Kerja dan kekuatan otot

Sifat utama jaringan otot yang membentuk otot rangka adalah kontraktilitas, yang menyebabkan perubahan panjang otot di bawah pengaruh impuls saraf. Otot bekerja pada tulang tuas yang dihubungkan oleh sendi. Dalam hal ini, setiap otot bekerja pada sendi hanya dalam satu arah. Pada sendi uniaxial (silinder, berbentuk balok), gerakan tuas tulang hanya terjadi di sekitar satu sumbu, sehingga otot-otot terletak dalam kaitannya dengan sendi tersebut di kedua sisi dan bekerja padanya dalam dua arah (fleksi - ekstensi; adduksi - abduksi, rotasi). Misalnya, pada sendi siku, beberapa otot adalah fleksor, yang lain adalah ekstensor. Dalam kaitannya satu sama lain, otot-otot ini, yang bekerja pada sendi dalam arah yang berlawanan, adalah antagonis. Sebagai aturan, dua atau lebih otot bekerja pada setiap sendi dalam satu arah. Otot-otot seperti itu, yang bersahabat dalam arah kerja, disebut sinergis. Pada sendi biaxial (ellipsoid, condylar, berbentuk pelana), otot-otot dikelompokkan menurut dua sumbunya, di mana gerakan dilakukan. Pada sendi peluru, yang memiliki tiga sumbu gerakan (sendi multiaksial), otot-otot berdekatan dari beberapa sisi dan bekerja padanya dalam arah yang berbeda. Misalnya, sendi bahu memiliki otot - fleksor dan ekstensor, yang melakukan gerakan di sekitar sumbu frontal, abduktor dan adduktor - di sekitar sumbu sagital, dan rotator - di sekitar sumbu longitudinal (pronator ke dalam dan supinator ke luar).

Dalam kelompok otot yang melakukan gerakan tertentu, kita dapat membedakan otot utama yang memberikan gerakan tertentu, dan otot bantu, yang peran bantunya ditunjukkan oleh namanya sendiri. Otot bantu memodelkan gerakan, memberinya karakteristik tersendiri.

Untuk karakteristik fungsional otot, indikator seperti penampang anatomi dan fisiologis digunakan. Penampang anatomi adalah ukuran (luas) penampang yang tegak lurus dengan sumbu panjang otot dan melewati perut pada bagian terlebarnya. Indikator ini mencirikan ukuran otot, ketebalannya. Penampang fisiologis otot adalah total luas penampang semua serat otot yang membentuk otot yang diteliti. Karena kekuatan otot yang berkontraksi bergantung pada jumlah serat otot dan ukuran penampang, penampang fisiologis otot mencirikan kekuatannya. Pada otot fusiform, berbentuk pita dengan susunan serat paralel, penampang anatomi dan fisiologis bertepatan. Gambaran yang berbeda terdapat pada otot pennate, yang memiliki sejumlah besar berkas otot pendek. Dari dua otot yang sama dengan penampang anatomi yang sama, otot pennate memiliki penampang fisiologis yang lebih besar daripada otot fusiform. Total penampang serat otot pada otot pennate lebih besar, dan serat itu sendiri lebih pendek daripada pada otot fusiform. Dalam hal ini, otot pennate memiliki kekuatan yang lebih besar daripada otot yang terakhir, tetapi rentang kontraksi serat otot pendeknya lebih kecil. Otot pennate ditemukan di tempat-tempat yang membutuhkan kekuatan kontraksi otot yang signifikan dengan rentang gerak yang relatif kecil (otot-otot tungkai bawah, telapak kaki, beberapa otot lengan bawah). Otot berbentuk pita, yang terbentuk dari serat otot yang panjang, memendek lebih banyak selama kontraksi. Pada saat yang sama, otot-otot tersebut menghasilkan kekuatan yang lebih sedikit daripada otot pennate, yang memiliki penampang anatomi yang sama.

Kerja otot. Karena ujung-ujung otot melekat pada tulang, titik-titik asal dan perlekatannya saling mendekat selama kontraksi, dan otot-otot itu sendiri melakukan sejumlah kerja tertentu. Dengan demikian, tubuh manusia atau bagian-bagiannya mengubah posisinya ketika otot-otot yang bersangkutan berkontraksi, bergerak, mengatasi hambatan gravitasi atau, sebaliknya, menyerah pada gaya ini. Dalam kasus lain, ketika otot berkontraksi, tubuh tertahan pada posisi tertentu tanpa melakukan gerakan. Berdasarkan hal ini, dibedakan antara mengatasi, menyerah, dan menahan kerja otot.

Kerja otot mengatasi dilakukan apabila gaya kontraksi otot mengubah posisi bagian tubuh, anggota gerak atau kaitannya, dengan atau tanpa beban, sehingga mampu mengatasi gaya tahanan.

Pekerjaan inferior adalah pekerjaan yang kekuatan ototnya menyerah pada gaya gravitasi bagian tubuh (anggota tubuh) dan beban yang ditanggungnya. Otot bekerja, tetapi tidak memendek, tetapi malah memanjang; misalnya, ketika tidak mungkin mengangkat atau menahan benda dengan massa yang besar. Dengan tenaga otot yang besar, tubuh harus diturunkan ke lantai atau permukaan lain.

Pekerjaan menahan beban dilakukan jika gaya kontraksi otot menahan tubuh atau beban pada posisi tertentu tanpa bergerak dalam ruang. Misalnya, seseorang berdiri atau duduk tanpa bergerak, atau menahan beban pada posisi yang sama. Gaya kontraksi otot menyeimbangkan massa tubuh atau beban. Dalam hal ini, otot berkontraksi tanpa mengubah panjangnya (kontraksi isometrik).

Pekerjaan mengatasi dan menghasilkan, ketika kekuatan kontraksi otot menggerakkan tubuh atau bagian-bagiannya di ruang angkasa, dapat dianggap sebagai pekerjaan dinamis. Pekerjaan menahan, di mana gerakan seluruh tubuh atau bagian tubuh tidak terjadi, adalah pekerjaan statis.

Tulang-tulang yang dihubungkan oleh sendi bertindak sebagai tuas saat otot berkontraksi. Dalam biomekanika, tuas kelas satu dibedakan, saat titik-titik resistensi dan penerapan gaya otot berada di sisi yang berbeda dari titik tumpu, dan tuas kelas dua, saat kedua gaya diterapkan pada satu sisi titik tumpu, pada jarak yang berbeda darinya.

Jenis pertama dari tuas berlengan dua disebut "tuas keseimbangan". Titik tumpu terletak di antara titik penerapan gaya (gaya kontraksi otot) dan titik resistensi (gravitasi, massa organ). Contoh tuas semacam itu adalah hubungan tulang belakang dengan tengkorak. Keseimbangan tercapai dengan syarat bahwa torsi gaya yang diberikan (hasil perkalian gaya yang bekerja pada tulang oksipital dengan panjang lengan, yang sama dengan jarak dari titik tumpu ke titik penerapan gaya) sama dengan torsi gravitasi (hasil perkalian gravitasi dengan panjang lengan, sama dengan jarak dari titik tumpu ke titik penerapan gravitasi).

Tuas jenis kedua adalah tuas berlengan tunggal. Dalam biomekanik (berbeda dengan mekanika), tuas ini hadir dalam dua jenis. Jenis tuas semacam itu bergantung pada lokasi titik penerapan gaya dan titik aksi gravitasi, yang dalam kedua kasus berada di sisi yang sama dari titik tumpu. Jenis pertama dari tuas jenis kedua (tuas gaya) terjadi ketika lengan penerapan gaya otot lebih panjang daripada lengan resistensi (gravitasi). Mempertimbangkan kaki sebagai contoh, kita dapat melihat bahwa titik tumpu (sumbu rotasi) adalah kepala tulang metatarsal, dan titik penerapan gaya otot (otot triceps surae) adalah kalkaneus. Titik resistensi (gravitasi tubuh) berada di persimpangan tulang kering dengan kaki (sendi pergelangan kaki). Pada tuas ini, ada peningkatan gaya (lengan penerapan gaya lebih panjang) dan penurunan kecepatan gerakan titik resistensi (lengannya lebih pendek). Pada jenis kedua tuas lengan tunggal (tuas kecepatan), lengan penerapan gaya otot lebih pendek daripada lengan resistensi, di mana gaya yang berlawanan, gravitasi, diterapkan. Untuk mengatasi gravitasi, yang titik penerapannya berada pada jarak yang cukup jauh dari titik rotasi pada sendi siku (titik tumpu), diperlukan gaya yang jauh lebih besar dari otot-otot fleksor yang menempel di dekat sendi siku (pada titik penerapan gaya). Dalam hal ini, ada peningkatan dalam kecepatan dan rentang gerak tuas yang lebih panjang (titik resistensi) dan penurunan gaya yang bekerja pada titik penerapan gaya ini.