Кінематика ходьби

Відштовхування від опори виконується з допомогою:

а) власне відштовхування ногами від опори та

б) махових рухів вільними кінцівками і другими ланками.

Ці рухи тісно взаємопов’язані в одній дії – відштовхуванні. Від їх узгодження в значній мірі залежить повнота відштовхування.

При відштовхуванні опорні ланки нерухомі відносно опори, є рухомі ланки під дією тяги м’язів пересуваються у загальному напрямку відштовхування. Тіло людини – це само рухлива система. В такій системі сили тяги м’язів прикладені до рухливих ланок. Відносно кожної ланки сила тяги м’язів, прикладена до нього ззовні, слугує зовнішньою силою. Відповідно, прискорення центрів мас рухливих ланок обумовлені відповідними зовнішніми для них силами, тобто тягою м’язів. Реакція опори не є джерелом роботи. По закону зберігання кінетичної енергії зміною кінематичної енергії рівні сумі робіт внутрішніх та зовнішніх сил. Оскільки робота зовнішніх сил (опори) дорівнює нулю, то кінетичну енергію тіла людини змінює тільки робота внутрішніх сил (м’язів).

Реакція опори при відштовхуванні під кутом, який відрізняється від прямого (не перпендикулярно до опорної поверхні), нахилені до опорної поверхні та мають вертикальні і горизонтальні складові. Вертикальні складові обумовлені динамічною вагою, тобто сумою маси та сил інерції рухомих ланок, маючих прискорення, яке направлене вертикально вверх від опори. Горизонтальні складові реакцій опори обумовлені горизонтальними складовими сил інерції рухомих ланок. Контакт опорних ланок з опорою не точковий, тому можливі обертальні зусилля, що ускладнює схему реакції опори.

Махові рухи при відштовхуванні – це швидкі рухи вільних ланок тіла в основному по направленню з відштовхуванням ногою від опору. При махових рухах переміщуються центри мас відповідних ланок тіла, що веде до переміщення загального центру ас (ЗЦМ) всього тіла. Якщо прискорення ланок тіла, виконуючих махові рухи, збільшується, то і прискорення ЗЦМ збільшується. Таким чином, махові рухи, як і відштовхуються ногою, ведуть до переміщення та прискорення ЗЦМ.

В махових рухах у фазі розгону швидкість ланок збільшується до максимуму. З збільшенням її збільшується і швидкість ЦМ всього тіла. Відповідно, чим вище швидкість махових ланок, тим вона більше діє на швидкість ЗЦМ. У фазі гальмування м’язи-ентагоністи, розтягуючись, напружуються і цим уповільнюють рухи махових ланок, здійснюючи негативну роботу, швидкість їх зменшується до нуля.У фазі гальмування мохових ланок їх прискорення направлені до опори, а сили інерції – від неї.

Відповідно, навантаження на м’язи поштовхової ноги у цей час зменшується, їх сила тех. Падає, але швидкість скорочення збільшується. Скорочуючись швидше, вони можуть додавати швидкість у останні моменти відштовхування.

Так. Мохові рухи допомагають пересуванню ЗЦМ тіл при відштовхуванні, збільшуючи швидкість ЦМ, збільшуючи силу та подовжуючи час відштовхування ногою, та нарешті складають умови для швидкого завершую чого відштовхування.

Для того, щоб показати використовування кінематичних елементів (положення, швидкості та прискорення) при аналізі рухів людини, розглянемо деякі кінематичні характеристики ходьби. Ходьба людини включає в себе ряд чергу вальних рухів, при яких тіло спочатку спирається на одну кінцівку, контактуючи з землею, а потім на другу, Хоча це здається простим, керування рухом достатньо складне і до теперішнього часу, не дивлячись на досягнення сучасної технології, не вдалося створити технічний пристрій, задовільно імітуючий людську ходу.

Ходьба людини має два режими – ходьба та біг. Різниця між нити полягає в долів часу кожного циклу, впродовж якого тіло підтримується при контакті ноги з землею. У процесі ходьби (світлі символи на мал.1). Майже увесь час одна нога постійно знаходиться на землі, і в продовж короткого періоду кожного циклу обидві ноги знаходяться на землі, ходьбу можна охарактеризувати як чергу югу послідовність рухів з опорою на одну або обидві кінцівки. Навпроти, біг - це чергуючи послідовність рухів з опорою та без опори, причому дол. Часу опорного стану у циклі змінюється зворотною пропорційно швидкості: по мірі збільшення швидкості довго тривалість опори зменшується.

Зауважимо, що впродовж одного циклу як ходьби, так бігу мається послідовність наявності та відсутності опори. Період опори називається опорним періодом, період відсутності опори – без опорним періодом. Ці інтервали поділяються двома подіями: миттєвістю, в якій нога контактує з землею – відштовхуванням (FS), і миттю, коли нога відривається від землі – відривом (ТО).