>r значительно больше, чем
f>t), некоторое количество силы все же «тратится» на растягивание. В этом случае сила растягивания не преследует никакой полезной цели и, по сути, представляет собой «пустое» усилие. Угол приложения силы руки можно, однако, изменить так, чтобы действовать строго перпендикулярно рычагу (см. рис. 2.52,
b). При таком изменении ориентации сегмента «предплечье/кисть», человек, оказывающий сопротивление рукой, может действовать с той же силой, но создавать при этом больший момент, так как сила не «расходуется» на ненужное поступательное движение.
Дальнейшее манипулирование действиями руки может еще больше улучшить биомеханическую эффективность прилагаемой силы. Максимальный вращающий момент создается, когда величина ПР или ma оказывается наибольшей. Если руку положить на лодыжку (а не на верхнюю часть голени) и поддерживать угол приложения силы в 90°, то, как плечо рычага, так и вращательный компонент окажутся максимальными. За счет предельного увеличения |f>r| и ПР. можно создать максимальный момент для данной величины действующей силы (СР).
Итак, вращающий момент внешней силы можно увеличить за счет:
• увеличения самой действующей силы;
• ее приложения перпендикулярно к рычагу (или близко к перпендикуляру);
• увеличения расстояния между точкой ее приложения и осью сустава.
2.12. Рычаги равновесия
2.12.1. Ротационное и линейное равновесие
Если сегмент конечности не движется, он должен находиться как во вращательном (ротационном), так и в поступательном (линейном) равновесии. Рычаг находится в ротационном равновесии, когда сумма всех моментов, действующих на него, равна нулю. Если рычаг не находится в равновесии, он будет находиться в состоянии углового ускорения. Величина углового ускорения (а) прямо пропорциональна неуравновешенному моменту (Т), действующему на рычаг и обратно пропорциональна массе (m) перемещаемого рычага:
a>угловое = T/m.
Угловое ускорение, как отмечалось ранее, добавляет к рычагу новый набор сил, которые в данной книге не рассматриваются; достаточно просто понимать, что сама по себе величина неуравновешенного момента, действующего на рычаг, может оказаться причиной недооценки всех сил, действующих на рычаг, находящийся в состоянии углового ускорения.
Сила, или силы, действующие параллельно рычагу (предположим, что они лежат в одной линии с осью сустава), не оказывают влияния на вращение рычага, но вызывают его поступательное движение. Для того чтобы рычаг был в линейном равновесии, арифметическая сумма всех параллельных сил, действующих на рычаг, также должна быть равна нулю.