BIOMECHANIKA. 3, Geometrie lidského těla, těžiště, moment setrvačnosti

Transkript

1 BIOMECHANIKA 3, Geometrie lidského těla, těžiště, moment setrvačnosti Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

2 GEOMETRIE LIDSKÉHO TĚLA Segmenty těla jsou části lidského těla, které se vyznačují relativní samostatnou pohyblivostí a které tvoří strukturální základ pohybového aparátu člověka Rozeznáváme jejich relativní hmotnost a její rozložení (hmotnost segmentů těla, těžiště segmentů těla,), tvar a vzájemnou vazbu (biokinematické dvojice)

3 SEGMENTY LIDSKÉHO TĚLA Využití: kinematická a dynamická charakteristika vnitřních a vnějších vazeb pohybového aparátu člověka

4 SEGMENTY LIDSKÉHO TĚLA

5 GEOMETRIE LIDSKÉHO TĚLA Anatomická poloha používá se v případě popisu poloh a pohybu jednotlivých segmentů lidského těla a dalších anatomických struktur Anatomické roviny lidského těla : - Sagitální rovina - Frontální rovina - Transverzální rovina - Kardinální rovina rovina procházejí těžištěm

6 Anatomické osy: - osa anteroposterior - osa transverzální - osa longitudiální GEOMETRIE LIDSKÉHO TĚLA

7 GEOMETRIE LIDSKÉHO TĚLA Terminologie pohybů v kloubech lidského těla Osa Rovina pohybu Akce v kloubu Transverzální Sagitální Flexe Extenze Hyperextenze Plantární flexe Dorzální flexe Anteroposterior Frontální Abdukce Addukce Ulnární dukce Radiální dukce Inverse Everse Elevace Deprese Horní rotace Spodní rotace Laterální flexe vlevo Laterální flexe vpravo Longitudiální Transverzální Rotace (doleva, doprava) Rotace (interní, externí) Pronace Supinace

8 TĚŽIŠTĚ LIDSKÉHO TĚLA Je působiště tíhové síly na těleso nacházející se v homogenním tíhovém poli. Těžiště určujeme jako působiště výsledné tíhové síly, skládáním tíhových sil působících na jednotlivé mikroskopicky malé části (hmotné body) tělesa TĚŽIŠTĚ je působiště gravitační síly působící na těleso a nemusí ležet uvnitř tělesa resp. našeho těla

9 TĚŽIŠTĚ LIDSKÉHO TĚLA Koncept těžiště lépe pomáhá při představě pohybu lidí nebo objektů v průběhu pohybu. Je bodem rovnováhy jednotlivých segmentů, které vytváří moment síly, který ve vektorovém součtu je v těžišti roven 0. mi hmotnost i-tého segmentu Xt polohový vektor dle x-té souřadnice segmentu m hmotnost segmentu

10 TĚŽIŠTĚ LIDSKÉHO TĚLA A, sagitální rovina téměř uprostřed B, frontální rovina ramena, kyčle, a lehce před hlezenním kloubem C, transversální rovina cca 5 cm nad pupkem - cca 15 cm nad rozkrokem ženy cca 55% výšky muži cca 57% výšky děti cca 60% výšky

11 VYUŽITÍ KONCEPTU TĚŽIŠTĚ KE ZVÝŠENÍ VÝKONU Např. při Sargentově výskoku a, dosah pouze jednou rukou, druhá podél těla (výskok nejvýše) b, doskok jednou rukou, ale druhá ruka švihne nahoru (cca o 4 cm méně) c, výskok s oběma rukama ve švihu, a k tomu pokrčím nohy (nejnižší výskok) Pozn. Stejné u basketbalisty a volejbalisty (proč tedy blok u volejbalu oběma rukama?) Trajektorie těžiště těla nemůže být ovlivněna pohybem našich končetin, ale pohyb končetin se ovlivňuje navzájem (např. pokrčení nohou způsobí redukci výšky rukou)!

12 STABILITA ČLOVĚKA Schopnost tělesa navracet se do původní rovnovážné nebo počáteční polohy poté, co bylo z této polohy vychýleno. Faktory ovlivňující stabilitu: 1, výška těžiště nad podložkou 2, velikost základny opory 3, hmotnost tělesa

13 STABILITA ČLOVĚKA Pro těleso v rovnováze platí, že součet všech momentů sil působících na těleso je roven nule, potom platí: F. h = Fg. b F síla vychylující těleso z rovnováhy h její rameno Fg tíhová síla b rameno tíhové síly

14 STABILITA ČLOVĚKA Rovnovážná poloha stálá těžiště pod podem otáčení Rovnovážná poloha vratká viz obrázek Rovnovážná poloha volná rotační osa prochází těžištěm

15 LIDSKÝ POHYB, TĚŽIŠTĚ A STABILITA Chůze Tenis Lyžování Sprint Využití náčiní při pohybu nebo sportu

16 Moment síly je otáčivý účinek síly MOMENT SÍLY 3 druhy situací: a, centrální síla (posuvný pohyb) b, excentrická síla (posuv i otáčivý účinek) c, dvojice sil (pouze otáčivý účinek) Platí: M = F x r [ N.m]

17 MOMENT SÍLY Aby těleso bylo ve statické rovnováze, součet všech vnějších sil a součet vnějších momentů sil působících na těleso se musí rovnat nule F = 0 M = 0

18 MOMENT SÍLY VE SPORTU Kajak Golf Tenis Hokej Bojové sporty Fitnes

19 MOMENT SÍLY

20 1. CVIČENÍ Máme dva body na přímce L o poloviční hmotnosti. V které vzdálenosti od bodu m1 bude těžiště? Výsledek: l/3

21 2. CVIČENÍ Nesymetrická činka: m1 = 2 kg, r1 = 5 cm m2 = 7 kg, r2 = 10 cm m3 = 1 kg, L = 50 cm Najděte polohu hmotného středu. Výsledek: Xt = 48,5 cm

22 3. CVIČENÍ Najděte polohu hmotného středu mezi 3 závažími ležících na pravoúhlém trojúhelníku. (m1=10 kg, m2=7 kg, m3=3kg, a=50 cm, b=30 cm) Výsledek: Xt = 17,5 cm Yt = 4,5 cm

23 4. CVIČENÍ Kulturista drží činku o hmotnosti m=30 kg při 90º flexi v lokti. Jeho předloktí je dlouhé 40 cm. a, jakým momentem bude činka působit vzhledem k loketnímu kloubu? b, jak velkou silou bude působit flexor loketního kloubu, který je upnut cca 3 cm od osy loketního kloubu na předloktí? Výsledek: M = 117, 72 N.m Fm = 3924 N

24 5. CVIČENÍ Studenti v rámci her v táboře přenášejí na ramenou těleso o hmotnosti 90 kg, které je zavěšené na vodorovné tyči o délce 180 cm. Těleso je zavěšeno ve vzdálenosti 60 cm od prvního studenta. Jaké síly budou působit na ramena obou studentů. (tíhové zrychlení = 10 m.s-2, hmotnost tyče zanedbejte). Výsledek: F1 = 600 N, F2 = 300 N

25 NA DOMA Nakresli cvičence (sebe) v měřítku 1:10 v libovolné rovnovážné poloze. Do obrázku zakresli celkové těžiště těla tohoto cvičence. Další info naleznete na: - těžiště