Упругость и крѣпость матеріаловъ скелета

Уже въ царствѣ одноклѣточныхъ мы встрѣчаемъ твердые остовы тѣла весьма красиваго и разнообразнаго вида. Чѣмъ болѣе тѣло увеличивается въ массѣ, тѣмъ болѣе мягкія части нуждаются въ достаточной опорѣ. Укрѣпленіе связи между отдѣльными частями, поддерживаніе мягкихъ органовъ, предоставленіе твердыхъ мѣстъ для начала и прикрѣпленія мышцъ и простыхъ и сложныхъ рычаговъ для нихъ, доставленіе органовъ защиты и нападенія, — вотъ тѣ цѣли, для достиженія которыхъ твердыя части тѣла образуются и въ растительномъ и въ животномъ царствахъ. Водяныя животныя для поддержанія своего существованія меньше нуждаются въ твердыхъ образованіяхъ, чѣмъ обитатели суши и воздуха; однако и у первыхъ они весьма распространены. Матеріалъ, идущій на эти образованія весьма разнообразенъ.

Наиболѣе важны: образованіе целлюлозы и древесины, появленіе кремневыхъ и известковыхъ отложеній, образованіе хитиноваго и рогового вещества, хрящей и костей. Однимъ какимъ-либо матеріаломъ нельзя удовлетворить требованіе тѣла въ твердыхъ образованіяхъ.

Вліяніе матеріала на форму, величину, функцію твердаго образованія и, слѣдовательно, но все состояніе поддерживаемаго имъ организма весьма значительно. Это тотчасъ видно, если представить себѣ, напримѣръ, что бедренная кость взрослаго или даже новорожденнаго состоитъ исключительно изъ хряща, который всетаки оказывается достаточно твердымъ образованіемъ. Въ дѣйствительности же мы видимъ, что ядро окостенѣнія тѣла бедренной кости возникаетъ уже на седьмой недѣлѣ утробной жизни, опоясываетъ хрящъ и мало-по-малу занимаетъ его мѣсто, за исключеніемъ тѣхъ участковъ, на которыхъ хрящевой матеріалъ необходимъ для функцій.

Хрящъ имѣетъ совсѣмъ иную упругость и крѣпость, чѣмъ кость. Обитатели суши не могутъ обойтись только одной хрящевой тканью. Итакъ, и съ этой стороны падаетъ особый свѣтъ на форму кости; слѣдовательно, всецѣло въ интересахъ морфологіи изучать упругость и крѣпость матеріаловъ, составляющихъ скелетъ.

Всѣ извѣстныя тѣла подвергаются подъ вліяніемъ растяженія и сжатія опредѣленнымъ измѣненіямъ своей формы, зависящимъ отъ перемѣщенія молекулъ. Однако сила сопротивленія, съ которымъ различныя тѣла противостоятъ измѣненію формы, какъ извѣстно, весьма различна.

Если внѣшнее вліяніе остается въ опредѣленныхъ границахъ, то съ устраненіемъ его воздѣйствія, возстановляется первоначальное взаимное расположеніе матеріальныхъ точекъ тѣла.

Способность тѣлъ, снова вполнѣ возстановлять свою первоначальную, измѣненную подъ вліяніемъ растяженія и сжатія форму, по прекращеніи воздѣйствія ихъ — называется упругостью. Предѣлы, въ которыхъ это возможно, называются предѣлами упругости. Послѣдніе у различныхъ тѣлъ весьма различны.

Если тѣло подвергается воздѣйствію, переходящему за предѣлы его упругости, то, въ зависимости отъ размѣра этого воздѣйствія, наступаютъ различныя явленія. Если воздѣйствіе достаточно велико, то послѣдуетъ раздѣленіе тѣла. Если воздѣйствіе только въ незначительной степени переходитъ за предѣлы упругости и затѣмъ прекращается, то тѣло не вполнѣ принимаетъ свою прежнюю форму: остается слѣдъ. По произведеннымъ опытамъ собственно ни у одного тѣла не наблюдается эластическаго состоянія въ полномъ смыслѣ слова. Каждое, даже малѣйшее измѣненіе формы оставляетъ минимальный слѣдъ; другими словами, каждое измѣненіе формы состоитъ изъ преходящей или эластической части и стойкой или перманентной части. Въ практическихъ предѣлахъ упругости стойкая часть измѣненія формы, какъ ничтожная въ сравненіи съ упругой, можетъ быть оставлена безъ вниманія. Упомянутое положеніе физики расширяетъ нашъ взглядъ не только касательно ученія объ органахъ чувствъ и нервной системы, но также по отношенію къ матеріаламъ скелета. Однако въ этихъ областяхъ обмѣнъ веществъ, можетъ быть, играетъ опредѣленную выравнивающую роль.

Подъ крѣпостью подразумѣвается сопротивленіе, которое тѣло оказываетъ раздѣленію черезъ растяженіе и сжатіе.

Кромѣ крѣпости на растяженіе и сжатіе и упругости различаютъ, смотря по формѣ воздѣйствія, еще нѣкоторыя подраздѣленія упругости и крѣпости; однако всѣ они могутъ быть сведены къ растяженію и сжатію. Таковы упругость и крѣпость на сгибаніе, т. е. сопротивленіе сгибающимъ силамъ, дѣйствующимъ перпендикулярно на продольную ось тѣла, укрѣпленнаго на одномъ или обоихъ концахъ. Подъ крѣпостью на изломъ или на разрывъ понимаютъ сопротивленіе, оказываемое длиннымъ, поставленнымъ въ видѣ столба, тѣломъ нагрузкѣ, дѣйствующей параллельно длинной оси. Крѣпостью на скалываніе называется сопротивленіе, которое оказываетъ тѣло скалывающей силѣ, дѣйствующей перпендикулярно длинѣ его тотчасъ же у его линіи опоры. Крѣпость на скручиваніе тѣло выказываетъ въ томъ случаѣ, когда боковая сила стремится повернуть его параллельно его продольной оси.

Для сравненія этихъ величинъ необходимо отнести ихъ къ одной общей единицѣ, такъ называемому модулю.

Модуль упругости обозначается вѣсомъ, который могъ бы растянуть или укоротить тѣло, поперечное сѣченіе котораго равно единицѣ, на его длину въ предѣлахъ упругости, если бы подобное измѣненіе было возможно. Модулемъ крѣпости называется сила, способная разорвать тѣло съ поперечнымъ сѣченіемъ, равнымъ единицѣ.

Для сравненія кости съ другими строительными матеріалами приведены въ слѣдующей таблицѣ модули упругости и крѣпости нѣкоторыхъ изъ нихъ, наиболѣе примѣняющихся въ строительномъ искусствѣ (Числа выражаютъ модули въ килограммахъ и относятся къ діаметру въ 1 кв. милл.).

Упругость и крѣпость матеріаловъ скелета

Изъ этой таблицы слѣдуетъ, что крѣпость костной субстанціи на растяженіе уступаетъ крѣпости ея на сжатіе, что первая въ благопріятномъ случаѣ приближается къ таковой латуни и чугуна, послѣдняя же — къ таковой же желѣза, между тѣмъ какъ модуль упругости кости въ три раза больше модуля латуни и бронзы. Крѣпость кости на сжатіе въ 4 — 5 разъ превосходитъ таковую известняка и въ 2 — 3 раза таковую же гнейса и гранита.

При сравненіи величинъ модулей кости и оссеина, становится понятнымъ большое значеніе минеральныхъ составныхъ частей для функціональной способности кости.

Крѣпость хряща еще меньше крѣпости оссеина. Особенно поразительна разница между его незначительной крѣпостью на растяженіе и относительно большой крѣпостью на сжатіе. Послѣдняя въ девять разъ больше первой. Итакъ станетъ понятнымъ, что хрящъ не встрѣчается тамъ, гдѣ требуется болѣе значительная крѣпость на растяженіе. Также онъ не можетъ примѣняться въ видѣ длиннаго поддерживающаго столба. Наоборотъ, онъ вполнѣ умѣстенъ тамъ, гдѣ въ видѣ маленькихъ кусковъ онъ долженъ развить большую крѣпость на сжатіе, какъ это имѣетъ мѣсто у всѣхъ суставныхъ хрящей. Здѣсь онъ играетъ двойную роль: отличнаго буфера и тонкой скользящей поверхности.

Тѣмъ больше подходитъ костный матеріалъ къ устройству крѣпкихъ поддерживающихъ столбовъ и сводовъ. Это настолько вѣрно, что можно утверждать, что съ хрятевымъ скелетомъ существованіе большихъ животныхъ на сушѣ было бы невозможнымъ. Только костный матеріалъ сдѣлалъ возможной жизнь большихъ животныхъ на сушѣ.

Крѣпость кости обусловливается не исключительно ея веществомъ, но весьма существенно — ея тончайшимъ строеніемъ. Это особенно ясно выражено на трубчатыхъ костяхъ.

Костныя пластинки примѣняются главнымъ образомъ въ формѣ трубокъ, окружающихъ въ видѣ Гаверсовыхъ системъ пластинокъ простирающуюся въ продольномъ направленіи сѣть кровеносныхъ сосудовъ кости, и ограничивающихъ кость въ видѣ наружныхъ и внутреннихъ основныхъ пластинокъ. Даже каждая отдѣльная пластинка по своему тончайшему строенію обнаруживаетъ важнынія отношея къ крѣпости въ перемѣнномъ направленіи пучковъ фибриллъ и обусловленной ими формѣ объизвествленнаго межфибриллярнаго вещества. Итакъ понятно, что костное вещество много менѣе стойко къ радіальному воздѣйствію на него, чѣмъ къ воздѣйствію параллельному продольной оси кости. На важное значеніе образованія полыхъ трубокъ было обращено вниманіе уже выше. Тотъ же планъ широко примѣняется также въ тончайшемъ строеніи. Объ этомъ получаютъ ясное представленіе, если сосчитать, сколько системъ Гаверсов ыхъ колонокъ содержитъ въ себѣ поперечный разрѣзъ большой трубчатой кости. Въ бедренной кости человѣка ихъ находится около 3200, въ большеберцовой кости приблизительно 2500; онѣ не просто идутъ по всей длинѣ, а располагаются соотвѣтственно сосудистой сѣти. Если считать въ среднемъ по 10 пластинокъ на Гаверсову систему, то только на бедренную кость приходится 32000 Гаверсовыхъ колонокъ.

Таково устройство компактнаго вещества; устройство губчатаго вещества нѣсколько отклоняется отъ него. Здѣсь должно вспомнить замѣчательную архитектуру губчатаго вещества.

Для функціональной способности принимается во вниманіе не только родъ и строеніе матеріаловъ, но также форма части скелета въ цѣломъ и способъ ея у потребленія и постановки въ скелетѣ.

Что касается формы большихъ поддерживающихъ столбовъ и рычаговъ тѣла, то она приспособлена такъ, чтобы въ каждой отдѣльной части избѣжать опасныхъ точекъ перелома, слѣдовательно, придать каждой колонкѣ приблизительно одинаковую крѣпость на изломъ. Въ такихъ образованіяхъ крѣпость на переломъ приблизительно одинакова во всѣхъ ихъ поперечныхъ сѣченіяхъ. Наружная форма костей соотвѣтствуетъ ихъ назначенію. Какимъ образомъ наружная форма въ свою очередь вліяетъ на архитектуру губчатаго вещества, видно изъ изложеннаго выше.

Категорія: Ученіе о костяхъ, остеологія |
Переглядів: 84 | Теги: крѣпость матеріаловъ скелета, скелетъ, Упругость скелета | Рейтинг: 0.0/0
Пошарова топографія. Шкіра тильної поверхні пальців тонка, підошвової — щільна, особливо в ділянці проксимальної фаланги. Підшкірна жирова клітковина на тильній поверхні пальців розвинена слабко, на підошвовій пронизана сполучнотканинними перетинками та має виражену комірчасту будову. Тильний апоневроз пальців укріплений сухожилками м'язів-розгиначів які кріпляться до фаланг пальців. З підошвового боку сухожилки м'...

Пошарова топографія. Шкіра підошвової поверхні стопи товста та міцно зрощена з підлеглим підошвовим апоневрозом (aponeurosis plantaris) за допомогою великої кількості сполучнотканинних перегородок, які пронизують підшкірну жирову клітковину. Підшкірна жирова клітковина добре розвинена в ділянці п'яткового горба і головок плеснових кісток, де вона виконує роль амортизатора. Завдяки її вираженій комірковій будові нагнійні проц...

close