Muskelarbeid og styrke

Hovedegenskapen til muskelvev som danner skjelettmuskler er kontraktilitet, noe som fører til en endring i muskellengde under påvirkning av nerveimpulser. Muskler virker på beinene i spaker som er forbundet med ledd. I dette tilfellet virker hver muskel på leddet i bare én retning. I et enaksialt ledd (sylindrisk, blokkformet) skjer bevegelsen av beinspakene bare rundt én akse, slik at musklene er plassert i forhold til et slikt ledd på begge sider og virker på det i to retninger (fleksjon - ekstensjon; adduksjon - abduksjon, rotasjon). For eksempel, i albueleddet er noen muskler fleksorer, andre er ekstensorer. I forhold til hverandre er disse musklene, som virker på leddet i motsatte retninger, antagonister. Som regel virker to eller flere muskler på hvert ledd i én retning. Slike muskler, som er vennlige i virkningsretningen, kalles synergister. I et biaxialt ledd (ellipsoid, kondylært, salformet) er musklene gruppert i henhold til dets to akser, rundt hvilke bevegelser utføres. I et kuleledd, som har tre bevegelsesakser (et multiaksialt ledd), ligger musklene inntil hverandre fra flere sider og virker på det i forskjellige retninger. For eksempel har skulderleddet muskler - fleksorer og ekstensorer, som utfører bevegelse rundt frontalaksen, abduktorer og adduktorer - rundt sagittalaksen, og rotatorer - rundt lengdeaksen (innover - pronatorer og utover - supinatorer).

I en gruppe muskler som utfører en bestemt bevegelse, kan vi skille mellom hovedmusklene som gir den gitte bevegelsen, og hjelpemusklene, hvis hjelperolle er angitt av selve navnet. Hjelpemusklene modellerer bevegelsen og gir den individuelle egenskaper.

For de funksjonelle egenskapene til muskler brukes indikatorer som deres anatomiske og fysiologiske tverrsnitt. Det anatomiske tverrsnittet er størrelsen (arealet) av tverrsnittet vinkelrett på muskelens lengdeakse og som går gjennom magen i den bredeste delen. Denne indikatoren karakteriserer muskelens størrelse, dens tykkelse. Det fysiologiske tverrsnittet av muskelen er det totale tverrsnittsarealet av alle muskelfibre som utgjør muskelen som studeres. Siden styrken til en kontraherende muskel avhenger av antall muskelfibre og størrelsen på tverrsnittet, karakteriserer det fysiologiske tverrsnittet av muskelen dens styrke. I fusiforme, båndformede muskler med parallell fiberanordning, sammenfaller de anatomiske og fysiologiske tverrsnittene. Et annet bilde er i pennate muskler, som har et stort antall korte muskelbunter. Av to like muskler med samme anatomiske tverrsnitt har pennate muskelen et større fysiologisk tverrsnitt enn fusiform muskel. Det totale tverrsnittet av muskelfibre i en pennate muskel er større, og fibrene i seg selv er kortere enn i en fusiform muskel. I denne forbindelse har en pennatmuskel større styrke enn sistnevnte, men sammentrekningsområdet for de korte muskelfibrene er mindre. Pennate muskler finnes der det kreves betydelig kraft av muskelsammentrekning med et relativt lite bevegelsesområde (muskler i leggen, foten, noen muskler i underarmen). Fusiforme, båndformede muskler, bygget av lange muskelfibre, forkortes mer under sammentrekning. Samtidig utvikler de mindre kraft enn pennate muskler, som har samme anatomiske tverrsnitt.

Muskelarbeid. Siden muskelens ender er festet til beinene, kommer dens opprinnelses- og festepunkter nærmere hverandre under sammentrekning, og musklene selv utfører en viss mengde arbeid. Dermed endrer menneskekroppen eller dens deler posisjon når de tilsvarende musklene trekker seg sammen, beveger seg, overvinner tyngdekraftens motstand eller omvendt gir etter for denne kraften. I andre tilfeller, når musklene trekker seg sammen, holdes kroppen i en bestemt posisjon uten å utføre en bevegelse. Basert på dette skilles det mellom å overvinne, gi etter og holde muskelarbeid.

Å overvinne muskelarbeid utføres når kraften fra muskelkontraksjon endrer posisjonen til en kroppsdel, lem eller dens ledd, med eller uten belastning, og overvinner motstandskraften.

Mindreverdig arbeid er arbeid der muskelstyrken gir etter for tyngdekraften til kroppsdelen (lemmet) og lasten den bærer. Muskelen fungerer, men den forkortes ikke, men forlenges heller; for eksempel når det er umulig å løfte eller holde en gjenstand med stor masse. Med stor muskelinnsats må kroppen senkes ned på gulvet eller en annen overflate.

Holdearbeid utføres hvis kraften fra muskelsammentrekninger holder en kropp eller last i en bestemt posisjon uten å bevege seg i rommet. For eksempel står eller sitter en person uten å bevege seg, eller holder en last i samme posisjon. Kraften fra muskelsammentrekninger balanserer kroppens eller lastens masse. I dette tilfellet trekker musklene seg sammen uten å endre lengden (isometrisk sammentrekning).

Overvinnende og ettergivende arbeid, når kraften fra muskelsammentrekninger beveger kroppen eller dens deler i rommet, kan betraktes som dynamisk arbeid. Holdearbeid, der bevegelse av hele kroppen eller en del av kroppen ikke forekommer, er statisk arbeid.

Knokler forbundet med ledd fungerer som spaker når muskler trekker seg sammen. Innen biomekanikk skilles det mellom en førsteklasses spak, der motstands- og muskelkraftpunktene er på forskjellige sider av dreiepunktet, og en annenklasses spak, der begge kreftene påføres på den ene siden av dreiepunktet, i forskjellige avstander fra det.

Den første typen toarmet spak kalles "balanse spaken". Dreiepunktet er plassert mellom kraftpåføringspunktet (muskelkontraksjonskraften) og motstandspunktet (tyngdekraft, organmasse). Et eksempel på en slik spak er forbindelsen mellom ryggraden og hodeskallen. Likevekt oppnås under forutsetning av at dreiemomentet til den påførte kraften (produktet av kraften som virker på nakkebeinet med armens lengde, som er lik avstanden fra dreiepunktet til kraftpåføringspunktet) er lik tyngdemomentet (produktet av tyngdekraften med armens lengde, lik avstanden fra dreiepunktet til tyngdepunktet).

Den andre typen spak er enarmet. Innen biomekanikk (i motsetning til mekanikk) finnes den i to typer. Typen av en slik spak avhenger av plasseringen av kraftpåføringspunktet og tyngdekraftens virkningspunkt, som i begge tilfeller er på samme side av dreiepunktet. Den første typen av den andre typen spak (kraftspak) oppstår når armen som påfører muskelkraften er lengre enn motstandsarmen (tyngdekraften). Hvis vi ser på foten som et eksempel, kan vi se at dreiepunktet (rotasjonsaksen) er hodet på mellomfotsbenet, og påføringspunktet for muskelkraften (triceps surae-muskelen) er hælbenet. Motstandspunktet (kroppens tyngdekraft) er ved krysset mellom skinnebenet og foten (ankelleddet). I denne spaken er det en kraftøkning (kraftpåføringsarmen er lengre) og et tap av bevegelseshastigheten til motstandspunktet (armen er kortere). I den andre typen enarmsspak (hastighetsspak) er muskelkraftens påføringsarm kortere enn motstandsarmen, der den motsatte kraften, tyngdekraften, påføres. For å overvinne tyngdekraften, hvis påføringspunkt er i betydelig avstand fra rotasjonspunktet i albueleddet (dreiepunktet), kreves det en betydelig større kraft fra bøyemusklene som er festet nær albueleddet (ved kraftpåføringspunktet). I dette tilfellet er det en gevinst i hastighet og bevegelsesområde for den lengste spaken (motstandspunktet) og et tap i kraften som virker på påføringspunktet for denne kraften.