علم وظائف الأعضاء

ميكانيكا العضلات وإصابات العضلات

للدكتور ستيفانو كازالي

قوة العضلات

من الناحية الفيزيولوجية ، القوة العضلية هي القدرة التي تمتلكها العضلات لتطوير التوتر مفيدة للتغلب على أو معارضة فيما يتعلق بالمقاومات الخارجية. بشكل أكثر تحديدًا:

قوة لكل متر مربع من القسم: 200 كيلو نيوتن / م 2.

يمكن لعضلة تحتوي على جزء من ديسمتر مربع أن تطور قوة قدرها 2000 نيوتن ، مساوية لوزن كتلة تبلغ حوالي 200 كغم.

في sarcomere ، ينتج كل سحب لرأس الميوسين على خيوط الأكتين قوة 3-4 pN.

يمكن لمليار رؤوس الميوسين أن يمارسوا ، إذا كانوا يعملون في وقت واحد ، قوة من 3-4 نيوتن ، تساوي وزن كتلة تبلغ حوالي 0.3-0.4 كغ.

كل جر ("شوط") من رأس الميوسين يحرك خيوط الأكتين بمقدار 10 نانومتر.

يظل رأس الميسان مرتبطًا بقطعة الأكتين لمدة حوالي 2 مللي ثانية.

من: www.sci.sdsu.edu/movies/actin_myosin.html

الانكماش غريب الأطوار:

مع تمدد العضلات ، فإنها تمارس قوة تعارض إطالة أمدها.

مع نفس التوتر ، من المرجح أن تحدث الآفات العضلية أثناء تقلصات غريب الأطوار (مع إطالة) ، بدلا من خلال تقلصات متساوية (ثابتة) أو متراكزة (مع تقصير). سنحاول فهم ما هو الانكماش غريب الأطوار ولماذا يمكن أن يضر الألياف العضلية.

أقصى التوتر

يخبرنا منحنى قوة القوة أن العضلات قادرة على ممارسة التوتر (قوة الشد) التي تكون أكثر شدة إذا تم تفعيلها أثناء التمدد (الانكماش اللامركزي).

منحنى قوة السرعة

Graphic by J. Dapena، 1977، based on data from P. Komi، 1973

في العديد من التقنيات الرياضية ، ولكن أيضا في الأنشطة الطبيعية مثل المشي ، يتبع الانكماش غريب الأطوار مباشرة انكماش متحد ("دورة تقصير الاستطالة" أو "دورة تقصير تمتد"):

  1. تمدد العضلات وتعارض الاستطالة (انكماش غريب الأطوار)
  2. على الفور بعد تقصير العضلات (انكماش متحدة المركز).

يمكن استخدام هذه الدورة ، على سبيل المثال ، لزيادة قوة الانكماش المركز ، كما هو الحال في القفزة المضادة.

قفزة دائمة:

  1. انثناء
  2. وقفة طويلة
  3. تمديد

الموسعات:

  1. تطول
  2. يتوقفون
  3. يحصلون على أقصر

تخطي مع الحراك:

تمتد دائرة تقصير العضلات الباسطة:

  1. انثناء
  2. تمديد فوري

الارتفاع أكبر (عرض عملي لما قيل حتى الآن).

مثال على دورة تقصير الاستطالة

(القفزة مع الحراك)

1) من J. Dapena، 1977، modified.

  • المفاصل فليكس ثم تمتد.
  • تمديد extensors ثم تقصير؛

2) Graphic by J. Dapena، 1977، based on data from P. Komi 1973.

أ) تم إيقاف تمددات الوركين والركبتين بالكامل تقريبًا. يمرون بشكل سلبي تقريبا ، وذلك بسبب قوة الجاذبية ، والتي تسبب تسارع الجسم إلى أسفل مع ما يترتب على ثني المفاصل. سرعة التمدد تزداد بسرعة.

3) من ج. من عقوبة ، 1977 ، معدلة.

ب) عندما تكون سرعة التمدد عالية ، يتم تنشيط الموسعات. توترهم مرتفع وينتج قوة دفع على الأرض فوق وزن الرياضي. لذلك:

ويستمر سقوط الجسم ، ولكن فرمل فجأة.

تقل سرعة التمدد بسرعة.

4) من ج. من عقوبة ، 1977 ، معدلة.

ج) الوقوع وتمتد توقف. لا يزال يتم تفعيل الموسعات ، مع نسبة عالية من تجنيد الألياف. للحظة ، لا تزال الباسطة (انكماش متساوي القياس).

5) من ج. من عقوبة ، 1977 ، معدلة.

د) البدء في تقصير الأسطح على الفور. النسبة المئوية للتوظيف هي الحد الأقصى ، ولكن التوتر ينخفض ​​مع زيادة سرعة تقصير.

ه) مواصلة التقصير ، أسرع دائما ، مع ما يترتب على ذلك من انخفاض في التوتر.

يتم نقل قوة الباسطة إلى الأرض من خلال العتلات الهيكلية. يدفع الرياضي إلى أسفل وبتفاعل ، وفقا لقانون نيوتن الأول ، يتلقى دفعة صاعدة من شدة متساوية (رد فعل ملزم للأرض).

من www.armin-kibele.de/oldpro_e.html ، تم تعديلها.

لاحظ أن الحد الأقصى للدفع ( القوة ) يتم إنتاجه عند أدنى نقطة من CG (الموضع c ) ، عندما ينتهي الاستطالة ويبدأ التقصير.

من ج. دابينا ، 1977 ، معدلة.

في الوضعين a و b تمدد الموسعات بسرعة ، ولكن القوة المنتجة أقل من isometric (الموضع c ). وفقا لمنحنى قوة القوة ، في مرحلة استطالة العضلات يمكن أن تمارس قوة أكبر بكثير من تلك المسجلة في الموقف ج . لذلك ، في مرحلة التمديد لا يتم تنشيط الموسعات في الحد الأقصى .

تابع: فائدة دورة تقصير الاستطالة »