Локтевой сустав как рычаг
РЫЧАГИ В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Введение
Организм человека – очень сложный «механизм». В нем можно найти, в том числе, и простые механизмы с точки зрения физики. Оказывается, все суставы в теле человека – это рычаги. Именно они помогают нам быть подвижными и выполнять огромное количество движений. А значит, чтобы мы долго могли оставаться физически молодыми, нужно знать, где они, как работают. И самое главное, как сделать так, чтобы они служили нам долго и хорошо. Давайте разберемся, что же такое рычаг, кто его изобрел, где они в теле человека и как работают.
Цель работы — исследование рычага как механизма в теле человека.
Задачи:
1. Найти и изучить информацию по теме проекта.
2. Изготовить продукт проекта – модель рычага, на нем изучить принцип действия сустава.
3. Найти и изучить рычаги в теле человека.
4. Создать презентацию по теме проекта и выступить на окружной конференции, а также перед одноклассниками при изучении этой темы на уроке физики.
5. Создать буклет с упражнениями для укрепления суставов и мышц.
Глава 1. История создания рычага.
Человек стал использовать рычаг ещё в доисторические времена, интуитивно понимая его принцип. Такие инструменты, как мотыга или весло, применялись, чтобы уменьшить силу, которую необходимо было прикладывать человеку. В пятом тысячелетии до нашей эры в Месопотамии применялись весы, использовавшие принцип рычага для достижения равновесия. Позже, в Греции, был изобретён безмен, позволивший изменять плечо приложения силы, что сделало использование весов более удобным. Около 1500 года до н. э. в Египте и Индии появляется шадуф (колодец с «журавлём»), прародитель современных кранов, устройство для поднимания сосудов с водой.
Неизвестно, пытались ли мыслители тех времён объяснить принцип работы рычага. Первое письменное объяснение дал в III веке до н. э. Архимед, связав понятия силы, груза и плеча. Закон равновесия, сформулированный им, используется до сих пор и звучит так: «Усилие, умноженное на плечо приложения силы, равно нагрузке, умноженной на плечо приложения нагрузки, где плечо приложения силы — это расстояние от точки приложения силы до опоры, а плечо приложения нагрузки — это расстояние от точки приложения нагрузки до опоры». По легенде, осознав значение своего открытия, Архимед воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!»
Рис. 1: Гравюра из «Журнала механики», изданного в Лондоне в 1842 году, изображающая Архимеда, переворачивающего Землю с помощью рычага.
Глава 2. Рычаги
2.1. Устройство и принцип действия рычага
Рычаг (рис.1) — твёрдое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. На практике роль рычага могут играть палка, доска, лом и т.п. Любой рычаг имеет точку опоры и плечо. Плечо силы – кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует сила. Обозначается буквой l.
Условие равновесия рычага: рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.
Рис. 2Рис. 3
Именно это правило равновесия рычага и вывел Архимед (рис.3). Рычаг используется для получения большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече). Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие. Прикладывая к длинному рычагу некоторую силу, можно другим концом рычага поднимать груз, вес которого намного превышает эту силу.
Это означает, что используя рычаг, можно получить выигрыш в силе.
2.2. Типы рычагов
По строению можно выделить рычаги трех типов:
В рычаге первого типа (рис.4) точки приложения сил лежат по разные стороны от точки опоры. Одна из сил пытается вернуть рычаг по часовой стрелке, другая — против часовой стрелки. Для того, чтобы получить выигрыш в силе, нужно, чтобы плечо, к которому приложена сила, было длиннее плечо нагрузки. Рис. 4
В рычаге второго типа (рис.5) обе точки приложения сил лежат по одну сторону от точки опоры и груз имеет меньше плечо. Чтобы поднять груз, необходимо направить силу вверх. Примеры таких рычагов — тачка, лом.
Рис. 5
В рычаге третьего типа (рис.6) обе точки приложения сил лежат по одну сторону от точки опоры, но тяжесть имеет большее плечо. При этом нужно прикладывать силу, превышающую груз. Пример такого рычага — ложка.
Рис. 6
Глава 3. Рычаги в теле человека
Но какую роль играет рычаг в теле человека? Разбиение тела человека на звенья позволяет представить их как механические рычаги, потому что все эти звенья имеют точки соединения, которые можно рассматривать как точки. Рычажными механизмами в скелете человека являются почти все кости, имеющие некоторую свободу движения: кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опоры — первый позвонок), фаланги пальцев. Основными рабочими мышцами руки являются бицепс и трицепс. Когда человек поднимает одной рукой предмет, бицепс сокращается, а трицепс удлиняется.
3.1. Голова человека
Ось вращения черепа проходит через сочленение черепа с первым позвонком (рис.7). Спереди от точки опоры на коротком плече действует сила тяжести головы, позади – сила F тяги мышц и связок, прикрепленных к затылочной кости.
Рис. 7
3.2. Нога человека
Действие стопы при подъеме на полупальцы (рис.8). Опорой рычага в этом случае служит головка плюсневых костей. Преодолеваемая сила – вес тела, приложена к таранной кости. Мышечная сила, осуществляющая подъем тела, передается через ахиллово сухожилие и приложена к выступу пятки.
Рис. 8
3.3. Рука человека
Почему человеческая рука представляет собой столь совершенный рычаг? (рис. 9) На первый взгляд этот рычаг может показаться, напротив, весьма несовершенным. Под действием силы двуглавой мышцы рычаг-рука поднимает груз, находящийся на ладони. Точка приложения силы Fнаходится на расстоянии ОВ = 3 см от точки опоры (от локтевого сустава), а точка приложения силы тяжести Р — на расстоянии ОС = 30 см. Условие равновесия для рассматриваемого рычага имеет следующий вид: FOB= РОС. Отсюда следует, что F= Р ( ) = 10 Р. Таким образом, чтобы удержать груз, необходимо усилие мышцы, в десять раз превышающее силу тяжести груза. Не говорит ли это о несовершенстве руки-рычага?
Рис. 9
Легко сообразить, что такое устройство руки-рычага является как раз весьма совершенным. То, что мы проигрываем здесь в силе, не имеет особого значения, — мышца обладает достаточно большой силой. Зато очень важно то, что, проигрывая в силе, мы выигрываем в других отношениях.Небольшое сокращение длины мышцы позволяет в данном случае осуществить значительное перемещение ладони с грузом (мы можем поднять груз даже к плечу). Кроме того, мы выигрываем в скорости перемещения. Мышцы не могут очень быстро сокращаться. К счастью, при таком рычаге этого и не требуется, поскольку скорость перемещения ладони с грузом оказывается в 10 раз больше скорости сокращения мышцы. Итак, проигрывая в 10 раз в силе, мы во столько же раз выигрываем в длине и скорости перемещения груза. Вообразим на минуту, что мышца была бы прикреплена, например, в середине лучевой кости. Такой рычаг позволял бы нам удерживать и поднимать в 5 раз более тяжёлые грузы. Но зато мы бы в 5 раз проиграли в высоте и скорости подъёма. Если сейчас мы можем поднять груз за одну пятую секунды, то в рассматриваемом случае нам потребовалась бы для этого целая секунда. К тому же, какими поистине уродливыми сделались бы наши конечности! Кому нужен выигрыш в силе, если он достигается ценой утраты подвижности, свободы перемещений, изящности строения тела? Именно потому, что природа предпочла проиграть в силе, наши конечности оказались столь совершенными рычагами.
Глава 4. Укрепление суставов и мышц
Но каким бы совершенным не был человек, нужно стремиться поддерживать это совершенство. Для этого всего лишь требуется выполнять определенный комплекс упражнений, а самое главное – правильно питаться и вести здоровый образ жизни!(рис.10)
Всем нам известны важные функции суставов, которые обеспечивают движение и полноценную жизнь. Физические упражнения помогают укрепить Рис. 10 суставы, защитить от преждевременного старения (износа). Некоторые упражнения даже способны снять или уменьшить суставную боль. Если выполнять упражнения для укрепления суставов ежедневно, то улучшится состояние мышц, связок, сухожилий вокруг сустава, которые будут поддерживать сам сустав и делать его сильным, здоровым, защищённым. Предлагаю вашему вниманию комплекс упражнений для укрепления мышц и суставов. Я уверена, что эти упражнения вам знакомы. Внимание! Есть противопоказания, нужно посоветоваться с врачом.
Заключение
Природа создала человека совершенным с точки зрения физики, а конкретно использования рычага. Нам, людям, остается только брать у природы все самое ценное и важное. В результате такой работы сегодня ученые разработали универсальные, очень удобные протезы для людей (рис.10, 11): руки и ноги. Они сегодня настолько совершенны, что их сложно отличить от настоящих.
Рис. 10Рис. 11
И в робототехнике используются знания о строении суставов человека, что позволяет создать роботов, не отличимых от людей (рис.12).
Рис. 12
Разработаны специальные упражнения по укреплению мышц, но зачем их выполнять? Дело в том, что если вести ленивый образ жизни, то могут возникнуть проблемы со здоровьем, а укрепление именно таких мышц особенно необходимо. А главное, ученые и врачи доказали, что двигательная активность стимулирует развитие умственных способностей человека, а значит, помогает лучше учиться!
Подводя итог всему выше сказанному, можно сделать вывод о том, что все поставленные задачи работы были решены:
Я подобрала необходимую информацию по теме
Нашла рычаги в теле человека и исследовала их
Сделала модель сустава и изучила его
Нашла упражнения для укрепления суставов и мышц.
Цель достигнута. Мою работу можно использовать на уроках физики при изучении темы «Простые механизмы» в 7 классе. Продолжением и углублением данной работы может стать исследование влияния нагрузки на работу мышц и суставов человека. Для себя я сделала такой вывод: чтобы быть в хорошей физической форме, нужно систематически выполнять упражнения для суставов и мышц.
Библиографический список
Генденштейн Л. Э. «Физика. 7 класс» — М.: Мнемозина, 2012 — 255 с.
2. Рычаг/ [Электронный ресурс] // Интернет — сайт «ВикипедиЯ» Режим доступа https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D1%8B%D1%87%D0%B0%D0%B3
3. Рычаги и маятники в теле человека / [Электронный ресурс] // Интернет – сайт «Биофайл» Режим доступа https://biofile.ru/bio/16186.html
4. Простые механизмы и применение: рычаг, равновесие сил на рычаге / [Электронный ресурс] // Интернет – сайт «Надо5» Режим доступа https://www.nado5.ru/e-book/prostye-mekhanizmy-rychag
5. Упражнения для укрепления суставов / Электронный ресурс // Интернет – сайт «Излечим все» Режим доступа https://izlechimovse.ru/uprazhneniya-dlya-ukrepleniya-sustavov
14
Просмотров работы: 12338
Источник
Всё о единоборствах
Армбар (англ. аrmbar) – это один из вариантов болевого приема. В смешанных единоборствах он наиболее известен под название «Рычаг локтя». Этот вид удержания широко распространен в грэпплинге, джиу-джитсу, самбо, дзюдо и т.д.
Армбар пользуется особой популярностью и любовью среди бойцов ММА. Это обусловлено тем, что он прост по технике исполнения, но очень эффективен в поединке. Как показывает статистика ММА, высокий процент побед спортсмены одерживают именно за счет рычага локтя.
Способы исполнения армбара
В боевых искусствах представлено несколько вариантов выполнения этого удержания. Как правило, отличия заключаются лишь в позиции, из которой осуществляется прием. Рассмотрим подробнее пошаговое исполнение болевого приема из различных положений.
Рычаг локтя из положения «Лежа на спине»
В большинстве случаев именно из этой позиции исполняется такое болевое удержание. Последовательность выполнения приема такова:
- Оппонента необходимо повалить на канвас, чтобы он лежал лицом вверх. Затем сесть на него сверху. При этом нужно обеими руками удерживать предплечье соперника таким образом, чтобы ладонь смотрела вверх.
- Согнуть свои ноги в коленях и зажать между ними руку и локоть соперника.
- Расположить ноги так, чтобы они проходили через грудь оппонента. При этом важно не допустить момента, при котором противник смог бы согнуть руку в локте.
- Начать тянуть кисть соперника на себя, одновременно приподнимая свое тело вверх.
Выполнять этот прием стоит медленно, иначе существует вероятность перелома руки. При подаче сигнала соперником боец обязан в тот же миг прекратить давление.
Армбар из позиции «Лежа на животе»
По технике исполнения рычаг локтя из положения «Лежа на животе» схож с классическим исполнением приема, однако отличия все же имеются.
- Соперника нужно повалить на мат, чтобы он лежал лицом вниз. Вытянуть в бок одну руку оппонента и лечь на него сверху перпендикулярно его телу.
- Максимально плотно прижать руку противника к собственной груди, не давая возможности оппоненту ее согнуть.
- Начать медленно прогибаться в спине назад (по принципу «мостика»), оказывая давление на руку соперника своими животом и грудью.
При исполнении этого варианта удержания следует обращать внимание на то, чтобы противник не вывернулся и не встал на колени.
Аrmbar из позы «Лежа на боку»
Удержание из положения «Лежа на боку» аналогично по технике исполнения приему из позиции «Лежа на спине». Главное отличие заключается в том, что исполнитель удержания осуществляет техническое действие, лежа на боку. При этом ногами он захватывает шею соперника. Таким образом, этот вариант болевого удержания представляет собой комбинацию болевого (давление на локоть) и удушающего (давление на шею) приемов. Для того, чтобы оппонент не смог высвободиться из этой западни, исполнителю следует плотнее к своей груди располагать его руку, и удерживать шею коленями, а не голенью.
Болевое удержание из положения «Лежа на лопатках»
Исполнение армбара из этой позиции является весьма неожиданным поворотом поединка для противника. Как правило, такой захват осуществляется, когда один боец лежит на лопатках, а другой – в стойке.
- Исполнитель находится в позиции «Березка». Обеими руками он обхватывает одну руку оппонента и плотно прижимает ее к своей груди.
- Одной ногой он обхватывает шею оппонента, а другой – корпус.
- Медленно начинает тянуть руку соперника на себя, а ногами пытается повалить противника на канвас.
- После того как оппонент упал, атакующий продолжает исполнение удержания как при классическом варианте.
Для того, чтобы эффективнее выполнить прием, ноги следует всегда держать в полусогнутом состоянии.
Обратный армбар
Это техническое действие является следствием неудачного удержания из позы «Лежа на спине». В основном оно применяется, когда противнику удалось развести руки исполнителя при осуществлении классического рычага локтя. Его отличительной чертой является то, что атакующий не разгибается и не откидывается назад, а наоборот сгибается в пояснице. При этом он опирает руку соперника на свое плечо и начинает сильно давить на нее в области локтя.
Виртуозы рычага локтя
В мире смешанных единоборств можно выделить множество достойных спортсменов, которые одерживали победы в поединках при помощи этого болевого удержания. Одними из лучших исполнителей рычага локтя считаются выходцы из муай-тай и вольной борьбы. На протяжении многих лет яркими приверженцами рычага локтя в мужском дивизионе признан Деметриус Джонсон, а в женском – Ронда Раузи.
Источник
Рычаг локтя
Дзюдзи-гатамэ (Удэ-Хисиги-Дзюдзи-Гатамэ), также иногда используется взаимозаменяемо с терминами рычаг локтя, перекрестный рычаг локтя или прямой рычаг локтя, является официальной техникой в Кодокан дзюдо. Английское слово «bar» используется в понятии для обозначения растянутой руки соперника, в то время как японское слово «jūji » ссылается на визуальное сходство с болевым номер 10, описанным в кандзи. Слово jūji также можно найти в «jūjika», что означает «крест». Как правило, выполняющий прием боец фиксирует запястье руки противника, хватая его и сжимая колени вместе. В начале выполнения приема одна из ног помещается поперек груди противника, икра второй ноги пересекает лицо оппонента, а бедра должны плотно прилегать к подмышке, после чего рука соперника фиксируется между бедрами, а локоть наводится на бедро или бедра. При удержании запястья оппонента на груди атакующего с мизинцем на грудной кости и большим пальцем, смотрящим вверх, исполнитель замка может легко растянуть руку и чрезмерно растянуть локоть соперника. Атакующий способен еще больше усилить давление на локтевой сустав, выгнув свои бедра против локтя. Эта техника используется в схожих с грэпплингом боевых искусствах, например, как бразильское джиу-джитсу, кэч-рестлинг, дзюдо, джиу-джитсу, самбо и шут-рестлинг, а также является одним из самых распространенных способов выигрыша в матчах по смешанным боевым искусствам.
Летящий рычаг локтя
Летящий рычаг локтя или Тоби-Дзюдзи-Гатамэ являющийся версией дзюдзи-гатамэ и выполняющийся из верхней стойки. Не в Ги обычно он применяется, когда у противника есть воротник. Крепко держась за шею и руку противника, исполняющий прием боец ставит одну из своих голеней напротив талии соперника и наклоняется к противнику; в то же время атакующий раскачивает ногу и входит в типичную позицию дзюдзи-гатаме. Также может быть выполнено немного измененный вариант этого приема. Вместо того, чтобы начать движение, поместив голень напротив талии соперника, нижняя нога может быть направлена через пространство между рукой и туловищем противника с коленом, обычно расположенным близко к подмышке соперника. Преимущество этого варианта приема заключается в том, что бедра атакующего бойца более тесно взаимодействуют с плечами его оппонента, что делает выполнение рычага локтя куда более легким. Тем не менее, недостатком этого варианта является то, что связанный с ней риск получения травмы увеличивается из-за увеличения высоты атакующего над ковром и почти вертикального угла наклона относительно земли. В Ги этот прием может быть выполнен без необходимости в удержании шеи. При ненадлежащем выполнении эта техника может позволить противнику увильнуть и занять выгодную позицию. Летящий рычаг локтя считается одним из наиболее визуально эффектных суставных замков, но он является редкостью из-за связанного с ним риска попадания в плохое положение.
«Вертолетный» рычаг локтя
«Вертолетный» рычаг локтя является немного другой версией рычага и представляет собой сочетание рычага локтя и томоэ нагэ, также используется в борьбе, дзюдо и джиу-джитсу. Когда атакующий стоит перед противником, он схватывает обе руки и падает назад, заставляя соперника наклониться вперед. Затем атакующий боец кладет ноги на живот или бедра противника и поднимает его ногами вверх. Хватая одну из рук противника, атакующий сбрасывает одну из своих ног (с той стороны, где фиксируемая рука оппонента). Это приводит к тому, что противник переворачивается и падает с приземлением на удерживаемую руку, вытянутую атакующим.
Санкаку-гатамэ
Санкаку-гатамэ или треугольный рычаг локтя представляет собой дзюдзи-гатамэ, выполненное с позиции «санкаку». Берущий свое происхождение из дзюдо он обычно используется, когда не работает шимэ. Это довольно эффективная техника в поединках, поскольку рука противника становится открытой во время защиты санкаку-дзимэ, а его внимание сосредоточено на остановке удушения.
Нюансы болевого приема рычаг локтя
Источник