Скелет - Дитяча енциклопедія (перше видання)
СКЕЛЕТ - ОПОРА ТІЛА
Кістки черепа з'єднані нерухомо. Виступи однієї кістки входять до поглиблення іншої; це нагадує з'єднання дощок за допомогою шипів.
Скелет служить опорою тіла, й у його основне значення. Скелет людини складається з більш ніж двохсот кісток. Деякі з них, наприклад, лобова, дві тім'яні, потилична в інші кістки черепа, з'єднані один з одним нерухомо і дуже міцно, тому що у них численні виступи однієї кістки входять у відповідні поглиблення іншої. Приблизно так з'єднують дошки шпильками. Кісткові шипи дуже різноманітні та химерні. В давнину в Індії приймали їх за таємничі знаки і думали, що цими знаками на черепі людини написана його доля.
Скелет не лише опора тіла. Він водночас і захищає деякі органи від ударів та пошкоджень. Так, головний мозок надійно захищений черепною коробкою; спинний мозок знаходиться у хребетному каналі, який утворений з окремих кістяних кілець-хребців; легені, серце, печінка, селезінка прикриті ребрами, які з'єднані ззаду з хребтом, а спереду з грудиною.
ОПОРА РУХОВА
Атмосферний тиск перешкоджає розтягуванню суглоба.
Якби всі кістки з'єднувалися один з одним нерухомо, людина була б схожа на кам'яну статую: вона не могла б зробити жодного руху. Але багато кісток з'єднані не нерухомо, і це дає можливість людині рухатися і приймати різні положення. Такі рухливі сполуки кісток називаються суглобами. У суглобі ділянки сусідніх кісток, що стикаються між собою, покриті гладким, слизьким хрящем і як би притерті один до одного. Якщо поверхня однієї кістки опукла, поверхня іншої має відповідне поглиблення.
Рухи кісток у різнихсуглобах неоднакові. Наприклад, нога в коліні тільки згинається та розгинається, а інші рухи для неї майже неможливі. Пальці руки ми не тільки згинаємо та розгинаємо, а й рухаємо убік. У деяких суглобах кістка може обертатися.
Особливості рухів у кожному суглобі залежить від форми суглобових поверхонь кісток. Найбільш різноманітні рухи кісток там, де поверхня суглобів кулястої форми, наприклад, у плечовому суглобі.
У кожному суглобі навколо частин, що стикаються, тієї і іншої кістки знаходиться щільна, непроникна навіть для повітря оболонка. Її краї зрощені із прилеглими ділянками кісток. Ця оболонка називається суглобовою сумкою. Її міцність збільшують зрощені з кістками особливі зв'язки.
З фізики відомо, що якщо прикласти один до одного дві порожнисті півкулі, краї яких у всіх своїх точках щільно стикаються, і викачати з них повітря, то для роз'єднання їх потрібно прикласти величезну силу, яка б подолала тиск атмосферного повітря на зовнішню поверхню півкуль.
Те саме можна сказати і про суглоби. Усередині суглобів повітря нема. Розтягнути суглоб, тобто розсунути кістки, що стикаються, дуже важко, тому що цьому буде перешкоджати атмосферний тиск зовнішнього повітря, яке притискає кістки один до одного. Встановлено, що міцність суглоба різко знижується, якщо проколоти його шпилькою. Здійснити рухи в суглобі дуже легко. Можна підняти руку, простягнути її вперед або відвести убік. При кожному такому русі кістки продовжують стикатися один з одним, але їхнє взаємне становище змінюється.
Здається, рухливі з'єднання кісток повинні перешкоджати опорної функції скелета. Справді, спробуйте звичайні ніжки столу замінити такими, які, подібно до людських ніг,складалися б із кількох рухомо з'єднаних ланок. Навряд чи хтось погодиться обідати чи працювати за таким столом. Однак насправді рухливе з'єднання більшості кісток скелета не тільки не порушує його опорної функції, але навпаки робить її більш досконалою.
За таким столом не обідатимеш. (зліва). Інша річ — той самий стіл, але із закріпленими ланками ніжок. (праворуч)
І ВСЕ Ж ОПОРА СТІЙКОВА
Скелет служить опорою всього тіла та окремих його частин за будь-яких умов: і коли людина лежить чи стоїть, і коли вона ходить чи працює. Це тим, кожен суглоб може тимчасово закріплюватися у тому чи іншому становищі і ставати нерухомим. Коли людина стоїть, її колінний суглоб міцно закріплений у розігнутому положенні. Варто опуститися навпочіпки, як той же суглоб виявиться закріпленим у зігнутому положенні.
Тимчасове закріплення суглоба, і навіть зміна становища здійснюється скелетними м'язами. Майже всі м'язи своїми кінцями пов'язані з двома кістками, найчастіше сусідніми.
До кожного м'яза від спинного і головного мозку підходить нерв. По ньому одна за одною мчать хвилі збудження. Досягаючи м'язи, вони змушують її працювати. А робота м'яза полягає в тому, що він скорочується, іншими словами, коротшає. Скорочуючись, м'язи тягнуть у себе кістки, а це веде до переміщення тіла чи окремих його частин. Отже, при рухах м'язи відіграють активну роль, а кістки пасивну; вони продовжують виконувати свою основну функцію, а саме служити опорою кожної частини тіла. Кістки разом із прикріпленими до них м'язами прийнято називати органами руху або, правильніше, опорно-руховим апаратом.
ВАЖЕЛІ НАШОГО ТІЛА
Досвід із важелем другого роду.Різне розташування сили чинної та сили протидіючої.
Що ж відбувається з кістками, до яких прикріплені кінці м'яза, що скорочується?
Припустимо, людина згинає руку в лікті при нерухомому положенні плечової кістки. Тоді передпліччя разом з пензлем можна розглядати як важіль, який рухається плечовим м'язом і двоголовим, або біцепсом: ліктьовий суглоб — це точка опори; центр тяжкості передпліччя та пензля - точка докладання сили, яка тягне важіль вниз; місце прикріплення обох м'язів - точка докладання сили, що піднімає важіль.
Це важіль другого роду. У ньому точки застосування діючої та протидіючої сил знаходяться по одну сторону від точки опори. Подібним важелем ми часто користуємося в житті. Такі, наприклад, щипці для горіхів або вага — жердина, яку застосовують, щоб зрушити або повернути товсту колоду, великий камінь або інший важкий предмет. У важелях другого роду точка застосування діючої сили зазвичай знаходиться на більшій відстані від точки опори, ніж точка застосування протидіючої сили. Це дає можливість подолати дуже значну протидію за допомогою порівняно невеликих зусиль.
Спробуємо розібратися, у чому тут річ. Візьмемо важіль другого роду довжиною 50 см. До його середини прикріпимо два шнури з однаковими гирями, що важать по 20 Г. Один шнур перекинутий через блок і тягне важіль вгору, а інший тягне його вниз. Гірі точно врівноважують один одного, і важіль не піднімається та не опускається.
Тепер перемістимо точки прикріплення шнурів. Шнур, перекинутий через блок, зміцнимо на кінці важеля, а інший шнур залишимо на старому місці. При цьому перший шнур, який тягне важіль вгору, виявиться прикріпленим до важеля на відстані, удвічі більшій від точки опори, ніж другий шнур.Чи збережеться рівновага? Звичайно, ні: важіль негайно підніметься. Для відновлення рівноваги треба або вдвічі зменшити вантаж далекого шнура, або вдвічі збільшити вантаж ближнього шнура.
Зробимо більш складний досвід. Шнур, який тягне важіль вниз, посунемо до точки опори так, щоб він опинився на відстані 5 см від неї. Вага вантажу, як і раніше, 20 Г. Інший шнур будемо поступово пересувати вздовж важеля. Спочатку зміцнимо його з відривом 10 див від точки опори. Тоді для врівноваження на цьому шнурі треба підвісити не 20, а лише 10 Г. Пересунемо шнур ще далі, щоб він був за 25 см від точки опори. Тепер задля досягнення рівноваги достатньо 4 Р.
Чим більше віддаляється від точки опори місце прикріплення шнура, що тягне важіль вгору, тим меншим вантажем можна врівноважити важіль. Якщо прикріпити цей шнур на відстані 50 см від точки опори, тобто на самому кінці важеля, достатньо 2 Г, щоб врівноважити вантаж в 20 Г, прикріплений до важеля на відстані 5 см від точки опори.
Щоб утримати вантаж, що важить лише 1 кг, м'яз повинен скоротитися з силою, необхідною для підняття вантажу вагою 10 кг.
Неважко помітити, що сила, необхідна для того, щоб зрушити важіль, повинна бути тим меншою, чим більша відстань від місця додатка до точки опори. Кладячи горіх у поглиблення щипців, що знаходиться дуже близько від точки опори важеля, ми легко розколюємо його. Зусилля, що виробляється для цього, значно менше того, яке необхідно, щоб розколоти горіх, давлячи на нього без застосування важеля.
У важелях нашого тіла майже завжди точки докладання зусилля та протидії розташовані інакше: ближче до точки опори знаходиться місце прикріплення м'яза, тобто діючої сили. Тому, щоб подолати протидію, м'язи мають розвиватидуже велику силу. Однак при цьому виходить значний виграш у розмаху руху.
Припустимо, що людина тримає у зігнутій руці предмет, що важить 1 кг. Точка протидії, т. е. центр тяжкості передпліччя разом із навантаженою пензлем, перебуває у 8—10 разів далі від точки опори, ніж точка докладання сили, т. е. місце прикріплення м'яза. Тому, щоб утримати вантаж, що важить лише 1 кг, м'яз повинен скоротитися з силою, необхідною для підняття вантажу вагою близько 10 кг.
ЧАСТКОВО СУСТАВИ ЗАКРЕПЛЕНІ НАВІТЬ ПРИ РУХІ
Коли людина стоїть, опорна функція скелета може здійснюватися лише за умови, якщо кожне рухливе з'єднання кісток ніг, тулуба, шиї та голови нерухомо закріплено у певному положенні. Роботу зі зміцнення рухомих сполук кісток виконують наші м'язи. Їхня узгоджена робота забезпечує збереження рівноваги. Сила скорочення окремих м'язів безперервно змінюється у повній відповідності до умов, що створюються в кожний момент збереження рівноваги. Якби кістки були з'єднані один з одним нерухомо, кістяк не міг би з такою досконалістю виконувати свою опорну функцію.
Особливий інтерес становить опорна функція скелета під час руху. Коли треба протягнути руку вперед, плечовий суглоб повинен бути закріплений так, щоб у потрібному напрямку рух відбувався легко, але щоб неможливо було обертання руки і рух її убік. Іншими словами, відбувається часткове закріплення суглоба, що допускає лише один певний рух.
Під час роботи напрямок руху в суглобах безперервно змінюється, а це означає, що в кожний момент часткове закріплення суглобів відбувається по-різному.
НАЙБІЛЬШЕ ДОСЛІДНЕ ЗМАЩЕННЯ
Чим сильніше два предмети труться один про одного, тимбільше розігріваються їх тертьові поверхні. Від тепла, що утворюється, можуть спалахнути і спалахнути легко займисті предмети. Вже первісні люди вміли добувати вогонь за допомогою тертя. І досі для добування вогню ми зазвичай користуємося тертям: цвіркаємо сірник об коробку.
Однак нам набагато частіше доводиться думати не про те, як використовувати тертя, а про те, як з ним боротися. Тертя - перешкода руху. Справа не тільки в тому, що в машинах поверхні, що труться, розігріваються. Тертя затримує, гальмує рух. Частини, що труться, зазвичай поступово стираються, руйнуються, а тому час від часу машина потребує ремонту.
При кожному русі суглобові поверхні кісток труться одна об одну. Щоб зменшити та попередити шкідливі наслідки тертя, необхідне мастило. І справді, у кожному суглобі є мастило, воно виділяється на внутрішній поверхні суглобової сумки. Крім того, мастило утворюють самі хрящові прокладки, що труться.
Хрящ не мертва речовина. Та його частина, яка зростається з кісткою, весь час росте, приходячи на зміну поверхні хряща, що труться, руйнується. Чим більше рухів відбувається в суглобі, чим сильніше стираються поверхні його хрящових прошарків, тим швидше росте хрящ. Таким шляхом відбувається як би постійний поточний ремонт частин нашого тіла, що труться.
Руйнуючи, поверхневий шар хрящових прокладок перетворюється на мастило для суглоба. Поверхні, що труться, самі себе змащують, постійно підтримуючи рівномірний тонкий прошарок мастильного речовини. Ось чому суглобові поверхні кісток завжди вологі та слизькі.
У світі немає жодної машини, у якої, подібно до людського суглоба, поверхня, що труться, частково руйнуючись, перетворювалася б на мастило, і разом з тим сама відновлювалася.
Кожну машину треба час від часу чистити, треба видаляти відпрацьовані мастила. А людський суглоб не потребує чищення. Відпрацьована мастило через стінку суглобової сумки всмоктується в кров, подібно до того, як у стінці кишечника всмоктуються в кров необхідні для організму поживні речовини. В результаті цього надлишкове і мастило, що стало непридатним, постійно видаляється з суглоба.
Суглоби самі обслуговують. І це самообслуговування настільки досконале, що протягом усього людського життя вони можуть безвідмовно працювати. Лише при деяких захворюваннях – при суглобовому ревматизмі, подагрі – порушується нормальна робота суглобів, і тоді рухи стають важкими та болючими.