Właściwości biomechaniczne więzadła krzyżowego przedniego:
- obciążenie maksymalne – około 2300 N mierzonych w płaszczyznach funkcjonalnych,
- sztywność – około 260 N/mm,
- wydłużenie maksymalne – około 11mm,
- odkształcenie maksymalne – około 10-12%.
Źródło danych powyższych: Pasierbiński Artur, Jarząbek Aneta „Biomechanika więzadeł krzyżowych” Acta Clinica, Carolina Medica Center, Warszawa 2001, tab. 1, tom 1, numer 4, 285.
Źródło: http://www.direct-healthcare.com/images/acl.jpg - dziękówka ;)
Pod wpływem intensywnej aktywności fizycznej więzadła stopniowo wydłużają się co może spowodować zwiększenie wiotkości stawu. Jednak po pewnym czasie wracają one do swojej pierwotnej długości, a kolano odzyskuje swoją poprzednią „sztywność”.
Co to oznacza? Ostatnie dwa myślniki są do przyjęcia dla każdego. Pierwsze dwa już nie bardzo.
Obciążenie maksymalne w płaszczyznach funkcjonalnych – jasne chyba. Więzadło zostało zbadane w najbardziej naturalnych ruchach nogi. Np. w trakcie jej zginania i prostowania z dodatkowymi ruchami goleni lub uda. Kiedy wykonujemy takie ruchy, np. podczas gry w koszykówkę, kiedy to biegnąc prosto staramy się zmienić kierunek, zrobić pivot itp.
A co oznacza 2300 N? Ile to jest?
Definicja 1N (Newton) – jednostka siły. Siła musi mieć określony kierunek działania, zwrot i wartość. 1 N to siła, z jaką trzeba działać na ciało o masie 1 kg , aby nadać mu przyspieszenie równe 1 m/s².
Obciążenie maksymalne wynosi, około 2,3 kN (kilo newton – tzn. 1 kN, czyli 1000 N). Więzadło ma swoje parametry długościowe – jakie już podałem. Powtarzając, jego długość wynosi około 3,7-4,2 cm., Czyli pęczek, wachlarzowaty, cienki, szeroko przyczepiony, ma wytrzymałość na maksymalne obciążenie około 2,3 kN na około 4 cm długości.
Dla przykładu, lina wspinaczkowa AMBITION 10 - 100m ma siłę graniczną określoną jako 7,2 kN. Inne liny oczywiście mają nieporównywalnie i więcej i mniej. Ale chcąc to zobrazować. Lina ma 10mm średnicy, więzadło dużo mniej. (http://www.alpinist.pl/?page=shop&run=det&id=420)
Idąc dalej, mamy podane następujące dane:
- długość więzadła = około 4 cm,
- średnica nie jest sprecyzowane, gdyż jest to osobniczo zróżnicowane, więc proponuję przyjąć liczbę 3 mm, jako średnicę więzadła uogólnioną. Mam świadomość tego, iż poczwórny przeszczep ze ścięgien kulszowo-goleniowych może być obwodowo większy, jest przy tym bardziej wytrzymały. Ogólnie – średnica = 3mm
- długość liny = 100 m (czyli 10 000 cm)
- średnica liny = 100 mm
Spróbujmy porównać (troszkę banalnie) obciążenie maksymalne, używając do tego zwykłego równania krzyżowego. To znaczy, jeżeli średnica liny 10 mm określana jest wytrzymałością 7,2 kN, to, jaką wytrzymałość lina miałaby, gdyby jej średnica wynosiła 3 mm? Z tych prostych obliczeń wynikło mi, że około 2,2 kN. Czyli podobnie!
Osobną sprawą jest długość owej liny i jej struktura. Ale nie mnie o tym pisać, gdyż na technice wytwarzania owych się nie znam. Na matematyce i fizyce też nie bardzo, więc z góry przepraszam wszystkich pasjonatów owych dziedzin, za powyższe obliczenia. Mają one charakter bardziej obrazowy, niż inny jakiś tematyczny.
1kG=9,80665N = (w przybliżeniu) 0,01 kN czyli 1 kg = 0,01 kN
1kN = 100 kg w warunkach ziemskich.
Żyłka wędkarska (z tej strony - http://sklep.insel.pl/product_info.php/cPath/13_67/products_id/4286), o średnicy 0,16 mm wytrzymuje 2,65 kg, czyli około 0,03 kN.
Jaka gruba musiała by być żyłka wędkarska, aby spełniała funkcję więzadła?
Dane:
- średnica więzadła = 3 mm
- średnica żyłki = 0,16 mm
- wytrzymałość więzadła = 2,3 kN
- wytrzymałość żyłki = 0,03 kN
Jeżeli żyłka o średnicy 0,16 mm ma wytrzymałość równą 0,03 kN, to ile musi mieć średnicy, aby jej wytrzymałość wynosiła 2,3 kN. Wynik: 12,3 mm. Czyli, żyłka o wytrzymałości 2,3 kN miała by średnicę 12 mm.
Sztywność więzadła, ja rozumiem, jako jego obciążenie maksymalne (czytaj elastyczność, rozciągliwość) określone w jednostce miary jego długości. Sztywność wynosi około 260 N na mm. Czyli wiemy, jak mocny jest taki fragment więzadła.
I wszystko jasne! Chyba. Nie wiem, czy dobrze to zobrazowałem. Szczerze brak mi dużo wiedzy matematycznej. Jednym z dalszych powodów wyboru mojego kierunku kształcenia się, był brak przedmiotu o nazwie matematyka! Z nieoficjalnych źródeł (przekaz słowny wykładowy), prof. T. Kasperczyk, będąc młodym mężczyzną, z tegoż samego powodu wybrał owy kierunek. Przynajmniej tak mówił.
Proszę ewentualnych czytelników o zweryfikowanie moich prymitywnych obliczeń i przekazanie mi wieści o błędach. Pozdrawiam serdecznie.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz