Механічна дія м‘язу проявляється як тяга, що прикладається до місць її прикріплення.

Сила тяги м‘язів залежить від сукупності механічних, анатомічних і фізіологічних умов.

Основною м е х а н і ч н о ю умовою, що визначає тягу м‘язу, є навантаження. Без навантаження на м‘яз не може бути її сили тяги. Навантаження розтягує м‘яз при його уступаючій роботі. Проти навантаження м‘яз виконує роботу, яку треба перебороти. З наростанням навантаження сила тяги м‘язів збільшується, але не безмежно. Навантаження може бути представлене вагою обтяження, а також її силою інерції і другими силами. Більше прискорення обтяження викликає більшу силу інерції. Отже, і при не дуже великому обтяженні, збільшуючи його швидкість, можна збільшувати навантаження, а, значить, і силу тяги м‘язу.

Рух ланок в кінематичному ланцюзі як результат прикладання сили тяги м‘язу залежить також від: а) закріплення ланок; б) співвідношення сил, що викликають рух, і сил опору; в) початкових умов руху. Прирізних умовах закріплення ланок в парі одна і та ж тяга приводить до неоднакових результатів – різним рухах ланок в суглобі. В біокінематичній парі може бути закріплена одна чи друга ланка, або дві будуть вільні чи закріплені (мал.19). відповідно виникають прискорення однієї з ланок, або обох ланок разом (зустрічні рухи), або з‘єднання буде фіксованим. Для двох суглобових м‘язів, не кажучи уже про багато суглобові, можливих варіантів набагато більше. Накінець, для ефекту тяги м‘язу особливо важливі початкові умови руху – положення ланок пари і їх швидкість (направлення і величина) в момент прикладання сили тяги м‘язу.

Із а н а т о м і ч н и х умов виявлення тяги м‘язу треба назвати будову м‘яза і його розташування (в даний момент руху). Фізіологічний поперечник м‘язу (площа розтину через всі волокна перпендикулярно до їх поздовжних осей) визначає сумарну тягу усіх волокон з урахуванням їх взаємного розташування. Від розташування волокон залежить і величина пружної деформації при розтягуванні всього м ‘яза, а значить, і величини пружних сил, що виникають. Розташування м‘язу в кожний момент руху визначає кут його тяги відносно кісткового важеля і величини розтягування, що впливає на величину моменту сили тяги м‘яза. При кутах, що відрізняються від прямого, крім обертальної є і та, що укріплює складова тяга м‘язу; зі збільшенням тієї, що укріплює, зменшується та, що обертає.

Ф і з і о л о г і ч н і умови прояву тяги м‘яза в основному можна звести до його збудження і втоми. Ці два фактори віддзеркалюються на можливостях м‘яза, підвищуючи або знижуючи його силу тяги.
Величина сили тяги м‘яза зв’язана з бистротою її поздовжньої деформації.
Зі збільшенням швидкості скорочення м‘яза при переборювальній роботі його сила тяги зменшується, при уступальній же роботі збільшення швидкості розтягування м‘яза збільшує його силу тяги. Це дуже важливо при швидких рухах.

В біокінематичному ланцюзі всі ланки так чи інакше взаємозв‘язані, тому в кожному конкретному випадку лише сукупність усіх факторів визначає результат роботи м‘язів в цілому.

3.2. Різновидність роботи м‘язів

Різновидність роботи м‘язів визначається зміною їх тяги і довжини.

Види роботи м‘язів (переборювальна, уступальна) визначає тільки характер зміни довжини всього м‘яза: скорочення, подовження чи збереження довжини. Для кожного з цих трьох випадків існує можливість трьох варіантів зміни сили тяги: збільшення, зменшення або збереження її постійною.

Типові різновидності роботи м‘язів

Під час збереження положення тіла має місце постійна ф і к с а ц і я (5), але є випадки, коли необхідне її посилення або ослаблення. Ізотонічний режим при рухах (2 і 8) практично не зустрічаються. На початку кожного активного руху завжди має місце р о з г і н, збільшення швидкості (3). Припинення рухів роботою м‘язів є наслідком їх г а л ь м у ю ч о ї роботи (7). Останні дві різновидності самі розповсюджені в рухах і заслуговують особливої уваги. В фізичних вправах (особливо швидкісно-силового характеру) уступальна робота одного і того ж м‘яза переходить в переборювальну. В цьому випадку більш повно використовуються сили пружної деформації. В складних діях один і той же м‘яз може не раз включатися в роботу, змінюючи при цьому його особливості (різноманітності).

Хоча робота м‘язів і проявляється тільки через їх тягу, особливості роботи в залежності від конкретних умов дуже різноманітні.

4. Групові взаємодії м‘язів

Дії м‘язів в біокінетичних ланцюгах в нормальних умовах ніколи не бувають ізольованими. М‘язи беруть участь в рухах групами, при складній взаємодії як між групами, так і всередині них.

4.1. Робочі і опорні тяги м‘язів

Р о б о ч і т я г и м‘язів (динамічна робота) обумовлюють виконання рухів, а опорні тяги м‘язів (статична робота) створюють необхідні умови для цього.

М‘язи, які виконують рухи рухомих ланок, забезпечують активні рухи, створюють р о б о ч і тяги. Ці м‘язи міняють свою довжину, скорочуються при переборювальній роботі і розтягуються при уступній.

Для виконання рухів як при опорі, так и без неї (літальні фази стрибка, бігу) необхідно створити опору для м‘язів, що працюють. Ланки тіла, що доторкаються до опори – опорні ланки, зберігають своє положення і зв’язок з нею (мал.,20) завдяки о п о р н и м тягам м‘язів. Це статична робота, що фіксує суглоби, але фіксуються і ті або інші ланки тіла, які створюють опору для м‘язів, що виконують динамічну роботу. Виходить в цілому свого роду фундамент для рухових ланок, що рухаються відносно одна одної і відносно опорних м‘язів.

Отже м‘язи працюють статично або динамічно. В рухах, які вимагають значних робочих тяг, звичайно бувають значними і опорні тяги. У зв’язку з тим , що нерідко статична робота така, що стомлює, нерідко статичні опорні тяги замінюються свого роду “опорними” динамічними тягами. В цих випадках опор-ні ланки не залишаються зовсім нерухомими, вони рухаються тільки з малими розмахами (коливання хребта при ході).

4.2. Біокінетично повнозвязний механізм

М‘язи, що оточують суглоб, функціонують, створюючи разом (спільно) функціональні групи: а) спільної дії – с и н е р г і с т и і протилежної дії – а н т а- г о н і с т и. Їх узгоджена тяга перетворює неодновісьовий суглоб в біомеханічно повнозвязний механізм з певним напрямком руху і швидкістю ланки.

Антагоністи виконують уступальну роботу: розтягуючись, вони гальмують рух. Якщо дія їх тяги стає рівною дії синергістів, то у випадку призупинення руху вони стають м‘язами-фіксаторами положення тієї ланки, до якого прикладена їх тяга.

Синергізм і антагонізм в роботі м‘язів відносні. Так, протилежно направлені складові м‘язів-синергістів можна розглядати як взаємно антагоністичні. В свою чергу, сумісна тяга синергістів і їх антагоністів забезпечує заданий ефект, значить, вони в певній мірі проявляють синергізм.

У багатовісьових суглобах управління рухом – перетворення механізму неповнозв‘язного (з багатьма можливими рухами) в повнозв‘язний ( з єдиним ру-хом) – здійснюється завдяки сумісній тязі синергістів (S₁, S₂), що визначають в основному направлення руху ланки з антагоністами (А₁, А₂), що, розтягуючись, напружуються, пригальмовують рухи (мал.21). Разом з синергістами вони визначають величину швидкості ланки. Антагоністи (як і сінергісти) звичайно мають направлення тяги під кутом один до одного. Тому складові їх тяги, направлені в протилежні сторони (Р_1, R_{2 і} Р₂ , R ₂) також приймають участь у визначенні напрямку руху.

Отже, рівнодіюча тяга синергістів- рушійна тяга (Д₁ + Д₂), а рівнодіюча тяга їх антагоністів – гальмуюча тяга (Т₁ + Т₂). Результат їх сумісної дії – тяга, що прискорює – визначає величину швидкості як вектора. Рівнодіюча усіх нормальних складових (перпендикулярних до направлення руху) – тяги, що направляють (Р₁ – Р₂ і R₁ – R₂) – визначають направлення швидкості як вектора. Усі функціональні групи м‘язів багатовісьового суглобу, змінюючи свої рухи, гальмуючі і направляючі тяги, управляють рухами. Неповнозв‘язний механізм суглоба завдяки узгодженій роботі функціональних груп м‘язів перетворюється в біодинамічний механізм (б і о м е - х а н і з м). Величину основних тяг можна постійно і цілеспрямовано змінювати. Це дозволяє безперервно змінювати направлення і швидкість рухів.

Вплив пружних і інерційних сил пояснює різне погодження тяги синергістів і антагоністів в коливальних рухах різної частоти, що повторюються. У повільних рухах робота м‘язів протилежної тяги чергується. М‘яз-антагоніст, напружуючись, гальмує рух і, зупинивши ланку, стає сінергістом, допомагаючи рухові у зворотню сторону. Зі збільшенням частоти рухів активність м‘язів зміщується в часі і поступово все більше співпадає.

Розподіл зусиль в групі м‘язів даного суглобу по ходу руху змінюється. Варто добавити, що практично неможлива абсолютно точна дозована величина тяги кожного м‘язу, швидкості зростання тяги, часу “включення” і “виключення” м‘язу. Тому завжди в тій чи іншій степені виникають неузгодженості тяг м‘язів, що являється одною із головних внутрішніх перешкод в управлінні рухами. Навчитися переборювати неузгодженість тяг м‘язів дуже непросто. Це одне із головних завдань при засвоюванні рухів, шлях до найбільшої економічності і точності рухів.

5. БІОМЕХАНІЧНА СИСТЕМА

Для вивчення опорно-рухового апарату (ОРА) людини як біологічної системи необхідно послідовно розглянути бідову цієї системи і її властивості. З точки зору біомеханіки ОРА – це біомеханічні ланцюги, що управляються (ланки і їх сполучення), оснащені групами м‘язів. Разом вони виконують рухи, що їх задають, як біомеханізм.