У человека на рис. 2.12 на правой ноге гипс.
Рис. 2.12.Сдвиг центра тяжести вниз и вправо. Дополнительный вес гипса смещает ЦТ. Костыли увеличивают площадь опоры и улучшают устойчивость
Результатом является сдвиг ЦТ вниз и вправо. Поскольку ЦТ теперь ниже, он теоретически более устойчив. Однако поскольку правая нога у него на весу, площадь опоры ограничена только левой стопой. Вместо того чтобы заставлять пациента смещать ЛТ влево, ему дают костыли. Костыли и левая нога образуют вместе значительную ПО, добавляя пациенту устойчивости и помогая избежать сильного компенсаторного сдвига веса влево.
На рис. 2.13 человек держит в правой руке гирю (удерживая его на весу силой плечевого пояса).
Рис. 2.13.Сдвиг центра тяжести вверх и вправо. Вес гири, приходящийся на плечевой пояс, смещает ЦТ. Человек отклоняется в левую сторону, чтобы сместить ЛТ обратно, к центру площади опоры
Результат — сдвиг ЦТ вверх и вправо. Поскольку ЛТ смещается к правой ноге (и потенциально к внешней части правой стопы, если гиря весит достаточно), человек «компенсаторно» отклоняется влево. Небольшая реорганизация сегментов, связанная с отклонением туловища, слишком мала, чтобы сместить ЦТ. Эффект отклонения скорее в том, чтобы увести ЛТ от правой стопы ближе к середине площади опоры. Сегменты тела переориентированы в пространстве, но не для смещения ЦТ, а для того, чтобы держать ЛТ ближе к центру площади опоры.
2.3. Силы реакции
2.3.1. Закон реакции Ньютона
При изучении источника и приложения сил следует рассматривать весьма важное свойство сил, которое заключается в том, что силы всегда действуют парами. Эта концепция отражена в третьем законе Ньютона, законе реакции. Обычная формулировка третьего закона Ньютона звучит следующим образом: «Сила действия равна противодействию». Это положение вводит в заблуждение, поскольку приводит к неправильной интерпретации, показанной на рис. 2.14.
Рис. 2.14.Третий закон Ньютона, который часто, но некорректно представляют при помощи двух векторов, действующих на один объект
К формулировке третьего закона Ньютона можно подойти более бережно: «Если один предмет воздействует с некой силой на второй предмет, второй предмет должен одновременно оказывать воздействие на первый предмет с силой, равной по величине и противоположной по направлению к первому предмету». Эти две силы двух контактирующих предметов представляют собой пару взаимодействия, или силы действия — реакции. Простоту закона Ньютона легче всего оценить, если мы вспомним, что сила, прилагаемая к предмету, всегда исходит из чего-то, соприкасающегося с предметом. Так, сила, прикладываемая к предмету (А), исходит из чего-либо, касающегося предмета (А) (например, руки). Естественно, если рука прикасается к предмету (А), то объект (А) тоже прикасается к руке точно с такой же силой. Мы уже установили, что силы, прикладываемые к предмету, исходят из чего-либо, касающегося этого предмета. Теперь мы можем эту концепцию расширить, сказав, что все, что касается предмета, воздействует на него с помощью силы. Если предмет (А) касается руки, он оказывает на нее усилие. Если все силы исходят от контакта, а все предметы, входящие в контакт, оказывают усилие, то два соприкасающихся предмета должны воздействовать друг на друга с помощью силы. Ньютон заметил этот феномен и пришел к выводу, что все силы действуют парами, равными по величине, противоположными по направлению и прилагаемыми к смежным соприкасающимся предметам. Связь пар «действие-реакция» с концепцией соприкасающихся объектов позволяет нам также отнести силы реакции к контактным силам.