Распределение масс в теле человека
Описаны особенности распределения масс в теле человека. Дано понятие геометрии масс тела человека. Показано, что на распределение масс в теле человека влияет сила тяжести. Также геометрия масс тела человека зависит от возраста, пола, соматотипа и спортивной специализации.
Распределение масс в теле человека (геометрия масс тела человека)
Понятие геометрии масс тела человека
Под геометрией масс тела человека понимается совокупность показателей, характеризующих распределение масс в теле человека. К этим показателям относятся: массы и моменты инерции отдельных сегментов тела человека, координаты центров масс, радиусы инерции отдельных сегментов (В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов, 1981; В.Т. Тураев, В.В. Тюпа, 2022).
Однако в этой статье мы не будем оперировать различными показателями, а рассмотрим особенности распределения масс в теле человека. Перед тем как рассмотреть этот вопрос, раскроем ряд терминов, применяемых для указания пространственных отношений в анатомии.
Анатомические термины
Термином проксимальный (новолат. proximalis, от лат. proximus — ближний), называют конец звена, расположенный ближе к центру тела.
Термином дистальный (лат. disto — отстою), называют конец звена, расположенный дальше от центра тела.
Особенности распределения масс в теле человека
Звенья тела человека (бедро, голень, туловище и др.) можно условно считать твердыми телами. Распределение масс в теле человека подчиняется определенным закономерностям. Большая часть массы звена смещена к его проксимальному концу. Это необходимо, чтобы уменьшить момент инерции звена и снизить потери энергии на его перемещение.
Уменьшение моментов инерции звена позволяет развить большую угловую скорость движения звена относительно оси вращения. Следствием этого достигается большая скорость перемещения человека. Если бы масса тела человека была смещена в сторону дистального звена, это увеличило бы его устойчивость, но уменьшило бы угловую скорость движения звеньев тела.
Из вышесказанного следует, что если бы звенья тела человека были бы однородны по составу и плотности и имели форму правильных цилиндров, то центр тяжести каждого из них находился бы на продольной оси звена и делил бы его на две равные части. Однако звенья своей формой похожи на усеченный конус, проксимальная часть которого массивнее дистальной, поэтому ЦТ тяжести звена находится на продольной оси ближе к проксимальному концу (рис.1).
Факторы, определяющие распределение масс в теле человека
На распределение масс в теле человека оказало влияние силы тяжести. Из-за этого верхние конечности имеют массу меньшую, чем нижние. Мышцы-разгибатели нижних конечностей (большая ягодичная, четырехглавая, трехглавая голени) имеют массу большую, по сравнению с мышцами-сгибателями, рис.2.
Распределение масс в теле человека зависит от возраста (у новорожденных верхняя часть тела имеет большую массу по сравнению с нижней); пола (у мужчин более массивная верхняя часть тела по сравнению с женщинами), соматотипа (мезоморфы имеют более массивную верхнюю часть тела по сравнению с эктоморфами), а также от занятий определенным видом спорта (М.Ф. Иваницкий, 1985). Так, у спортсменов-метателей, более массивная верхняя часть тела по сравнению с бегунами-марафонцами. Спортсмены, занимающиеся силовыми видами спорта, также характеризуются определенными более массивной верхней частью тела по сравнению с велосипедистами-шоссейниками (рис.3).
В.Н. Селуяновым (1981) посредством радиоизотопного метода было проведено специальное исследование влияния спортивной тренировки на геометрию масс тела спортсменов. Им было показано, что конькобежцы и футболисты имеют большую массу бедра, голени, плеча и верхнего отдела туловища. При этом у конькобежцев выявлена наибольшая масса бедра (11,6 кг), что на 2,45 кг больше, чем у неспортсменов. У боксеров обнаруживается большая масса кисти, предплечья, плеча и верхнего отдела туловища. Также спортивная специализация повлияла на расположение центров масс звеньев тела.
Литература
- Иваницкий М.Ф. Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии): Учеб. Для ин-тов физ. культуры. – М.: Физкультура и спорт, 1985.– 544 с.
- Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. – М.: Физкультура и спорт, 1981.– 143 с.
- Селуянов В.Н. Влияние спортивной тренировки на геометрию масс тела спортсменов // Теория и практика физической культуры, 1981.- №7.- С. 21-22.
- Тураев В.Т. , Тюпа В.В. Биомеханика для спринтера. – М.: ТВТ Дивизион,– С. 418 с.
- Gittoes, M.J.R., Kerwin, D.G. Component inertia modeling of segmental wobbling and rigid masses // Journal of Applied Biomechanics, 2006.– Vol. 22.– P. 148-154.
- Tittel K. Beschreibende und Funktionelle Anatomie des Menschen.- Jena: Gustav Fischer Ferlag, 1974.- 644 s.
С уважением, А.В. Самсонова