8.2.2.Лостови системи

От една страна скелетът изпълнява опорна функция за всички органи, а от друга,  неговите кости осигуряват двигателната функция на тялото, като играят ролята на лостове, чрез които се предава въздействието на мускулите. От гледна точка на механиката лостът е неогъваем прът, който се завърта около една неподвижна точка (опора), когато към лоста се приложи сила. При това се преодолява някакво съпротивление или тежест. Мускулната сила се прилага върху определени звена на скелета, които от гледна точка на механиката представляват лостове. Всеки такъв анатомичен лост се движи около една опорна точка. Такава опорна точка може да бъде ставата, в която движещата се кост се съчленява с костта, спрямо която се движи. Опорна точка може да бъде и точката на допир с твърда опора от външната среда, около която се извършва движението. Освен опорна точка  механичната лостова система притежава точка на противодействието (товар)R и точка на приложение на силата - F. В точката на противодействието въздейства тежестта на движещата се част или съпротивлението на друга външна сила. За приложна точка на силата служи залавното място на съответния мускул, което се движи в момента.  Разстоянието от между точката на противодействие (товар) и опорната точка се нарича „рамо на противодействието”. Разстоянието от точката на приложение на силата до опорната точка се нарича „рамо на силата”. Произведението от големината на противодействието (R) и дължината на рамото (r2)на противодействие се нарича „ момент на противодействието”. Произведението от големината на мускулната сила    (F) и дължината на рамото на силата (r1) се нарича „ момент на силата”.  За да бъде един лост в равновесие моментът на силата трябва да бъде равен на момента на противодействието. Това може да бъде представено със следната формула: 

F .  r1 = R . r2

Ак искаме да определим от какво зависи силата, необходима за уравновесяване или преодоляване на някакакъв товар, трябва да преобразуваме горната формула и тя ще изглежда така:

F = (R. r2)/r1

Вижда се, че големината на приложената сила е правопропорционална на товара и дължината на неговото рамо и обратнопропорционална на своето рамо. Това означава, че колкото по-дълго е рамото на силата, толкова по-малка сила ще е необходима за преодоляването на съпротивлението.

В зависимост от взаимното разположение на отделните елементи лостовете са двураменни или еднораменни. При двураменния лост опората е между товара и задвижващата сила. Силата на товара и задвижващата сила действат в една посока и затова този лост се характеризира като лост на равновесието. Условието е моментите на силите да са равни по формулата:

F .  r1 = R . r2

 Такъв  лост се определя още като лост от първи род . При него опорната точка се намира между точката на товара и точката на приложение на силата. По правилата на такъв лост се извършва движението на главата спрямо първи шиен прешлен (фиг. 67). Опорната точка се намира в самата става (свързваща сандаловидните повърхности на атласа с кондилите на тилната кот), точката на товара (тежестта на предната част на главата) е пред ставата, точката на приложение на силата е тилната кост, където се залавят мускулите.

 

                          

   Фиг. 67 Лост от I род – приложните точки на действащата F и съпротивителната R сили са от двете страни на опората, за опорна точка служи съчленението между тилната кост и първия шиен прешлен

Rсъпротивителна сила

Fмускулна сила

 При еднораменния лост опорната точка е е в единия край на лоста. В зависимост от разположението на точката на приложение на силата и товара, те се разделят на лостове от II род и лостове от III род.

При лостовете от II род точката, в която действа тежестта, е между опорната точка и точката на приложение на силата. Силата на товара и задвижващата сила действат в противоположни посоки.

 Лост от II род – приложната точка на съпротивителната сила R е по-близо до опората, а  на действащата F по-далече от нея                                                                      

По правилата на този лост се извършва движението на ходилото в горна скочна става при движението „ повдигане на пръсти” (фиг. 68). В този случай опората се намира върху главите на предноходилните кости. Точката на товара (тежестта)  е в горната скочна става (върху макарата на скочната кост), приложната точка на мускулната (действащата) сила е в задната част на петната кост (петната върга), за която се залавя Ахилесовото сухожилие на триглавия подбедрен мускул. Поради това, че рамото на силата  при този лост е по-дълго от рамото на съпротивлението (тежестта), този лост е особено благоприятен за преодоляване на голяма тежест от сравнително малка сила. Тъй като при този лост се получава голяма използваемост на силата, той се нарича още лост на силата”. При лоста от трети род точката на приложение на силата (F) се намира между опорната точка и точката, в която действа тежестта (R). По правилата на този лост се извършват движенията на свободните от опора горни и долни крайници. Например залавното място на  мишнично-лъчевия мускул (дисталния край на лъчевата кост)  се намира по-близо до лакътната става, която е опорната точка, от приложната точка на съпротивлението -  тежестта, която държим в ръка. 

   

     Лост от III род действащата сила F е по-близо до опората, а съпротивителната  R - по-далече от нея.                                                

Така рамото на тежестта (r2) е по-голямо от рамото на силата (r1). Поради това, за преодоляване на тежестта е необходима по-голяма сила. За сметка на това обаче,  тежестта се придвижва на голямо разстояние и с голяма скорост. Този вид лост се нарича лост на скоростта.

Лост от III род

По същия начин действа и триглавия мускул на мишницата, чието залавно място е съвсем близо до опорната точка ( лакътната става). При разгъването на лакътната става товарът извършва голямо преместване и с голяма скорост. Ако тежестта е свободен предмет, при отделянето си от ръката той има скоростта, която му е предадена от анатомичниата лостова система.