ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.12.2021
Просмотров: 437
Скачиваний: 3
Основи біофізики і біомеханіки
141
важелю, тобто впливає на значення моменту сили тяги м’язу. При кутах,
що відрізняються від прямого, крім обертальної, є ще і підкріплююча
складова тяги м’язу. З появою підкріплюючої складової зменшується
обертальна.
Фізіологічні умови
прояву тяги м’язу, в основному можна звести до
його збудження і стомлення, які відображуються на можливостях
м’язів у підвищенні чи зниженні його напруги.
Крім того, сила напруги м’язу може бути різною залежно від:
–
впливу на неї
нервових імпульсів:
центральна нервова система
може змінювати силу напруги м’язу як через залучення в роботу різної
кількості рухових (моторних) одиниць, так і через зміну частоти
імпульсів, що вона посилає. Тобто сила тяги м’язового скорочення
залежить від кількості моторних одиниць, які залучаються одночасно і
від частоти збудження кожної з них;
–
вихідної довжини м’язу:
якщо попередньо зблизити кінці м’язу,
то він, при інших однакових умовах, буде розвивати меншу напругу. І,
навпаки, якщо м’яз попередньо розтягнути, то він становиться здібним
розвинути більш високу напругу. Однак при дуже великому розтягуванні
м’язова сила знов падає.
У стані спокою м’язи не є повністю розслабленими, а зберігають
деяку напругу, яка називається т о н у с о м (ступінь пружності м’язу).
2 . В і д н о с н о
ш в и д к о с т і
с к о р о ч е н н я
м ’ я з і в .
Величина тяги м’язу пов’язана зі швидкістю його деформації.
Це залежить:
–
від величини внутрішнього тертя
, тобто в’язкості: м’язи, що
складаються
зі
«швидких»
волокон,
наприклад,
ікроножний,
скорочується з більш великою швидкістю, ніж ті, що побудовані з
«повільних» волокон;
–
від сили, яка розвивається м’язами;
–
від навантаження:
чим більшою є сила напруження і чим
меншою є маса частин тіла, що переміщується, тим більшою є
швидкість скорочення (при інших однакових умовах).
Ця закономірність визначається кривою Хілла (
рис. 6.4.1.2.
). При
переборювальній його роботі при підвищенні швидкості скорочення
м’язу його гранична напруга спадає. При роботі із виконання
відступальних дій підвищення швидкості розтягування м’язу підвищує
його напругу. Це, як вказано вище, дуже важливо при оцінці напруги
м’язу при швидких рухах.
3 . В і д н о с н о в е л и ч и н и с к о р о ч е н н я м ’ я з у . Тут діє
принцип Бернуллі
:
Величина скорочення м’язу пропорційна довжині
його волокон.
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
142
Найбільше за величиною скорочення дають м’язи, які побудовані з
довгих волокон – паралельно-волокнисті. Скорочення м’язу залежить
також від сили, що виникає у ньому при збудженні, і від величини
вантажу, який він переміщує. Чим більшою є активна сила м’язу і чим
меншою є протидіюча йому зовнішня сила, тим більшим є його
скорочення.
Сила напруги, величина і швидкість скорочення м’язу не є константами.
У початковий період м’язової роботи відбувається підвищення сили
напруги, швидкості і величини скорочення м’язів. При стомленні ці
показники зменшуються. Також вони зменшуються через систематичні
заняття фізичними вправами.
§ 6.6. ДІЯ ОДНОСУГЛОБНИХ І БАГАТОСУГЛОБНИХ М’ЯЗІВ.
М’ЯЗОВА КООРДИНАЦІЯ
М’язи бувають односуглобні і багатосуглобні. Односуглобні
прикріплюються своїми сухожиллями на двох сусідніх частинах скелету
і переходять тільки через один суглоб. При своєму скороченні ці м’язи
безпосередньо можуть викликати активний рух лише в одному
суглобі. Багатосуглобні м’язи мають прикріплені не на сусідніх, а на
віддалених одна від одної частинах скелету і переходять через два і
більше суглобів. Скорочуючись ці м’язи можуть робити активний рух
у декількох суглобах. Так, наприклад, прямий м’яз стегна може одночасно
робити згинання у тазостегновому суглобі і розгинання – в колінному.
Багатосуглобні м’язи відіграють важливу роль у роботі кінематичних
ланцюгів рухового апарату: так, односуглобні м’язи-антогоністи,
згинаючись і розгинаючись, своєю одночасною напругою скріплюють
і фіксують суглоб, тобто роблять його нерухомим.
Багатосуглобні м’язи, які переходять через два або декілька суглобів,
не мають достатньої довжини волокон, щоб забезпечити повну дугу
рухів у всіх суглобах, якщо ці рухи відбуваються одночасно. В
синергістів недостатньо для цього здібності скорочуватися, а в
антагоністів – розтягуватися. Так, наприклад, піднімання прямої ноги
уперед з положення стоячи можливо лише приблизно до горизонталі
(90 градусів). Подальший підйом гальмується гранично розтягнутими
двосуглобними м’язами стегна (напівсухожильною, напівперепончастою
довгою голівкою двоголового м’язу стегна). При сильному стисканні
пальців у кулак не можна зробити долоньового стискання кисті через
граничне розтягування м’язів розгиначів пальців.
Основи біофізики і біомеханіки
143
Недостатня здатність скорочуватися у багатосуглобних м’язів може
бути компенсована роботою односуглобних м’язів. Недостатню здатність
розтягуватися у багатосуглобних м’язах не можна компенсувати.
Особливість дії багатосуглобних м’язів, що пов’язана з недостатньою
довжиною волокон, отримала назву – «активна недостатність» (при
скороченні) і «пасивна недостатність» (при розтягуванні).
Інша особливість багатосуглобних м’язів заключається у передачі
ними руху від одного суглоба на інший, з однієї ланки кінематичного
ланцюга на інші без скорочення – тільки завдяки звичайному м’язовому
тонусу. Насправді, усякий рух у суглобі пов’язаний з розтягуванням
односуглобних м’язів-антагоністів. По-іншому можуть вести при цьому
багатосуглобні м’язи-антагоністи: замість того, щоб розтягуватися,
вони можуть викликати компенсаторний рух у сусідньому суглобі,
через який вони переходять, і за рахунок цього руху зберегти майже
незмінною свою довжину. Так, наприклад, при згинанні ноги в
тазостегновому суглобі (шляхом скорочення підвздошно-поясничного
м’язу, гребінкового та інших односуглобних м’язів) відбувається одночасне
згинання ноги у колінному суглобі (внаслідок тонусу багатосуглобних
м’язів – напівсухожильної, напівперепончастої, довгої голівки двоголового
м’язу стегна) і деяке сильне згинання ступні (внаслідок тонусу передніх
м’язів голені та ступні і завдяки розслабленню ікроножних м’язів). При
зворотному русі в тазостегновому суглобі (шляхом скорочення сідничних
м’язів) відбувається розгинання у колінному суглобі (внаслідок тонусу
прямого м’язу стегна), а в голеностопному суглобі – підошвене згинання
(внаслідок тонусу ікроножних м’язів).
При жильному згинанні кисті одночасно відбувається згинання
пальців (в п’ясно-фалангових і міжфалангових суглобах) внаслідок
тонусу м’язів-згиначів пальців. При долоневому згинанні кисті одночасно
відбувається розгинання пальців внаслідок тонусу м’язів-розгиначів.
Така особливість дії багатосуглобних м’язів названа Бейєром «
м’язова
координація
».
«М’язова координація» є корисною особливістю багатосуглобних
м’язів, яка економить витрати енергії тоді, коли викликані нею рухи
відповідають руховій задачі. Наприклад, при ходьбі і бігу, особливо
вгору або по сходах, для виносу зігнутої ноги вперед-уверх потрібна
активна робота тільки односуглобних м’язів у тазостегновому суглобі,
а рухи у колінному і голеностопному суглобі будуть забезпечені в
основному «м’язовою координацією» і силою тяжіння.
Тримання ручки або олівця при письмі зігнутими пальцями
полегшується проявом м’язової координації завдяки жильному згинанню
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
144
кисті. При виконанні письмової діяльності з сильним нажиманням на
олівець чи ручку, коли приходиться значно підвищувати активну
роботу згиначів пальців, м’язи швидко стомлюються.
В інших випадках «м’язова координація» може статися небажаною.
Наприклад, при відштовхуванні під час стрибка вгору більш вигідно
робити маховий рух вільною ногою у випрямленому, а не у зігнутому
положенні. Щоб забезпечити випрямлене положення ноги, необхідно
не припускати прояв «м’язової координації» шляхом вільної напруги
чотирьохголового розгинача голені, тобто проти «м’язової координації»
застосувати нервово-м’язову координацію.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1.
Охарактеризуйте механічні властивості м’язової тканини.
2.
Поясніть, як актин-міозинова система м’язу справляє біологічну
перебудову хімічної енергії в механічну роботу. Завдяки чому м’язи
можуть запасати енергію пружної деформації, що відображується на
якості руху?
3.
Яка залежність між швидкістю, точністю рухів та складом
моторних одиниць м’язового волокна?
4.
Які відмінності між механічними моделями та у механічній
поведінці гладких та поперечно-волокнистих м’язах? Відповідь
обґрунтуйте.
5.
Поясніть, чому м’язовий двигун характеризують, як двигун
хемо-динамічний?
6.
Опишіть механізм м’язового скорочення. Як можна збільшити
напругу при скороченні м’язу?
7.
Що таке ізотонічне та ізометричне скорочення м’язу? В чому
полягають відмінності між ними?
8.
Охарактеризуйте анатомо-фізіологічні фактори, які визначають
механічні властивості м’язів.
9.
У чому полягає принцип Вебера та принцип Бернуллі м’язової
механіки?
10.
Яка міцність кісток і м’язів?
11.
Намалюйте криву Хілла і вкажіть на ній ділянки, які відповідають
переможному, уступальному та ізометричному (утримуючому) режимам
м’язового скорочення.
12.
Охарактеризуйте режими роботи м’язів та ККД їх роботи.
13.
При яких умовах є найбільш ефективним скорочення м’язів?
Відповідь обґрунтуйте аналітично.
Основи біофізики і біомеханіки
145
14.
У якому режимі м’язового скорочення проявляється максимальна
сила? Як це пов’язано з небезпекою отримання травм?
15.
За якої умови досягається найбільша потужність м’язового
скорочення?
16.
Обґрунтуйте явища сінергізму і антагонізму у груповій
взаємодії м’язів. Поясніть, у чому полягає різниця між дією одно- та
багатосуглобних м’язів, у чому позитивізм та негативізм м’язової
координації за Бейєром.
ПИТАННЯ ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЮ
1.
Залежність
=f(
)
(«деформація-напруга») для паралельно-волокнистих
м’язів є:
a)
лінійною;
b)
експоненційною;
c)
гіперболічною;
d)
іншою.
2.
Залежність
=f(
)
(«деформація-напруга») для поперечно-волокнистих
м’язів є:
a)
лінійною;
b)
експоненційною;
c)
гіперболічною;
d)
іншою.
3.
Роль пружної компоненти при скороченні м’язу відіграють:
a)
актин-міозинові мостики;
b)
з’єдно-тканинні утворення (сарколема, фасції).
4.
Роль скорочувальної компоненти при скороченні м’язу відіграють:
a)
актин-міозинові мостики;
b)
з’єдно-тканинні утворення (сарколема, фасції).
5.
Пружність м’язу залежить від прикладеної сили:
a)
лінійно;
b)
нелінійно.
6.
В’язкість м’язу характеризує:
a)
запізнення деформації м’язу при зміні навантаження;
b)
наявність залишкової деформації після зняття навантаження;
c)
інше.