БАЛАНС В ОРГАНИЗМЕ
При сохранении равновесия в условиях противоборства сил в структуре возникают напряжения, степень которых зависит от положения, веса и сопротивляемости отдельных частей. Если возникает деформация, то ее степень пропорциональна и зависит от степени напряжения.3 Чтобы в теле был минимум напряжений, а значит, и деформаций, необходимо, чтобы не только вся структура в целом находилась в равновесии с внешними силами, но и каждая ее часть была в равновесии с каждой другой частью системы. Это означает, что для достижения истинного механического равновесия каждая часть должна быть правильно связана с каждой другой, как удаленной, так и прилегающей.
Движение одной части тела в сторону от гравитационной оси предполагает движение противоположной части в противоположном направлении или приложение достаточной мышечной силы для восстановления равновесия всего тела. В одной из предыдущих статей это объяснялось с помощью простой аналогии:
"Поместите на одну сторону равномерно уравновешенного стержня гирю весом в пятьдесят фунтов. Если вы хотите сохранить равновесие стержня, вы должны либо поместить такой же груз на противоположную сторону, либо приложить собственную энергию, равную давлению пятидесяти фунтов".
"Переместите пятидесятифунтовый груз обратно в центр удилища, и для его удержания не потребуется никаких усилий. Оно сбалансировано.
Рис. 10. Малые мышцы позвоночника, обеспечивающие дифференцированное движение позвоночника и реберных суставов.
Обратите внимание на поясничную фасцию для прикрепления transversalis. (Из Spalteholz.)
"Закон механики объясняет, что чем ближе к центру поддерживается вес, тем меньше затрат энергии требуется для поддержания равновесия. Поэтому очевидно, что если мы обнаружим положение наилучшего механического преимущества, то оно должно соответствовать анатомическому факту "4.
В вертикальном теле грузы расположены не горизонтально на стержнях, а один над другим, что делает проблему изменения и восстановления равновесия несколько иной. Представьте себе три блока, расположенных перпендикулярно друг другу. Если срединная линия конструкции проходит прямо через центр веса каждого блока, гравитация будет оказывать равное притяжение на все блоки, и конструкция будет стоять. Но стоит отклонить один блок, и его связь с центром целого нарушится: чтобы он сохранил это положение, необходимо приложить внешнюю силу.
В человеческой структуре три основные единицы веса - это череп, грудная клетка и таз. Если они сбалансированы по центру относительно оси тяжести, то связки и мышцы суставов не будут испытывать неравномерной нагрузки. Но если любой из этих трех костных блоков не поддерживается в центре структуры в его естественном положении, то для поддержания его положения в пространстве необходимо приложить больше мышечных усилий, что влечет за собой ненужное напряжение и трату энергии.
СТАЛЬ И КОСТЬ КАК СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
Инженера в первую очередь интересуют качества материалов, которые будут использоваться в любой конструкции, и их способность выдерживать нагрузки, которым она должна соответствовать. Эти нагрузки зависят от назначения конструкции. Опоры моста должны выдерживать воздействие движущихся грузов, проходящих по нему, а также вес различных частей самой конструкции. Сталь оказалась наиболее ценным материалом для мостов благодаря своей прочности и долговечности, и особенно благодаря своей упругости, благодаря которой она может успешно противостоять осевым нагрузкам, сжатию и растяжению.
По этим характеристикам кость напоминает сталь, обладая прочностью и выносливостью, субстанцией и жесткостью, чтобы противостоять сжатию, и определенной степенью упругости, чтобы выдерживать удары. Кость - это кружевная сеть живых волокон, тесно соединенных с химическими веществами, которые придают ей необходимую твердость и упругость, чтобы выдерживать вес.
Понимание физических и химических свойств кости важно для рассмотрения ее механической функции. Животная или органическая часть, состоящая из желатина и кровеносных сосудов, составляет примерно одну треть веса, а остальные две трети - минеральные, в основном известковые соли различных видов, особенно фосфат кальция. Если животные части сжечь, то кальцинированный остаток сохранит форму оригинала, но будет хрупким и гораздо легче разрушится. С другой стороны, если удалить минеральные части разбавленной соляной кислотой, декальцинированная кость, хотя и сохраняет свою форму, является жесткой и гибкой, а декальцинированное ребро или локтевую кость можно легко завязать в узел.