу,
отводит и про­
нирует ее
Н аруж н ая
поверхность
малоберцовой
кости
В сгибании стопы принимают участие такж е небольшая мышца — длинная
подошвенная; при совместном действии задняя большеберцовая и малоберцо­
вые взаимно нейтрализую т приведение с супинацией и отведение спроиацией,
Разгибание:
сустав — голеностопный;
20 —30°; огран и чи тел и — блок та ран н о й кости.
Передняя
больш ебер­
цовая
Подош вен­
Н аруж н ая
ная
поверх­
поверхность
большеберцовой ность
в н у т­
реннего края
кости
стопы (1-я кл и ­
новидная и 1-я
плю сневая ко­
ти )
ось — поперечная;
Вверх-кнутри
размах
Разгибает
стоп у, ирино
дит и сушгин
руст ОС
УV
Продолжение
Н азвание
мышцы
Н ачало
П рикрепление
Длинный
разгибатель
пальцев
Наружный
Н огтевы е
мыщелок боль­ ф аланги 2—
шеберцовой ко­ 5-го пальцев
с ти , передняя
поверхность м а­
лоберцовой ко­
сти и м еж кост­
ная перепонка
Длинный
разгибатель
большого
пальца
Передняя
поверхность
малоберцовой
кости н м еж ­
костная пере­
понка
Н огтевая
ф аланга боль­
шого пальца
Н аправление тяги
Ф ункция
Вверх
Разгибает
стопу и 2—5-й
пальцы
Вверх
Разгибает
стопу и боль­
шой палец
О т в е д е н и е с п р о н а и и е й: с у с т а в —подтаранный; ось—промежуточ­
ная; размах 10 — 15°; ограничители — дельтовидная связка и н ар у ж н ая ло­
ды ж ка малоберцовой кости.
В отведении с пронацией участвую т длинная и короткая малоберцовые,
отчасти помогает длинный разги батель пальцев (описаны выше).
П р и в е д е н и е с с у п и н а ц и е й : сустав — подтаранный; ось — проме­
ж у то чн ая- размах 20—30": ограничители — пяточномалоберцовая связка и
внутренняя лодыжка малоберцопой кости.
В приведении с супинацией участвую т передняя и задняя большеберцовая
(описаны выше). :отчасти помогают длинные сгибатель пальцев и сгибатель
большого пальца.
&
П р и ло ж ени е А
Ф ункции
МЫШЦ ТУЛОВИ1ДА И КОНЕЧНОСТЕЙ
Гл убо ки й и поверхност ны й
с ги б а т е л и палъцов
-О б щ и й р а з г и б а т е л ь пальцев
— Л учевой с ги б а т е л ь за п я с т ь я
— Л о кт е в о й с гиб ат ел ь з а п я с т ь я
—Л учевые р а зг и б а т е л и запя ст ь я
— Л окт е в о й р а зг и б а т е л ь з а п я с т ь я
— Плечевая
— П л ечел учева я
-С у п и н а т о р
— К в а д р а т н ы й пр о н а т о р
— К р у г л ы й пронат ор
■
— Д ел ьт ов идн ая
— надост ная
—Д в у г л а в а я плеча
— Т рех г л а в а я п л еча
— Больш ая грудная
—Ш и р о ч а й ш а я с п и н ы
— К лю воплечевая
— П од л опат оч ная
— Подост ная
— Б ол ь ш ая к р у г л а я
— М а ла я кр угл а я
— Г р у д ино кл ю чичн осо сц евид н ая
— П однимаю щ ая лопат ку
— М а лая груд н ая
Т рапециевидная
Ромбовидные
•— П ередняя зу б ч а т а я
— Прямая киво т а
— Н аруж н ая к о с а я ж и в о т а
— в н у т ренн яя к о с а я ж и в о т а
—Крестцовоостистая
. (.'аибцю ю - (О
о ОшбпНоииа
с Гизлиоошю
^ Н/штШанив
— Поперечноост ист ая 3
— Зад н ие зу б ча т ы е
— Подвздош нопоясничная
— К вадрат ная поясн и цы
— Чет нрехёлавая бедра
— Греб еш когая
— Н ат ягиваю щ ая ш и р о к у ю ф асцию бедра
— Порт няжная
— Б ол ь ш ая я г о д и чн а я
— Средняя и м а л а я яг о д и чны е
— П ол усухож ил ь н ая “>
— П ол у п е р е п о н ча т а я ^
— Д в у г л а ва я бедра
— Б ол ьш ая п р и в о д я щ а я
— Д л и н н а я и к о р о т к а я привод ящ ие
— Нежная
— К в ад рат н ая бедра
— Груш евидная
— И кр о но ж н а я
— Кам баловидная
— З а д н я я больш еберцовая
- Д л и н н ы е с гиб ат ел и пальцев
• М алоберцовые
Передняя бо ль ш еб ерц ов ая
Д н ш ш ы в р а зг и б а т е л и пальцев: