Кинематические цепи

Выше упоминалось о двух примерах рабочих положений: води­тель транспортного средства, давящий ногой на педаль и одно­временно стабилизирующий тело (т. е. обеспечивающий силу реакции), упираясь спиной в спинку кресла; человек, пытаю­щийся надавливать руками, располагающий тело так, чтобы обеспечить наилучшую реакцию, включая размещение ступней на полу с их фиксацией, если это возможно, с помощью твер­дого упор'а. В каждом случае считается, что сила, развиваемая ступеней или кистью, должна передаваться через все вовлечен­ные части тела до тех пор, пока надлежащая сила реакции не будет создана внешним объектом. Третий закон Ньютона ут-, верждает, что развиваемая сила может быть только такой же величины, что и противодействующая. Ранее упоминавшаяся модель звено — сустав — мышца отражает последовательность соединенных звеньев тела, которые передают все генерируемые силы от точки их приложения до точки опоры тела.

На рис. 2.7 изображена кинематическая цепь для случая,

- когда человек пытается что-то поднять или нажать руками,
стоя на наклонной поверхности. Силы кистей рук могут быть
направлены в горизонтальном или вертикальном направлении.
Они создают моменты относительно сустава запястья. Эти мо­
менты должны передаваться через локоть (Л), плечо (П) и

• вдоль шейного (Ш), грудного (Г) и поясничного (ПН) отделов
позвоночника. Затем момент передается через бедренный (Б),
коленный (К) и лодыжечный (ЛД) суставы и, наконец, встре-

/чается со своим противодействием у стопы (С), где он может •' снова быть разложен на горизонтальную и вертикальную силы, с соответствующими плечами рычагов.

В этой цепи самое слабое звено определяет величину силы или момента, которые могут быть переданы наружу. Если, на-•пример, геометрия приложения усилий у плеча будет неподхо-

Рис. 2.7. Сила, передаваемая
рукой и-, встречающая проти­
водействие, передаваемое; че­
рез стопу..:••

дящей, то момент, который может здесь создаваться, будет лимитирующим для всей системы. Или если поясничный отдел позвоночника сможет переносить только ограниченное напря­жение, то эта область составит слабое звено в общей цепи. Наконец, угол наклона а плоскости, на которой покоится стопа, и коэффициент трения определяют способность всей системы передавать силу или момент кистям рук.

Основу вычислительного анализа для этой системы дает ряд уравнений:

H_X+F_X = 0, Hy+Fy=0, Я₂+^₂=0,

Тцхг-\-Тр_хг = 0, Тнуг-\-Труг = 0, Тнху-^-Трху = 0-

Коэффициент трения \l и угол наклона пола а определяют уравнения вблизи стопы:

F_x = цР₂ cos a, [As^l.

Конечно, если необходимо рассматривать движение, то следует
использовать динамические уравнения в соответствии со вторым
законом Ньютона..„__^j