Статика в теле человека

Содержание

 1.Из истории статики.

2.Статика в теле человека.

3.Определение центра тяжести.

4.Равновесие нашего тела.

5. Упражнения для равновесия тела.

Основополагающий вопрос: Почему человек может удерживать равновесие?

Цель работы:

1. Знакомство с понятиями раздела  «статика»
2. Изучение статики в теле человека.

Из истории создания статики.

Статика- это раздел механики, предметом которого являются материальные тела, находящиеся в состоянии покоя  при действии на них внешних сил.  Статика изучает условия равновесия тел.

История статики начинается с трудов древнегреческого ученого  Архимеда, жившего в Сиракузах более 2000 лет назад. До наших дней дошли такие изобретения ученого, как полиспаст – устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков, «архимедов» винт (вы найдете его, заглянув в мясорубку), который пользовался для  перекачки воды на более высокий уровень. Архимед также изобрел военные машины, сыгравшие важную роль при обороне Сиракуз от римских войск, которые осаждали город с суши и с моря, но оказались бессильны перед машинами Архимеда. Г.Галилей сводил все механизмы к пяти простейшим: рычагу, блоку, вороту, клину и винту.

            Знание сил, действующих в суставах и мышцах человека, очень важно для медицины (и прежде всего для лечения травм),не менее важно для научного подхода к занятиям спорта.

При лечении травм, чтобы срастить кости, необходимо фиксировать травмированные участки и уравновешивать силы, которые действуют в месте перелома, до тех пор, пока он не срастется.  Во врачебной практике для этого применяют различные системы вытяжки, использующие грузы, троссы и блоки.

                                          Система вытяжки шеи      Система вытяжки ноги

Система вытяжки бедра

Определение центра тяжести человека

Человек ложится на пол или другую горизонтальную подставку, опираясь животом на валик. Перемещая валик, находит положение, при котором его тело в состоянии мускульного напряжения будет находиться в равновесии. Точка опоры в этом случае и укажет положение центра тяжести тела человека

Можно определить положение центра масс тела среднего человека на основании антропологических исследований большого количества людей, как это было проделано американской служдбой HACA ( см рисунок)

Положения центров масс различных  частей тела среднего человека

   Рассмотрим положение тела человека при стоянии.

При стоянии человека центр тяжести помещается примерно на уровне второго крестцового позвонка. Линия тяжести находится между обеими стопами ног внутри площади опоры. Устойчивость тела значительно увеличивается, если расставить ноги, т. к. увеличивается площадь опоры. При сближении ног площадь опоры уменьшается, а следовательно уменьшается и устойчивость.

         Почему же трудно стоять на одной ноге?

Уменьшается площадь опоры. При небольшом отклонении от положения равновесия вертикаль, проходящая через центр тяжести, не будет проходить через площадь опоры и человек окажется в неустойчивом положении.     В каком положении человек устойчивее: когда он сидит или стоит?

        Когда человек сидит, его центр тяжести расположен ниже, чем когда он стоит. Как известно более устойчивое положение в том случае, когда центр тяжести тела занимает более низкое положение. Наше тело обладает большой подвижностью, и центр тяжести постоянно смещается.

Мы поражаемся исключительной способности гимнастов сохранять равновесие в самых рискованных положениях. Вспомните, например, эквилибристов на качающемся тросе. Многие из них делают акробатические трюки, переворачиваясь в воздухе, а потом снова возвращаются на трос, сохраняя при этом равновесие. Восхищаясь искусством гимнастов, акробатов, канатоходцев, мастеров фигурного катания, мы не задумываемся о том, что способность сохранять определенную позу при выполнении какого-либо движения свойственна не только спортсменам и артистам цирка. Каждый практически здоровый человек в определенной мере обладает ею. Если же функция органов, обеспечивающих равновесие, резко нарушается, человек не может ходить, он вынужден только лежать.

     
     Двигательный аппарат человека насчитывает более 200 костей. С точки зрения механики он представляет собой систему разнообразных рычагов, равновесие которых, а следовательно, и равновесие всего тела возможно тогда, когда сумма моментов сил, действующих на него относительно оси вращения, равна нулю. Если равенство моментов сил нарушается, то система рычагов начинает вращаться в направлении той силы, момент которой больше, и человек теряет равновесие.
         Основные регуляторы равновесия - мышечный и вестибулярный аппараты. Однако без участия органов чувств система регуляции равновесия становится неустойчивой. Попробуйте, например, стоя на носках, закрыть глаза, и вы почувствуете, что выключение зрения ведет к неустойчивости равновесия.
        Регуляция поз и движений в повседневной жизни осуществляется рефлекторным путём - автоматически. Как известно, все наши органы и ткани имеют чувствительные нервные окончания - рецепторы. Основными регуляторами равновесия являются мышечные и вестибулярные рецепторы. Растяжение и сокращение мышечных волокон вызывают раздражение рецепторов мышц. А изменение положения головы и всего тела в пространстве чутко улавливается рецепторами вестибулярного аппарата, находящегося в области внутреннего уха. С рецепторов возбуждение передается по нервным волокнам в центральную нервную систему. Сигналы, постоянно поступающие в головной мозг, приносят информацию об изменении положения нашего тела. Кора больших полушарий головного мозга перерабатывает её и немедленно посылает импульсы в обратном направлении - к мышцам, которые и восстанавливают равновесие тела. Без таких возбуждений, утверждает И.П.Павлов, "движение не может быть выполнено, потому что оно в каждый момент не регулируется. Человек в таком случае может сказать про себя, что он не чувствует в каждый момент своих движений и поэтому не может ими управлять".

    Известно такое выражение: «Почва уходит из-под ног». Без достаточной тренировки человек часто испытывает неприятные ощущения при полете на самолете, езде в скоростных лифтах, плавание в открытом море. Эти ощущения возникают при повышенной раздражительности органа равновесия: от него поступают сильные сигналы в мозг, что вызывает серьезные расстройства – головокружение, тошноту, рвоту и даже обморок. Подобное явление можно наблюдать, например, в состоянии невесомости, когда информация от рецепторов мышц, вестибулярного аппарата прекращается и человек не ощущает равновесия своего тела. Поэтому ему приходиться зрительно ориентироваться по отношению к окружающим его предметам.

           Равновесие - процесс динамический: в любой позе тело человека не остается абсолютно неподвижным. Мы как бы теряем на мгновение равновесие и вновь его восстанавливаем. Бег, ходьба и другие действия, даже стояние на месте требуют постоянных усилий для удержания равновесия тела в нужной позе. Это привычный и незаметный для нас процесс. Но стоит только споткнуться во время ходьбы или бега, как мы совершаем так называемые предохранительные движения: подпрыгиваем, оказывая тем самым сопротивление силе инерции, отклоняем туловище, как бы подводя центр тяжести под точку опоры, падая, подставляем руку и т.д. Приглядитесь в метрополитене к людям, которые входят на эскалатор и сходят с него: для большей устойчивости они движутся, образно выражаясь, "утиной походкой", широко расставив ноги и частыми движениями перенося тяжесть тела с одной ноги на другую.
Другой пример. Чтобы удержать равновесие на месте при внезапной остановке транспорта, пассажир невольно отклоняется в сторону, противоположную направлению движения. Кому не приходилось наблюдать, как идущий рядом человек, поскользнувшись, неуклюже падает, не сделав даже попытки устоять. А как поступит спортсмен, обладающий достаточно развитым чувством равновесия? Он моментально определит направление и скорость отклонения своего тела, чтобы тут же восстановить его, совершив несколько ловких движений, и тем самым избежит падения. Чем выше тренированность, тем легче человек приспосабливает свои движения и положение тела к изменяющимся условиям. Оптимальный уровень развития способности к управлению равновесием тела позволяет нам выполнять различные бытовые и производственные движения наиболее чётко и экономно.
Хороший спортсмен никогда не жалуется на головокружение и неприятные ощущения во время катания на аттракционах, качелях, поездок на транспорте. А для физически "отсталых" людей это порой настоящий бич. Нередко им приходится отказываться от путешествий на воздушном или морском транспорте. Объясняется это тем, что недостаточно тренированный вестибулярный аппарат под действием изменяющейся скорости, рывков, покачивания приходит в состояние раздражения: учащается пульс, появляется тошнота, головокружение - ухудшается самочувствие. Слабая вестибулярная устойчивость может быть и врожденной. Однако - и это доказано практикой - в любом случае вестибулярный аппарат поддается тренировке. Разумеется, прежде чем приступать к тренировке, надо обязательно проконсультироваться с врачом, нет ли противопоказаний к занятиям.
      Рекомендуется выполнять различные гимнастические элементы (кувырки, повороты, перевороты) и специальные, так называемые вращательные упражнения: круговые движения головой, повороты на месте кругом (поворачивая весь корпус и переступая с ноги на ногу). Начинать следует с 6-8 вращательных упражнений, а затем, постепенно увеличивать количество повторений на 1-2 движения каждую неделю. Заниматься целесообразно 3-4 месяца. Именно за этот срок при систематических тренировках можно достаточно хорошо развить вестибулярный аппарат.
       Неплохо развивает вестибулярный аппарат качание на качелях. Поэтому не упускайте случая покачаться, даже если это вам неприятно. В первое время раскачивайтесь с небольшой амплитудой, затем постепенно раскачивайтесь всё сильнее. Очень хорошо развивается вестибулярный аппарат при прыжках на батуте. Как правило, систематические тренировки заставят "морскую болезнь" отступить.

Высокая устойчивость вестибулярного аппарата присуща гимнастам, акробатам, летчикам и космонавтам. Это в немалой степени следствие регулярных тренировок и систематической подготовки на специальных тренажерах.   Если вас интересует, на сколько хорошо вы можете удерживать равновесие, попробуйте выполнить приведенные ниже упражнения. Это будет своеобразным тестом вашего вестибулярного аппарата.
   У того, кто одолеет весь комплекс, функция равновесия заслуживает отличной оценки. Тем, кто сможет проделать первые десять упражнений или того меньше, необходимо развивать вестибулярный аппарат. При желании эти несложные упражнения можно включить в свой тренировочный комплекс. Начинайте с первых двух; освоив их переходите к следующим, более сложным. При выполнении упражнений старайтесь сохранять равновесие как можно дольше.

Упражнения для равновесия

 Пятки и носки вместе, руки на поясе, глаза закрыты. В этом положении стоим 20-30 секунд.

 Стопы на одной линии (правая перед левой или наоборот), руки на поясе; в этом положении стоим 20-30 секунд.
То же, но с закрытыми глазами; стоять 15-20 секунд.

 Ноги вместе, руки на поясе, подняться на носках; стоять 15-20 секунд.
То же, но с закрытыми глазами; стоять 10-15 секунд.

 Руки на поясе, левую ногу согнуть оторвав от пола, подняться на носке правой ноги; стоять 15-20 секунд. То же другой ногой.
Затем делаем то же, но с закрытыми глазами.

 Стоя на носках (ноги вместе), выполнить 5-8 наклонов туловища вперед до горизонтального положения (маятникообразные движения); один наклон в секунду.
То же, но с закрытыми глазами.

Стопы на одной линии (правая перед левой или наоборот), руки на поясе, выполнить 8-10 наклонов туловища в лево и в право (маятникообразные движения); один наклон в секунду.
То же, но с закрытыми глазами

 Стоя на носках (ноги вместе), наклонить голову до предела назад; удерживать это положение 15-20 секунд.
То же, но с закрытыми глазами, стоять 10-15 секунд.

 Стоя на носках выполнить 8-10 пружинящих движений головой влево и вправо; одно движение в секунду

 Стоя на носке правой ноги, руки на поясе; выполнить 8-10 маховых движений прямой левой ногой вперед-назад (с полной амплитудой движений). То же другой ногой

 Стоя на носках выполнить 10-12 быстрых наклонов головой вперед-назад.

 Подняться на носке правой ноги, левую ногу согнуть, оторвав от пола, голову до предела отклонить назад, закрыть глаза; стоять 10-15 секунд. То же другой ногой.

Вывод.

Способность сохранять равновесие существенно можно улучшить с помощью специальных упражнений, которые условно делятся на три группы: динамические, статические и смешанные.

К динамическим можно отнести всевозможные передвижения: вдоль прямой или ломаной линии, на ограниченной площади, на ограниченной площади обычным или приставным шагом, боком, спиной к направлению движения, на носках, на пятках, внутренней и наружной стороне стоп; с руками на поясе и разведенными в стороны; с различными движениями головы, туловища, таза, бедер; передвижение бегом, в приседе, преодоление препятствий, переноска груза на голове и в руках. К этому разделу относятся также упражнения на скамейке, бревне, буме, натянутом канате (высота по мере тренированности должна увеличиваться).  

К статическим упражнениям отнесем стойки на пятках, носках, на одной ноге в различных позах (свободная нога в упоре об опорную, в сторону, вперед, назад), стойки на колене, на лопатках, предплечьях, на руках, на голове, приседания и вставания, скрестив ноги на ограниченной опоре.

К третьей, смешанной группе, относятся упражнения, которые завершаются устойчивым статическим положением: соскоки с опоры, перекладины, приземление после прыжка в заданной точке, внезапная остановка в беге.

Для совершенствования работы мышц и вестибулярного аппарата в тренировки включаются кувырки, вращения, перевороты. Для улучшения мышечной чувствительности многие движения можно выполнять с закрытыми глазами.

Вы развили чувство равновесия, теперь остается достигнуть равновесия между телом, умом и духом.

Литература.

1. Чандаев С.А.Физика и человек. Пособие для учителей физики.-М:АО « Аспект Пресс», 1994.
2. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики.-М,1988.

      3. http://ideart.ru/less.php?id=5001

      4. http://parkour.org.ru/forum/viewtopic.php?id=4646