Человек ходит с помощью комплекса двигательных действий, обеспечиваемых координацией мышц, суставов и нервной системы. При походке одна нога отводится назад, затем поднимается и выдвигается вперед, в то время как другая нога выполняет опорную функцию. Этот процесс повторяется, создавая ритмичное движение, которое позволяет сохранять равновесие и передвигаться с комфортом.
При этом важную роль играет биомеханика тела, включая правильную осанку и распределение веса. Ходьба может варьироваться по скорости и стилю, отражая индивидуальные особенности человека, его физическую подготовку и окружающую обстановку. Благодаря этому естественному движению, человек активно взаимодействует с окружающим миром и поддерживает свое здоровье.
Что такое пешая прогулка. Пешая прогулка является не только наиболее полезным, но и одним из самых легкодоступных способов укрепления здоровья. Атлеты все чаще начинают использовать современные устройства, такие как мобильные приложения, фитнес-браслеты и шагомеры, для более точного мониторинга своих тренировок. Ходьбой могут заниматься даже люди пожилого возраста.
Какие группы мышц задействованы при пешей ходьбе. Пешая ходьба является отличным способом тренировки большинства мышц, несмотря на свою невысокую интенсивность. Можно сказать, что активируются мышцы всего тела:
— задняя поверхность бедра и четырехглавая мышца (квадрицепс);
— большая ягодичная мышца;
— мышцы живота, бицепсы и трицепсы верхних конечностей, дельтовидные мышцы;
— мышцы области шеи, грудной и поясничной районов позвоночника;
— мышцы кора (действуют как стабилизаторы таза, бёдер и позвоночника).
Польза прогулок. К основным достоинствам пешей ходьбы относятся следующие:
— укрепление сердечно-сосудистой и дыхательной систем — способствует улучшению кровообращения и пульса, позволяя сердцу эффективно перекачивать больший объем крови и доставлять больше кислорода и питательных веществ к органам;
— профилактика диабета и инсулинорезистентности — помогает снизить уровень глюкозы в крови;
— укрепляет мышцы и суставы, повышает плотность костей — особенно важно для людей с остеопорозом, так как ходьба на длинные дистанции повышает выносливость и значительно уменьшает риск переломов;
— способствует улучшению зрения — снижает уровень внутриглазного давления, уменьшает вероятность возникновения глаукомы, оптимизирует кровоснабжение глазных органов и повышает поступление кислорода и питательных элементов;
— нормализует мозговую деятельность — насыщает мозг кислородом и улучшает память, концентрацию, умственную активность и работоспособность;
— способствует оптимизации функционирования нервной системы — увеличивает показатели гормонов серотонина и дофамина, которые оказывают влияние на настроение, уверенность в своих силах, уровень энергии и мыслительные процессы. Снижает уровень стресса и тревожности, помогает расслабиться и успокоить ум, а также является хорошей профилактикой депрессии и болезни Альцгеймера;
— укрепляет иммунную систему — стимулирует секрецию Т-лимфоцитов, которые борются с вирусами, бактериями и раковыми клетками, улучшает работу легких, усиливает кровообращение и повышает количество кислорода, поступающего к тканям и органам;
— способствует сжиганию избыточных калорий — во время часа и более длительной пешей прогулки активизируется обмен веществ, происходит активное расщепление жиров, а также улучшается работа пищеварительной системы;
— укрепляет позвоночник, корректирует осанку — усиливает кровообращение позвоночника, укрепляя мышцы спины и уменьшая боль;
— способствет развитию творческого мышления — очищает сознание и способствует креативным размышлениям. Пребывание на свежем воздухе и физическая активность наполняют организм и ум новыми идеями, что в итоге увеличивает творческий потенциал.
Вред от ходьбы. О вреде ходьбы часто можно услышать от людей, которым приходится подолгу стоять или двигаться. Однако непосредственно ходьба не становится причиной различных заболеваний. Заболевания опорно-двигательного аппарата, сосудистой системы, диабет, воспаление сухожилий и другие состояния не вызываются ходьбой, но могут усугубляться из-за физической нагрузки во время движения.
Длительная прогулка в обуви, не соответствующей размеру и комфорту, способна негативно сказаться на здоровье опорно-двигательной системы, особенно на стопах. Когда мышцы ног и лодыжек слабо развиты, использование такой обуви может привести к плоскостопию, возникновению болевых ощущений и способствовать развитию деформации и связанных с ними заболеваний.
Доступность ходьбы как вида физической нагрузки . Все чаще встречаются молодые люди, проходящие большие расстояния со специальными устройствами для подсчета шагов, пожилые люди, бодро шагающие по парку с палками в руках, и владельцы домашних животных, с удовольствием выгуливающие своих питомцев часами напролет. Ходьба доступна и полезна для всех:
— учиться ходить не требуется — организм сам осуществляет необходимые движения, важно лишь сосредоточиться на продолжительности и интенсивности пешей прогулки;
— ходьба — доступный вид фитнеса, помогающий снизить вес, улучшить здоровье и избавиться от усталости. По сравнению с интенсивными упражнениями в тренажерном зале ходьба на свежем воздухе принесет больше пользы;
— прогулки являются безопасными и имеют минимальные риски травм. Вдобавок, они оказывают малое влияние на суставы. Это делает ходьбу доступной для людей с избыточным весом, которым не рекомендованы аэробные нагрузки, так как они могут начать заниматься этим видом активности вне зависимости от их физического состояния и массы тела.
Разновидности ходьбы. В наше время существует несколько видов ходьбы, каждый из которых имеет свои преимущества. Все они предназначены для разных целей и могут развивать разные группы мышцы. Новичкам лучше выбирать тот тип ходьбы, который для них больше всего подходит, а опытным ходокам можно повысить физическую выносливость, чередуя разные типы ходьбы:
— подъем по лестнице является отличным упражнением для укрепления ягодичных и икроножных мышц. Его главное преимущество заключается в возможности легко изменять интенсивность тренировки. Увеличивая на одну ступеньку каждый раз, вы можете нагрузить различные участки, такие как голеностоп или бедра. Широкий шаг (3–4 ступеньки) эффективно развивает мышцы-разгибатели. Кроме того, ходьба с широким шагом считается удачным методом для растяжки связок и мышечных волокон;
— ходьба на месте — может быть особенно полезна для людей с избыточным весом. Это низкоинтенсивное упражнение следует выполнять в начале тренировки, постепенно позволяя организму привыкнуть к нагрузке. В противном случае оно может нанести вред неподготовленной сердечно-сосудистой системе. Чтобы повысить интенсивность ходьбы на месте, можно включить движения руками либо подъемы коленей;
— активная пешеходная прогулка — способствует сжиганию калорий в интенсивном режиме, что существенно увеличивает частоту сердечных сокращений. Главный принцип заключается в том, чтобы не бегать, а сосредоточиться на шаге с носка, а не с пятки;
— скандинавская ходьба — эффективное упражнение для укрепления всех мышц тела. Правая рука движется в противоположном направлении по отношению к правой ноге, а левая нога — к левой руке. Для поддержания равновесия при ходьбе применяются специальные палки, что идеально подходит для укрепления мышц рук и лопаток. Такая ходьба подходит для пожилых людей, поскольку не оказывает негативного воздействия на поясницу и колени, а нагрузка равномерно распределяется по всему телу.
Какова длительность прогулки? Начать физическую активность или прогулку рекомендуется с разминки суставов нижних конечностей. Убедитесь, что у вас удобная обувь, спланируйте маршрут и придерживайтесь комфортного темпа в соответствии с вашим стилем ходьбы.
Эксперты рекомендуют начинать с 30 минут, если человек не тренируется, и постепенно увеличивать продолжительность до часа. В идеале, чтобы держать тело в тонусе, нужно проходить в день не менее 6–7 км, или 8000–10 000 шагов.
Если пройти все нужные шаги за раз сложно, то стоит выбрать короткие прогулки, например, утром и вечером в наиболее комфортное время. Лучше потратить 10–15 минут на прогулку, чем полностью оставаться в домашних условиях.
Как повысить эффективность тренировки. Основные рекомендации:
— важно помнить, что достижения в любом виде спорта зависят от постоянства тренировок, можно разработать план и придерживаться его;
— следует повышать время тренировки, использовать отягощения и добавить интервальные вариации;
— необходимо подобрать комфортную одежду (из легких, воздухопроницаемых материалов, которые хорошо впитывают влагу и способствуют поддержанию свежести и сухости) и кроссовки (легкие, но устойчивые, чтобы обеспечить амортизацию для пятки);
— необходимо помнить, что ходьба активно тренирует мышцы, поэтому важно давать им отдых, а также уделять внимание качеству сна и питания;
— следует дышать в ритме, но с замедлением, вдыхая воздух носом и выдыхая его ртом;
— рекомендуется гулять натощак — не менее чем за 1,5 часа до еды либо через 1,5 часа после приема пищи;
— необходимо контролировать свою осанку, так как прямая спина является центральной осью всего организма, которая равномерно и точно распределяет нагрузку на мышцы;
— лучше избегать шоссе и стараться тренироваться в зеленых парках с чистым воздухом.
Вместо того чтобы расходовать средства и усилия на диеты с ограничением калорий и изнуряющие тренировочные сессии, можно ощутимо улучшить своё здоровье и привести тело в форму, просто занимаясь ходьбой. Прогулки — это действенный метод для укрепления мышц, повышения силы и уровня энергии, а также снижения вероятности развития различных болезней.
Как ходит человек
Ходьба
Ходьба представляет собой универсальный способ передвижения, который обеспечивается работой опорно-двигательной системы (ОДС) и центральной нервной системы (ЦНС). Для реализации ходьбы обе системы имеют высокий уровень организации и развития. Ходьба — это автоматизированная локомоция, которая направлена на выполнение конкретной двигательной задачи.
Движение осуществляется благодаря центральной нервной системе, которая управляет локомоторным актом с помощью центральной иннервационной программы. Основой ходьбы служит работа спинального генератора, ответственного за шагательные движения, представляющего собой сеть интернейронов и мотонейронов, а также мышц-антагонистов, обладающих взаимными тормозными связями. Двуногая ходьба представляет собой скоординированный процесс.
Согласованные движения отдельных частей тела требуют минимального управления, т.к. образуют синергии, которые облегчают движения. При синергии для осуществления ходьбы отсутствует необходимость в постоянном контроле ЦНС за мышечной активностью, за положением конечности и т.д. Ходьба является автоматизированным процессом, что позволяет расходовать энергию на оптимальном уровне. При нарушении автоматизма ходьбы происходит увеличение энергозатрат организма.
Ходьба включает в себя чередования периодов опоры и перемещения по воздуху. В рамках времени одного двойного шага период перемещения занимает 36%, а период опоры – 64%. В период опоры можно выделить фазы: опора на пятку, которая составляет 7%, опора на всю стопу или одноопорная фаза – 38%, и фаза опоры на носок – 18%. Двухопорная фаза, в которую входит опора на пятку одной ноги и носок другой, составляет 13%. Пропорциональное соотношение всех этих параметров во время ходьбы способствует сохранению энергии за счет ее преобразования из потенциальной в кинетическую, поглощения ударных нагрузок, а также минимизации смещения общего центра масс (ОЦМ) и обеспечению плавности ускорений.
Кинематические и динамические параметры ходьбы
Ходьба характеризуется рядом кинематических параметров, таких как длина шага, темп, скорость, продолжительность опорной фазы, угол поворота таза, его наклон, степень сгибания в коленях, а также соотношение углов движения в различных суставах и прочее. Двойным шагом называют период, когда одна нога отрывается от опорной поверхности, переносится в воздухе и приземляется на неё, в то время как другая нога остаётся на опоре. У взрослых, как правило, в среднем темпе ходьбы ритм составляет от 92 до 98 шагов в минуту, а скорость движения колеблется между 1,1 и 1,2 м/сек. Длина двойного шага достигает 1,4 метра. При скорости 1,04 м/сек длина двойного шага составляет 76% от роста человека.
Рис. 2. Периоды и фазы ходьбы.
1. Фаза с двумя опорами. 2. Период с одной опорой на всей подошве. 3. Фаза отталкивания задним толчком, используя носок. 4. Период, когда нога находится в воздухе. 5. Фаза переднего отталкивания, когда происходит приземление на пятку.
Основной динамической характеристикой ходьбы является реакция опоры. Это сила, с которой во время ходьбы нога приземляется на опору и отталкивается от нее. Реакция опоры состоит из вертикального, продольного и поперечного компонентов, которые действуют в соответствующих направлениях. График реакции опоры имеет вид двугорбой кривой, в которой первый подъем соответствует переднему толчку, а второй подъем соответсвует заднему толчку.
Рис. 3. Диаграмма отклика опоры во время движения.
А. Вертикальный компонент реакции. В. Продольный компонент реакции.
Передний толчок осуществляется в момент опоры на пятку, тогда как задний толчок происходит при опоре на носок. В фазе опоры на полную стопу сначала наблюдается снижение переднего толчка, за которым следует увеличение заднего толчка. Амплитуда толчков превышает массу тела. При движении реакция опоры начинается с переднего толчка, когда пятка ноги касается поверхности, служащей опорой.
Возникает несколько моментов сил, которые обусловлены точкой приложения реакции опоры. В сагиттальной плоскости область контакта пятки с опорой расположена в проксимальной части пяточной области. Вектор реакции опоры проходит позади осей коленного и голеностопного суставов, что способствует сгибанию в коленном суставе. Стопа находится под действием двух моментов.
Наружный момент сгибания вызывается воздействием массы передней части стопы. Он доминирует над внутренним моментом, который возникает вследствие эксцентрического сокращения передней большеберцовой мышцы, направленной на замедление подошвенного сгибания. При контакте стопы с опорой происходит сгибание пяточной кости.
Она тянет за собой вниз таранную кость, которая ротируется во внутрь и увлекает за собой большеберцовую кость. Начинается внутренняя ротация голени. Во фронтальной плоскости точка контакта пятки с опорой расположена латеральней оси голени и подтаранного сустава, что вызывает наружный эверсионный момент в подтаранном суставе.
Процесс эверсии пятки происходит в течение 8-15% времени опорной стадии. Во время эверсии пяточной кости оси таранно-ладьевидного и пяточно-кубовидного суставов располагаются параллельно, что приводит к снижению жесткости средне-плюсневого сустава, улучшению амортизации при переднем толчке и уменьшению ударной и торсионной нагрузки на голеностопный сустав и голень.
В фазу переднего толчка имеется увеличение активности малоберцовой мышцы, которая пронирует стопу, обеспечивает прилегание к опоре медиального края стопы, что повышает устойчивость тела. Малоберцовая мышца преодолевает тягу задней большеберцовой мышцы, которая работает в эксцентрическом режиме и удерживает стопу от резкого опускания.
Этап переднего толчка занимает 7% времени двойного шага. В процессе переднего толчка коленный сустав сгибается, достигая угла в 10°. За счет движений в средне-плюсневом, подтаранном и коленном суставах происходит амортизация нагрузки от опоры, которая не передается на туловище.
Наступает фаза опоры на всю стопу, во время которой происходит прислоение к опоре всей подошвенной поверхностью стопы. В фазу опоры на всю стопу большеберцовая кость совершает движение в двух плоскостях. В горизонтальной плоскости большеберцовая кость продолжает ротацию во внутрь.
В сагиттальной плоскости большеберцовая кость функционирует как элемент обратного маятника, выполняя ротацию вокруг блока таранной кости из задней части к передней. Это приводит к разгибанию голени в области голеностопного сустава.
Наружный разгибательный момент, который обусловлен действием веса тела, перенесенным на ногу, преобладает над внутренним сгибательным моментом, обусловленным эксцентрическим сокращением трехглавой мышцы, которая препятствует разгибанию в голеностопном суставе. В фазу опоры на всю стопу реакция опоры претерпевает уменьшение.
Под воздействием внешнего момента происходит максимальное снижение свода стопы в течение всей фазы опоры. Внешний момент доминирует над внутренним моментом, результатом которого является работа задней большеберцовой мышцы, замедляющей опускание свода. Эксцентрическая активность данной мышцы усиливается с ростом нагрузки на стопу.
За счет работы малоберцовой мышцы происходит пронация и отведение стопы в переднем отделе. Момент отведения, создаваемый малоберцовой мышцей преобладает над моментом приведения, создаваемый задней большеберцовой мышцей. Отведение переднего отдела стопы способствует понижению ее свода.
Фаза, в которой стопа полностью соприкасается с поверхностью, переходит в фазу заднего толчка, когда угол наклона голени вперед варьируется от 15° до 20°. В этой фазе движение тела получает импульс, который направляет его вперед. Задний толчок стартует с отрыва пятки от земли. Прежде чем пятка оторвется, завершается пронация стопы и начинается супинация.
После отрыва пятки равнодействующая реакции опоры проходит впереди от коленного сустава, что создает разгибательный момент, который способствует разгибанию колена и уменьшению нагрузки на мышцы разгибатели голени. В голеностопном суставе на смену разгибания приходит сгибание.
Внутренний изгибающий момент в голеностопном суставе, возникающий из-за концентрического сокращения задней группы мышц голени, превышает внешний момент, вызываемый весом тела. Совместное сокращение трехглавой, малоберцовой и задней большеберцовой мышц приводит к значительному увеличению реакции опоры.
Трехглавая мышца производит сгибание стопы, в результате чего осуществляется отталкивание от опоры. Высокая активность трехглавой мышцы сохраняется на протяжении всего заднего толчка. Напряжение малоберцовой мышцы способствует стабилизации 1 плюсне-фалангового сустава и пяточно-кубовидного сустава.
Задняя большеберцовая мышца отвечает за инверсию стопы, наружную ротацию большеберцовой кости и приведение передней части стопы. В процессе инверсии оси таранно-ладьевидного и пяточно-кубовидного суставов теряют параллельное положение и создают угол, вплоть до прямого, что приводит к увеличению жесткости средне-тарзального соединения.
Приведение стопы в средне-тарзальном суставе сопровождается увеличением ее свода. Момент ротации большеберцовой кости наружу, обусловленный тягой задней большеберцовой мышцы, преобладает над моментом внутренней ротации, обусловленный тягой малоберцовой мышцы.
Во время заднего толчка одновременно активируются задняя большеберцовая и малоберцовая мышцы, что способствует повышению жесткости передней части стопы. Это приводит к улучшению рычажных характеристик передней отдела стопы в момент отталкивания от поверхности, что облегчает усилия трехглавой мышцы. Передняя группа мышц при этом остается без активности.
После отрыва пятки от опоры начинается разгибание в плюсне-фаланговых суставах, амплитуда которой, при ходьбе босиком, достигает 60°. Движение в плюсне-фаланговых суставах оказывает влияние на качество переката стопы.
Поэтапное движение, начиная с переката через головки плюсневых костей и заканчивая пальцами, способствует постепенному увеличению длины рычага отталкивания на одну треть, что обеспечивает более плавное ускорение тела. Во время отталкивания от поверхности задняя часть стопы подвергается влиянию двух противоположных сил: натяжению ахиллова сухожилия, которое тянет пяточную кость вверх, и натяжению подошвенного апоневроза.
При разгибании пальцев на угол более 30°, возникает результирующая сила, которая прижимает пяточную кость к костям среднего отдела стопы и стабилизирует задний отдел стопы. Разгибание в плюсне-фалагновых суставах сменяется на их сгибание. Увеличение длины стопы на длину пальцев увеличивает рычаг отталкивания.
При работе мышц, ответственных за сгибание пальцев и большого пальца, осуществляется отталкивание от поверхности пальцами. В процессе опоры на пальцы вектор реакционного давления смещается назад относительно коленного сустава, что приводит к формированию сгибательного момента в этом суставе. Сгибание колена способствует упрощению переноса ноги в воздухе в следующую фазу ходьбы.
Рис. 4. Увеличение рычага отталкивания стопы при сокращении трехглавой мышцы голени во время заднего толчка.
Задействование отдельных пальцев при движении зависит от выбора оси, используемой при перекате через переднюю часть стопы. На уровне плюсне-фаланговых суставов 2 плюсневая кость наиболее выражена в дистальной стороне, что приводит к формированию двух перекатных осей. В передней части стопы образуется поперечная ось, проходящая через головки 1 и 2 плюсневых костей, а также косая ось через головки 2 и 5 плюсневых костей.
Плечо рычага при перекате через поперечную ось на 1/5 больше, чем при перекате через косую ось. Относительно большая длина рычага компенсируется участием в отталкивании большого пальца, сила которого превышает силу остальных пальцев в 2 раза.
Две оси переката обеспечивают вариативность в процессе ходьбы, позволят отталкиваться в зависимости от движений тела и повышают эффективность движения по неровным участкам. Фаза переката стопы завершается, когда пальцы отрываются от опоры. Время, посвященное опоре на носок, составляет 18% от общей продолжительности двойного шага.
После периода опоры наступает период переноса ноги по воздуху, который облегчен благодаря сгибанию голени в коленном суставе. В начале периода переноса стопа остается согнутой в голеностопном суставе, после чего наступает ее разгибание под действием концентрического сокращения передней большеберцовой мышцы.
Разгибание длится до следующего касания стопы с опорной поверхностью и достигает своей высшей точки перед передним толчком. Разгибание стопы способствует легкому перемещению ноги над опорной поверхностью. Во время разгибания стопы происходит её эверсия в подтаранном суставе. Время, в течение которого нога переносится в воздухе, составляет 34% от общего времени двойного шага.
При нормальной ходьбе все мышечные силы сбалансированы. Недостаточность каждой из мышц приводит к мышечному дисбалансу и вызывает нарушение ходьбы. При недостаточности задней большеберцовой мышцы наступает преобладание мышц эверторов, действие которых проявляется в зависимости от фаз переката.
На стадии переднего толчка и при опоре на всю стопу основная нагрузка на малоберцовые мышцы приводит к быстрой эверсии, которая происходит на фоне отведения в среднем тарзальном суставе. Во время заднего толчка преобладающая работа малоберцовых мышц снижает жесткость свода стопы.
Во время отталкивания от опоры происходит эверсия пятки, отведение переднего отдела стопы, уплощение ее свода и растяжение прыжковой связки. При недостаточности малоберцовой мышцы доминирует тяга задней большеберцовой мышцы. Во время ходьбы наступает уменьшение эверсии и преобладание инверсии, что приводит к растяжению латеральных связок голеностопного сустава.
При недостаточной активности малоберцовой мышцы в фазе заднего толчка не обеспечивается стабильность первой плюсневой кости, что ведет к ухудшению опороспособности медиальной части стопы. В случае слабости трехглавой мышцы ослабляется сила отталкивания от поверхности, и это не может быть компенсировано другими мышечными группами голени, тогда как нагрузку частично берет на себя четырехглавая мышца бедра. В момент отталкивания от опоры наблюдается недостаточная стабилизация задней части стопы и неполное ограничение наружной ротации голени при фиксированной стопе, что частично компенсируется напряжением задней большеберцовой и малоберцовой мышц.
Во время ходьбы под действием силы веса и реакции опоры происходит последовательное чередование подъемов и падений тела над поверхностью опоры, когда все тело и отдельные его сегменты совершают маятникообразные движения. Все тело представляет собой обратный маятник, точкой опоры которого служит стопа.
Центр масс взрослого человека располагается над опорой на уровне второго поясничного позвонка L2. Во время ходьбы тело совершает колебательные движения, напоминая маятник, благодаря отталкиванию от опоры. Опорная нога, тело и голова образуют инверсный маятник, в то время как другая нога функционирует как прямой маятник.
При ходьбе после отталкивания от опоры маятник выходит из состояния неустойчивого равновесия и начинает падать вперед. Маятник совершает наклон в голеностопном суставе над стопой, которая фиксирована на опоре. По мере увеличения угла наклона тела происходит ускорение свободного падения и увеличение кинетической энергии тела.
Остановка маятникового движения происходит из-за изменения положения ног. При падении одна нога остается неподвижной на опоре, в то время как другая нога сгибается в тазобедренном суставе и выдвигается вперед, напоминая прямой маятник. Выдвижение бедра вперед способствует наклон всего тела в переднюю сторону.
Во время выноса бедра происходит разгибание голени в коленном суставе и ее вынос также по типу прямого маятника. Вынесенная нога совершает процесс переноса по воздуху и упирается на опору впереди тела, в результате чего происходит прекращение падения маятника и восстановление вертикального положения тела.
Задняя нога, оставаясь позади туловища, выполняет отталкивание от поверхности и затем перемещается по воздуху, подобно прямому маятнику. Маховые движения тела приводят к изменению расположения центра масс. Наклон вперед способствует снижению центра масс, а отталкивание от опоры – к его повышению. В течение одного двойного шага центр масс опускается и поднимается два раза.
Самое высокое положение ОЦМ достигает в фазу двойной опоры, когда одна нога опирается на пятку, а другая нога — на носок. За счет повторяемости и устойчивости движений маятниковый механизм дает организму существенную энергетическую выгоду. Повторяемость движений уменьшает затраты энергии при локомоции.
Маятниковый механизм представляет собой экономичный способ перемещения, который сказывается на всех аспектах ходьбы. Стабильность движений достигается за счет регулярного воспроизведения циклов движения, что уменьшает потребность в активном контроле. Эффективность расхода энергии и простота управления служат важными факторами для оптимизации процессов локомоции.
Рис. 5. Модель обратного маятника в ходьбе
Для всей опорно-двигательной системы и нижних конечностей присущи колебания, обладающие собственной частотой. Во время ходьбы в конечностях наблюдаются вынужденные колебания. Управляющая система движения использует колебательные характеристики нижних конечностей и явление резонанса, связанное с этими колебаниями.
Резонанс представляет собой возрастание амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к собственным резонансным частотам ОДС. Существует определенная частота вынуждающей силы, при которой колебания ОДС оказываются отзывчивыми на действия этой силы.
Чтобы собственная частота конечности совпала с частотой вынужденных колебаний, система управления движением корректирует моменты инерции в суставных соединениях ноги. Резонанс способствует концентрации мышечных усилий для реализации ходьбы и снижает энергетические расходы на этот процесс. Изменение темпа передвижения приводит к изменению колебательной частоты конечности, которая адаптируется под частоту сокращающихся мышц путем регулирования углов движения в суставах ноги. Согласование сгибательных и разгибательных действий в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах способствует сокращению энергии, необходимой для передвижения. Наилучшие условия для мышечного резонанса и передачи энергии фиксируются при скорости ходьбы 1,4 м/сек.
Рис. 6. Резонанс в ходьбе
Для людей ходьба тесно связана с обувью. Обувь должна способствовать легкости перемещения, обеспечивать комфорт и удобство, гарантировать надежную опору и поддерживать маятниковое движение, которое естественно заложено в человеке. Компания Персей предлагает разнообразный ассортимент обуви для пеших прогулок.
Рис.7. Модели обуви Персей для повседневной носки
