Масово-інерційні характеристики моделі
У біомеханіці сукупність показників, що характеризують розподіл мас в тілі людини, прийнято називати геометрією мас. Для біомеханічних розрахунків потрібні точні відомості про ці показники.
Суглоби (зчленування) | Відстань від підлоги (% зросту) | Базова модель людини | Відстань від підлоги при зрості (см) | ||
Суглоб основи черепа | 91,2 | 145,9 | 164,2 | ||
Плечовий суглоб | 81,2 | 146,2 | |||
Ліктьовий суглоб | 62,2 | 99,2 | 105,7 | ||
Тазостегновий суглоб | 52,2 | 83,4 | 88,6 | 93,8 | |
Зап'ястя (промене-зап'ястне зчленування) | 46,2 | 73,9 | 78,5 | 83,2 | |
Колінний суглоб | 28,5 | 45,6 | 48,5 | 51,3 | |
Гомілковостопний суглоб | 4,0 | 6,4 | 6,8 | 7,2 | |
Таблиця 1
До масово-інерційних характеристик тіла людини відносяться:
• маси і координати центрів мас всього тіла в цілому і окремих його частин (ланок);
• моменти інерції тіла при різних позах і положеннях осі обертання;
• радіуси інерції окремих ланок (сегментів) тіла;
• центри коливань фізичного маятника і т. п.
Поняття маси і сили випливають з першого закону Ньютона, який узагальнює принцип інерції:
«Всяке тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху до тих пір, поки вплив з боку інших тіл не змусить його змінити цей стан».
Поняття маси. Прагнення тіла зберігати стан спокою або рівномірного прямолінійного руху в механіці називають інертністю, а закон Ньютона - законом інерції. З проявом цього закону людина постійно стикається в повсякденному житті.
З досвіду відомо, що різні тіла при однаковому впливі з боку інших тіл неоднаково змінюють швидкість свого руху. Іншими словами, вони набувають різні прискорення. З цього випливає, що прискорення залежать не тільки від величини впливу, а й від властивостей самого тіла.
У фізиці всяка властивість тіл виражається певною величиною. Наприклад, властивість тіла займати частину простору виражається його об'ємом. Так і властивість тіла, яке називають інертністю, виражають його масою. Ця властивість не залежить ні від умов зовнішнього впливу, ні від характеру руху. Що б з тілом не відбувалося, де б воно не рухалося, маса його залишається однією і тією ж. Таким чином, маса - це фізична величина, яка поряд з такими величинами, як довжина, час і ін, входить до числа основних величин міжнародної системи одиниць (СІ).
Як еталон маси на міжнародному конгресі в 1889 році була прийнята маса спеціально виготовленого циліндра зі сплаву платини та іридію. Ця одиниця маси отримала назву кілограм - 1 кг. З достатньою для практики точністю можна вважати, що масою в 1 кг володіє 1 л чистої води при температурі 15 ° C.
Для опису згадуваного в першому законі Ньютона «впливу з боку інших тіл» в механіці вводять поняття сили і кажуть: на тіло діє сила.
Робоча модель дозволяє для конкретної статури людини (росту і маси) розрахувати положення його центру мас і моменти інерції для будь-якої пози тіла, що дуже важливо для аналізу побудови рухів.