Životné podmienky a zdravie 2003

Intersegmentálne výsledné sily a vektory
Vo veľmi zjednoduš enom prípade rozloženie vonkajších i vnútorných síl pôsobiacich
na kĺbový systé m môžeme matematicky vyjadriť výslednou intersegmentálnou silou, ktorej
pôsobisko a smer je dobrým indikátorom záťaže muskuloskeletálneho systé mu. Určíme ju
buď z druhé ho Newtonovho pohybové ho zákona, alebo v tvare momentu sily
M = I . ω,
kde M je výsledný moment intersegmentálnej sily,
I je moment zotrvač nosti,
ω je uhlové zrýchlenie.
Na výpoč et výslednej intersegmentálnej sily a momentu sily musíme poznať hmotnosť
telesa, moment zotrvač nosti, normálové a uhlové zrýchlenie konkré tneho biologické ho
systé mu (organizmu š portovca). Prísluš nú veľkosť momentu zotrvač nosti k danej hmotnosti
zistíme z tabuliek.
Normálové a uhlové zrýchlenie zistíme nasnímaním pohybu vysokorýchlostnou
kamerou, digitalizovaním záznamu a počítač ovým vyhodnotením č asové ho priebehu pohybu
snímané ho snímok po snímku.
Interné sily
Na vzniku úrazov majú najväčší podiel sily pôsobiace na svaly, šľachy, ligamentá,
kosti a kĺbové chrupavky. Napríklad výsledný moment M e sily F m alebo veľkosť tejto sily pri
hmotnosti m, vynaloženej flexormi predlaktia pri zdvíhaní č inky, pri zjednoduš enom
biomechanickom modeli, predpokladajúcom len flexorové svalstvo lakťa, môžeme urč iť zo
vzťahu:
alebo
M e = r m . F m
M e
F m = ––––
r m
kde F m je sila vo flexoroch predlaktia, pôsobiaca okolo tranzverzálnej osi v lakťovom kĺbe,
r m je rameno pôsobiacej sily.
Príklad: Za predpokladu zjednoduš enia, pri zanedbaní hmotnosti predlaktia a ruky, pri
pôsobení tiaže č inky veľkosti 500 N a ramena sily flexorové ho svalstva predlaktia 5. 10 -2 m,
reakč ná sila, potrebná na vyrovnanie vo výslednej úrovni zdvihu, bude predstavovať približne
4-5 násobok tiaže priemerné ho dospelé ho muža.
Príkladom, demonš trujúcim dôležitosť vzájomné ho fyzikálneho vzťahu
geometrických premenných pohybové ho aparátu, je výpoč et veľkosti vnútorných síl už
vyvolávajúcich bolesť pri š portovom výkone, napr. v kolennom kĺbe. Bolestivosť je tu
definovaná ako dôsledok pôsobenia sily evokujúcej vysoko nadprahový signál v eferentnom
(nervovom) vlákne v danej nervovo-svalovej platnič ke prísluš nej sledovanej oblasti.
Modelovo: sily vychádzajúce z m. quadriceps a patelárnych ligament, pôsobiace na
patellu, sú približne symetrické . Na dosiahnutie rovnovážneho stavu napr. pri izometrických
extenč ných cvič eniach kolenné ho kĺbu, maximálne hodnoty tiažovej sily, ktorú môže
quadriceps a patelárne väzy dosiahnuť pri 90° flexii kolena je 6 kN. Výsledná
patelofemorálna sila dosahuje hodnotu 8,5 kN. V extendovanom kolennom kĺbe je uhol medzi
smerom pôsobenia síl väčší ako v predchádzajúcom prípade (170° v sede 90°). Ak budeme
358