Рис. 2.9. Широкая площадь опоры, позволяющая производить большие смещения линии оси гравитации (ЦТ) без выхода ее за площадь опоры
На рис. 2.10 балерина находится в той же позе, что и футболист (см. рис. 2.8). Однако при этом она может сохранять это положение тела, поскольку ее площадь опоры включает не только пальцы ног, но и пространство между ней и станком. Она будет оставаться в устойчивом положении, пока ее ЛТ находится где-то в пределах увеличенной площади опоры.
Рис. 2.10. Увеличенная площадь опоры. Хотя изменение положения сегментов тела поднимает ЦТ и смещает ЛТ за пределы стопы, она остается в равновесии, поскольку ЛТ четко проецируется в пределы расширенной площади опоры, создаваемой хватом за станок
Если ЦТ находится низко, движения предмета в пространстве не вызывают выхода ЦТ и ЛТ за пределы площади опоры. Если взять метровый отвес в руку и покачивать им над землей, то отвес будет ходить по довольно широкой дуге внизу, притом, что рука почти не двигается. Если же взять тот же отвес, но длиной 15 см и проделать то же самое, дуга будет существенно меньшей. Чем длиннее ЛТ, т. е. выше ЦТ, тем менее устойчив объект. Чем ЛТ короче (а ЦТ ниже), тем объект устойчивее. На рис. 2.11 показан «Ванька-встанька», качающийся во все стороны.
Рис. 2.11. Устойчивость предмета на примере игрушки «Ваньки-встаньки». Поскольку ЦТ «Ваньки-встаньки» находится очень низко, ЛТ остается в пределах площади опоры независимо от перемены положений
Основание у «Ваньки-встаньки» тяжелое (обычно его заполняют песком, заливают свинцом и т. п.), а верх — легкий. Положение ЦТ у этой игрушки будет всегда одинаковым, как бы ее не раскачивали. «Ванька-встанька» раскачивается в стороны гораздо с большей амплитудой, чем человек на рис. 2.9, даже несмотря на то, что площадь опоры у него значительно меньше. Эта игрушка отличается удивительной устойчивостью, за счет короткой ЛТ практически невозможно вывести за пределы площади опоры.
Итак, если рассматривать устойчивость предмета или человеческого тела, то выделяют следующее:
• чем больше ПО, тем больше устойчивость;
• чем ближе ЦТ и ПО, тем устойчивее предмет;
• предмет не является устойчивым, если ЛТ за пределом ПО.
2.2.4. Перемещение центра тяжести
Расположение ЦТ предмета или тела зависит не только от положения сегментов в пространстве, но также и от распределения массы объекта. Люди могут набирать вес, который может по телу распределяться непропорционально (соответственно, смещая ЦТ). Однако наиболее общим способом функционального (в отличие от буквального) перераспределения массы является добавление внешней массы. Всякий раз, когда к телу добавляется какой-либо предмет, который мы надеваем на спину (рюкзак), несем (ящик) или используем (дрель), ЦТ новой комбинации тела и внешней массы смещается в направлении дополнительного веса. Смещение обычно пропорционально величине дополнительного веса.
У человека на рис. 2.12 на правой ноге гипс.
Рис. 2.12. Сдвиг центра тяжести вниз и вправо. Дополнительный вес гипса смещает ЦТ. Костыли увеличивают площадь опоры и улучшают устойчивость
Результатом является сдвиг ЦТ вниз и вправо. Поскольку ЦТ теперь ниже, он теоретически более устойчив. Однако поскольку правая нога у него на весу, площадь опоры ограничена только левой стопой. Вместо того чтобы заставлять пациента смещать ЛТ влево, ему дают костыли. Костыли и левая нога образуют вместе значительную ПО, добавляя пациенту устойчивости и помогая избежать сильного компенсаторного сдвига веса влево.
На рис. 2.13 человек держит в правой руке гирю (удерживая его на весу силой плечевого пояса).
Рис. 2.13. Сдвиг центра тяжести вверх и вправо. Вес гири, приходящийся на плечевой пояс, смещает ЦТ. Человек отклоняется в левую сторону, чтобы сместить ЛТ обратно, к центру площади опоры
Результат — сдвиг ЦТ вверх и вправо. Поскольку ЛТ смещается к правой ноге (и потенциально к внешней части правой стопы, если гиря весит достаточно), человек «компенсаторно» отклоняется влево. Небольшая реорганизация сегментов, связанная с отклонением туловища, слишком мала, чтобы сместить ЦТ. Эффект отклонения скорее в том, чтобы увести ЛТ от правой стопы ближе к середине площади опоры. Сегменты тела переориентированы в пространстве, но не для смещения ЦТ, а для того, чтобы держать ЛТ ближе к центру площади опоры.