Визначення положення загального центру тяжіння тіла людини графічним методом.
Мета роботи: засвоєння студентами методу визначення загального центру тяжіння (ЗЦТ) тіла людини шляхом геометричних побудов.
Знання та практичні навики, які одержує студент при виконанні роботи:
- практичні навики використання статистичних даних про геометрію мас тіла людини на практиці;
- практичні навики проводити розрахунки положень центрів тяжіння та вагу окремих сегментів тіла людини;
- знання про будову опорно-рухового апарату тіла людини і методи знаходження величини і точки прикладання рівнодійної сил тяжіння.
Короткі теоретичні відомості та методика експерименту:
Сума всіх сил тяжіння, що діють на елементи тіла людини називається рівнодійною силою, а точка прикладання рівнодійної сили називається загальним центром тяжіння тіла людини. Величина рівнодійної сили дорівнює величині сили, що діє на опору з боку тіла людини і називається вагою .
Відомо, що
опорно-руховий апарат (ОРА) тіла людини
це система кісткових важелів, що
приводиться у дію м`язами. Одним із
способів моделювання ОРА є уявлення
про нього як про систему взаємозв`язаних
біокінематичних ланок, що об`єднані у
біокінематичні пари і ланцюги. На
будь-які дві сусідні біоланки діють
сили тяжіння
які утворюють систему двох паралельних
сил, спрямованих в одну сторону. Дві
рівнобіжні сили, спрямовані в одну
сторону, мають рівнодійну їм рівнобіжну
спрямовану в ту ж сторону (див.Рис.1).
Модуль цієї рівнодійної дорівнює сумі
модулів складових сил
,
а точка прикладання її поділяє відстань
між точками прикладання складових на
частини, довжина котрих
і
обернено пропорційна цим силам:
.
Проекція рівнодійної паралельних сил
на вісь, дорівнює сумі проекцій складових
сил на ту ж вісь, а загальний момент
системи спрямованих в одну сторону
паралельних сил дорівнює моменту їх
рівнодійної.
Сили тяжіння двох сусідніх біоланок являються прикладом системи двох паралельних сил спрямованих в одну сторону. Вони прикладені до центрів тяжіння біоланок, а точка прикладання рівнодійної знаходиться на лінії, що з`єднує ці центри тяжіння і визначається за допомогою співвідношення приведеного вище.
Рис.1. Схема
визначення центру тяжіння
біокінематичної
пари (плече і передпліччя):
-
сила тяжіння плеча;
-
сила тяжіння передпліччя.
Рис.2.Біокінематична схема положення тіла людини (див. Рис.1 до лаб.роб.5), побудована для визначення загального центру тяжіння тіла людини у сагітальній площині графічним методом.
Завдання:
Для експерименту необхідно:
1.Сфотографувати досліджуваного у необхідній площині відповідно до поставленої задачі (у кадрі встановлюється масштабна рейка; див. Рис.1);
2.На фотограмі провести систему плоских декартових координат OXY;
3.За анатомічними та антропометричними орієнтирами на фотограмі помітити точки центрів суглобів та точки центрів тяжіння голови і кистей, визначити їх координати і побудувати біокінематичну схему (див. Рис.2);
4.Виміряти довжину всіх біоланок тіла досліджуваної людини на схемі, користуючись даними таблиці до лабораторної роботи №5, визначити центр тяжіння кожної біоланки і позначити на схемі;
5.Знайти по черзі
загальні центри тяжіння кожних двох
сусідніх біоланок тіла, для чого з`єднайте
їхні центри тяжіння прямою лінією. Лінія
з`єднання ділиться на частини, довжини
котрих обернено пропорційні розмірам
сил тяжіння біоланок. Місце локалізації
точки загального центру тяжіння кожної
пари біоланок визначається за формулою:
,
де:
і
- ваги досліджуваних біоланок (таблиця
до лаб. роб. №5);
- відстань між центрами тяжіння цих
біоланок;
-
відстань від центру тяжіння біоланки
вагою
до їхнього загального центру тяжіння;
6.Послідовно знаходячи таким способом рівнодіючі сили тяжіння і точки їх локалізації кожної пари біоланок в кінцевому випадку знаходять загальну рівнодіючу силу всього тіла і точку її прикладання, що буде місцем розташування ЗЦТ тіла людини в даному положенні.
7.Отримані в процесі роботи результати оформити у вигляді звіту, який повинен включати:
- точну назву, мету і завдання роботи;
- короткі теоретичні відомості та порядок виконання роботи;
- фотограму або біокінематичну схему пози людини з результатами побудови та позначеними антропометричними точками ЦТ біоланок та ЗЦТ.
Контрольні питання:
1Що називають загальним центром тяжіння тіла людини?
2.Дайте визначення рівнодійної сили.
3.Як визначається величина і точка прикладання рівнодійної сили двох рівнобіжних сил?
4.Біокінематичні пари якого класу є в опорно-руховому апараті людини?
5.Що являє собою біокінематичний ланцюг?
6.Наведіть класифікацію біокінематичних ланцюгів.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7