Оси вращения и плоскости движений человека

Даны определения осей вращения и плоскостей в которых производятся движения человека и отдельных его звеньев. Приведены примеры выполнения движений вокруг осей вращения, а также примеры выполнения упражнений в различных плоскостях.

Оси вращения и плоскости для анатомического и биомеханического анализа движений человека

 

Плоскости, в которых происходят движения человека

При анатомическом описании движений человека или его звеньев, а также при биомеханическом анализе  пользуются понятиями ось вращения и плоскость. Однако прежде чем мы перейдем к описанию движений человека и его звеньев относительно осей вращения, а также движений звеньев тела человека в различных плоскостях, давайте вспомним, что такое ось вращения и плоскость в математике и механике.

Понятия оси вращения и плоскости в математике и механике

Ось вращения — линия в теле, остающаяся неподвижной во время вращения тела.

Плоскость –  воображаемая абсолютно ровная и неизменяемая поверхность, которая не имеет толщины, но обладает бесконечными длиной и шириной. Понятие плоскости является одним из основных в геометрии.

Оси вращения, относительно которых производятся движения человека

В системе координат, принятой за основную,  пересекаются три взаимно перпендикулярные оси вращения (рис. 1):

  • фронтальная (ось Х),
  • сагиттальная (ось Y),
  • вертикальная (продольная) (ось Z).
Основные плоскости и оси движений человека, используемые в биомеханике (В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов, 1981)
Рис.1. Основные плоскости и оси движений человека, используемые в биомеханике (В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов, 1981)

Чаще всего за начало координат принимается положение ОЦМ (ОЦТ) тела человека. Однако это не всегда удобно, потому что положение ОЦМ (ОЦТ) достаточно трудно определить и при изменении позы ОЦМ (ОЦТ) смещается и даже может выйти за пределы тела человека. Поэтому в качестве начала координат иногда принимаются определенные анатомические ориентиры. Так, А.Н. Лапутин (1976) предложил принимать в качестве начала координат вершину остистого отростка пятого поясничного позвонка.

Следует заметить, что при движениях звеньев тела человека оси вращения могут проходить через другие точки, например, через центры суставов.

Плоскости движений человека

Различают три взаимно перпендикулярные плоскости, в которых осуществляются движения человека и его звеньев:

  1. Сагиттальная;
  2. Фронтальная;
  3. Горизонтальная (трансверсальная).

Следует отметить, что существует большое количество сагиттальных, фронтальных и горизонтальных плоскостей, в которых возможны движения человека. Также, благодаря наличию суставов, движения человека могут осуществляться сразу в нескольких плоскостях. Рассмотрим примеры движений человека в различных плоскостях.

Сагиттальная плоскость

Определения сагиттальной плоскости

«Сагиттальная плоскость проходит через тело в передне-заднем направлении, её название произошло от слова sagitta – стрела. Сагиттальная плоскость, проходящая строго посередине тела и делящая его на правую и левую половины, называется срединной, или медианной» (М.Ф. Иваницкий, 1965).

«Вертикальная плоскость, проходящая через переднюю срединную и позвоночную линии, а также всякая плоскость параллельная ей называются сагиттальными. Они разделяют тело на правую и левую части» (В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов, 1981).

«Под сагиттальной плоскостью (от лат. sagita – «стрела») понимается вертикальная плоскость, ориентированная спереди назад, которой мы мысленно рассекаем тело в направлении пронзающей его стрелы. Сагиттальная плоскость проходит посередине тела и делит его на две симметричные половины – правую и левую» (М.Г. Ткачук, И.А. Степаник, 2010), рис.2.

Сагиттальная плоскость проходит посередине тела и делит его на правую и левую половины
Рис.2. Сагиттальная плоскость проходит посередине тела и делит его на правую и левую половины. Человек находится в основной стойке.
Примеры движений в сагиттальной плоскости

Движения в сагиттальной плоскости проходят вокруг фронтальной оси вращения. Фронтальная ось вращения может проходить не только через точку, в которой находится ОЦМ (ОЦТ) человека, но и через центры суставов, например, плечевых.

Примером движения в сагиттальной плоскости из положения основная стойка является наклон вперед. Также, если фронтальная ось вращения проходит через центры плечевых суставов, в сагиттальной плоскости осуществляется сгибание и разгибания руки. Если фронтальная ось проходит через центры коленных суставов, в сагиттальной плоскости осуществляется сгибание и разгибание голени.

Примеры упражнений в сагиттальной плоскости

Примером упражнения, которое выполняется в сагиттальной плоскости является сгибание предплечья с гантелью или штангой (рис.3). В этом случае фронтальная ось вращения проходит через центры локтевых суставов. Если стопы спортсмена расположены параллельно друг другу, можно считать, что упражнение «жим ногами лежа на тренажере» осуществляется в сагиттальной плоскости (рис.4).

Спортсмен, выполняющий сгибание рук со штангой лежа в тренажере (сгибание в локтевом и плечевом суставах происходит во фронтальной плоскости)
Рис.3. Спортсмен, выполняющий сгибание предплечья со штангой лежа в тренажере (сгибание в локтевом и плечевом суставах происходит во фронтальной плоскости)
Спортсмен, выполняющий жим ногами лежа на тренажере. Сгибание и разгибание в тазобедренном и коленном суставах происходит  в сагиттальной плоскости
Рис.4. Спортсмен, выполняющий жим ногами лежа на тренажере. Сгибание и разгибание в тазобедренном и коленном суставах происходит  в сагиттальной плоскости

Фронтальная плоскость

Определения фронтальной плоскости

«…фронтальная плоскость (делит тело – А.В. Самсонова) в поперечном направлении, соответствуя плоскости лба, откуда произошло и её название (fronts – лоб, frontalis – лобный» (М.Ф. Иваницкий, 1965), рис.5.

«Вертикальная плоскость, проходящая перпендикулярно к сагиттальной, а также всякая плоскость параллельная ей, называются фронтальными. Они разделяют тело на переднюю и заднюю части» (В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов, 1981).

«Фронтальная плоскость (от лат. fronts – «лоб») тоже идет вертикально, перпендикулярно сагиттальной плоскости, ориентирована параллельно лбу (М.Г. Ткачук, И.А. Степаник, 2010).

Фронтальная плоскость делит тело человека на переднюю и заднюю половины
Рис.5. Фронтальная плоскость делит тело человека на переднюю и заднюю половины
Примеры движений во фронтальной плоскости

Движение во фронтальной плоскости проходит вокруг сагиттальной оси вращения. Если человек находится в основной стойке, в этой плоскости осуществляется отведение и приведение плеча в плечевом суставе или отведение и приведение бедра в тазобедренном суставе. В разговорной речи отведение часто называют разведением, а приведение — сведением.

Примеры упражнений во фронтальной плоскости

Примерами упражнений выполняемых во фронтальной плоскости являются отведение бедра стоя в кроссовере (рис.6), отведение бедра лежа на боку (рис 7).

Отведение ноги в сторону стоя в кроссовере (движение ноги во фронтальной плоскости)
Рис.6. Отведение бедра стоя в кроссовере (движение ноги во фронтальной плоскости)
Отведение ноги лежа на боку (движение ноги во фронтальной плоскости)
Рис.7. Отведение бедра лежа на боку (движение ноги во фронтальной плоскости)

Горизонтальная (трансверсальная) плоскость

Определения горизонтальной плоскости

«Горизонтальная плоскость (от лат. horizontalis) проходит параллельно линии горизонта» (М.Ф. Иваницкий, 1965).

«Горизонтальные плоскости проходят перпендикулярно по отношению к этим двум плоскостям (сагиттальной и фронтальной – А.В. Самсонова) и называются трансверсальными (поперечными). Они разделяют тело на верхнюю и нижнюю части» (В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов, 1981).

«Горизонтальная плоскость проходит горизонтально, под прямым углом как к фронтальной, так и сагиттальной плоскости. Она делит тело на верхний и нижний отделы». (М.Г. Ткачук, И.А. Степаник, 2010).

Горизонтальная (трансверсальная) плоскость делит тело человека на две половины: верхнюю и нижнюю
Рис. 8. Горизонтальная (трансверсальная) плоскость делит тело человека на две половины: верхнюю и нижнюю
Примеры движений в горизонтальной плоскости

Движение в горизонтальной плоскости проходит вокруг вертикальной оси вращения. В этой плоскости,  если руки вытянуты перед собой, осуществуляется отведение плеч (рук) в стороны. В этом случае вертикальные оси вращения проходят через центры плечевых суставов.

Примеры упражнений в горизонтальной плоскости

Примером упражнения в котором звенья тела человека движутся в горизонтальной плоскости будет «Приведение плеч в тренажере» (рис. 9). В этом случае вертикальные оси вращения проходят через центры плечевых суставов. Еще одним примером упражнения, при выполнении которого бедро человека движется в горизонтальной плоскоти, является «отведение и приведение бедра сидя» (рис.10), конечно, если положение бедра расположено строго горизонтально. В этом случае вертикальные оси вращения проходят через центры тазобедренных суставов.

Сведение рук перед собой в тренажере (движение руками в горизонтальной плоскости)
Рис.9. Приведение плеч в тренажере (движение руками в горизонтальной плоскости)

 

Отведение и приведение бедра сидя в тренажере (движение бедра производится в горизонтальной плоскости)
Рис.10. Отведение и приведение бедра сидя в тренажере (движение бедра производится в горизонтальной плоскости)

Следует отметить, что благодаря сложности строения опорно-двигательного аппарата человека многие движения могут выполняться в нескольких плоскостях. Более того, эти плоскости не обязательно являются взаимно перпендикулярными. Тем не менее такой подход позволяет немного упростить анатомическое описание и биомеханический анализ движений человека.

Литература

  1. Иваницкий М.Ф. Анатомия человека. Т.1. М.: Физкультура и спорт, 1965. – 520 с.
  2. Лапутин А.Н. Биомеханика физических упражнений: Лабораторные занятия: учеб. пособие для ин-тов физ. культуры. – Киев: Вища школа, 1976.-88 с.
  3. Ткачук М.Г., Степаник И.А. Анатомия: учебник для студентов высш. учеб. заведений. М.: Советский спорт, 2010. 392 с.
  4. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. – М.: Физкультура и спорт, 1981.– 143 с.

С уважением, А.В. Самсонова

Похожие записи:


Общий центр масс (ОЦМ) и общий центр тяжести (ОЦТ) тела
Введено понятие ОЦМ (ОЦТ) тела человека. Описаны методы определения положения ОЦМ (ОЦТ) тела человека. Приведены данные о положении…

Деформация растяжение-сжатие материала
Даны определения деформации растяжение-сжатие, механического напряжения, абсолютной и относительной деформации материала. Введено понятие модуля Юнга (модуля продольной…

Связь биомеханики с другими науками
Описана взаимосвязь биомеханики двигательных действий с научными дисциплинами: анатомией, биохимией, физиологией, спортивной медициной, математикой, механикой, информационными технологиями и…

Прочность материала
Дано определение прочности, предела прочности и временного сопротивления материала. Приведены значения прочности элементов опорно-двигательного аппарата (ОДА) человека.

Механическое напряжение
Дано определение механического напряжения и предела прочности материала. Приведены значения механического напряжения, возникающего в мышечных волокнах при их…

Деформация тела
Дано определение деформации тела и видов деформации (упругой и пластической). Рассмотрены способы деформирования тела: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб…