Force descendante de l’humérus (articulations et couple)

Muno

Force descendante de l’humérus (articulations et couple)


Forces et couples sur un biceps

Pourquoi l’humérus, l’articulation du coude, exerce-t-il une force vers le bas dans la configuration suivante. Je comprends que le biceps doit être impliqué dans une paire de forces, mais j’ai identifié la contrepartie de la force du biceps (Fb) comme l’os (fondamentalement, une autre partie du corps) tirant le biceps vers le bas. L’explication que j’ai trouvée est:

« Parce que les muscles peuvent se contracter, mais ne pas s’étendre au-delà de leur longueur de repos, les articulations et les muscles exercent souvent des forces qui agissent dans des directions opposées et donc se soustraient. »

Pourquoi l’incapacité du muscle à se développer donne-t-il lieu à la force descendante de l’humérus?

( http://cnx.org/contents/[email protected]/Forces_and_Torques_in_Muscles_ )

Réponses


 Communauté

Il y a deux considérations d’équilibrage des forces ici.

D’une part, le couple autour du joint doit être nul, sinon le bras aurait une accélération angulaire. Traiter les forces positives comme dirigé dans les directions où elles sont dessinées, cela nous dit

r1FB=r2wune+r3wb.


Étant donné toutes les distances et tous les poids, vous pouvez résoudre la tension

FB

dans les biceps.

Cependant, vous devez également que l’ensemble du système n’accélère pas linéairement dans le sens vertical:

FE+FBwunewb=0.


Résolution pour

FB

dans la première équation et en se connectant à la seconde, on trouve

FE=(r2r11)wune+(r3r11)wb,


qui est la même relation
physicus dérivée en traitant les couples autour du point d’attache biceps-avant-bras. Depuis

r2,r3>r1

,

FE>0

et doit être dirigé vers le bas.

La raison pour laquelle le texte attribue cela à l’incapacité des muscles à s’étendre est probablement parce que l’on pourrait imaginer avoir

FE=0

mais obligeant les triceps à exercer une force. Voyons ce qui se passe s’il y a une force dirigée vers le haut

FT

une distance positive

r4

à gauche de l’articulation. Les deux équations d’équilibre des forces sont

r4FT=r1FBr2wuner3wb,FT+FB=wune+wb.


Ce système peut être résolu simultanément pour

FB

et

FT

:

FB=r2+r4r1+r4wune+r3+r4r1+r4wb,FT=r1r2r1+r4wune+r1r3r1+r4wb.


Encore une fois,

FB>0

pour tout poids positif. Cependant,

FT<0

peu importe ce que

r4

est (tant qu’il est positif), puisque

r2,r3>r1

. Autrement dit, les triceps ne pouvaient pas atteindre l’équilibre des forces en se contractant – il devait pousser sur le dos de l’articulation.

En conséquence, l’os subit une compression pour équilibrer les choses avec

FE

. En fait, une grande partie de ce que fait la structure squelettique consiste à fournir des forces de poussée pour équilibrer la charge de compression qui y est appliquée.


 physicus

Je ne vois pas comment l’incapacité à se développer donne naissance à cette force. J’expliquerais les forces comme ceci:

Pour que la situation soit stable, le couple total ne doit pas seulement être nul dans l’articulation, mais aussi au point où le biceps entre en contact avec l’os, c’est-à-dire

r1FE=(r2r1)wune+(r3r1)wbFE=(r2r11)wune+(r3r11)wb


En branchant les chiffres de l’image que vous avez fournie, on obtient

FE=407N

.


 ja72

Force

FE

est vers le bas pour empêcher la main de tourner. Cela est dû à l’équilibre des moments. Prenez

FE

loin, et le bras va accélérer dans le sens horaire.

 

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