(Назад)
(Cкачать работу)Реферат
Биомеханика
Тема: Условия устойчивости равновесия вертикально стоящего человека Положение равновесие тел и его сохранение (устойчивость) имеют определяющее значение во всех отраслях жизнедеятельности человека в том числе и в спортивной сфере.
Рассмотрим условия устойчивости равновесия на примере однородного тела цилиндрической формы (рис. 1); Центр тяжести (o) такого тела совпадает с его геометрическим центром и степень его устойчивости равновесия имеет максимальное значение, когда он находится в строго вертикальной позиции (рис. 1а).
Рис. 1. Процесс постепенного отклонения тела цилиндрической формы при фиксированном основании.В такой позиции вертикальная проекция центра тяжести цилиндрического тела на площадь основания совпадает с геометрическим центром основанияи момент силы тяжести цилиндрапо отношению центра вращенияимеет максимальное значение и он выполняет сдерживающую функцию (т.е. является сдерживающим моментом), что и обусловливает максимальную степень устойчивости равновесия ( - величина силы тяжести,- диаметр основания,- плечо силы тяжести).
При постепенном отклонении цилиндра (с условием фиксированного основания) уменьшается плечо силы тяжести, уменьшается величина удерживающего момента, что является причиной уменьшения степени устойчивости равновесия цилиндра.
В позиции изображенном на рис. 1б, вертикальная проекция центра тяжести цилиндра на площадь основания совпадает с центром вращения и удерживающий момент а, следовательно, степень устойчивости равновесия становится равным нулю (критический угол отклонения - ), при дальнейшем отклонении цилиндра момент силы тяжести меняет знак и приобретает функцию крутящего момента и тело начинает опрокидываться (рис. 1в).
Из вышесказанного заключаем: степень устойчивости равновесия тела является максимальной, когда вертикальная проекция его центра тяжести на площадь основания совпадает с геометрическим центром этого основания; т.е. пока вертикальная проекция центра тяжести тела находится в границах площади основания - тело сохраняет положение равновесия, а когда данная проекция выходит за пределы этой площади, то тело теряет равновесия и начинает опрокидываться.
На рис. 2 приведена зависимость величины критических углов () от геометрии цилиндрического тела (H/d), где Н - высота цилиндра, а d - диаметр основания.
На основе анализа полученного графика (рис. 2) можно заключить, что по мере роста величины отношения (H/d) уменьшается степень устойчивости равновесия, т.е. при данном диаметре основанияс увеличением высоты цилиндра (H) уменьшается его устойчивости.
Основной раздел: Если расположить вертикально стоящего человека в мнимый (виртуальный) цилиндр (рис. 3а), то массы внутри цилиндра будут распределены неравномерно и общий центр тяжести (ОЦТ) человека не будет совпадать с геометрическим центром цилиндра, что хорошо видно на рис. 4а; ОЦТчеловека и геометрический центр цилиндра (O) значительно смещены относительно друг-друга, что обусловлено спецификой анатомии человека.
Рис. 2. Зависимость величины критического угла тела цилиндрической формы от его геометрии
Рис. 3. а - Вертикально стоящий человек помещенный в мнимый (виртуальный) цилиндр; б - Расположение ступней на площади опоры.
Похожие работы
Интересная статья: Быстрое написание курсовой работы