Биомеханика

Биомеханика. Что изучает?

Начала изучение курса «Биомеханика». Буду выкладывать краткий конспект лекций по контрольным вопросам.

1 . На стыке каких наук возникла биомеханика?
Биомеханика – междисциплинарная наука. Она возникла на «стыке» двух наук: биологии – науки о жизни и механики – науки о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между телами.

2. Что изучает биомеханика?

Биомеханику можно представить как раздел биофизики.  Биомеханика изучает механические свойства живых тканей органов и организма в целом, а также механические  процессы, происходящие в них в ходе жизнедеятельности. Часто органы в теле человека рассматриваются как механизмы.

3. Какими законами описывается движение биологических объектов, а также двигательные процессы, происходящие внутри них?

В рамках биомеханики изучаются вопросы:
— кинематики и динамики движения биологических систем,
— механики мягких и твердых биологических тканей,
— механики кровообращения и дыхания,
— механики массообмена на различных уровнях организации биоструктур,
— биомеханические аспекты операций по восстановлению несущей способности и движения биологических систем,
— биомеханические проблемы создания заменителей различных биологических тканей и биосистем;
— рассматриваются экспериментальные и теоретические методические приемы, используемые при исследовании биологических тканей, конструкций и систем.

Механическими  называются свойства, которые определяются при испытаниях под действием внешних нагрузок – результатом этих испытаний являются количественные характеристики механических свойств.

Двигательная активность во взаимодействии с окружающей средой – это основа жизнедеятельности человека и других живых организмов.

Различные физико-химические процессы на клеточном и молекулярном уровне, работа сердца и течение крови, дыхание, пищеварение и выделение; перемещение тела в пространстве и частей тела относительно друг друга; сложнейшая нервная деятельность, являющаяся физиологическим механизмом психики, восприятие и анализ внешнего и внутреннего мира — все это различные формы движения материи.

200px-Биомеханика2

 4. Что является объектом познания в биомеханике?

К наиболее простым формам движения материи относится механическое движение, т.е. перемещение тела или его составных частей в про­странстве. Закономерности механического движения изучаются механикой. Предметом механики как науки является изучение изменений пространственного расположения тел и тех причин, или сил, которые    вызывают эти изменения.

Вскрывая и описывая условия, необходимые для осуществления того или иного механического движения, механика является важной теоретической основой техники, в особенности техники построения разнообразных механизмов. С точки зрения механики можно изучать и механические движения биологических объектов (животных организмов), в частности, человека.

Двигательная деятельность человека практически осуществляется при участии всех органов тела. Однако непосред­ственным исполнителем функции движения является двигательный аппарат, состоящий из костей, скелета, связок и мышц с их иннервацией и кровеносными сосудами. С механической точки зрения, двигательный аппарат совмещает в себе рабочую машину и машину-двигатель.

Устройство двигательного аппарата является предметом изучения анатомии. Изучение двигательного аппарата как машины-двигателя производится, главным образом, биохимией и физиологией. Изучение его как рабочей машины является задачей биомеханики.

Т.о. биомеханика — наука о законах механического движения в живых системах. Она изучает движения с точки зрения законов механики, свойственных всем без исключения механическим движениям материальных тел. Специальных законов механики, особых для живых систем не существует.

Однако сложность движения и функций, живого организма требует тщательного учета анатомо-физиологических особенно­стей. Иначе нельзя правильно использовать законы механики в изучении сложных движений организмов. Нередко то, что вы­годно с точки зрения законов механики, нецелесообразно, если учесть особенности строения и функций живого организма. Законы механи­ки хотя и занимают главное место в биомеханике, но не могут использоваться без знания строения и функций организма.

Объект познания биомеханики — двигательные действия человека и животных как системы взаимно связанных активных движений и положений их тела, а также, двигательные процессы в органах и тканях.

Биомеханика двигательных действий изучает свойства и функции опорно-двигательного аппарата и двигательные действия человека с позиции классической механики (на основе понятий, принципов и законов классической механики).

В классической механике с течением времени выработался широкий круг понятий, которые в настоящее время используются и в биомеханике: перемещение, скорость и ускорение тела; сила, импульс силы,  работа, мощность, энергия и др.

r54

5. Общие и частные задачи биомеханики?

Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели. Всякое изучение движений, в конечном счете, направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде чем приступить к разра­ботке лучших способов действий, необходимо оценить уже существую­щие возможности. Отсюда вытекает самая общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. При таком подходе сопоставляют то, что есть в движениях, с тем, что требуется.

Задачи биомеханики
— Описать математически движения
— Выявить какие силы действуют при движении, понять условия их действия, природу и эффективность

Частные задачи биомеханики  состоят в изучении и объяснении:
а) самих движений человека и животных в той или иной об­ласти двигательной деятельности;
б) движений физических объектов, перемещаемых человеком и животными
в) результатов решения двигательной задачи;
г) условий, в которых они осуществляются;
д) развития движений человека (с учетом названных сторон) в результате обучения и тренировки.

На основе кинематики описывают движения (простран­ственную форму и характер движений), изучая динамику движений, влияние сил на их изменение, дают объяснение, находят причины особенностей движения.

Движения часто исполняются в переменных условиях, характер изменения последних также влияет на движения. Учитывая условия внешние  (все факторы внешнего окруже­ния) и внутренние (уровень подготовленности, возрастные осо­бенности и др.) ,   с одной стороны выявляют, какие условия благоприятствуют эффективности, иначе говоря, какие нужно создавать условия. С другой стороны, определяют, как лучше приспособиться к заданным условиям, как их использовать.
На основе описания и объяснения движений необходи­мо указать путь их совершенствования: не только изучать действительность, но и преобразовывать ее.

6. Каковы основные принципы системно-структурного подхода в биомеханике?

В основе современного понимания двигательных действий заложен системно-структурный подход, который позволяет рассматривать тело человека как движущуюся систему, а сами процессы движения — как развивающиеся системы движений.

Метод биомеханикисистемный анализ и синтез дви­жений на основе количественных характеристик, в час­тности кибернетическое моделирование движений.

Биомеханика, как наука экспериментальная, эмпириче­ская, опирается на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные характеристики, например траектории скорости, ускорения и др., позволяю­щие различать движения, сравнивать их между собой. Рас­сматривая характеристики, мысленно расчленяют систему движений на составные части — устанавливают ее состав. В этом проявляется системный анализ.

Система движений как целое — не просто сумма ее состав­ляющих частей. Части системы объединены многочисленны­ми взаимосвязями, придающими ей новые, не содержащиеся в ее частях качества (системные свойства). Необходимо мыс­ленно представлять это объединение, устанавливать способ взаимосвязи частей в системе — ее структуру. В этом прояв­ляется системный синтез.

Системный анализ и системный синтез неразрывно свя­заны друг с другом, они взаимно дополняются в системно-струк­турном исследовании.

При изучении движений в процессе развития системного анализа и синтеза в последние годы все шире применяется метод кибернетического моделирования — построение управ­ляемых моделей (электронных, математических, физических и др.) движений и моделей тела человека.

0_0_fff_100_0_0 r54 200px-Биомеханика2 biomehanika

Previous post

Органы и системы органов. Регуляция деятельности организма как системы

Next post

147. Влияние деятельности человека на биосферу. Нарушения кислородного баланса Земли. Загрязнение вод, почв. Сокращение видового многообразия. Охрана биосферы.

shalena29

shalena29