1-Modul: Biomexanika asoslari Reja

Suyaklarning muskullar va paylar bilan turg’unligi amalga oshishi.
Normal tik turgan odam tanasida suyak va muskullardan iborat bo’g’inlar juda turg’unmas holatdagi tizimni hosil qiladi. Shunga qaramasdan butun tizimning muvozanatda saqlanishiga sabab, tanani ushlab turuvchi muskullar tizimining doimiy taranglanib turishi tufaylidir.
Umurtqalilarning skelet muskullari uzunligi bir necha millimetrdan o’nlab santimetrgacha va qalinligi odatda 0,05 - 0,1 mm bo’lgan muskul to’qimalaridan iborat.
To’qimalar kundalang strukturalar bo’lgan Z-plastinkalar bilan bir xil qismlar-sarkomerlarga bo’lingan, ularning tinch holatdagi muskulda uzunliklari 2,2 mkmni tashkil etadi. To’qimalarning bo’shashgan holatdan aktiv holatga o’tish nerv impulsi ta’sirida sarkoplazmatik retikulumdan Sa ionlarining chiqishi tufayli ro’y beradi. Aktivlashish tugagandan keyin Sa konsentrasiyasi 10 -10 marotaba kamayadi va 10 -10 molni tashkil etadi. Muskullar aktivlashishi tufayli qisqaradi yoki uzunligi o’zgarmagan holda kuchlanish hosil qiladi (izometrik qisqarish). Aksincha izotopik qisqarishda muskullar doimiy kuchlanishda qisqarib, ish bajaradi. Muskullarning mexanik va energetik xossalari haqidagi ko’pchilik ma`lumotlar A.Xill tomonidan 1930-1964 yillarda aniqlangan. Xill tenglamasiga ko’ra muskullar qisqarish tezligi va hosil bo’ladigan kuch orasidagi bog’lanish giperbolik grafik bilan xarakterlanadi.
(1.11)
bunda -muskulning kuchlanishida hosil kiluvchi kuch, ya’ni izometrik qisqartirishdagi kuch, -muskul qisqartirishning o’rtacha tezligi


Qurbaqa biriktiruvchi muskuli qisqarish tezligi bilan izotopik qisqarishdagi muskul kuchi F orasidagi bog’lanish.
Muskullarning maksimal kuchi F sarkomerlar uzunligiga bog’liq. Undan ko’rinadiki, faqat sarkomer uzunligi 2-3 mkm bo’lgandagina muskul kuchi o’zining maksimal qiymatiga erishadi. Kuchli uzayishda muskul qisqarishi kuchi miozin va aktin iplari zonalari qoplanmasligi tufayli keskin kamayadi.

Muskul maksimal kuchining (F ) sarkomer uzunligiga
(L) bog’lanishi.
Muskullar strukturasi, energetikasi va biomexanikasi haqidagi ma’lumotlarni tushuntirish uchun muskul modellari taklif etilgan. Faol holatdagi muskulning qovushoq elastik modelini A.Xilltaklif etgan. Ushbu modelda muskul ikki paralel elastik elementlardan iborat bo’lib, ulardan biri qovushqoq dempfer bilan to’ldirilgan 1). Tinch holatdagi muskul faqat elastiklik xususiyatiga ega.




Muskulning mexanik modellari.1-Xill modeli, 2-Foygt modeli, 3- Maksvell modeli 4-Foygt-Maksvell modeli
Keyinchalik muskulning qovushoq elastik xossalarini o’rganish natijasida oldingi elastik elementlarga parallel bo’lgan yana bir elastik element mavjudligi haqidagi xulosa chiqarildi. Bunday tizimni Foygt modeli va Maksvell modeli bilan tushuntirishga urinishgan. Foygt modeli elastik element va unga parallel bo’lgan qovushqoq dempferdan iborat bo’lsa, Maksvell modelida bu elementlar ketma-ket ulangan. Biroq, keyinchalik Foygt va Maksvell modellarining kombinasiyasidan foydalana boshlashdi.
Xill modeli bo’yicha tinch holatdagi muskul uchun quyidagi bog’lanishdan foydalansa bo’ladi:
(1.12)

Bunda , , lar ning funksiyalari, nisbiy deformasiya, mexanik kuchlanish.

, ,
Faol muskul uchun qovushqoq element o’rniga qisqaruvchi element kiritiladi. Qisqaruvchi element qovushqoqlikka ega va muskul uyg’otilganda AV nuqtalar orasida masofaga bog’liq bo’lgan kuchni hosil qiladi. Muskul faolligi darajasini parametr bilan aniqlasa bo’ladi, uning fizik ma’nosi mexanokimyoviy reaksiyada Ca²⁺ ionlari konsentrasiyasi bilan bog’liqdir. Unda ushbu model uchun

bo’lganda ,
va (1.12) tenglama quyidagi ko’rinishni oladi:
(1.13)
da ( reaksiya kechishi uchun bo’sag’a konsentrasiyasi) , bo’ladi va (1.11) tenglama (1.12) bilan bir xil bo’ladi. va bo’lsa, muskulning tetanus holatiga mos keladi va (1.13) tenglama quyidagi ko’rinishni oladi:
(1.14)
_Bunda
Tajriba natijalariga ko’ra, faollashtirishning optimal chastotasida bo’sag’a konsentrasiyasi .
tenglama yordamida muskul qisqarishlarini to’la xarakterlash uchun Xill tenglamasida tezlikni ning hosilasi deb olish kerak.
Yuqorida ko’rib o’tilgan modellarning quyidagi kamchiliklari mavjud: a) ular bir o’lchamli; b) muskul qovushqoq elastik jism sifatida qaralganda qisqarayotgan muskul bilan bunday jism termodinamikasida farq borligi hisobga olinmagan; s) tenglamalardagi munosabatlar faqat bitta muskul uchun to’g’ri.
Xill tenglamasidan faydalanib, muskullar qisqarish paytida bajariladigan ishni oson topish mumkin.
(1.15)
Ishning muskul kuchi F ga bog’liqligi murakkab bo’lib, va F=0
(1.16)
bo’lganda ish A=0 bo’ladi va bo’lsa, ish maksimal qiymatga erishadi. Muskul kuchi vaqtga bog’liq bo’lmagan deb olinganda skelet muskullarining quvvati ularning kuchlanishiga proporsional deb qarash mumkin.
Sut emizuvchilar harakati davomida skelet suyaklariga gravitasiya kuchlaridan tashqari tezlanish yoki tormozlanish paytida paydo bo’ladigan kuchlar ham ta`sir etadi.
XX asrning 70-80 yillarida R.Aleksandr tomonidan o’tkazilgan tadqiqotlarda oyoqning suyaklariga maksimal kuchlanishi chopayotgan kenguruda, sakrayotgan itda, tez harakatlanayotgan kiyikda, ho’kizda va filda aniqlangan. Bu hayvonlar massasi 7 dan 2500 kg gacha bo’lib, 350 marotaba farq qilsa xam, maksimal kuchlanishlar kam farq qilgan: 50 dan 150 gacha. Bivenerli tadqiqotlarida massasi 0,1 kg bo’lgan burunduk va olmaxon uchun oyok suyaklarida maksimal kuchlanish 58 dan 86 gacha bo’lgani aniqlangan.
Bundan, shunday xulosaga kelamizki, massalari 25000 marta farq qiladigan hayvonlar uchun suyaklarga to’g’ri keladigan mexanik kuchlanish sezilarli darajada farq qilmaydi va suyaklar mustahkamlik chegarasi bilan taqqoslanarli qiymatlarga egadir. Hayvonlar massasiga bog’liq bo’lmagan holda maksimal kuchlanishda naysimon suyaklarning nisbiy deformasiyasi 0,2-0,3% dan oshmaydi. (1-jadval).
Naysimon suyaklar siqilishda nisbiy deformasiyaning maksimal qiymatlari
1-jadval

Hayvonlar	Suyaklar	Harakat turi	Nisbiy deformasiya	Mustahkamlik zahirasi
Ot It G’oz Xo’roz Qo’y Indyuk	Katta boldir Yelka Tirsak Katta boldir Bilak Katta boldir	Sakrab chopish Sakrab chopish Uchish Qanotini qoqish Sakrab chopish Yugurish	0,32 0,21 0,28 0,21 0,23 0,235	2,1 3,2 2,4 3,2 3,0 2,9

Hayvonlar hamda odam tayanch-harakat tizimining faoliyatini chuqurroq o’rganish suyaklarning, muskullar, bo`g’in, paylarning xavfsiz ishlash mexanizmlarini,biomexanik tizimlar mustahkamlik chegarasini aniqlash, qishloq xo’jaligi va veterinariya tibbiyotini asosiy masalalarini yechish imkonini beradi.

BIOMEXANIKA

Qattiq jismlarga kuch bilan ta’sir qilganda uning elastik xossalar unga javob beradi. Jismni yaxlit ishlab turuvchi kuchlar qay darajada katta? Buni aniqlash uchun tajriba o‘tkazish mumkin. Masalan, uzunligi 1 m bo‘lgan mis simga vertikal yo‘nalishda yuk qo‘yamiz. Misning ko‘ndalang kesim yuzi . Agarda yana 5 kg yuk qo‘shsak, u holda sim ga uzayadi (taxminan 0,5 mm). Agarda biz yana 10 kg yuk qo‘shsak, uzayish ga etadi, ya’ni 2 marta ko‘proq cho‘ziladi. Xuddi shunday ko‘ndalang kesimi kalta sim bunchalik uzaymagan bo‘lar edi. Masalan, 0,1 m uzunlikdagi sim 10 kg yukda cho‘zilgan bo‘lar edi. Uzunligi 1m bo‘lgan qalinroq sim ham kamroq cho‘zilar edi. Ko‘nlalang kesimi bo‘lgan sim 10 kg yukda cho‘ziladi.