Muskelarbete och styrka

Den huvudsakliga egenskapen hos muskelvävnad som bildar skelettmuskler är kontraktilitet, vilket leder till en förändring i muskellängd under påverkan av nervimpulser. Muskler verkar på benen i hävstänger som är sammankopplade med leder. I detta fall verkar varje muskel på leden i endast en riktning. I en enaxlig led (cylindrisk, blockformad) sker benhävstängernas rörelse endast runt en axel, så musklerna är placerade i förhållande till en sådan led på båda sidor och verkar på den i två riktningar (flexion - extension; adduktion - abduktion, rotation). Till exempel, i armbågsleden är vissa muskler flexorer, andra är extensorer. I förhållande till varandra är dessa muskler, som verkar på leden i motsatta riktningar, antagonister. Som regel verkar två eller flera muskler på varje led i en riktning. Sådana muskler, som är vänskapligt inriktade i verkningsriktningen, kallas synergister. I en biaxiell led (ellipsoid, kondylär, sadelformad) är musklerna grupperade enligt dess två axlar, runt vilka rörelser utförs. I en kulled, som har tre rörelseaxlar (en multiaxiell led), ligger musklerna intill varandra från flera sidor och verkar på den i olika riktningar. Till exempel har axelleden muskler - flexorer och extensorer, som utför rörelse runt frontalaxeln, abduktorer och adduktorer - runt sagittalaxeln och rotatorer - runt den longitudinella axeln (inåtgående - pronatorer och utåtgående - supinatorer).

I en grupp av muskler som utför en viss rörelse kan vi urskilja de huvudmuskler som tillhandahåller den givna rörelsen, och hjälpmusklerna, vars hjälproll anges av själva namnet. Hjälpmusklerna modellerar rörelsen och ger den individuella egenskaper.

För musklernas funktionella egenskaper används indikatorer som deras anatomiska och fysiologiska tvärsnitt. Det anatomiska tvärsnittet är storleken (arean) av tvärsnittet vinkelrätt mot muskelns längdaxel och som passerar genom magen i dess bredaste del. Denna indikator karakteriserar muskelns storlek, dess tjocklek. Muskelns fysiologiska tvärsnitt är den totala tvärsnittsarean av alla muskelfibrer som utgör muskeln som studeras. Eftersom styrkan hos en sammandragande muskel beror på antalet muskelfibrer och tvärsnittets storlek, karakteriserar muskelns fysiologiska tvärsnitt dess styrka. I fusiforma, bandformade muskler med parallella fiberarrangemang sammanfaller de anatomiska och fysiologiska tvärsnitten. En annan bild ser ut i pennate muskler, som har ett stort antal korta muskelbuntar. Av två lika stora muskler med samma anatomiska tvärsnitt har pennate muskeln ett större fysiologiskt tvärsnitt än fusiform muskeln. Det totala tvärsnittet av muskelfibrer i en pennate muskel är större, och fibrerna själva är kortare än i en fusiform muskel. I detta avseende har en pennatmuskel större styrka än den senare, men kontraktionsområdet för dess korta muskelfibrer är mindre. Pennatmuskler finns där betydande muskelkontraktionskraft krävs med ett relativt litet rörelseomfång (muskler i underbenet, foten, vissa muskler i underarmen). Fusiforma, bandformade muskler, byggda av långa muskelfibrer, förkortas mer under kontraktion. Samtidigt utvecklar de mindre kraft än pennatmuskler, som har samma anatomiska tvärsnitt.

Muskelarbete. Eftersom muskelns ändar är fästa vid benen, kommer dess ursprungs- och fästpunkter närmare varandra under sammandragningen, och musklerna själva utför en viss mängd arbete. Således ändrar människokroppen eller dess delar sin position när motsvarande muskler drar ihop sig, rör sig, övervinner tyngdkraftens motstånd eller, omvänt, ger efter för denna kraft. I andra fall, när musklerna drar ihop sig, hålls kroppen i en viss position utan att utföra en rörelse. Baserat på detta görs en åtskillnad mellan att övervinna, ge efter och hålla muskelarbete.

Övervinnande av muskelarbete utförs när kraften från muskelkontraktion förändrar positionen hos en kroppsdel, lem eller dess länk, med eller utan belastning, och övervinner motståndskraften.

Undermåligt arbete är arbete där muskelstyrkan ger efter för tyngdkraften från kroppsdelen (lemmet) och den belastning den bär. Muskeln arbetar, men den förkortas inte, utan förlängs snarare; till exempel när det är omöjligt att lyfta eller hålla ett föremål med stor massa. Med stor muskelansträngning måste kroppen sänkas ner till golvet eller en annan yta.

Hållarbete utförs om kraften från muskelkontraktioner håller en kropp eller last i en viss position utan att röra sig i rummet. Till exempel står eller sitter en person utan att röra sig, eller håller en last i samma position. Kraften från muskelkontraktioner balanserar kroppens eller lastens massa. I detta fall drar musklerna ihop sig utan att ändra sin längd (isometrisk kontraktion).

Övervinnande och eftergivande arbete, när kraften från muskelkontraktioner förflyttar kroppen eller dess delar i rymden, kan betraktas som dynamiskt arbete. Hållande arbete, där rörelse av hela kroppen eller en del av kroppen inte sker, är statiskt arbete.

Ben som är sammankopplade med leder fungerar som hävstänger när muskler drar ihop sig. Inom biomekanik skiljer man mellan en första klassens hävstång, där motståndspunkterna och appliceringen av muskelkraften är på olika sidor om stödpunkten, och en andra klassens hävstång, där båda krafterna appliceras på ena sidan av stödpunkten, på olika avstånd från den.

Den första typen av tvåarmad hävstång kallas "balanshävstång". Stödpunkten är placerad mellan kraftens angreppspunkt (muskelkontraktionskraften) och motståndspunkten (tyngdkraft, organmassa). Ett exempel på en sådan hävstång är ryggradens förbindelse med skallen. Jämvikt uppnås under förutsättning att vridmomentet för den anbringade kraften (produkten av kraften som verkar på nackbenet med armens längd, vilket är lika med avståndet från stödpunkten till kraftens angreppspunkt) är lika med tyngdmomentet (produkten av tyngdkraften med armens längd, lika med avståndet från stödpunkten till tyngdpunkten).

Den andra typen av hävstång är enkelarmad. Inom biomekanik (i motsats till mekanik) finns det två typer. Typen av en sådan hävstång beror på var kraftens angreppspunkt och tyngdkraftens verkningspunkt är placerade, vilka i båda fallen är på samma sida om stödpunkten. Den första typen av den andra typen av hävstång (krafthävstång) uppstår när muskelkraftens angreppsarm är längre än motståndets (tyngdkraftens) arm. Om vi tar foten som ett exempel kan vi se att stödpunkten (rotationsaxeln) är huvudet på mellanfotsbenen, och muskelkraftens angreppspunkt (triceps surae-muskeln) är hälbenet. Motståndspunkten (kroppens tyngdkraft) är vid övergången mellan skenbenen och fotleden (fotleden). I denna hävstång sker en kraftökning (kraftens angreppsarm är längre) och en minskning av motståndspunktens rörelsehastighet (dess arm är kortare). I den andra typen av enarmshävstång (hastighetshävstång) är muskelkraftens appliceringsarm kortare än motståndsarmen, där den motsatta kraften, gravitationen, appliceras. För att övervinna gravitationen, vars appliceringspunkt ligger på ett avsevärt avstånd från rotationspunkten i armbågsleden (stödpunkten), krävs en betydligt större kraft från flexormusklerna som är fästa nära armbågsleden (vid kraftens appliceringspunkt). I detta fall ökar hastigheten och rörelseomfånget för den längre hävstången (motståndspunkten) och minskar kraften som verkar vid denna krafts appliceringspunkt.