Slajd 1

Działanie mięśnia na dźwignie

kostną



Z punktu widzenia mechaniki kości połączone

ruchomo w stawach są dźwigniami. Staw stanowi

punkt podparcia dźwigni. Do kości przyłożonych

jest wiele sił, które można podzielić na dwie

przeciwdziałające grupy – każda z grup stara się

odwrócić dźwignię w przeciwnym kierunku. Jeżeli

siły mięśniowe i siły oporu są sobie równe, żadna z

grup nie uzyskuje przewagi i część ciała jako

dźwignia pozostaje w równowadze. Mówimy wtedy

o równowadze momentów sił mięśniowych i

momentów sił zewnętrznych (np. siły ciężkości, sił

oporu). Dla zapoczątkowania ruchu niezbędne jest,

aby jeden z momentów był większy od drugiego.

WIGNIA – jest prost

maszyna, urz

dzeniem do

przenoszenia energii (siły). Działa na zasadzie

sztywnego drążka, na którym oddziałują siły obracające

go wokół jego punktu podparcia.

W ciele ludzkim szkielet kostny stanowi dla mięśni

system dzwigni. Siła mięsni jest

przenoszona przez kości , aby poruszać segmentami

ciała. Energia ta (siła mięśni) z kolei może być

transmitowana na obiekty zewnętrzne np. narzędzia

RODZAJE DZWIGNI



W KAZDEJ DZWIGNI MOŻEMY WYRÓŻNIC

NASTEPUJACE ELEMENTY:



1) punkt podparcia (o

obrotu),

wokół którego

sztywny drążek obraca się. W ciele ludzkim

odpowiednikiem punktu podparcia jest staw, w

którym występuję ruch.



2) rami

siły (wysiłku),

czyli odległość

pomiędzy punktem podparcia i punktem



przyłożenia siły wewnętrznej (pokonującej ,siły

mięśni). Punktem tym jest przyczep mięśnia.



3) rami

oporu ( ciężaru),

czyli odległość

pomiędzy punktem podparcia i punktem, w

którym działa opór czy ciężar (siła zew ), jaki ma

być przezwyciężony czy podniesiony przez to

ramie.

DZWIGNIE :



A) Dwustronne - siła wewnętrzna mm

oraz opór- ciężar znajdują się po

przeciwnych stronach osi obrotu.

–

Dzwignia dwustronna to dzwignia I

typu ( I klasy)



B) Jednostronna –siła wewnętrzna oraz

opór znajdują się po tej samej stronie

osi obrotu.

–

Dzwignie jednostronne dzielą się na

II typu i III typu (I klasy i II klasy)

Dźwignia DWUSTRONNA



W układach biomechanicznych stawowy punkt podparcia

dzwigni znajduje się miedzy miejscami przyłożenia siły

miesniowej i siły obciażenia. Jesli suma momentów

działajacych sił wynosi zero, to dzwignia pozostaje w stanie

równowagi. Oznacza to, że w stanie równowagi stosunek sił

działajacych na dzwignie jest równy odwrotnosci stosunku

długosci ramion działania tych sił.



Ten typ dzwigni najczesciej reprezentowany jest w układach

biomechanicznych odpowiedzialnych za utrzymanie postawy

stojacej. Zasada dzwigni dwustronnej wykorzystywana jest do

stabilizacji kregosłupa. Tutaj w systemie dzwigni

dwustronnych pracuja poszczególne kregi. W postawie

stojacej cieżar tułowia, stanowiacy główne obciażenie kregów,

jest równoważony napieciem mięśni prostowników grzbietu. O

ile jednak ramie działania siły mięśni prostowników jest stałe i

wynosi ok. 5cm (liczac od srodka krażka miedzykregowego), o

tyle ramie obciażenia łaczace środek krażka ze środkiem

cieżkosci tułowia może się zmieniać, np. w zależnosci od

położenia kości kończyny górnej czy głowy. Z tego wynika im

dłuższe ramie działania siły obciażenia tym większą prace

mięśnie prostowniki musza wykonac

Dźwignie dwustronne



W układzie dzwigni dwustronnej pracuje również system

stabilizujacy STAW SKOKOWY.

W pozycji wyprostowanej pionowe położenie ciała wzgledem

powierzchni podparcia zapewniaja mięśnie:



m. TRÓJG£OWY ŁYDKI

– przyczepiony sciegnem Achillesa do

guza, ma dosc krótkie ramie działania siły



m. PISZCZELOWY PRZEDNI

– jego sciegno konczy się na

powierzchni dolnej kosci klinowatej przysrodkowej i na podstawie

pierwszej kosci srodstopia.



OS OBROTU DZWIGNI: staw

SKOKOWO – GOLENIOWY



Rzut srodka cieżkosci znajduje się kilka cm. do przodu od osi stawu

skokowo-goleniowego = długosci ramienia siły obciażenia.



Moment działania siły obciażenia jest równoważony przez napięcie

mięśni trójgłowych łydki. Wraz z pochyleniem ciała do przodu

moment obciażenia gwałtownie rosnie i aby utrzymac równowage

musimy odpowiednio zwiekszyc napięcie m. trójgłowego.



Odchylenie ciała do tyłu może spowodowac, że rzut srodka cieżkosci

przekroczy os podparcia dzwigni i wówczas role stabilizującą staw

skokowo-goleniowy przyjmie m.piszczelowy przedni.



Jednak dopuszczony zakres przemieszczenia rzutu srodka cieżkosci

do tyłu jest niewielki (ograniczony jest odl. guza pietowego od osi

stawu skokowego) i dlatego stosunkowo niewielki jest maksymalny

moment oraz siła skurczu miesnia piszczelowego.



Dzwignie tej klasy sa najliczniej reprezentowane

w układzie ruchu człowieka. W tym przypadku

ramie działania siły miesniowej jest zawsze

krótsze od ramienia obciażenia. Działanie takiej

dzwigni można zilustrowac, posługujac się

przykładem systemu przedramienia i stawu

łokciowego, na który działa mięsień dwugłowy

ramienia.



OS OBROTU: staw łokciowy



Siła obciażenia: siła cieżkosci przedramienia,

przyłożona mniej wiecej w połowie jego długosci



Siła miesniowa: m. dwugłowy ramienia, jego

przyczep końcowy na guzowatosci kosci

promieniowej



Do tej klasy zaliczamy dzwignie jednostronne, w

których ramie przyłożenia siły miesniowej jest dłuższe

od ramienia siły obciażenia. Taka konfiguracja dzwigni

powoduje, ze siła skurczu mięśni niezbedna do

zrównoważenia siły obciażenia jest odpowiednio od

niej mniejsza, a dokładnie tyle razy, ile razy dłuższe

jest ramie działania siły miesniowej w stosunku do

ramienia siły obciażenia. Niewiele tego typu dzwigni

wystepuje w układzie ruchu człowieka. Taki wyjatek

pojawia się w dzwigni przedramienia, w przypadku

niedowładu (porażenia) miesnia dwugłowego i

ramiennego. Wtedy zgięcie w stawie łokciowym

można osiagnac poprzez skurcz mm

synergistycznych: ramienno-promieniowego i

prostowników nadgarstka. Mamy wówczas do

czynienia z dzwignia III klasy, ponieważ przyczepy

dalsze tych miesni znajduja się odpowiednio na

wyrostku rylcowatym kosci promieniowej dla m.

ramienno-promieniowego oraz na II i III kosci

sródrecza dla prostowników nadgarstka. Ze wzgledu

na położenie dalszego przyczepu miesnia kat

działania siły miesniowej jest niewielki i dlatego mimo

długiego ramienia siły miesniowej, dzwignie tej klasy

mogą wytwarzac bardzo niewielkie momenty

napedowe.

PODSUMOWANIE:



Najczesciej w ciele ludzkim znajduja się

dzwignie drugiej klasy (jednostronne)

ponieważ przyczepy sa blisko stawu a opór

dalej od stawu. Podział dzwigni jest

umowny, jest pewnym uproszczeniem

ponieważ ruch to działanie synergistów a

nie działanie jednego miesnia.



Wykorzystanie dzwigni w pracy

fizjoterapeuty. Praca na krótkiej dzwigni.

Np.: pas stabilizujacy, dzwiganie pacjenta,

przenoszenie cieżarów, rozciaganie miesni



Pomiar momentów sił grup

mięśniowych-

sile m możemy

zmierzyć za pomocą: testów

ruchowych, dynamometrów.



Wielkość działania siły na staw

zależy od momentu siły M= F*r-

Mfm = Mfz-praca izometryczna- to

praca o charakter statycznym

, Mfm>

Mfz- praca koncentryczna, Mfm<

Mfz- praca ekscentryczna-

są to

prace o charakterze dynamicznym

występuje ruch gdyż nie równoważą się

momenty sił.



Warunki pomiaru momentów sił grup

mięśniowych

opierają się o 1 zasadę

dynamiki dla ruchu obrotowego:, jeżeli na

ciało osadzone na osi działa układ sił,

którego moment wypadkowy jest 0 to ciało

to pozostaje w spoczynku.



Warunki związane z technika pomiaru-

stabilizacja izolowanej pozycji-, co zapewnia

uniknięcie pracy innych grup m: stały kąt

90 w stawie mierzonym- wtedy kąt natarcia

jest max, stały kąt 90 między opaską a

przedramieniem- gdyby kąt ten był inny

wówczas siła zw. byłaby rozkładana na

składowe, stały kąt 90 w stawie sąsiednim

miedzy ramieniem a tułowiem.



Warunki ogólne:

fizjologiczne-stopień

rozprężenia mięśni, sprawność fizyczna, stan

pobudzenia układu nerwowego;

-stałe warunki temperatura

ciśnienie wilgotność, ubiór;

-maksymalna mobilizacja

-element rywalizacji,

-stała pora dnia;

-rozgrzewka;

-sprawdzone wyskalowanie urządzenia

pomiarowego.



Metoda dynamograficzna-

bada siłę w funkcji

czasu F= f(t).



Dynamogram mechaniczny-

jego zasada

działania polega na przeniesieniu odkształcenia

sprężystej płytki poprzez dzwignię na urządzenie

rejestrujące które składa się z paska oraz bębna

obrotowego z nawiniętym papierem, poruszonego

z pomocą silniczka lub mechanizmu zegarowego.

Siła mięśniowa



Siła mięśniowa jest efektem napięcia mięśni,

co pozwala człowiekowi na swobodne

poruszanie się w przestrzeni. Związane jest to

z pokonaniem sił grawitacji przez np. mięśnie

posturalne: m. prostownik grzbietu, m. prosty

brzucha,

m. pośladkowy wielki czy m. czworogłowy

uda. Jednak że funkcja ta, nie wydaje się być

jedyną, jeżeli chodzi o ludzki aparat

mięśniowy i z uwagi na to, że jest słabo

kontrolowana genetycznie, wykazując

znaczny stopień wytrenowalności

i adaptacji do zmiennych warunków

środowiskowych, może być kształtowana

i wykorzystywana do szerokiego spektrum

zadań.

SIŁA MIĘŚNIOWA



Siła jest wprost proporcjonalna do masy i

przesunięcia. I to właśnie ta ostatnia

składowa decyduje w dużej mierze o efekcie

końcowym. Ramię siły, jest bardzo

zróżnicowane, jeśli chodzi o wartości

pomiarowe dla człowieka. Nie każdy z nas

posiada np. tę samą długość kończyn górnych

czy dolnych, czy ich poszczególnych części -

przedramion, dłoni, podudzi, stóp. Otóż im ta

wartość jest mniejsza (tj. ich długość -

mierzona w jednostce układu Si czyli w

metrach), tym odcinki są krótsze. Dlatego

jesteśmy w stanie wygenerować większą siłę

niż osobnik o większym ramieniu

siły i tej samej masie.

Moment Siły



Moment siły jest wektorem wyznaczonym przez

iloczyn wektorowy odległości punktu przyłozenia

siły od osi obrotu i wektora.



Przyczyna ruchów obrotowych ciał sztywnych sa

momenty sił. Zatem do oceny skutków działania sił

mięśniowych na dżwignie kostne decyduja o

zachowaniu się dzwigni. Wartość momentu siły

pojedynczego miesnia (tzw składowa momentu siły

mięśniowej) zależy od kąta w stawie, na który

działa dany mięsien. Podobne stwierdzenie można

sformułować w odniesieniu do sumarycznego

momentu siły grupy mięsni. W pewnych warunkach

wartości momentów sił bezwładności, tłumienia i

sprężystości mogą być rowne zeru. Ma to miejsce

gdy dzwignia kostna, na która działają interesujące

nas momenty sil znajduje się w równowadze, a kąt

stawowy przyjmuje wartość spoczynkową.

Działanie mięśnia na parę

biokinematyczną_________



a) wektor siły mięśniowej – Fm – zaczepiony jest w miejscu

przyczepu mięśnia do kości,

a jego kierunek przebiega wzdłuż ścięgna (lub wzdłuż włókien).



b) kąt stawowy – kąt zawarty pomiędzy osiami długimi kości

tworzących staw (wierzchołek kąta w środku obrotu stawu).



c) kąt działania mięśnia, czyli ścięgnowo-kostny – kąt zawarty

pomiędzy prostą przechodzącą przez środek obrotu i punkt

przyczepu mięśnia, a kierunkiem siły mięśnia, mierzony od

strony stawu (wierzchołek kąta w punkcie przyczepu mięśnia).



d) składowe siły mięśniowej:

- stawowa – siła leżąca na kierunku prostej poprowadzonej

przez środek obrotu i punkt przyczepu mięśnia o wartości i

zwrocie wynikającym z rzutowania wektora, siły mięśniowej na

ten kierunek (może ściskać staw lub go rozciągać – rozrywać)

- obrotowa, moment siły – siła leżąca na kierunku prostej

prostopadłej do składowej stawowej przechodzącej przez punkt

przyczepu mięśnia o wartości i zwrocie wynikającym

z rzutowania wektora siły mięśniowej na ten kierunek tworzy

moment siły obracający kości względem siebie)

Kąt ścięgnowo-kostny

Jest to kąt zawarty miedzy osią długą

kosci, na która działa mięsień, a

kierunkiem

przebiegu

ścięgna

tego

kierunkiem

przebiegu

ścięgna

tego

mięśnia. Zmiana kata w stawie nie równa

się zmianie kąta ściegnowo˛kostnego.



W szczególnym położeniu członów w stawie

względem siebie i kierunku przyłożenia siły mięśnia

do kości, siła ta jest maxymalnie wykorzystana na

pokonanie oporu. To szczególne położenie ma

miejsce wówczas, gdy kat ścięgnowo-kostny jest

prosty(90 stopni). W każdym położeniu kątowym w

stawie dysponujemy inna wartością momentu siły

mięsnia. Jeżeli punkt przyczepu nie zmienił

położenia, lecz zmienił kąt miedzy koscia

(dzwignia) a wektorem siły mięśnia, to zmieniła się

wartość siły składowej mięśnia, skierowanej

prostopadle do kości, czyli składowej obrotowej siły

mięśnia.

Kąt ścięgnowo-kostny



Wartości momentu siły mięśnia sa takie same dla

danego położenia kątowego, czyli wówczas gdy

bierzemy pod uwagę kat ścięgnowo- kostny i

obliczamy składowa obrotowa siły mięśnia, a także

gdy uwzględniamy wpływ tego kata na ramie siły

mięśnia. Momenty siły mięsni działające w stawach

powstają w wyniku jednoczesnego oddziaływania na

dzwignie kostna kilku, a niekiedy kilkunastu mięśni.

Udział poszczególnych mięsni (i ich składowych

momentów siły) zależy od geometrii obszaru

ściegno-przyczep-dźwignia kostna oraz od

pobudzenia, które decyduje o wytwarzanej sile

mięśniowej. Ze zmiana kata stawowego zmienia się

długość mięśni obslygujacych staw, a zatem ulega

zmianie również wartość generowanych przez nie sił.

Document Outline