Момент силы – это важное понятие биомеханики, но, в то же время, его очень часто используют неправильно. Я регулярно слышу, как мои коллеги-массажисты обсуждают, какой вред момент силы, или крутящий момент, приносит мягким тканям. Я даже помню, как преподаватель в школе массажа регулярно делал акцент на том, что ни в коем случае нельзя стоять так, чтобы стопа сзади стоящей ноги была повернута наружу, так как это создаст «крутящий момент в области таза». Сегодня мы постараемся разобраться в том, что такое момент силы или крутящий момент, и какое отношение имеет это понятие к нашей практике.
Момент силы – что это такое?
Говоря простыми словами, момент силы – это скручивающее усилие. Однако определение это не совсем полное. В физике момент силы – это векторная физическая величина, характеризующая действие силы на механический объект, которое может вызвать его вращательное движение. Это определение может показаться достаточно сложным. Предлагаю глубже его рассмотреть, чтобы понять, что оно значит в контексте биомеханики и кинезиологии.
Если сила прилагается к объекту в прямолинейном направлении и этот объект не закреплён ни в одной точке, в результате объект будет двигаться в том же прямолинейном направлении, что и сила, приложенная к нему. Например, если вы толкнёте книгу, лежащую на столе, она проскользит по нему в том же направлении, в котором двигалась ваша рука (учитывая, что вы прилагаете давление близко к центру книги, а не к одному из её углов).
Этот вид движения называется прямолинейным. Прямолинейное движение происходит вследствие влияния тянущих или толкающих сил на объект.
Что такое вращательное движение?
Существует ещё один вид движения тела, который называется вращательным движением. Вращательное движение возникает, когда сила прикладывается к одной части объекта, а другая часть (например, другой конец) остается неподвижной. Если мы говорим об организме человека, вращательное движение происходит, когда мышца тянет один конец кости, другой конец которой зафиксирован. В результате происходит движение незафиксированного конца. Например, проксимальные концы мышцы задней поверхности бедра зафиксированы в области таза, а дистальный конец тянет за большеберцовую и малоберцовую кости, происходит вращательное движение в коленном суставе (сгибание).
Крутящий момент – это сила, возникающая при вращательном движении. Величина силы крутящего момента может изменяться в зависимости от различных факторов. Проиллюстрировать все вышесказанное можно, представив себе два гаечных ключа – один с длинной рукояткой, другой – с короткой.
Представим, что вам нужно слегка ослабить очень туго закрученный болт. Гаечный ключ с длинной рукояткой в этом деле будет более эффективен, так как с помощью него можно создать бОльший крутящий момент. Почему это происходит, можно описать с помощью относительно простого уравнения.
В описанном выше примере болт является осью вращения. Ось вращения подобна оси колеса. Это центральная точка, вокруг которой вращается колесо. Усилие, прилагаемое к ключу рукой, называется прилагаемой силой, а расстояние между точкой приложения силы и осью вращения называется плечом рычага (Рис. 1). Плечо рычага называется также плечом внутренней пары сил или плечом силы. Итак, ещё раз. Плечо рычага, или плечо силы — кратчайшее расстояние между линией действия силы и связанной с ней точкой (полюсом или осью вращения) Чем больше плечо рычага, тем меньшую силу нужно к нему приложить для достижения того же результата. Следовательно, чем длиннее плечо, тем «мощнее» рычаг. Этот принцип можно выразить уравнением: Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент) – T=F(s)
В этом уравнении T - потенциальный крутящий момент, F - приложенная сила, а s - расстояние от оси вращения до точки приложения силы. Важный момент, упомянутый выше и отражённый в уравнении, заключается в том, что чем больше расстояние (s), тем больший крутящий момент может быть создан.
Биомеханика и крутящий момент
Итак, как всю эту информацию можно трансформировать во что-то значимое для изучения биомеханики тела человека? Специалисты в биомеханике очень подробно изучили, как крутящий момент и скручивающие силы влияют на нормальное функционирование тела человека и развитие различных патологий. Чтобы
применить всю эту информацию на практике, давайте посмотрим, из-за воздействия каких сил люди получают травмы плеч.
Предположим, пациент А. вытянул руку вперёд и держит её перед собой. Плечо согнуто под углом 90 градусов. Внезапно, ему приходится ловить что-то тяжелое. Предположим, что-то упало с полки, которая расположена выше него. Если он поймает этот тяжелый предмет, и он упадёт на точку, которая располагается близко к плечу, плечо его рычага будет относительно небольшим, и сила крутящего момента будет не такой значительной (Точка А на рис. 2) А если, в свою очередь, он поймает этот предмет так, что он попадёт на точку рядом с кистями, и при этом его руки будут полностью прямыми, плечо рычага, на которое выпадет вся нагрузка, будет значительно больше (точка В на рис.2). В обоих случаях, отвечать за поглощение силы будут мышцы плеча. Однако во втором примере, сила крутящего момента, воздействующая на плечо человека, значительно больше (несмотря на то, что вес падающего предмета в обоих случаях одинаков), потому что плечо рычага в этом случае длиннее. Следовательно, во втором случае травма плеча будет, скорее всего, значительно более тяжелой.
Мы можем применить этот же принцип плеча рычага к процессу диагностики или лечения. Если мы пытаемся диагностировать травму плеча с помощью теста на отведение с сопротивлением, клиенту придётся прилагать гораздо больше усилий, если терапевт будет сопротивляться движению клиента, надавливая на запястье, а не на точку, расположенную выше локтя на верхней части руки.
Если массажист будет сопротивляться этому движению, прилагая давление к запястью клиента, потребуется гораздо меньшее усилие. А если мы будем сопротивляться движению, прилагая усилие к точке, которая расположена выше локтя (на верхней части руки), легче будет клиенту. В каждой ситуации есть свои преимущества и недостатки, но понимание разницы в требуемой силе крутящего момента поможет вам выбрать наиболее подходящую стратегию.
Биомеханика играет фундаментальную роль в клиническом ортопедическом массаже, но для того, чтобы извлечь из этих знаний максимальную пользу, надо знать, как и в каких случаях их следует применять. Использовать точные знания о роли крутящего момента в биомеханике можно в самых разных сферах – диагностика травм, разработка стратегии терапии, растяжка, или разработка комплекса упражнения для клиента на дом. Желаю удачи!
Уитни Лове, л.м.т.
