Почему так легче упасть, спускаясь по склону?

Думаю, лучше сказать, что здесь работает концепция крутящего момента.

Когда вы идете по полу, нет силы, которая могла бы придать вашему телу крутящий момент. Но когда вы идете по склону, составляющая гравитационной силы создает крутящий момент, который приводит к падению.

Есть целый ряд причин, как, кажется, верно для всех вопросов биофизики. Однако, как правило, все они сосредоточены вокруг стабильности. Когда все идет идеально по плану, ты не падаешь. Когда ваш путь слегка нарушен, и вам нужно внести поправки, у вас возникают проблемы.

Основная причина, по которой мы падаем, спускаясь с холма, заключается в том, что мы падаем на самом деле во время нашего шага. Когда мы идем в гору, легко переместить одну ногу вперед, согнуть ее, пока она разгружена в воздухе, чтобы достичь более высокой точки на холме, опустить ее, сместить нашу ЦТ по траектории через ногу, и когда она достает почти до ноги, мы делаем разгибание ноги, чтобы подняться. А вот спускаться с горы сложнее. Чтобы обратить процесс вспять, нам пришлось бы согнуть заднюю ногу под нагрузкой, чтобы опустить все тело так, чтобы передняя ступня могла коснуться земли под нами. Это эксцентричное движение (движение в направлении, противоположном силе), которое для нас тяжелее, чем нормальное движение. Кроме того, мы не можем промахнуться при смещении центра тяжести, иначе мы упадем вперед.

В результате большинство из нас предпочитают падать с горки. Мы поднимаем заднюю ногу вверх, махаем ею перед собой, а затем поворачиваемся вокруг задней ноги, падая вперед, пока передняя нога не врезается в землю, позволяя остановить падение. У нас есть немного больше тонкости, чем это, но это общая форма движения. Это движение делает спуск с холма таким тяжелым для ваших коленей, потому что они получают удар каждый раз, когда вы делаете шаг.

Кроме того, если мы попадаем в свой шаг, нам приходится беспокоиться о динамическом трении. Когда мы приземляемся, мы должны остановить любое движение вперед. Если земля под нами прогибается, мы начинаем скользить, используя только динамическое трение, которое замедляет нас, а динамическое трение обычно имеет более низкий коэффициент, чем статическое трение. При подъеме в гору без падения мы можем потратить время на то, чтобы аккуратно поставить ногу и остаться в области статического трения с ее более высокими коэффициентами.

Некоторых людей учат не падать таким образом. Мастеров боевых искусств, например, учат никогда не сбиваться с шага, потому что, сделав шаг, они предсказуемы до тех пор, пока не приземлятся, а предсказуемость может убить вас. Однако даже в этой ситуации подъем в гору, естественно, более стабилен. При подъеме в гору самая трудная часть ступени с точки зрения устойчивости — это начало ступени. Как только вы начинаете шагать, вы двигаетесь вверх по холму твердо стоящей ногой. Если что-то пойдет не так, вы всегда можете вернуться на заднюю ногу, вплоть до того момента, когда вы начнете ее поднимать. Когда вы двигаетесь вниз по склону, если что-то пойдет не так, как только вы вообще начнете двигаться, ваш центр тяжести теперь находится на стороне спуска от вашей единственной устойчивой ноги и отталкивается от вас. Вы должныпоставьте переднюю ногу на место, чтобы остановить это движение вниз по склону.

И последняя деталь — это то, как устроена наша стопа. Мы наиболее устойчивы, если наш вес примерно сосредоточен на ногах. При ходьбе в гору это легко. Если у нас нет мышечной силы и гибкости, чтобы шагать с центром стопы, мы можем просто поставить носок на возвышенность, а затем начать переносить вес на эту стопу, что естественным образом растянет сухожилия до тех пор, пока стопа прочно стоит на месте. Спускаясь вниз, этот процесс усложняется. Если у нас нет навыка пронации стопы в достаточной степени, чтобы приземлиться ровно и по центру, мы должны приземлиться на пятку, а затем повернуть стопу вниз вокруг нее. Беглый взгляд на нашу ногу как на рычаг должен показать, почему это проблематично. Вместо того, чтобы должным образом переносить вес на ногу, мы склонны спускаться вниз, приземляясь на пятки. Это мешает нам правильно использовать икры. Это наши самые удивительные амортизаторы, закрепленные на массивном ахилловом сухожилии. Без силы этого амортизатора в нашем распоряжении будет меньше инструментов для остановки любых неожиданных движений, которые мы можем испытать в процессе приземления.

Интересно, что самый простой способ спуститься вниз — это пройти задом наперёд. Это намного медленнее, и немного сложно идти, не видя, куда вы идете, но это ставит тело в положение, в котором оно более склонно шагать в обратном направлении. Вы с большей вероятностью будете ступать так, как хотел бы ступить мастер боевых искусств, и с меньшей вероятностью упадете. Когда вы падаете, большинство людей падают на колени, а не кувыркаются ногами через голову. Вы, естественно, постараетесь правильно использовать икры, вы, естественно, будете делать эксцентрический обратный жим ногой с подъемной ногой, чтобы опустить опускающуюся ногу в устойчивое положение. И, если что-то пойдет не так, ваши руки будут намного ближе к поверхности, чтобы помочь решить проблему.

При движении вниз по склону ускорение под действием силы тяжести увеличивается. Чтобы поддерживать скорость ходьбы, необходима тормозная сила, чтобы противодействовать ускорению, и эта тормозная сила определяется контактной силой начального шага каждого шага, когда он находится перед вашим центром масс, создавая вектор силы, направленный в сторону. от вашего направления ускорения. При спуске со склона вашему начальному шагу гораздо труднее оказаться перед центром масс из-за ограниченного досягаемости ваших ног, а также из-за того, что вашему центру масс легче пройти перед опорными ногами, создавая дисбаланс и ускорение вниз. Кроме того, ваши ноги чаще будут находиться позади вашего центра масс, чем впереди, создавая дополнительный крутящий момент на вашем теле, которому также должна противодействовать ваша тормозная сила.

Есть несколько способов противостоять каждой из этих переменных, которые заставляют вас терять равновесие.

• Делая более короткие шаги, вы расширите диапазон вектора тормозной силы (относительно вашего центра масс) и поможете предотвратить чрезмерное вытягивание ног, чтобы ваш центр масс не проходил слишком далеко перед вашими опорными ногами. В зависимости от вашей скорости это может оказаться нецелесообразным, так как более короткие шаги потребуют большей частоты шагов.
• Понижение вашего центра масс также поможет, так как тогда ваши ноги смогут достичь земли раньше, чем из более высокого положения, и, таким образом, создать тормозную силу раньше и сильнее с более широким диапазоном вашего вектора тормозной силы и увеличить расстояние, на которое должен двигаться ваш центр масс. двигаться, прежде чем оказаться перед опорными ногами.
• Спорно, но ходьба назад может помочь, так как некоторым может быть проще опустить тело ближе к земле, поддерживая одной ногой центр масс и отведя одну ногу назад для обеспечения тормозной силы, чем лицом вперед и вытянув одну ногу вперед. Недостатком может быть то, что если крутящий момент на вашем теле достаточно велик, чтобы заставить вас вращаться назад, вам может быть труднее поймать себя и восстановиться, чем если вы вращаетесь вперед. Это, вероятно, зависит от человека и ситуации с уклоном / ходьбой.

Когда вы падаете вперед, ваше тело инстинктивно ловит вас, перемещая ногу вперед, чтобы подтолкнуть вас вверх.

Стопа должна двигаться дальше, прежде чем коснется земли на нисходящем склоне.

Мне пришлось бы рисовать диаграммы и тому подобное, чтобы объяснить реальную физику ситуации, но если коротко, то ходьба вниз по склону создает большую нагрузку на силу лодыжек и баланс верхней части тела. Ходьба в гору позволяет вам больше использовать свои квадрицепсы, и, поскольку они являются более крупными мышцами, у вас больше контроля.