В теле человека почти все рычаги третьего рода. Исключением являются голова, таз в положении основной стойки и стопа – это костные рычаги первого рода.

В естественных условиях в биокинематических цепях действия мышц никогда не бывают изолированными. Мышцы двигаются группами, взаимодействуют внутри групп и между группами.

Различают рабочие тяги мышц и опорные.

рабочие тяги – мышцы, обеспечивающие активное движение рабочих звеньев;

опорные тяги – обеспечивают сохранение позы, создание опоры для мышц, выполняющих динамическую работу.

При выполнении статической работы длительное время, организм использует двигательные переключения, или поддержание позы осуществляется в «колебательном» режиме.

По направлению действия различают следующие функциональные группы мышц:

синергисты (совместно действующие);

антагонисты (действующие противоположно).

Согласованность их действий превращает неодноосный сустав в полносвязный биодинамический механизм с определенным направлением движения и скоростью звена.

Синергизм и антагонизм в работе мышц относительны. Ускоряющее действие мышц синергистов против сил упругости возрастает, а против сил инерции – уменьшается. Распределение усилий в группе мышц отдельно взятого сустава по ходу движения меняется. Практически невозможна точная дозировка силы тяги каждой мышцы, скорости изменения усилия, времени начала и окончания активности каждой мышцы.

Для изучения опорно-двигательного аппарата человека рассматривают строение этой системы и ее свойства.

С позиции биомеханики опорно-двигательный аппарат – это управляемые биокинематические цепи (звенья и их соединения), которые оснащены группами мышц.

Строение биомеханической системы имеет переменный характер. Переменной величиной является число движущихся звеньев, степень свободы движения, состав мышечных групп и их взаимодействие.

Опорно-двигательный аппарат имеет биокинематические цепи, состоящие из подвижно соединенных звеньев.

Звенья бывают:

твердые – кости;

упругие – мышцы;

гибкие – связки, сами мышцы и их сухожилия.

Звенья отличаются своей длиной и формой (составные рычаги и маятники) и их переменным составом

Изменить число движущихся звеньев в цепи можно посредством блокады (фиксирования суставов) и снятием тяги мышц (освобождения суставов) При этом биокинематическая цепь может предстать как одно звено или наоборот – сохранять движение в одном или во всех частях сочленений.

Расстояние от проксимального сочленения до конца открытой цепи по прямой при ее разгибании-сгибании изменяется. Поэтому маятники, которые имеют много звеньев, имеют переменную длину. Это изменяет момент инерции и влияет на величину инертного сопротивления.

Связывая между собой концевые звенья, биокинематические цепи замыкаются геометрически и при этом изменяют свои свойства по передаче усилий и возможности управления. При этом возникают составные рычаги со сложной передачей тяг многосуставных мышц. Все звенья биокинематической цепи, изменяя степень и характер своего участия в движениях, обеспечивают многообразные возможные формы движения.

Способы соединений звеньев в биомеханических цепях и неодноосных сочленениях позволяют определять необходимое движение благодаря образованию биодинамически полносвязного механизма.

Биодинамически полносвязный механизм (биомеханизм) определяется выключением лишних в данном движении степеней свободы. Требуемое направление движений звеньев в биокинематических цепях и регулирование их скоростей обеспечивают тяги групп мышц. Кроме этого, мышцы ограничивают размах движений, затормаживая звенья раньше, чем наступает костно-суставно-связочное пассивное ограничение.