ВНЕШНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО СИСТЕМЫ СИЛЫ

Для того чтобы отнести силы к внешним или внутренним, надо установить прежде всего, относительно какой системы объектов эти силы рассматриваются. В биомеханике такой системой, естественно, считают тело человека. Но иногда бывает целесообразно расширить систему (например, велосипедист — велосипед) или ограничитьее(например, тело прыгуна в воду рассматривают как две связанные системы — верхнюю и нижнюю половины по весу тела. Тяги мышц, соединяющих эти системы, можно рассматривать как внешние дли них силы).

Внешние относительно системы силы — мера воздействия на нее

Объектов окружающей среды.

Внешние силы обладают особенностями, значение которых важно для понимания динамики. Они могут быть мысленно приложены к цент­ру тяжести системы как изменяющие его движение, могут изменять и ее кинетический момент, что невозможно для внутренних сил. В этом главный смысл разделения сил на эти группы (внешние и внутренние силы).

В числе внешних для тела человека сил будут рассмотрены: дистантные силы (тяжести) и контактные (силы веса и инерции внешних тел, сопротивления среды, реакции опоры, трения и упругой дефор­мации).

Сила тяжести и вес

Сила тяжести тела — это мера притяжения тела к Земле с учетом уменьшения силы притяжения вследствие суточного вращения Земли. Сила тяжести тела равна геометрической (векторной) сумме гравитационной и инерционной (центробежной) сил и при­ложена как равнодействующая всех сил тяжести частиц тела к его центру тяжести.

Все тела на Земле находятся в поле земного тяготения. Тело массы т притягивается Землей массы М с силою F по линии, соединяю­щей их центры масс.

Сила тяготения зависит только от масс и расстояния

.Для определения величины силы тяжести применяется стати­ческое измерение — по действию тела на площадку пру­жинных весов. Под действием силы тяжести тело само оказывает дав­ление на опору (нижнюю или верхнюю) — проявляется вес тела.

Вес тела (статический) — это мера его воздействия в покое на покоящуюся же связь (опору, подвес), как на препятствие, ме­шающее падению.

Рычажные весы с гирями не улавливают различие в весе, связанное с местоположением пункта взвешивания, посколькувес гирь изме­няется так же, как вес тела.

Вес тела равен его силе тяжести, но вес сила контактная, при­ложенная не к телу, а к опоре тела, сила же тяжести—дистантная сила, которая приложена к самому телу.

Для определения величины силы применяется также динами­ческое измерение — по ускорению свободно падающего тела (для технических расчетов принимают 981 см/сек), В разных пунктах Земли это ускорение различно, но в некоторых практических задачах это различие можно не учитывать. Для приближенных расче­тов (в учебных заданиях) его считают равным 9,8 или даже 10,0 м/сек.

Сила тяжести тела человека и вес удержи­ваемых им тел вызваны земным тяготением и поэтому служат для человека внешними силами.

Поскольку вес (как и сила тяжести) изменяется от ускорения тела, различают статический вес (тело покоится) и динамический вес.Последний есть геометрическая сумма статического веса и силы инер­ции при ускорении по вертикали. Например, при приседании или оттал­кивании силы инерции направлены против ускорения. Они или увели­чивают или уменьшают динамический вес тела (его общую силу дав­ления на опору).

На горизонтальной плоскости сила тяжести (G) вызывает опорную реакцию (R); обе силы взаимно уравновешены. На нак­лонной плоскости составляющие силы тяжести соответ­ственно вызывают опорную реакцию R_N и силу трения Т. Вне опоры сила тяжести вызывает у всех звеньев свободно падающего тела одинаковое ускорение, поэтому на взаимное расположение и относительное движение частей тела сила тяжести в полете не влияет. Поскольку тело не действует на опору, то нет веса — тело находится в состоянии невесомости.

Итак, сила тяжести тела действует: а) на опо­ру в покое — как статический вес; б) на опору пpи вертикальном ускорении—как динами­ческий вес и в) вне опоры — как причина уско­рения свободно падающего тела.

В положении на опоре силы тяжести либо проходят через оси суста­вов тела и тянут части тела вниз, либо действуют на плече силы тяжести (d) и обладают моментом относительно оси суста­ва — ai(,(g). Так же действуют на тело человека своим весом и внеш­ние тела, удерживаемые или приводимые в движение человеком. Стало быть, при опоре вес звеньев тела и отягощений всегда влияет на рас­положение и движение звеньев тела. Изменять статический вес внеш­них тел и своих частей тела человек не может, но и з м е н я т ь мо­менты сил тяжести, а также динамический вес можно и иногда нужно — в зависимости от задачи движения и конк­ретных условий.