Segmenty těla, těžiště těla

Mechanika pohybu živých organismů

Jedním z podstatných projevů živých organismů je pohyb chápaný a posuzovaný z fyzikálního hlediska. Tělo živých organismů má různé formy, různé uspořádání orgánů zabezpečujících pohyb. Organismy se na zemi můžou pohybovat v různém prostředí: na pevné zemi (chůze, běh, lezení, plazení), ve vzduchu (létání, plachtění), ve vodě (plavání). Většina lidských pohybů se uskutečňuje na rozhraní prostředí. Člověk se pohybuje na rozhraní pevné země a vzduchu pomocí bipedální lokomoce. Všechny vývojové cesty vedly k tvorbě takového uspořádání segmentů těla, které zabezpečuje základní lokomoci a různé modifikované pohyby těla jako celku. Podstatným faktorem ovlivňujícím tvorbu stavby těla byla zemská přitažlivost a z ní vyplývající následky (setrvačnost, odstředivá a dostředivá síla, tření, apod.). Vytvořilo se tak postavení těla se svislou orientací, aby nevznikaly velké momenty sil.

Segmenty lidského těla

Z mechanického hlediska je lidské tělo chápáno jako hmotná soustava neboli systém tvořený hmotnými tělesy – segmenty. Tyto části těla pružně propojené tvoří synergetický celek, který je schopný vytvářet širokospektrální pohybovou skladbu. Při analýzách takového složitého segmentálního pohybu je potřeba znát nejen pohyb v centrálním těžišti, ale i pohyby jednotlivých segmentů. Segment tvoří dlouhá kost nebo více kostí (např. stehno – kost stehenní, noha – mnoho kostí) (Kovařík, Langer, 1994).

Segmenty těla

Každý ze segmentů se v dané mikrofázi pohybu zúčastňuje na centrálním pohybu svými fyzikálními vlastnostmi – rozměry, hmotnost, poloha segmentálního těžiště, moment setrvačnosti. Délky a hmotnosti je možné vyjádřit v absolutních hodnotách (kg, m) nebo v relativních hodnotách (%) vzhledem k výšce těla nebo jeho hmotnosti.

Těžiště segmentů těla

Hmotnost jednotlivých segmentů u 70 kg muže (dle Balatky, 2002):

Kinematická dvojice

Je základní pojem, který vyjadřuje vazbu mezi dvěma sousedními segmenty. V technické praxi rozlišujeme dvojici rotační, posuvnou, valivou a obecnou. Jestliže segmenty těla tvoří mnohoúhelník, jehož vrcholy jsou biokinematické dvojice, dostáváme biokinematickou smyčku. (Janura, 2003)

Kinematický řetězec

Vzniká doplněním kinematické dvojice o další segmenty. Kinematický řetězec je pro každý pohyb specifický, mění se i v průběhu složitějšího pohybového sledu. Podle zakončení řetězce rozeznáváme pohybové řetězce otevřené (poslední článek je volný, neobsahuje smyčku) nebo zavřené (není volného konce). (Kovařík a Langer, 1994)

Svaly spolupracující na pohybu nebo izometrickou činností na fixaci kinematického řetězce označujeme jako svalovou smyčku.

Kinematický řetězec

Při popisu potřebujeme systém souřadnic vztahovat na tělo sportovce, které je umístěné v prostoru. Vhodné je položit počátek souřadnicového systému x, y, z do těžiště a vhodně nazvat tímto systémem vytvořené roviny (Baláž a kol., 2005)

Při pohybech ve sportovních disciplínách nás často zajímá rychlost, se kterou sportovec, například při běhu na 100 metrů, a nebo výška, kterou dosáhne gymnasta při saltu. V tom okamžiku se hodnoty rychlosti a nebo výšky vztahuje i na těžiště těla a ne na jeho libovolnou část. Proto v mechanice musíme v těchto případech chápat tělo sportovce jako hmotný bod. Kinematika k názornému popisu hmotného bodu zavádí veličiny: rychlost a zrychlení. (Baláž a kol., 2005)

Těžiště lidského těla

Na každé hmotné těleso, tedy i všechny segmenty těla působí tíhová síla. Sečtením všech těchto sil získáváme výslednou tíhovou sílu, jejíž působiště se nachází v těžišti tělesa. Při řešení úloh z oblasti pohybových aktivit pracujeme s těžištěm tehdy, jestliže pohyb těla redukujeme na pohyb hmotného bodu. Např. zajímá – li nás rychlost sprintera při běhu na 100 metrů, nebo výška, které dosáhne gymnasta při saltu. V tom okamžiku se rychlost či výška vztahuje na těžiště těla, ne na jeho libovolnou část. Proto v některých případech musíme chápat tělo sportovce jako hmotný bod. Těžiště se nachází ve středu hmotnosti těla, v základním anatomickém postavení to je v malé pánvi ve výšce druhého nebo třetího křížového obratle. Při změně vzájemného postavení segmentů se s přesunutím části hmotnosti těla mění i poloha centrálního těžiště lidského těla. Těžiště může při některých polohách těla ležet i mimo tělo.

Ženy stejné tělesné výšky mají těžiště těla níže než muži. (Balatka, 2002)

Těžiště