Биомеханическая мышечная работа

Работа любой мышцы человеческого опорно-двигательного аппарата основана на умении и возможности мышцы сокращаться. В момент мышечного сокращения сама мышца укорачивается, а обе точки крепления к костям сближаются одна относительно другой. Подвижная точка начинает приближаться к начальной неподвижной точке крепления, так осуществляется движение данной конечности.

Размер мышечного сокращения определен длиной мышечного волокна. Соединения костей и взаимодействие с мышечными группами устроено в форме механического рычага, позволяющего выполнять простейшую работу по поднятию и передвижению предметов.

Механика учит, что чем дальше от оси будет приложена сила, тем выше коэффициент полезного действия, ибо благодаря большому плечу рычага, работу можно выполнить с меньшими усилиями. Так и в биомеханике — если мышца крепится дальше от опорной точки, тем более выгодно будет использована ее сила. П. Ф. Лесгафт являлся основоположником биомеханики. Он квалифицировал мышцы на сильные, имеющие крепление дальше от опорной точки и быстрые или ловкие, имеющие точку крепления вблизи опоры.

Мышечное движение всегда производится в двух противоположных направлениях. По этой причине для выполнения двигательного процесса вокруг одной опорной точки необходимо наличие двух мышц на противоположных сторонах одна от другой. Направления движения в биомеханике тоже получили свои определения: сгибание и разгибание, приведение и отведение, горизонтальное приведение и горизонтальное отведение, ротация медиальная и ротация латеральная.

Мышца, которая вызывает момент движения при сокращении и принимает на себя основную нагрузку, называется антагонистом. Каждое сокращение мышцы — антагониста приводит к полному расслаблению противоположной ей мышцы-антагониста. Если выполнять сгибание в локте, засчёт бицепса плеча (рис. 22), то антагонистом в этот момент будет разгибатель локтя — трицепс, который в этот момент будет максимально расслаблен. После окончания движения обе мышцы будут уравновешивать друг друга, находясь в немного растянутом состоянии. Это явление называется мышечным тонусом. Мышцы, помогающие выполнять движение мышце — антагонисту и действующие в одном с ним направлении, но испытывающие меньшую нагрузку и меньшую степень сокращения называются синергистами. Мышцы, обеспечивающие устойчивость и равновесие определенному суставу при выполнении движения, называются фиксаторами.

В любой момент движения, кости образуют механические рычаги, следуя за мышечными командами. Биомеханика выделяет три вида биомеханических рычагов — рычаг 1 рода, где точки приложения силы расположены с противоположных сторон от оси и рычаг 2 рода, где точки приложения силы располагаются по одну сторону от оси, но на разном от нее расстоянии. Поэтому здесь применимы два вида рычага, условно называемые «рычаг силы» и «рычаг скорости».

Рис. 22 Бицепс