Экзаменационный билет № 1

1. Антропология, соматометрия, антропометрия, общие понятия.

2. Типы соединения костей в организме человека. Понятие о степенях свободы движения. Степени свободы движения тела человека.

Первый вопрос.

Антропометрия (от греческих слов антропос – человек и метрео – измеряю) - научная дисциплина, задача которой состоит в измерении размеров тела человека. Это система измерений человеческого тела и его частей.

Антропология – это наука о происхождении, эволюции человека, образовании человеческих рас и о нормальных вариациях физического строения человека.

Эргономическая антропология – это наука о влиянии физического строения человека на эффективность системы «человек-машина-среда» и влиянии условий трудовой деятельности на строение человека.

Второй вопрос.

Синартроз (Synarthrosis)

Синартроз (Synarthrosis)

неподвижное соединение костей посредством соединительной ткани. Примерами синартроза являются швы, соединяющие кости черепа

Синостоз (synostosis; син- + греч. osteon кость + -оз) — сращение отдельных костей между собой.

Способ соединения звеньев накладывает ограничения (связи) на относительное движение (степени связи). Наличие подвижности в соединении представляет звеньям определенные возможности относительного движения - степени свободы движения.

Под степенью свободы движения (подвижности, деформируемости) в механике понимается мера взаимной подвижности двух звеньев кинематической цепи.

Если тело не имеет ограничивающих его связей, то оно способно совершать поступательное движение в любую сторону или вращательное движение вокруг любой оси. Если привязать эти потенциальные движения к ортогональным осям, то у тела оказывается 6 степеней свободы движения.

Каждая связь, налагаемая на тело, ограничивает степени свободы движения. Ззафиксировав одну точку свободного тела, мы лишаем его возможности свободного поступательного перемещения вдоль трех основных осей координат. Тело может совершать лишь вращательные движения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, обладая только 3 степенями свободы движения.

Закрепление двух точек звена формирует единственную ось, вокруг которой звено может выполнять вращение, и лишает возможности свободного вращения вокруг остальных осей. Остается только одна степень свободы движения. Закрепление еще одной точки (не лежащей на рассмотренной выше оси) полностью лишает звено всех степеней свободы движения Строго говоря, такое соединение к суставам не относится.

Для описания общего числа степеней движения тела человека применяют структурную формулу пространственных механизмов вида:

5

Б = 6n - S iki,, (1)

i=3

где Б - подвижность механизма, n - число подвижных костей, ki,- число суставов, принадлежащих определенным классам, i = 3, 4, 5.

Число степеней свободы движений человеческого тела огромно. Исходя из формулы (1), для всего тела человека имеем: число подвижных костей = 148, суставов 3-го класса (3 степени свободы) - К3 = 29, суставов 4-го класса (2 степени свободы) - К4 = 33, суставов 5-го класса (1 степени свободы) - К5 = 85.

Б = 6·148 - 29·3 - 33·4 - 85·5 = 888 - 87 - 132 - 425 = 244

Аналогичным образом определяем этот показатель для ноги (руки)

Б = 6·22 - 5·15 - 4·6 - 3·1 = 30

В открытой кинематической цепи свобода подвижности концевого звена равна сумме всех промежуточных звеньев. Так, например, локтевая кость относительно плечевого сустава имеет 4 степени свободы, лучевая – 5, кисть – 7.

Напомним, что полностью свободное тело без единой ограничивающей связи имеет 6 степеней свободы движений. Это означает, что, по словам Fisher (1907), кисть в границах длины костей руки обладает безграничной свободой движений в пространстве относительно туловища так, как будто она не имеет с ним никакой связи.

Наличие большого числа степеней свободы движений отличает живые организмы от машин, особенно машин, которые работают без непрерывного управления человеком. У подавляющего большинства таких машин число степеней свободы движений равно 1. Это означает, что траектория движения таких машин вынужденная и вполне определенная. Каждая точка в таком случае движется только по одной возможной траектории, хотя в пределах этой траектории возможны различные варианты в направлении (вперед, назад), длине пути, скорости, ускорении и т.п.

При многих степенях свободы движений у системы суммируются погрешности, привносимые каждой из степеней свободы. При большом количестве степеней и, соответственно, звеньев, суммарная ошибка сможет увеличиться до величины, которая превысит все преимущества, создаваемые разнообразием подвижности сложной кинематической цепи.

Еще большее значения имеют динамические осложнения. В сложной биокинематической цепи каждое звено обладает определенной массой. Всякая сила, возникающая в одном из звеньев, вызывает целую систему отраженных, реактивных сил, передающихся на остальные звенья. Такое взаимное влияние звеньев цепи друг на друга создает огромное число силовых взаимодействий, представляющее громадные трудности для аналитического решения. Ситуация для живого организма усугубляется тем, что мышцы, обеспечивающие движения, сами обладают совокупностью переменных:

• упругость, причем связь деформации и напряжения нелинейная;

• зависимость от физиологического состояния мышцы;

• связь функционального состояния мышцы от ее длины, которая меняется в процессе движения из-за изменения расстояния между точками прикрепления мышц.

Экзаменационный билет № 2

1. Особенности антропометрии как научной дисциплины. Необходимость ее выделения в самостоятельную дисциплину.

2. Функциональные системы организма.

У антропометрии, как и у любой науки есть свой объект исследования. Звони основные задачи. И т.д.

Объектом исследования в выступает работающий человек как социобиологический субъект, который в сфере трудовой деятельности включен в эргатическую систему как ее формирующий и ведущий компонент.

Предметом исследования является морфо-психологический статус работающего человека и его роль при решении задач проектирования и оценки предметно-пространственной, или антропогенной среды. Морфо-психологический статус работающих выражается Во-первых, через специфические, соматометрические признаки, названные эргономическими размерами тела, которые позволяют рассчитать оптимальные параметры элементов рабочего места, предметно-пространственного окружения человека и которые в первую очередь отражают позную и двигательную активность человека. Во-вторых, психологическая сторона этого статуса проявляется через субъективные ощущения работающего степени выраженности комфорта или дискомфорта опорно-двигательного аппарата человека, т. е. соматического комфорта или дискомфорта, удобства и неудобства рабочей позы. Последняя задается опорными поверхностями основных элементов рабочего места (рабочая поверхность, поверхность сиденья, спинки, подлокотников, подставка для ног), параметры которых рассчитываются на основе эргономических размеров тела (Строкина, 1999).

В эргономической антропологии решается три группы методологических задач:

1. Адаптация метода антропометрии (соматометрии) применительно к задачам эргономики и выявление его специфики с учетом правил, сложившихся в классической антропологии (определение номенклатуры антропометрических признаков, выявление их ориентации на теле, выбор баз отсчета и разработка приемов их измерений). Выбор методов биометрии, которые позволяют определить сходство и различия между классическими и эргономическими размерами тела (кластерный анализ), выявить особенности эргономических размеров тела (размах изменчивости каждого признака, межгрупповые различия, нормальность распределений, достоверность различий, трансгрессия).

2. Разработка путей и методов учета эргономических размеров тела при конструировании, анализе и оценке рабочих мест и производственного оборудования.

3. Выбор адекватных и доступных методов оценки степени удобства или дискомфорта рабочей позы, а через нее и тех опорных поверхностей основных элементов рабочего

Второй вопрос.(этот вопрос брал из интеренета, а не из презентаций)