Если у физического тела нет никаких ограничений (связей), оно может двигаться в пространстве во всех трех измерениях, т. е. относительно трех взаимно перпендикулярных осей (поступательно), а также вокруг них (вращательно). Следовательно, у такого тела шесть степеней свободы движения (рис. 1(в)).
Каждая связь уменьшает число степеней свободы. Зафиксировав одну точку свободного тела, сделав его звеном пары, сразу лишают его трех степеней свободы — возможных линейных перемещений вдоль трех основных осей координат. Примером может служить шаровидный сустав — тазобедренный, в котором три степени свободы из шести (возможно вращение относительно трех осей) (рис. 1 (г)). Закрепление двух точек звена говорит о наличии оси, проходящей через эти точки. В таком случае остается одна степень свободы. Пример подобного ограничения — одноосный сустав, например межфаланговый (рис. 1 (д)). Закрепление третьей точки, не лежащей на этой оси, полностью лишает звено свободы движений (рис. 10 (ё)). Такое соединение к суставам не относится. В анатомии выделяют также двуосные суставы; они имеют вторую степень свободы вследствие неконгруэнтности (неполного соответствия по форме) суставных поверхностей (суставы лучезапястный и пястнофаланговый 1-го пальца).
Почти во всех суставах (кроме межфаланговых, лучелоктевых и атлантоосевого) степеней свободы больше, чем одна. Поэтому устройство пассивного аппарата в них обусловливает неопределенность движений, множество возможностей движений («неполносвязный механизм»). Управляющие воздействия мышц вызывают дополнительные связи и оставляют для движения только одну степень свободы («полносвязный механизм»). Так обеспечивается одна-единственная возможность движений — именно та, которая требуется.
Каждая биомеханическая пара многоосного сустава заключает в себе возможности многих механизмов (А. А. Ухтомский). Из множества возможностей при помощи управляющих воздействий мышц выделяют заданное управляемое движение. Биокинематические соединения богаче возможностями, чем кинематические соединения в технических механизмах, но управление ими сложнее.
Следовательно, множество степеней свободы кинематической пары в многоосных суставах требует для выполнения каждого определенного движения:
а) выбора необходимой траектории,
б) управления движением по траектории (направлением и величиной скорости) и
в) регуляции движения, понимаемой как борьба с помехами, сбивающими с траектории.
Другое по теме:
Приложения
Рисунок 1. Объекты исследования
Рисунок 2. Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС)
Рисунок 3. Микрофотографии меристематических клеток Achyrophorus maculatus L
Рисунок 4. Микрофотографии меристематических клеток двух видов подорож ...
Расогенез и генетика.
Раньше существовало представление, согласно которому каждый индивидумнесет признаки определенной расы. Оно получило название типологическойконцепции расы. Это название связано с вполне четкой и практически лишьединственной задачей расового ...
Естественнонаучная картина мира в исторической динамике культуры. Научные
картины мира и научные революции в истории естествознания
Объектами естествознания являются: природа в целом, а так же биологические (естественные) начала человека и общества. Данные объекты исследуются различными специализированными областями естествознания (биология, физика, химия, космология ...