Меню

Механические и биологические свойства мышц

Механические свойства мышц

Биодинамика мышц.

Основное назначение мышцы- преобразование химической энергии в механическую работу, которая необходима для перемещения звеньев тела.

Главными биомеханическими показателями, характеризующими деятельность мышц,

Физиологически мышца может находиться в пассивном и активном состояниях.

Мышца не является ни чисто упругим, ни чисто вязким элементом. Мышца вязко –упру-

гий элемент, вязко- уругая среда, для которой справедливы законы классической механики. Фундаментальными понятиями механики сплошных сред являются: упругость,

Рассмотрим некоторые из них.

1. Упругость-свойство тел менять свои размеры и форму под действием внешних сил и

Самопроизвольно их восстанавливать при прекращении внешних воздействий. Упругость тел обусловлена силами взаимодействия атомов и молекул.

2. Вязкость-внутреннее трение среды.

3. Деформация-относительное изменение длины.

Упругая деформация возникает и исчезает одновременно с нагрузкой и не сопровождается рассеянием энергии.

Для упругой деформации справедлив закон Гука :

Значения Е для различных материалов приведены в таблице 1.

Эластин- упругий белок; находится преимущественно в стенках артерий. Коллаге- волокнистый белок; в мышцах примерно 20% всех белков приходится на коллаген.

В случае вязкой среды напряжение ( ) определяется скоростью деформации

Для вязко- упругой деформации характерна явная зависимость от скорости деформации. При снятии нагрузки деформация с течением времени самопроизвольно стремится к нулю.

Следовательно, значительные напряжения в мышце, близкие к пределу ее прочности, могут возникать только по причине высокой скорости растяжения.при умеренных величинах деформации.

6. Жесткость- это способность мышцы противодействовать прикладываемым силам. Определяется как отношение приращения восстанавливающей силы к приращению длины мышцы под действием внешней силы.

7.Релаксация- свойство мышцы, проявляющееся в постепенном уменьшении силы тяги при постоянной длине мышцы.

Рис 1 Кривая Хилла. Рис 2 Гистерезис взаимосвязи

Источник

Биомеханические свойства мышц

Двигательная деятельность человека происходит при помощи мышечной ткани, обладающей сократительными структурами. Работа мышц осуществляется благодаря сокращению (укорачиванию с утолщением) миофибрилл, которые находятся в мышечных клетках. Работа мышц осуществляется посредством их присоединения к скелету при помощи сухожилий.

Читайте также:  Спазм мышц позвоночника причины

К биомеханическим свойствам мышц относят сократимость, упругость, жесткость, прочность и релаксацию.

Упругость мышцы состоит в ее способности восстанавливать первоначальную длину после устранения деформирующей силы. Существование упругих свойств объясняется тем, что при растяжении в мышце возникает энергия упругой деформации. При этом мышцу можно сравнить с пружиной: чем сильнее растянута пружина, тем большая энергия в ней запасена. Это явление широко используется в спорте. Например, в хлесте предварительно растягиваются и параллельный, и последовательный упругий компонент мышц, чем накапливается энергия. Запасенная таким образом энергия в финальной части движения (толкания, метания и т.д.) преобразуется в энергию движения (кинетическую энергию).

Аналогия мышцы с пружиной позволяет применить к ее работе закон Гука, согласно которому удлинение пружины нелинейно зависит от величины растягивающей силы. Кривую поведения мышцы в этом случае называют «сила-длина». Зависимость между силой и скоростью мышечного сокращения («сила-скорость») называют кривой Хилла.

Существует два вида группового взаимодействия мышц: синергизм и антагонизм.

Мышцы-синергисты перемещают звенья тела в одном направлении. Например, при сгибании руки в локтевом суставе участвуют двуглавая мышца плеча, плечевая и плече-лучевая мышцы и т.д. Результатом синергического взаимодействия мышц служит увеличение результирующей силы действия. При наличии травмы, а также при локальном утомлении какой-либо мышцы ее синергисты обеспечивают выполнение двигательного действия.

Источник

Мышца, ее биомеханическая модель, свойства отдельных компонентов

Активной частью двигательного аппарата является скелетная мышца. Мышцы составляют от 1/3 до ½ веса тела человека, а выполнение двигательной функции в основном принадлежит поперечно-полосатой скелетной мускулатуре.

На разных этапах изучения мышцы предпринимались попытки предложить механической модели. Для Вебера такой моделью мышцы была витая стальная пружина, другими учеными была предложена модель: пружина, погруженная в вязкую жидкость (демпфер – вязкий компонент).

Читайте также:  Лекарство для мышц в уколах

В 1924 г. Хилл предложили новую модель мышцы, состоящей из пружины, закрепленной с одного конца, соединенная с диском с другого конца, погруженного в вязкую жидкость. Хилл утверждал, что мышца содержит недемпфированный и демпфированный элементы.

На современном этапе скелетная мышца рассматривается как система, состоящая из трех элементов:

1 – собственно сократительный (контрактильный), состоит из актино-миозинового комплекса. Модель сокращения основана на теории скользящих нитей (Дещеревский, 1968). Взаимодействие между актином и миозином осуществляется посредством мостиков. Мостики находятся в трех состояниях: замкнутые мостики, развивающие тянущую силу; замкнутые мостики, тормозящие скольжение нитей; разомкнутые мостики.

2 – последовательно-упругий компонент (ПОУК), соединенный последовательно с контрактильным.

3 – параллельно-упругий компонент (ПАУК), параллельно соединенный с контрактильным.

Свойства контрактильного компонента мышцы подразделяются на:

1) биологические свойства;

2) собственно механические свойства;

3) квазимеханические свойства (немеханической природы), связанные с образованием и разрывом актин-миозиновых мостиков, зависят от степени возбуждения мышцы.

К биологическим свойствам мышечного волокна относят:

Возбудимость – способность под действием нервного импульса изменять свои свойства.

Сократимость – способность мышцы сокращаться при возбуждении. В результате происходит укорочение мышцы и возникает сила тяги.

Релаксация – свойство мышцы, проявляющееся в уменьшении их напряжения во времени при равной длине. Оно оценивается временем релаксации, уменьшение натяжения за определенный промежуток времени. Релаксация проявляется, например, при прыжке вверх, если во время глубокого приседа спортсмен делает паузу.

К механическим свойствам, а также при изменении состояния мышцы, и к квазимеханическим, относят:

Жесткость – способность противостоять прикладываемым силам. Жесткость определяется как отношение приращения восстанавливающей силы к приращению длины мышцы под действием внешней силы, характеризуется коэффициентом жесткости: Кж = ΔF / Δl (Н/м). Величина жесткости мышцы от 0,5 до 3,73 10 4 Н/м.

Читайте также:  Как накачать мышцы пресса для женщины

Жесткость мышцы зависит и от спортивной специализации: больше коэффициенты жесткости у представителей скоростно-силовых и силовых видов спорта, наименьшая – специализирующихся в проявлении выносливости.

Твердость мышц – свойство оказывать сопротивление при местных контактных воздействиях, направленных на вдавливание.

К свойствам мышцы необходимо добавить пластичность – которая обуславливает необратимые изменения в мышечной ткани.

Вязкость мышечного волокна обусловлена наличием вязкой среду внутри мышечной клетки – саркоплазмы. С повышением температуры вязкость саркоплазмы уменьшается.

Демпфирование – свойство материала гасить колебания, или рассеивать энергию (за счет наличия внетримышечного трения и наличия вязкой среды). Методы определения рассеивания энергии подразделяются на прямые и косвенные. Прямыми являются методы, основанные на законе сохранения энергии, косвенные основаны на изучения затухающих колебаний.

Механический импеданс – отношение амплитуды гармонической вынуждающей силы к комплексной амплитуде скорости при гармонических вынужденных колебаниях исследуемой системы.

Мышца обладает упруго-вязкими свойствами. Вследствие этого во взаимосвязи «сила-длина» при циклической нагрузке наблюдается такое явление, как гистерезис: сила, образуемая во время увеличения длины, больше силы, образуемой при такой же длине мышцы при сокращении длины.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 1483 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Adblock
detector