Статика и динамика человеческого тела

Пластическая анатомия изучает форму человеческого тела, находящегося не только в покое, но главным образом в движении. Это имеет большое практическое значение для художника и скульптора, так как пластическая форма познается только в движении. Состояние покоя представляет собой частный случай движения. Понимание статики даст возможность художнику в любом покойном положении тела найти движение, не сопровождающееся видимым его перемещением. Тело человека имеет определенный вес, а потому подвержено влиянию силы тяжести. Последняя имеет значение не только при относительном покое тела, но всегда должна учитываться при движениях, когда тяжесть собственного тела преодолевается напряжением мышц.

Центр тяжести тела. Определение положения общего центра тяжести тела является необходимым не только для разрешения задач механики движений, но также важно с точки зрения характеристики телосложения. Положение общего центра тяжести зависит от того, как распределяется масса тела, количество которой, заключенное в формы, не определяется измерением ни линейных, ни круговых размеров. Поэтому положение центра тяжести наряду с другими особенностями тела является одним из показателей физического его сложения.

Вопрос о положении общего центра тяжести тела уже издавна привлекал внимание исследователей. Первые попытки в этом направлении принадлежат итальянскому анатому Борелли, который в изданной им в 1679 году книге "О движении животных" писал, что центр тяжести лежит между лобком и ягодицами. Он уравновешивал человека на опоре, ребро которой представляло трехгранную призму. Следовательно, Борелли определил положение общего центра тяжести по отношению к горизонтальной плоскости тела. Однако местонахождения тяжести в этой плоскости он не определил. Вот почему этот вопрос изучался дальше рядом исследователей. Братья Вебер в 1836 году принялись за определение положения центра тяжести по отношению ко второй главной плоскости тела - срединной (сагиттальной). Они считали, что тело человека строго симметрично и что поэтому центр его тяжести должен лежать на месте пересечения уже найденной горизонтальной плоскости с срединной. По их данным, центр тяжести находится на 8,7 мм ниже мыса крестца.

Этим же вопросом много занимался Гарлесс, составивший руководство по пластической анатомии (1857). Он считал, что при установке натуры отдельным частям фигуры надо придать такое взаимное положение, чтобы общий центр тяжести тела находился над площадью опоры. В противном случае, чтобы человек не упал, ему необходимы будут дополнительные опоры. Однако работами указанных исследователей вопрос о положении общего центра тяжести не был окончательно разрешен. Нужно было еще определить его положение по отношению к последней из трех основных плоскостей тела, к фронтальной.

Это явилось предметом исследования Мейера (в 1873 году). Применив новый метод, он установил, что центр тяжести лежит у тела 2-го крестцового позвонка, на 5 см позади линии, соединяющей центры головок бедренных костей и на 3 см впереди линии, соединяющей обе лодыжки. Дальнейшие исследования местоположения центра тяжести проводили Брауне и Фишер. Согласно их выводам, центр тяжести тела лежит на высоте нижнего края 2-го крестцового позвонка, на ¹/₂ см вправо от срединной плоскости и на 4¹/₂ см ниже мыса крестца.

В последнее время вопрос о положении общего центра тяжести тела был более полно разработан М. Ф. Иваницким и Е. А. Котиковой. Иваницкий установил, что положение центра тяжести тела изменяется в зависимости от ряда причин, из которых наибольшее значение приобретают пол, возраст, развитие мускулатуры, массивность скелета и т. п. Центр тяжести может находиться на расстоянии от 1-го и до 5-го крестцового позвонка. У женщины центр тяжести тела лежит несколько ниже, чем у мужчин. У детей младшего возраста - выше, чем у взрослых. Иваницкий считает, что на переднюю поверхность тела центр тяжести проецируется несколько выше лонного сращения.

Рис. 204. Положение общего центра тяжести у мужчины и женщины

Равновесие тела. Местоположение общего центра тяжести меняется в зависимости от различных движений, сообразно перемене положений отдельных частей тела. От смещения центра тяжести вверх или вниз над площадью опоры, ближе или дальше от ее границ зависит устойчивость равновесия.

Площадь опоры ограничена спереди прямой, соединяющей концы больших пальцев стопы, сзади - прямой, соединяющей пятки, и с боков - наружными краями обеих стоп. В зависимости от положения последних форма и размеры опорной площади могут быть различными. Устойчивость равновесия определяется прежде всего положением отвесной линии, опущенной из центра тяжести тела. При вертикальном положении тела эта линия должна проходить в пределах площади опоры. Если она окажется за пределами последней, тело падает.

Равновесие тем устойчивее, чем ниже располагается центр тяжести (то есть чем он ближе к площади опоры), чем ближе к центру опорной площади вертикаль, проведенная из центра тяжести, чем больше размеры площади опоры.

Размеры опорной площади могут быть увеличены, если расставить ноги. Это усилит устойчивость равновесия. Если стоять на одной ноге или на носках, площадь опоры, наоборот, уменьшается, соответственно теряется устойчивость равновесия.

Некоторый практический интерес могут иметь сведения о положении центра тяжести отдельных частей тела. Центр тяжести головы лежит на ¹/₂см впереди фронтальной оси атланто-затылочного сустава. Голова поэтому стремится опрокинуться вперед, чему препятствует напряжение затылочных мышц. Центр тяжести туловища, взятого вместе с головой, находится на ⁸/₁₀см позади фронтальной оси тазобедренных суставов. Туловище стремится опрокинуться назад, но удерживается благодаря сокращению четырехглавого мускула бедра. Отвесная центра тяжести при напряженном положении тела проходит впереди фронтальной оси коленных суставов, в связи с чем вышележащая часть тела стремится опрокинуться вперед. Этому препятствует пассивное замыкание коленных суставов, вызванное напряжением задней стенки сумки и связочного аппарата. Отвесная центра тяжести проходит почти на 5 см впереди стопных суставов. Все тело упало бы вперед, если бы этому не препятствовало напряжение икроножных мышц.

Когда человек несет тяжесть, происходит смещение центра тяжести, которое должно быть компенсировано соответствующим изменением положения тела. Поэтому туловище наклоняется в сторону, противоположную нагрузке. Так, когда груз лежит на спине, туловище сгибается вперед; если же тяжесть нести перед собой, туловище откидывается назад. Если груз нести в правой руке, туловище наклоняется налево, в эту же сторону выносится свободная рука. Когда тяжесть лежит на одном плече, туловище наклоняется в сторону противоположного плеча. Если груз держать на голове, центр тяжести не изменяет значительно своего положения и тело может оставаться в вертикальном положении.