Биомеханикалық жүйе.

Қозғалыс өрекетіне тікелей катысы бар мүіпелер мен тканьдар жиынтыгын адам денесінің биомеханикалық жүйесі (БМЖ) деп атайды. Биомеханикалық жүйеге мыналар жатады: орталық нерв жүйесі, нервтің өткізгііп жолдары, сүйек және оны өзара байланыстыруіпы аппарат, бұлшык. ет жүйесі, Сонымен, биомеханикалық жүйе дегеніміз басқарылатын жүйеге жатады. Ал кибернетика көзқарасы тұргысынан қарастырганда, баскарылатын жүйе дегеніміздің өзінің мынадай тетіктері болуы шарт: баскарушы аппарат, іске асырушы аппарат, ақпарат жетқізетін қаналдар

Енді басқарылатын-жүедегі негізгі бөлшектердің кызметін қарастырайык- Ең алдымен баскарушы аппарат козғалыстың (әрекет) жоспарын (багдарламасын) жасайды да, ол жоспар жөніндегі мәліметті іске асырушы аппаратка жеткізеді. Сөйтіп қозғалыс іске асырылады. Осыдан кейін іске асырылған қозғалыс нәтижесі бағдармен салыстырылады.

Қозғалысты (әрекетті) іске асырып, атқарушы аппарат козғалыс механикасын қалыптастырады. Қозғалысты басқарушы аппарат пен оны іске асырушы аппарат екеуінін, арасындагы озара байланыс ақпарат жеткізіп, хабарлаушы жүйе арқылы іске асырылады.

Тақырып: Қозғалыстың механикалық сәйкестігі.

Дәрістің жоспары:

1) Адам қозғалысының мақсатқа сәйкестігі.

2) Табиғи күшті қозғалыс.

3) Механикалық қозғалысты жетілдіру.

1) Адам қозғалысының мақсатқа сәйкестігі.

Адам қозгалысының мақсатқа сәйкестігі ете күрделі, және алуан түрлі болуы баскару жүйесіндегі нерв клеткаларының өте көптігіне (12-18 миллиард) байланысты. Сол сияқты мұндағы әрбір нерв клеткасының өзі өте күрделі және жогары кұрлысты жүйеге жатады. Инженердің кезқарасымен алганда, нерв

клегкасы дегеніміз-өте шагын (супер миниатюр) электронды-есептеу машинасы (ЭВМ). Қазіргі кезде аса күрделі компьютерлерді қолданганның өзінде бір гана нерв клеткасын жоспарлап, оның үлгісін жасап Іпыгарудың өзі-өте қиын жүмыс. Аумағының аса мардымсыз шагын екендігіне қарамай, бір нерв клеткасы осы заманғы электронды-есептеу машинасының жұмыс өнімділігіне тең қызмет атқарады.

Қазіргі нерв клеткаларының (нейрондардың) компьютер сияқты жұмыс істеу принцип! белгісіз. Жұмыс істеу кезінде нерв клегкалары өдетте күрделілігіөртүрлі қүрлымды-қызмет жүйесіне бірігеді. Бір рана нерв клеткасы бір мезгілдің өзінде өзімен көршілес 200 шамасындай нерв клеткаларымен байланысып, өрект жасай алады. Ал орталық нерв жүйесінде (ОНЖ) оның шамасы милиардтап саналады. Осыншама үйлесімді байланыс нөтижесінде адамның басқару жүйесінің мүмкіндігіне шек жоқ деуге болады.

Адамның биомеханикалық жүйесінде (БМЖ) нерв -бүлшық ет жүйесі және сүйекті жалгастырып байланыстырушы аппарт атқарып іске асырушыға жатады.

Биомеханикалык, системадағы (жүйедегі) гікелей байланыс каналын орталықтан тебетін нервтер қүрастырады, ондай нервтер мидың үлкен жарты шарларынан баасталады да, ықшамқозгаушыда, іске асырушы аппараттын қозгау бірлігінде (ДЕ) аяқталады.

Кері байланыс каналы отралықкд қарай тебетін талшық болып табылады, ол талшық көру мүшесі, есту мүшесі, сезіну мүшесі, механикалық қасиеттері бар рецепторлар сияқты хабарлаушы рецепторлардан басталады да, орталық нерв жүйесінде аяқталады. Кері байланыс каналынын, негізгі элемент! - хабарлаушы - рецептор жалпы оқырмандарга таныс көру, есту және сезіну рецепторларынан басқа, бұлшық еттерде буындарды байланыстырушы сіңір тарамыстарда толып жатқан механорецепторлар бар. Хабарлаушы осы механорецепторлар дене бөліктері қозғалысының механикалық ерекшеліктерін және бүлшық ет аппаратының күй-жайын сезініп біліп отырады. Атап айтқанда, олар күш мөлшерін, жылдамдық шамасын, қозгалыс траекториясын қабылдайды жөне басқарушы жүйеге жеткізіп отырады.

Адамда жөне жоғары сатыдары жануарларда қозгалысты басқару мынадай жалпы іске асады (2-кестені қараңыз). Сальто деп аталатын өте күрделі қозгалыс әрекетін басқару процесін қарастырайық. Мұндай қозгалысты бақару міндеті мынадай:адам секіріп көтерген күйінде ауада айналуы және қайтадан тік аягымен жерге түсуі тиіс. осы қозғалысты қалай жасау керегі женінде баяндау, оны жасап көрсету мөліметтері,

қозгалыстың жалпы параметрлері жөніндегі ақпарат көру және есту мүшелері арқылы басқару аппаратына, атап айтқанда, бағдарлау аппаратына 5 жетеді, сол басқару аппаратында болашақ қозгалыстың герең жоспар жасалады. Мысалы, секіру айналу және жерге қайтадан тік түсу жан-жақты жоспарланады. Қозгалысты іске асыру алдына о л жөніндегі хабар (бағдарлама) тікелей тура байланыс канал 8 бойынша іске асырушы аппаратқа (бұлшық еттерге) жетеді. Осыдан кейін қозгаушы бұлшық еттер іске қосылады да, адам секіреді, ауада айналып, жерге аяғымен тік түсе алмай, етпетінен түсті дейік. Қозғалысты орындау сәтінде жаттығудың механикалық сипаттамасы кері байланыс каналы? Жөне 6 бойынша басқару аппаратына жетеді. Нақты айтсақ, арнаулы құрылымға 3 және 4 жетеді, сол жерде нақты қозгалыс механикасы оның жоспарланып бағдарланган нұсқаусымен салыстырылады. Нақты қозгалыс пен оның бағдарланыпжоспарланған нұсқаусы екеуінің арасында сәйкессіздік байқалса, басқару аппараты түзету енгізеді. Мысалы, ондай түзету бойынша, қозгалыс нәтижесінде "төтраяқтап" екпеттей түспей аяғына тік түсуі тиіс. осылайша басқару аппараты енгізген түзету жаттығуды қайталау кезіиде пайдаланылады. Биомеханика л ық жүйенің (БМЖ), басқару процесінін. және сыртқы фактор ларының күрделілігіне байланысты өдетте багдарланып жоспарланңанмен салыстырганда нақты қозғалыстың өзі нашар болады.

Сол қозғалысты көп рет қайталауга, уақытқа, енгізілген коррекцияга байланысты қозгалыс та жоспарга сай түзеліп жақсара бастайды. Осы лай та эр жолга қайталиу, механорецепторлар (6) өкелген хабарга сәйкес енпзілгеп түзету нәтижесінде жаттыгу ғана жақсарып қоймайды, сопымен қатар оның багдарламасы да жетіле түседі. Бара-бара қозгалыс автоматтан күЙге көшеді. Мұның магынасы мынадай: түзету үшін кебінесе қозғалыстын мехаыикалық параметр! жөніндегі дәл информация пайдаланылады, ондай хабар ішкі кері байланыс каналы (6) бойынша келеді. Сөйтіп, козгалыс сапалы түрде басқарылудан автоматты түрде орындалатындай қалыпқа кешеді.

Сонымен қозгалыстың жаңа түрін игерудің алгашқы кезіндебасқарудағы негізгі қызметті кері байланыс (7) каналы атқарады. Ол байланыс каналы бойынша көру, есту және сезіну хабаршылары көмегі арқылы қозгалыстың механикалық сипаттамасы жөніндегі нақтыга жуық информация орталық нерв жүйесіне беріледі. Ол байланыс каналы ортада (10) үзіліп қалатындай көрінеді, сондықтан ол сыртқы кері байланыс каналы деп аталады.

ҚОЗРЯЛЫСТЫҢ жетіле түсуі жөне автоматты қальшқа көшуі ішкі кері байланыс каналының (6) іс-өрекетімен байланысты болады, ол байланыс каналы қозгалыстың механикалық сипаттамасы жөніндегі нақты да дәл ақпаратты жеткізеді, мұны арнаулы хабарлаушы - механорецепторлар (2) қабылдайды. Негізінен ішкі байланыс каналын пайдаланып басқару кезінде бұлгыык еттердіңөзіне төн сезімталдық пайда болады. Ондай сезімгалдық спортшыларға белгілі. Мысалы, суды, жолды, снарыдты сезіну осындай қасиетке жатады. Музыкангтың инструмент!, суретшінің қылқаламды сезінуі де осындай сезімге байланысты болады.

2) Табиги күшті қозгалыс.

Биодинамика табиги денелердің, сыртқы күштердің әсерінен болатын қозгалысты зерттейтін механиканың бөлімі. Био-Динамиканың негізгі қаридалары И. Ньютонның үш заны түрінде тұжырымдалып, есеп шыгаруга қажетті теңдеулері мен теоремалары сол зандардың салдары ретінде алынады. Динамиканың бірінші заңы бойынша: күш эсер етпеген жағдайда өрбір дене өзінің тынышгық күйін немес бірқалыпты түзу сызықты қозгалысын сақтап қалады; бастапқы күйін өзгерту үшін оган басқа материялық денелер өсер етуі керек. Екінші заң бойынша: күш (F) эсер еткенде массасы m материялық нүктенін алатын үдеуі (w), түсірілген күшке тура пропорционал жөне сол күш эсер еткен багытпен бағыттас болады:

mw=F

Үшінші заң бойынша екі материялық нүкте бір - біріне шама жагынан тең, бағыты жағынан қарама - қарсы күштермен эсер етеді. "Эсер" жөне "қарсы өсер" деп аталатын бұл күштер бір түзудің бойымен багытталады және әр түрлі денелерге түсіріледі. Бұл негізгі заңдарға күш әсерінің тәуелсіздік зақы қосылады, Бұл заң бойынша денеге бірнеше күш эсер еткенде өр куштің тудыратын үдеуі оның өрқайсысы жеке эсер еткенде тудыратын үдеуге тең, ал (1) теңдеудегі F сол күштердің тең өсерлі күші болады. Динамикада екі типтегі есепгер қарастырылады. Бірінші типтегі есептерде дененің қозғалысын біле отырып, оған өсер ететін күштер анықталады.

Мұндай есепке планеталардың И.Кеплер ашқан қозғау зандылықтарыиа сүйене отырып, И. Ньютонның бүкіл өлемдік тңртылыс заңын ашуы мысал бола алады. Техникада мұндай есептер дененің қозгалысын шектейтін басқа денелерге, яғни механикалық байланыстарға түсірілетін күштерді анықтауда кездеседі. Динамиканың негізгі есебі болып саналатын екніші типтегі есептерде денеге өсер етуші күштер бойынша дененің

қозгалу зандылыры анықталады. Мүндай есептерді Іпешкенде бастапқы шарттарды, ЯРНИ қозгалыс басталар кезіндегі дененің орны мен жылдамдыгын білу қажет. Бұл есептер қатарына снарядтың зеңбірек оқтыгыннан шығар кездегі жылдамдыры мен оган ұшу кезінде өсер ететін күіптер (ауырлық күші мен ауаның кедергісі) бойынша снарядтың қозғалу заңын табу, ваганняң салмагы мен рессордың серпімділік күшінің шамасы бойынша оның тербеліс заңын анықтау сияқты есептер жатады. Динамиканың есептері дифференциалдық түрде жазылган қозгалыс тендеулерінің көмегімен шешілед. Қозғалыс геңдеулері жүйеге эсер етуші күшті,қозгалган жүйенің инерттілігін керсететін шаманы және жүйенің кеңістіктегі орнын немесе оның бөліктерінің жылдамдыгын анықтайтын параметрлер арасындағы байланысты тағайындайды. Жеке материялық нүкте үшін бұл теңдеу динамиканың 2-заңы, ягни (1) өрнектегі векторлық теқдеу түрінде беріледі. Қатты денелер мен басқа да механикалық жүйелердің қозгалысын өрнектін дифференциялдық теңдеулер динамиканың 2-және 3-зандарының салдары ретінде алынады.

Механика жүйенің қозгалысын зерттеуде динамиканың 2- жөне 3- зандарынң салдары ретінде алынатын динамиканын, жалпы теормалар жиі қолданылады. Бұл теоремалар козғалыстың басты динамикалық сипаттамаларының арасьшдағы байланыстарды анықтайды; сонымен қатар қарастырылагын қүбылыстың практикалық маңызды бөлігін беліп алып, жеке зерттеуге мүмкіндік береді. Олардың қатарына қозгалыс мөлшері моментінін және жүйенің кинетикалық энергиясының өзгеруі жөніндегі теоремалар жатады. қозғалыс тендеулрін тек Ньютон зандарын пайдаланып қана емес, динамиканың жалпы принциптерінен шыгатын салдар ретінде де жазуга болады. Бұл принциптер қатарына механиканың вариациялык принцип!, Д' Аламбер принцип! және Др Аламбер - лагранж принциптері жатады. Инерциялык санақ жүйесіндегі (қ. Санак, жүйесі) денелердің қозғалысы гана (1) теңдеу түрніде өрнектеледі. Ал инерциялық емес санақ жүйелеріндегі денелердің қозгалысыен (1) теқдеумен ернектеу үшін F күшіне инерциялық күштерді қосу керек. Мұндай есептер жер бетіндегі қозгалатын денеге Жердіңөз осінен айналуының әсерін ескергенде жөне қозгалыстағы объектілерге (кемелер, самолеттер, ракеталар т.б.) орнагылған приборлар мен қондыргылардың, ҚОЗРӘЛЫСЫН зерттегенде пайда болады.

Күш өсеріндегі дененің қозралысын жалпылама зерттеумен қатар, динамикада гироскоп теориясы.қозғалыстың орынықтылық теориясы, соқкы теориясы сияқты дербес мөселелер де қарастырылады. Зерттелетін объектінін қасиетіне

қарай динамика материялық нүкте динамикасы, серпімді жөне пластикалык, деформацияланатын денелер динамикасы, сұйық пен газ динамикасы (к,. Гидродинамика, Аэродинамика, Газ динамикасы) деп бірнеше тарауларга бөлінеді. Динамика тәсілдерін нақтылы объектілерге қолдану нөтижесінд аспан механикасы, сыртқы баллистика самолет жене ракета динамикасы т.6. механиканың салалары пайда болады.

Ньютон зандарына негізделген динамиканы классикалық динамика деп атайды. Кез келген дененің (микробелшектерден басқа) жарық жылдамдыгынан темен жылдмадықтағы қозғалысының зандылықтарын ашатын классикалық динамиканың төсілдері жаратылыс тану мен техникада маңызыды орын алады. Жарык, жылдамдығына жуық жылдамдықпеы к.озғалған дененің қозгалысы салыстырмалық теориясында, ал өте ұсақ бөлшектердің (микробөлшектердің) қозғалу зандылыгы кванттық механикада қарастырылады

3) Механикалық қозғалысты жегілдіру.

Қозгалысты жетілдіру ілімі түрғысынан қарастырғанда шексіз болып көрінеді. Қозғалыс процесін осылайша жетілдіру кезінде барган сайын өрекеттің, қозгалыстың мақсатқа сөйкес те дел багдарламасы қалыптаса береді.

Сонымен ұзақ жаттыру нөгижесінде спорт саласындагы керсеткіштің жақсара түсуі негізінен қозғалыс багдарламасын жетілдіруге жөне басқару тиімділігін арттыруға байланысты болады. Осыған орай сенімді түрде мынаны айтуга болады: спорг техникасына, ұзаққа созылган шеберлікке қатысты мидагы үлкеы жарты шараларда қозралыс багдарламасы түрінде өзіые тән материалдық субсграт қалыптасады. Кибернетика көзқарасы тұргысынан алып қарастырган кезде қозгалысты басқаруды жетілдіру, бүлшық ет аппаратының мөлшері дегеніміз - биомеханикалық бағдарламаны динамикалық түргыдан іске асыру, бул кезде коррекцияның (түзету енгізудің) ролі шешуші болады, Түзету енгізу үздіксіз жүргізіледі, оның жиілігі секундына 6 реттен 18 ретке дейін жетеді және ол санадан тәуелсіз іске асыру, бұл кезде коррекцияның (гүзету енгізудің) ролі шешуші болады. Түзету енгізу үздіксіз жүргізіледі, оның жиілігі секундына 6 реттен 18 ретке дейін жетеді жоне ол санадан төуелсіз іске асады.

Н.А. Бернштейн, П.К. Анохин, К. Прибрам, Л,В. Чхайдзе сиякты совет жөне шетел ғалымдарды қозгалысты баеқару мәселесіне әртүрлі түсінік береді. Ондай түсініктердің бәрі дерлік өзара ұқсас жөне жақын болып келеді.

Қозгалысты басқару принцип! жене оның механизм! жөнінде айтарлықтай практикалық маңызы бар. Қазіргі кезде

арнаулы электрон ды ренажерлер, электромеханикалық тренажерлер жасалып, іске қосылды. Ондай құралдар күрделі қозгалыстар жасауды тез үйретеді, дене шыныктыру, өндіріс жөне клиника саласында қозгалысты жетілдіруге мүмкіндік береді.