Залежність сили тяги м’яза (F) від швидкості зміни її довжини
Причому із зростанням швидкості розтягування м'яза сила збільшується, але до певної межі. Наступним режимом скорочення, з погляду силових можливостей м'яза, є ізометричний режим. Найменшу силу тяги м'яз демонструє при режимі скорочення, що долає. При цьому чим з більшою швидкістю коротшає м'яз, тим меншу силу тяги вона виявляє.
Взаємодія людини з довкіллям, здійснюване з допомогою активності відповідних м'язів, відбувається через ланки тіла, які у біомеханіці розглядаються як система кісткових важелів.
Нагадаємо, що важіль - це тверде тіло, яке може обертатися під дією прикладених сил та яке служить для передачі сили та роботи на відстань. Виділяють два види важелів - одноплечі (важіль другого роду) та двоплечі (важіль першого роду). Рівновага чи рух важеля визначається співвідношенням моментів сил, прикладених щодо нього.
Розглянемо дію м'язів на кістковий важіль у кінематичній парі. Як приклад наведемо дію м'язів-згиначів передпліччя при завданні утримати вантаж у руці масою 10 кг. Щоб спростити завдання, замінимо всі м'язи-згиначі ліктьового суглоба одним еквівалентним м'язом (рис. 8). Такий прийом часто використовують у біомеханіці. Припустимо також, що плече нерухоме, а передпліччя та кисть невагомі. Таким чином, у цій системі діють дві сили - сила тяги м'яза (F) та сила тяжіння вантажу (Р). Кожна з цих сил створює момент щодо ліктьового суглоба. Завдання буде виконано, якщо момент м'язової тяги дорівнюватиме моменту сили тяжіння вантажу. З рівності моментів сил можна визначити силу м'язової тяги, яка в цьому прикладі вдесятеро перевищує силу вантажу. В реальних умовах момент сили м'язової тяги ділиться між тими м'язами, якіберуть участь у його створенні.
Теорія та методика фітнес-тренування
f P=100N
Умова рівноваги важеля та розрахунок сили тяги м'яза
Програш у силі тяги м'язів, характерний більшості суглобів тіла людини, відбиває дуже важливу особливість будови скелетно-м'язової системи. Вона полягає в тому, що м'язи кріпляться дуже близько до осей обертання в суглобах і як наслідок мають малі величини плечей сил. Зовнішні навантаження діють великих плечах сил. Така будова призводить до програшу в м'язових силах, але до виграшу в розмаху та швидкості руху у суглобі.
100-j 80 I 60 H
I 40
Н
30 60 90 120
Залежність моменту сили від кута в ліктьовому суглобі
при згинанні передпліччя в ліктьовому суглобі
На рис. 9 наведена залежність сили згиначів передпліччя від кута в ліктьовому суглобі. Видно, що найбільш вигідне положення відповідає куту близькому до 90°. При збільшенні чи зменшенні кута момент сили зменшується.
Основними причинами зміни силових можливостей людини за зміни кута в суглобі є: 1) зміна плеча сили тяги м'яза; 2) зміна довжини м'яза; 3) зміна кута, під яким м'яз тягне за кістку (рис. 10).
Силу м'язової тяги (F) можна розкласти на дві складові. Одна з них спрямована перпендикулярно передпліччю (R) та створює обертальний момент у суглобі. Інша складова сили (Р) діє вздовж передпліччя і зміцнює суглоб, обертального моменту вона не створює, оскільки проходить через вісь обертання в ліктьовому суглобі.
Частина 2. Основи біомеханіки