АНАТОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИКЛИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ

ХОДЬБА

Ходьба является одним из основных естественных видов перемещения тела в пространстве. Она представляет собой сложное, разновременно симметричное, циклическое движение, связанное с отталкиванием тела от опорной поверхности и перемещением его в пространстве. При ходьбе в работе принимает участие почти весь двигательный аппарат, а также системы, регулирующие и обеспечивающие е! о деятельность (нервная, сердчено-сосудистая, дыхательная и др.).

Характерной особенностью ходьбы является то, что тело никогда не теряет связи с опорной поверхностью, опора попеременно происходит то на одну, то на другую ногу. Время, в течение которого с поверхностью опоры соприкасается только одна нога, называется одноопорным периодом. Кратковременный момент, когда вынесенная вперед конечность уже касается опоры, а находящаяся сзади еще не отделилась от нее, называется двухопорным периодом.

При ходьбе имеет место повторяющееся нарушение и восстановление равновесия тела. Перемещение тела в пространстве происходит за счет использования внешних и внутренних сил, действующих на организм человека. В результате преодолевающей работы мышц при отталкивании от опорной поверхности телу сообщаются толчки, направленные вверх и вперед. Однако движения тела носят плавный характер, который зависит от того, что толчки сглаживаются под влиянием инерции тела, а также благодаря амортизационным свойствам опорно-двигательного аппарата. Сила тяжести тела имеет самое непосредственное значение для его поступательных движений. При переходе из положения стоя к ходьбе первый момент движения обычно связан с выдвижением туловища вперед. В результате этого вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, выносится за переднюю границу площади опоры и равновесие г ела нарушается. Тело в силу своей собственной тяжести начинает падать и таким образом несколько продвигается вперед. При вынесении одной ноги вперед создается новая площадь опоры и равновесие восстанавливается. Во время дальнейшего движения тело выводится из равновесия при каждом вынесении вперед ноги.

Отталкиваясь при ходьбе от опоры, тело встречает равное и противоположно направленное ее сопротивление, без которого ходьба была бы невозможна. Если силу этого сопротивления разложить на составляющие, то одна из них, зависящая от жесткости почвы, будет направлена вертикально, а другая, зависящая от трения между ее поверхностью и нижней поверхностью стопы, — горизонтально. Если жесткость почвы или трение незначительны, ходьба крайне затруднена. Например, ходить по глубокому рыхлому снегу трудно из-за его ничтожной жесткости, а по льду — из-за незначительного трения.

Площадь опоры при ходьбе периодически изменяется. В одноопорный период площадь опоры наименьшая, так как она представлена лишь площадью соприкосновения стопы одной ноги с опорной поверхностью. В период двойной опоры площадь опоры увеличивается, поскольку состоит из площади опорных поверхностей обеих стоп и площади пространства, заключенного между ними. Однако следует иметь в виду, что в двухопорный период тело опирается не на всю подошвенную поверхность стоп, а лишь на пятку одной ноги и носок другой. Равновесие при ходьбе неустойчивое. Степень устойчивости тела различна: в одноопорный период она очень мала, а в двухопорный — довольно значительна.

Как сложное движение, ходьба состоит из нескольких простых движений, в основе которых лежит попеременное сгибание и разгибание нижних конечностей и их звеньев (рис. 168). Движение одной ноги при ходьбе получило название одиночного шага. При ходьбе тело поочередно опирается то на одну, то на другую ногу. Значит, одна нога, на которую происходит опора, будет опорной ногой, а другая, которая в этот момент переносится вперед, — свободной (или переносной) ногой. Работа мышц на опорной ноге сильно отличается от работы мышц на свободной ноге. Одиночные шаги постоянно повторяются в определенной последовательности, в результате весь двигательный акт при ходьбе можно разделить на отдельные циклы.

Циклом ходьбы является двойной шаг. Он состоит из двух одиночных шагов, один из которых совершается одной ногой, а другой — другой ногой. После каждого двойного шага части и звенья тела приходят по отношению друг к другу в исходное положение.

В зависимости от особенностей работы двигательного аппарата и положения опорной или свободной ноги по отношению к вертикали, опущенной из ОЦТ тела, каждый одиночный шаг может быть разделен на фазы, каждую из которых нередко называют простым шагом. Когда опорная нога находится впереди от вертикали, опущенной из ОЦТ тела, положение называется передним шагом опорной ноги (или фазой передней опоры). Если опорная нога находится сзади от указанной вертикали, то говорят о заднем шаге опорной ноги (или фазе задней опоры). Между фазами передней и задней опоры существует момент вертикали опорной ноги, который характеризуется тем, что

продольная ось опорной ноги совпадает с вертикалью, опущенной из ОЦТ тела. Аналогичным образом одиночный шаг свободной (переносной) ноги разделяют на: задний шаг свободной ноги (или фазу заднего шага), передний шаг свободной ноги (или фазу переднего шага) и момент вертикали свободной ноги.

Таким образом, по своей структуре каждый двойной шаг состоит из двух одиночных шагов и четырех простых шагов. Между тем по пройденному расстоянию двойной шаг состоит только из трех простых шагов, так как происходит «наложение» простого шага одной ноги на простой шаг другой ноги, т. е. одно и то же расстояние как бы проходится два раза.

Движения верхней конечности при ходьбе происходят вперед и назад. Они состоят из заднего маха и переднего маха. Верхнюю конечность, находящуюся в положении заднего маха, условно называют задней рукой, а находящуюся в положении переднего маха — передней рукой. Между передним и задним махами верхней конечности можно выделить момент вертикали, когда продольная ось верхней конечности и вертикальная ось туловища совпадают.

В различные фазы ходьбы работа двигательного аппарата человека имеет свои особенности.

Передний шаг опорной ноги. В этой фазе продольная ось вынесенной вперед опорной ноги находится спереди от вертикали, опущенной из ОЦТ тела. Опора первоначально происходит на обе конечности, так как по времени передний шаг опорной ноги и задний шаг свободной ноги совпадают. Опорная нога опирается на пятку, при этом тело испытывает передний толчок.

Сила тяжести направлена вниз, строго перпендикулярно к опорной поверхности, а сила реакции опоры имеет косое направление, соответствующее продольной оси опорной ноги. Если силу реакции опоры разложить на ее составляющие — вертикальную и горизонтальную, то горизонтальная составляющая будет направлена назад, что, естественно, несколько затормаживает поступательное движение тела.

В фазу переднего шага опорной ноги возникает значительное плечо силы тяжести, которое зависит от ширины шага. В результате этого момент силы тяжести тела превосходит момент силы реакции опоры. Однако падения тела не происходит, так как производимое другой ногой толчковое движение сообщает телу дополнительный импульс и оно какой-то промежуток времени движется по инерции. По мере перемещения свободной ноги ОЦТ тела смещается кпереди, и вертикаль, опущенная из него, переходит в пределы опорной поверхности.

В начале фазы передней опоры нога хотя и выпрямлена, но не закреплена в коленном суставе, поэтому она ставится на опору несколько согнутой. Выпрямление ее в коленном суставе, а также разгибание в тазобедренном происходят отчасти пассивно под действием инерции тела, совершающего поступательное движение. Амортизации переднего толчка способствуют суставные хрящи и внутрисуставные связки коленного сустава, а также активное напряжение мышц (особенно четырехглавой мышцы бедра).

Своеобразное движение совершается стопой опорной ноги. Происходит как бы перекатывание ее с пятки на носок (рис. 169). Оно осуществляется преимущественно пассивно под действием инерционных сил, сообщаемых телу при поступательном движении. В начале фазы, при приземлении на пятку, сокращенными оказываются мышцы передней поверхности голени; они способствуют закреплению голеностопного сустава. При перекатывании стопы на носок эти мышцы выполняют уступающую работу, плавно опуская стопу на опорную поверхность. В этот момент в работу включаются задняя и наружная группы мыши голени. Их работа носит преодолевающий характер. Обе группы мышц имеют проксимальную опору. Напряжение мышц подошвенной поверхности стопы, а также длинной малоберцовой и передней большеберцовой мыши увеличивает высоту сводов стопы. Разогнутое положение коленного сустава обеспечивается напряжением четырехглавой мышцы бедра (преимущественно ее бедренными головками), которая выполняет уступающую работу при дистальной опоре. Несколько напряжены мышцы задней поверхности бедра и ягодичной области (рис. 170).

Момент вертикали опорной ноги. В этой фазе стопа соприкасается с опорой всей своей подошвенной поверхностью, нога выпрямлена в коленном и тазобедренном суставах. Продольная ось ее совпадает с вертикалью, опущенной из ОПТ тела, которая, пересекая поперечные оси тазобедренного, коленного и голеностопного суставов, проходит через середину площади опоры. Моменты силы тяжести и силы реакции опоры уравновешены. Напряжение мышц-сгибателей и разгибателей нижней конечности наименьшее, так как положение ее звеньев сохраняется пассивно под действием силы тяжести и сил инерции. Основная нагрузка падает на мышцы туловища, удерживающие его вертикальное положение, а также на мышцы, поддерживающие своды стопы.

Следует указать на специфическую работу мышц, отводящих бедро опорной ноги. Они функционируют при дистальной опоре и своим напряжением препятствуют опусканию таза в сторону свободной ноги. Наибольшее значение из этих мышц имеют средняя и малая ягодичные мышцы, а также напрягатель широкой фасции.

Задний шаг опорной ноги. Эта фаза является наиболее важной, так как в конце ее за счет сокращения мышц нижней конечности совершается так называемый задний толчок, сообщающий телу дополнительный импульс, необходимый для поступательного движения вперед.

В период заднего шага опорной ноги заканчивается перекатывание с голы, опора со всей подошвы переходит на носок. Площадь опоры при ном резко уменьшается. Действие силы тяжести направлено перпендикулярно вниз, а силы реакции опоры — вверх, вдоль оси опорной ноги. По мере перемещения свободной ноги вперед, которое совершается синхронно с задним шагом опорной ноги, общий центр тяжести тела смещается кпереди. В результате этого возникает плечо силы тяжести. Когда момент силы тяжести становится больше момента силы реакции опоры, равновесие тела нарушается, и оно под действием силы тяжести спускается на выставленную вперед свободную ногу. Горизонтальная составляющая равнодействующей силы реакции опоры способствует поступательному движению, увеличивая скорость перемещения тела.

При заднем толчке происходит сгибание в голеностопном суставе, разгибание в коленном и тазобедренном суставах. В этих движениях участвуют мышцы-сгибатели стопы и пальцев (мышцы задней и наружной поверхности голени, мышцы подошвенной поверхности стопы). Под действием силы тяжести предварительно происходит пассивное разгибание в плюснефаланговых и межфаланговых суставах, в результате чего мышцы-сгибатели пальцев стопы несколько растягиваются, что создает условия для усиления их действия во время толчка. В коленном и тазобедренном суставах основная нагрузка падает на мышцы-разгибатели голени (четырехглавую мышцу бедра), и разгибатели бедра (в основном на большую ягодичную и большую приводящую мышцы), которые сокращаются при дистальной опоре и производят работу преодолевающего характера. Напряжение мышц, отводящих бедро, к концу фазы уменьшается, так как с постановкой свободной ноги на пятку начинается двухопорный период, и таз принимает горизонтальное положение.

3адний шаг свобод н о й ноги. После заднего толчка опорная нога теряет связь с опорной поверхностью и становится свободной (или переносной) ногой. Маховое движение, совершаемое свободной ногой, играет важную роль в поступательном перемещении туловища и переносе всей тяжести тела на опорную ногу.

При заднем шаге свободной ноги происходят разгибание в голеностопном и сгибание в коленном и тазобедренном суставах, осуществляемые соответствующими группами мышц. Это способствует ее свободному переносу мимо опорной ноги и уменьшает момент ее инерции.

Мышцы свободной ноги, в отличие от опорной, работают при проксимальной опоре. Маховое движение совершается в тазобедренном суставе. Центр тяжести свободной ноги находится под местом ее опоры (тазобедренным суставом), поэтому маховое движение совершается по инерции под влиянием сил, возникающих при заднем толчке.

Работа мышц направлена преимущественно на сохранение положения звеньев свободной конечности. Основная нагрузка приходится на сгибатели бедра (подвздошно-поясничную мышцу, прямую мышцу бедра, портняжную, гребенчатую мышцы), которые работают при проксимальной опоре. Мышцы ягодичной области и напряга гель широкой фасции расслаблены. Мышцы задней поверхности бедра (двуглавая мышца бедра, полусухожильная и полуперепончатая мышцы), производящие сгибание голени, напряжены. Они удерживают голень в согнутом положении. Мышцы наружной и задней поверхностей голени расслабляются, а мышцы передней поверхности, производящие разгибание стопы, напрягаются.

Момент вертикали свободной н о г и. В этой фазе продольная ось свободной ноги совпадает с вертикалью, опущенной из ОЦТ тела, нога оказывается как бы подвешенной в области тазобедренного сустава. Мышечные группы, находящиеся в состоянии сокращения, те же, что и в предыдущей фазе. Сгибание в тазобедренном и коленном суставах, а также разгибание в голеностопном суставе свободной ноги являются тем более необходимым, что таз наклоняется в сторону свободной ноги, и если бы она была выпрямлена, она задевала бы за опорную поверхность носком стопы.

Передний шаг свободной ноги. В течение этой фазы движение бедра замедляется, в то время как в коленном суставе происходит разгибание и голень продолжает перемещаться кпереди. Сгибатели бедра максимально напряжены, так как они удерживают на весу всю нижнюю конечность, вынесенную вперед. К ним присоединяется четырехглавая мышца бедра, которая, сокращаясь, разгибает голень в коленном суставе, производя баллистическую работу. К концу переднего шага свободной ноги напряжение четырехглавой мышцы бедра ослабевает, что способствует амортизации переднего толчка при постановке ноги на опорную поверхность. В голеностопном суставе происходит небольшое сгибание стопы, так что в момент приземления та находится под прямым углом к продольной оси голени. Тонус сгибателей и разгибателей стопы повышен, что придает жесткость 'тотальному звену конечности.

В таком положении нога ставится на опорную поверхность пяткой и становится опорной ногой. На этом заканчивается полный цикл движений нижних конечностей при ходьбе. Таким образом, при ходьбе на нижних конечностях работают все группы мышц, напряжение и расслабление которых последовательно чередуются. Движения опорной и свободной нот строго синхронны. Так, одновременно с задним шагом опорной ноги совершается передний шаг свободной ноги, а с задним шагом свободной ноги —- передний шаг опорной ноги. Такое согласование движений достигается за счет сложной координации работающих мышц, в основе которой лежит рефлекторная деятельность нервной системы. Согласно исследованиям А. С. Витензон (1975), проведенным с учетом динамических, кинематических и электрофизиологических параметров ходьбы, работа мышц-разгибателей в тазобедренном и коленном суставах, направленная на перемещение ОЦТ тела, определяет основную часть локомоторной синергии, в то время как работа сгибателей имеет преимущественно коррекционный характер, регулируя положение или движение сегментов нижней конечности; сочетание же различных видов работы мышц-разгибателей проксимальных и дистальных отделов конечности обеспечивает плавное перемещение ОЦТ при ходьбе. Эти данные подтверждают последовательность работы указанных групп мышц при ходьбе.

ОЦТ тела перемещается не по прямой, а испытывает колебания, что заметно как при рассмотрении тела в профиль, так и при рассмотрении его спереди или сверху. Во время двухопорного периода положение центра тяжести всего тела наиболее низкое. Наоборот, в одноопорном периоде оно наиболее высокое, особенно в момент вертикали опорной ноги.

Колебания ОЦТ тела в стороны связаны с перемещением на опорную ногу всей массы тела, благодаря чему траектория ОЦТ тела проходит непосредственно над площадью опоры. Чем ходьба быстрее, тем эти колебательные движения меньше, что объясняется выравнивающим влиянием инерции тела. Максимум смешения О ЦТ тела в сторону наблюдается в момент вертикали опорной ноги. Эти колебания увеличиваются, если нога ставится далеко от линии направления движения. Сравнивая колебания ОЦТ тела в сторону с вертикальными колебаниями, нетрудно заметить, что они совпадают во времени.

Движения туловища при ходьбе разнообразны. Кроме основного поступательного движения вперед это колебания в вертикальном и поперечном направлениях, % также поворот и скручивание туловища вокруг вертикальной оси и некоторый наклон его кпереди. Амплитуда вертикальны? колебаний туловища достигает 4—6 см. Она может быть больше или меньше в зависимости от положения опорной ноги в момент вертикали. Гели во время непосредственного нахождения туловища над опорной ногой она несколько сгибается в коленном суставе, то движения носят более плавный характер (по крайней мере при рассмотрении в профиль). Наоборот, если опорная нога в момент пер гикали остается выпрямленной, то движения туловища вверх и вниз будут более значительны Другой причиной, способствующей увеличению вертикальных колебаний туловища, являются особенности движения стопы, которая может производить более резкий или более плавный толчок, направленный кверху.

Движения туловища вперед и назад вокруг поперечной оси тазобедренных суставов при обычном шаге малозаметны. Они сводятся к тому, что во время заднего шага опорной ноги туловище несколько наклоняется назад, я во время переднего шага — вперед. В момент вертикали и в двухопорный период продольная ось туловища при обычной ходьбе проходит через фронтальную плоскость, т. е. оно располагается вертикально

Скручивание туловища заключается в том, что его верхний и нижний отделы, о положении которых можно судить по плечевому и тазовому поперечным диаметрам, в течение переднего и заднего шагов опорной ноги находятся под углом друг к другу, т. е. движутся в противоположных направлениях Скручивание туловища самым непосредственным образом связано с движениями пояса верхних конечностей и таза.

Таз при ходьбе производит движения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей сагиттальной, вертикальной и поперечной. Эти движения происходят на фоне общего поступательного перемещения тела вперед. Движения вокруг сагиттальной оси заключаются в том, что таз опускается в сторону свободной ноги Если его поперечный диаметр в двухопорный период располагается горизонтально, то в одноопорный период он наклонен в сторону свободной ноги. Сравнивая положение тазового и плечевого поперечных диаметров по отношению друг к другу, можно обнаружить, что только в двухопорный период они лежат в параллельных горизонтальных плоскостях, в одноопорный период они расходятся на стороне свободной ноги и сближаются на стороне опорной ноги. Это движение связано с тем, что на стороне свободной ноги таз в силу своей тяжести несколько опускается, несмотря на напряжение мышц туловища и нижней конечности противоположной стороны.

Г а б о т а мышц туловища при ходьбе обусловлена его вертикальным положением, а также скручиванием, происходящим имеете е движением верхних конечностей. В фазе переднего шага опорной нот происходит поворот туловища в сторону опорной ноги. При этом сокращаю 1С» внутренняя косая мышца живота (со стороны опорной ноги) и наружная косая мышца живота (со стороны свободной нот). В момент вершками опорной ноги напрягаются мышцы передней и задней поверхностей туловища (косые мышцы живота, прямая мышца живота, квадратная мышца поясницы и мышца, выпрямляющая туловище), которые удерживают их в вертикальном положении. Особенно заметно напряжение мышцы, выпрямляющей туловище, на стороне свободной ноги, которое препятствует опусканию таза. При заднем шаге опорной ноги сокращаются мышцы передней стенки живота, особенно прямая мышца живота, то препятствует сильному наклону чела назад.

Работа мышц пояса верхних конечностей и свободной верхней конечности при обычной ходьбе незначительна. Верхние конечности движутся в противоположных направлениях но отношению к одноименным нижним конечностям. Благодаря этому уменьшается поворот туловища вокруг вертикальной оси. При движении руки кпереди сокращаются передние группы мышц плеча и предплечья, а при движении кзади — задние группы мышц этих областей. Эта работа мышц регулирует и усиливает маятникоподобные движения свободной верхней конечности, что, впрочем, возможно даже в результате только попеременного сокращения передней и задней частей дельтовидной мышцы.

При быстрой ходьбе работа мышц верхней конечности значительно увеличивается. особенно при спортивной ходьбе, когда руки не только производят резкие движения кпереди и кзади, но и несколько отведены в стороны, а пояс верхней конечности приподнят.

Когда при обычной ходьбе движение плеча кпереди заканчивается, перемещение предплечья и кисти еще продолжается, гак что рука в переднем махе оказывается несколько согнутой. Наоборот, при заднем махе происходит полное разгибание предплечья в локтевом суставе до момента, когда локтевой отросток локтевой кости упирается в дно локтевой ямки плечевой кости. Движение руки в локтевом суставе обеспечивается поочередным сокращением сгибателей и разгибателей предплечья. Нагрузка на эти мышцы невелика, так как в движениях верхней конечности существенную роль играет сила инерции.

Пояс верхних конечностей также участвует в движениях свободной верхней конечности. При переднем махе он движется вперед за счет сокращения большой и малой грудных и передней зубчатой мышц, при заднем махе работают трапециевидная, ромбовидная мышцы, а также широчайшая мышца спины. Движения пояса верхних конечностей становятся более заметными, если ограничить движения свободных верхних конечностей, заложив их, скажем, за спину. Если же фиксировать и пояс верхней конечности, то вращательные движения туловища вокруг вертикальной оси увеличатся. Движения каждой верхней конечности не только уменьшают при ходьбе эти вращения, но также имеют значение для удержания его симметричного положения.

Наиболее существенными характеристиками ходьбы человека являются длина шага и теми — частота шагов.

Длина шага может быть самой различной. У взрослого человека она равняется примерно 75 см. У детей до 9-легнего возраста длина шага в 2 Уг раза больше длины стопы, в возрасте от Я до 14 лет — в 2 '% раза, а в более позднем возрасте — более чем в 3 раза.

Число шагов в минуту при обычной ходьбе равно приблизительно 100—120, т. е. один шаг длится примерно ^]/₂ сек. При быстрой ходьбе возможно увеличение числа шагов до 150 и лаже до 170 в минуту. При темпе 190—200 шагов в минуту обычная ходьба переходит в бег.

От длины шага и от скорости ходьбы зависит время протекания отдельных фаз движения. При увеличении длины шага и постоянном темпе последовательность фаз сохраняется, но соотношение их несколько меняется (Н. В. Баскакова, А. С. Витешон, 1975). Длительность опорного периода (двухопорного и опоры на всю стопу) уменьшается, а длительность фаз свободной, переносной, ноги, опоры на пятку и носок возрастает. Последовательность движения в суставах нижних конечностей также остается без изменений, тогда как угловые характеристики меняются. С увеличением длины шага во всех фазах ходьбы увеличивается размах движений в тазобедренном суставе (преимущественно за счет разгибания); в коленном суставе наибольшее увеличение угла сгибания имеет место в фазе свободной ноги, а в голеностопном суставе — в конце опорного периода. Наибольшая электроактивность мышц наблюдается в середине и в конце опорного периода, что приводит к повышению жесткости ноги при отталкивании от опорной поверхности. С увеличением темпа ходьбы длительность фаз уменьшается, особенно двухопорного периода и опоры на всю стопу. В меньшей мере сокращается длительность переносного периода, фазы опоры на носок и на пятку. Активность мышц-разгибателей в коленном и тазобедренном суставах усилена в большей мере в первой части опорного периода (передний шаг опорной ноги), активность задней группы мышц голени — в период, вертикали опорной ноги, активность сгибателей преимущественно на стыке опорного и переносного периодов двойного шага.

При очень высоком темпе ходьбы в период вертикали опорной ноги увеличивается электроактивность передней большеберцовой мышцы и наружной широкой мышцы бедра.

Описанный тип обычной ходьбы имеет разновидности, при которых движения, производимые отдельными частями тела, могут быть несколько иными.

Таким образом, при ходьбе вверх по лестнице очень большая нагрузка по преодолевайте силы тяжести падает на сгибатели стопы, разгибатели голени и бедра. Мышцы, выпрямляющие туловище, напряжены во всех фазах ходьбы, В связи с этим ходьба вверх по лестнице довольно утомительна. Большая нагрузка на мышцы ведет к учащению и затруднению дыхания,

Ходьба вниз полестнице. При ходьбе вниз по лестнице, а также по наклонной плоскости сила тяжести способствует перемещению тела вперед и вниз, увеличивая скорость поступательного движения. Туловище несколько отклонено назад, так что ОЦТ тела проецируется ближе к задней границе площади опоры. Приземление свободной ноги происходит на передний отдел стопы, а затем на всю подошву; стопа перекатывается с носка на пятку при уступающей работе мышц-сгибателей стопы и пальцев. Это позволяет в значительной мере использовать амортизационные свойства нижней конечности и уменьшить передний толчок.

Опорная нога ставится на нижнюю ступеньку выпрямленной и принимает на себя тяжесть всего тела. При вынесении свободной ноги вперед опорная нога под влиянием силы тяжести и силы инерции сгибается в коленном и тазобедренном суставах. В этот момент мышцы передней поверхности бедра и ягодичной области выполняют уступающую работу, противодействуя силе тяжести. Свободная нога разгибается в коленном и тазобедренном суставах пассивно под действием собственного веса. Основная нагрузка хотя и значительно меньшая, чем при ходьбе вверх по лестнице, падает на мышцы опорной ноги. Больше других напряжены четырехглавая мышца бедра (в фазе заднего шага опорной ноги) и разгибатели стопы (в фазе переднего шага опорной ноги). Движения рук такие же, как и при обычной ходьбе.

БЕГ

Бег, как и ходьба, сложное, локомоторное, разновременно-симметричное, циклическое движение, связанное с отталкиванием тела от опорной поверхности и быстрым его перемещением в пространстве.

Длина шага при беге обычно связана с его скоростью и зависит главным образом от силы и направления толчка, длины нижних конечностей и других факторов.

Между бегом и ходьбой имеется и сходство, и существенное различие. Действующие силы, цикл движений, фазы движений нижних конечностей и их последовательность, а также движения туловища и верхних конечностей при беге те же, что и при ходьбе. Одним из основных отличий бега от ходьбы является отсутствие при беге двухопорного периода и наличие фазы попета. При беге опора происходит то на одну, то на другую ногу, а в фазе полета тело совсем не имеет соприкосновения с опорной поверхностью. Таким образом, главная особенность бега состоит в чередовании опорных и безопорных положений тела. Отталкивание при беге производится с большей силой и под более острым углом к опорной поверхности (рис. 175), что обусловливает более быстрое передвижение тела.

Взаимодействие внешних и внутренних сил при беге имеет некоторые особенности. Если сила тяжести оказывает свое влияние на тело бегуна во всех фазах бега, то сила реакции опоры в связи с наличием фазы полета — только в опорные периоды. По данным Н. А. Бернштейна, вертикальная составляющая реакции опоры при беге часто превышает удвоенный вес тела бегуна. При этом большое значение имеет характер опорной поверхности: чем больше сила трения при взаимодействии подошвы с опорной поверхностью, тем эффективнее отталкивание. При беге большое значение имеет сила сопротивления среды, возрастающая при увеличении скорости бега Площадь опоры при беге значительно меньше, чем при ходьбе, так как она представлена лишь площадью опорной поверхности стопы в каждый из моментов соприкосновения ее с грунтом.

ОПТ тела совершает вертикальные и поперечные колебания. Наиболее высокое положение он занимает в фазе полета, а наиболее низкое — в момент вертикали опорной ноги (рис. 176). Размах колебаний ОПТ тела может достигать 10—12 см. Колебания ОПТ тела в правую и левую стороны могут быть меньше, чем при ходьбе. Колебания всего тела вверх и вниз, а также в стороны и даже вокруг продольной оси тела при беге также могут быть менее выражены, чем при ходьбе. 'Эти колебания сглаживаются под влиянием инерции тела, которая при беге проявляется в большей мере, чем при ходьбе. Поэтому если рассматривать бегущего человека в профиль, то перемещение тела будет казаться более параллельным по отношению к опорной поверхности.

Поскольку сопротивление среды при беге увеличивается с нарастанием скорости и бега, для уменьшения ее затормаживающею действия должно быть уменьшено лобовое сопротивление тела, что достигается изменением наклона туловища. При беге на короткие дистанции угол наклона туловища больше и составляет 55—60°, а при беге на длинные дистанции — меньше и равен 75—80°.

Те фазы движения ног, которые были описаны при анализе ходьбы, относятся 1акжси к бегу (рис. 177). Вместе с тем здесь есть и некоторые особенности.

Некоторое выпрямление опорной ноги в коленном суставе происходит к моменту вертикали, и только к концу заднего шага, т. е. в момент заднего толчка, она полностью разгибается в коленном и тазобедренном суставах. При отталкивании от опорной поверхности мышцы включаются в работу не одновременно, а последовательно: вначале происходит разгибание в тазобедренном суставе, затем в коленном и, наконец, сгибание в голеносгопном.

В фазах свободной ноги после отталкивания наблюдается сильное сгибание голени, которая при этом может находиться по отношению к бедру под углом меньше прямого, что способствует уменьшению момента инерции ноги, облегчению и ускорению ее переноса из положения заднего шага свободной ноги в положение переднего шага свободной ноги. Перенос свободной ноги происходит за счет движения в тазобедренном суставе, которое совершается под действием сил инерции, а также в результате баллистической работы мышц-сгибателей бедра: цодвздошно-поясничной мышцы, напрягателя широкой фасции и частично четырехглавой мышцы бедра. Напряжение последней, как уже отмечалось, играет важную роль при постановке ноги на опорную поверхность.

При беге нога может приземляться на пятку, на носок и даже на наружный край переднего отдела стопы. Приземление на пятку чаще наблюдается при беге на длинные дистанции, а на носок — при беге на короткие дистанции. Каждый из этих видов приземления имеет свои достоинства и недостатки. При приземлении на пятку сильнее противоотдача и недостаточно используются амортизационные свойства нижней конечности, но вместе с тем нагрузка на мышцы, особенно на мышцы задней поверхности голени, меньше. При приземлении на носки больше пластичность движений, меньше противоотдача от толчка в фазе переднего шага опорной ноги; для амортизации толчка в значительной мере используется упругость сводов стопы и эластичность мышц. Однако такое приземление требует большого напряжения мышц-сгибателей стопы и пальцев, которое можно сохранять в течение короткого промежутка времени. Нагрузка на эти мышцы сильно возрастает, так как они сокращены и в фазе переднего шага опорной ноги, и в фазе заднего шага (при толчке). Они расслабляются только во время переноса ноги кпереди. При приземлении на носок шаг короче, чем при приземлении на пятку, так как во втором случае вынесенная вперед нога к большей мере разогнута в коленном суставе и поэтому стопа сильнее выносится вперед, чем в первом случае.

Приземление на наружный край переднего отдела стопы возможно лишь в том случае, когда спортсмен во время фазы полета успевает расслабли, мышцы голени и стопа принимает несколько супинированное положение перед приземлением.

При беге по сравнению с ходьбой иная постановка стоп. При беге они сIлинии олп/1.е к средней линии тела, что уменьшает колебания ОЦТ 1ела и стороны, параллельно друг другу и даже могут быть обращены носками несколько внутрь. Такое положение их позволяет в большей мере использовать для толчка все мышцы задней поверхности голени и подошвенной стороны стопы, в том числе и длинный сгибатель большого пальца, который по подъемной силе значительно превосходит другие мышцы, составляющие глубокий слой мышц задней поверхности голени.

При беге более отчетливо, чем при ходьбе, выражена перекрестная координация рук, что способствует уменьшению скручивания туловища. Руки движутся при беге с большей амплитудой и сильно согнуты в локтевых суставах. В период заднего маха они полностью не разгибаются, как при ходьбе (согнутые руки в связи с уменьшением момента инерции легче переносить). Такое положение рук в локтевом суставе поддерживается напряжением мышц-сгибателей предплечья, которые работают при проксимальной опоре. Напряженными оказываются также мышцы сгибатели кисти и пальцев, удерживающие пальцы кисти в согнутом положении. Движения свободной верхней конечности вперед и назад (сгибание и разгибание) происходят при поочередном напряжении мышц-сгибателей и разгибателей плеча. Нагрузка на эти мышцы гораздо больше, чем при ходьбе.

Движения туловища при беге такие же, как и при ходьбе. При переднем шаге опорной ноги оно наклоняется кпереди, во время полета выпрямляется. Наклон кпере.ди происходит при уступающей работе мышц задней поверхности туловища, а выпрямление — при преодолевающей работе тех же мышц. Характер отталкивания, особенности переноса свободной йоги, наклон туловища, специфическое положение рук — все это приводит к тому, что нагрузка на мышцы при беге по сравнению с ходьбой сильно возрастает При беге функционируют те же группы мышц, что и при ходьбе, по работа их более напряженная.

Значительная нагрузка на мышцы при беге способствует повышению обмена веществ в организме, усилению дыхания и кровообращения. При беге на короткие дистанции бегун обычно делает 2—3 дыхательных движения или же бежит с задержкой дыхания. Задержка дыхания и фиксация грудной клетки имеют при этом положительное значение для работы верхних конечностей, так как обеспечивают жесткую опору для мышц. Одной из причин снижения скорости в середине короткой дистанции могут быть дыхательные движения грудной клетки с большой амплитудой.

Бег способствует развитию преимущественно мышц нижних конечностей, вырабатывает координацию движений, положительно влияет на кровообращение и дыхание.