Ludzie chodzą dziwnie. Naukowcy mogą wreszcie wiedzieć, dlaczego

0
103

Za coś tak rutyna, chodzenie jest szokująco skomplikowane. Biomechanicy dzielą pojedynczy krok na kilka faz: Najpierw jest przyłożenie, kiedy pięta uderza w podłogę. Następnie następuje faza pojedynczego podparcia, kiedy balansujesz na tej nodze. Następnie przewracasz się na palcach do startu, a twoja noga wykonuje zamach do przodu.

Wszystko to zawiera w sobie tajemnicę. Naukowcy od dawna zaobserwowali, że kiedy idziemy, nasza noga wbita w ziemię podskakuje dwa razy, zanim wykona następny krok. Oznacza to, że kolano zgina się i rozciąga raz, gdy stopa po raz pierwszy dotyka ziemi, a następnie ponownie tuż przed startem. To pierwsze odbicie pomaga naszej stopie zaabsorbować uderzenie naszego ciężaru, gdy uderzamy o ziemię. Ale funkcja drugiego odbicia, cecha charakterystyczna dla ludzkiego chodu, nigdy nie była jasna.

W Przegląd fizyczny E artykuł opublikowany w zeszłym miesiącu, naukowcy z Uniwersytetu w Monachium mogli znaleźć odpowiedź. Modelując siły fizyczne, które napędzają nasze podwójne odbicie, wywnioskowali, że jest to technika oszczędzania energii dla gatunku, który od dawna przedkłada wytrzymałość nad prędkość – co może być wskazówką, dlaczego ludzie wyewoluowali tak dziwny chód. Teraz uważają, że ich model może pomóc w ulepszeniu projektów protez i robotów, a nawet może dać wgląd w presję ewolucyjną, z jaką borykali się nasi przodkowie.

„Stopa jest tutaj kluczowym elementem”, mówi Daniel Renjewski, inżynier mechanik, który kierował badaniem. Ludzka stopa jest, szczerze mówiąc, rodzajem osobliwości w królestwie zwierząt. Ludzie mają kąt 90 stopni między stopą a nogą, kontynuuje, ale niewiele innych zwierząt to robi. Oznacza to, że większość zwierząt chodzi na palcach lub na palcach, podczas gdy my chodzimy od pięt do palców. Ludzkie stopy są również stosunkowo płaskie, a nasze nogi są dość ciężkie, co sprawia, że ​​utrzymanie pozycji pionowej podczas napędzania ciała do przodu jest mechanicznym wyzwaniem.

Nasz wzorzec chodzenia z podwójnym odbiciem różni się od pojedynczego odbicia, które wykonujemy podczas biegu, który jest ruchem, który jest głównie w powietrzu, mówi Susanne Lipfert, naukowiec sportowy z Uniwersytetu w Monachium, współautorka badań. Podczas chodzenia stopa pozostaje osadzona nawet przez 70 procent cyklu krokowego, aby pomóc nam zachować równowagę przy mniejszych prędkościach. Wiąże się to jednak z pewnym kompromisem: mniej czasu na posuwanie się do przodu. Wbrew intuicji oznacza to, że twoje ciało musi pracować trudniej podczas chodzenia, aby zawrócić nogę do następnego kroku. „Na pierwszy rzut oka wydaje się to dziwne, aby dążyć do chodu, który pozostawia bardzo mało czasu na wychylenie nogi do przodu” — mówi Renjewski, ze względu na to, jak ciężkie są nasze nogi: większa masa wymaga większej mocy.

Biorąc pod uwagę wszystkie te wyzwania, w jaki sposób ludzkość radzi sobie z poruszaniem się? Przez lata nawet nasze mechaniczne rozumienie tego, jak chodzimy, było ograniczone, ponieważ próba modelowania tego, co robią wszystkie mięśnie, ścięgna i stawy dolnej części ciała w danym momencie, jest żmudnym – jeśli nie niemożliwym – zadaniem. Zespół Renjewskiego odkrył jednak, że chód człowieka można sprowadzić do jednego równania, opartego na tym, jak zachowuje się stopa podczas podwójnego odbicia.

Aby zbudować swój model, naukowcy zredukowali układ stopa-noga do zaledwie czterech stawów w biodrze, kolanie, kostce i palcach. Korzystając z danych, które Lipfert zebrał jako student – informacje o siłach i pozycjach stawów 21 osób nagranych na wideo podczas chodzenia na bieżni – próbowali opisać krok stopy od pięty do palców, tak jakby był to zwykły przedmiot toczący się po ziemi. Ten ruch jest łatwiejszy do zrozumienia niż próba uwzględnienia całej anatomii stopy.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj