Алексей Кадочников - Специальный армейский рукопашный бой. Часть 1.

Первым шагом от понятий анатомических к механическим является представление о биокинематической паре.

Биокинематическая пара — это подвижное (кинематическое) соединение двух костных звеньев, в котором возможности движений определяются его строением и управляющим воздействием мышц.

В технических механизмах соединение двух звеньев — кинематические пары — устроены обычно так, что возможны лишь определенные, заранее заданные движения. Одни возможности не ограничены (их характеризуют степени свободы тела), другие полностью ограничены (их характеризуют степени связи).

Под степенями свободы понимают независимые перемещения тела или его частей в пространстве. Эти независимые перемещения могут носить либо поступательный характер, либо вращательный (простые формы механического движения). В случае сложного (составного) движения его всегда раскладывают на составляющие простые формы. Поступающим понимают движение, при котором линия, мысленно проведенная в теле, перемещается параллельно самой себе. А при вращательном движении все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, называемой осью вращения.

Например, если у физического тела нет никаких ограничений (связей), оно может двигаться в пространстве относительно трех взаимно перпендикулярных осей (поступательно), а также вокруг них (вращатель-но). Следовательно, у такого тела шесть (3+3) степеней свободы.

Каждая связь уменьшает число степеней свободы. Зафиксировав одну точку свободного тела, сделав его звеном биокинематической пары, можно сразу лишить его трех степеней свободы — возможных линейных перемещений вдоль трех основных осей координат.

Почти во всех суставах (кроме межфаланговых, лучелоктевых и атлан-тоосевого) степеней свободы больше чем одна. Поэтому устройство пассивного аппарата в них обусловливает неопределенность движений, множество возможных перемещений («неполносвязный механизм»). Управляющие воздействия мышц формируют дополнительные связи и оставляют для движения только одну степень свободы («полносвязный механизм»). Так обеспечивается одна-единственная возможность движений — именно та, которая требуется. Множество степеней свободы биокинематической пары в многоосных суставах требует для выполнения каждого определенного движения:

а) выбора необходимой траектории,

б) управления движением по траектории (направлением и величиной скорости),

в) регуляции движения, понимаемой как борьба с помехами, сбивающими с траектории.

Биокинематические пары, соединяясь последовательно или параллельно, образуют биокинематические цепи.

Биокинематическая цепь, в которой конечное звено свободно, называется незамкнутой. Например, свободные конечности, когда их концевые звенья свободны.

Если в биокинематической цепи нет свободного конечного звена, то она является замкнутой (например, два противника, сцепившиеся в захвате друг с другом).

В замкнутой или незамкнутой цепи невозможно одиночное, изолированное движение, т. е. движение в одном соединении. Так, сгибая и разгибая ногу для удара, можно убедиться в том, что движение в любом суставе непременно вызывает движение в других. Таким образом, в замкнутых цепях возможностей движений меньше, но управление ими точнее, чем в незамкнутых.

Рассматривая тело человека как сложный биомеханизм, кости как жесткие звенья, а суставы как кинематические пары определенных классов, для всего человека имеем:

– подвижных костей—148,

– суставов с 3-мя степенями свободы — 29,

– суставов с 2-мя степенями свободы — 33,

– суставов с 1-й степенью свободы — 85,

– всего степеней свободы для всего биомеханизма — 244.

Понятие «кинематическая цепь» перенесено в биомеханику из технической механики, где применяется для описания и анализа кинематики механизмов. Под кинематикой понимают внешнюю картину движения, происходящего в пространстве и во времени. Соответственно и в биомеханике оно применимо для изучения и анализа кинематики опорно-двигательного аппарата, т. е. в процессе рассмотрения линейных и угловых перемещений, скоростей, ускорений звеньев тела — относительных и абсолютных (в выбранной системе отсчета).

В тех же случаях, когда представляет интерес динамика движений, развиваемые моменты суставных сил и силы взаимодействия звеньев тела между собой и с другими телами, когда анализируются силовые и энергетические возможности двигательного аппарата, понятие «биокинематическая цепь» уже не может удовлетворять. Здесь вводится понятие «динамическая цепь», обозначающее систему последовательно или параллельно соединенных силовых звеньев.

Под динамикой понимают сущность движения, его причины: прежде всего силовые и масс-инерционные характеристики.

Как биокинематические, так и биодинамические цепи могут быть последовательными (простыми) и разветвленными. Однако для динамических цепей понятие «замкнутая» лишено целесообразности, так как оно означает лишь наложение новых динамических (силовых) факторов, т. е. не вносит ничего принципиально нового.

Функциональные характеристики одинаковых силовых звеньев у разных людей неодинаковы. Это связано с различиями в росте, конституции, массе и физическом развитии. В связи с этим наиболее целесообразная структура заданного движений очень часто индивидуальна, т. е. отличается от общепринятой структуры движения, определяемой рациональной техникой управления. В основе этого лежит стремление компенсировать функциональную недостаточность одних звеньев за счет функциональной избыточности других звеньев динамической цепи. Компенсация осуществляется за счет:

– изменения нагрузки на силовые звенья;

– перераспределения скоростей движений звеньев.

Движения звеньев — суставные движения — совершаются в результате наличия суставных моментов.

Механическое движение биологических тел называют двигательным действием.

Для того чтобы количественно оценить двигательное действие, в том числе рассчитать суставные моменты, следует перейти к механическому представлению о рычаге.

Рычаг — это твердое тело, имеющее точку опоры и способное вращаться вокруг этой точки — оси вращения; приспособление, служащее для преобразования силы [2] Опыт свидетельствует, что очень многие читатели не вчитываются всерьез в теоретический раздел. Поэтому особенно обращаем ваше внимание именно на точку опоры рычага. Не умея найти точку опоры рычага при исполнении технического действия будет крайне сложно понять смысл описываемых далее конкретных технических примеров. . В рычаге действует, по крайней мере, две силы с противоположными моментами.