Biofizika i biomehanika: skripta

1 

БИОФИЗИКА 

Термин  биофизика    (БИОЛОШКА  ФИЗИКА)  увео  је  1892.  године  енглески 

статистичар  Карл  Пирсон  као  назив  за  научну  област  која  настоји  да  повеже  физику  и 
биологију.  Одлуком  1.  Међународног  биофизичког  конгреса  1961.  године  биофизика  је 
призната као самостална наука. 

Биофизика је физика живе природе на свим нивоима:  молекуларном, ћелијском и 

надћелијском,  укључујући  биосферу  у  целини.  Циљ  биофизике  је  заснивање  теоријске 
биологије коришћењем закона физике. 

БИОМЕХАНИКА 

Биомеханика  је  интердисциплинарна  област  која  изучава  механичка  својства  и 

законе кретања живих система. Краће речено биомеханика је механика живих система. У 
њој се посебно изучавају следеће области: 

1)

Медицинска биомеханика 

2)

Техничка биомеханика 

3)

Биомеханика спорта 

4)

Биомеханика рада 

Медицинска  биомеханика  испитује  кинетику  и  динамику  здравог  и  болесног 
човека  и  механичка  својства  његових  органа  и  ткива  са  циљем  да  се  целовитије 
сагледају  и  реше  неки  проблеми  у  ортопедији,  трауматологији,  хирургији, 
неурохирургији и другим областима медицине. 
Живот  је  немогућ  без  механичког  кретања.  Под  механичким  кретањем  се 

подразумева  промена  положаја  посматраног  тела  у  односу  на  неко  друго  тело  за  које  се 
условно  претпоставља  да  мирује.  Тело  за  које  се  условно  претпоставља  да  мирује  и  у 
односу на које се прати промена положаја посматраног тела у простору и времену назива 
се  упоредно  или  референтно  тело.  Како  нема  апсолутног  мировања  тако  нема  ни 
апсолутног кретања. Дакле, свако кретање је релативно.  

Свако кретање тела може се сматрати комбинацијом два основна облика кретања: 

транслације и ротације.  

Транслаторно кретање је такво кретање код којег свака права или раван тела остаје  

сама  себи  паралелна.  Ротационо  кретање  је  такво  померање  при  којем  се  све  тачке  тела 
крећу по концентричним круговима чији центри леже на једној истој правој, која се назива 
оса  ротације.  Код  транслаторног  кретања  све  тачке  тела  имају  једнаке  брзине,  док  код 
ротационог  кретања  тачке  тела  имају  различите  брзине,  сразмерне  растојању  од  осе 
ротације. 

2 

1.

ЛОКОМОТОРНИ СИСТЕМ 

Човек може да мења свој положај у простору, тј. да се креће, али и да обавља све 

остале  вољне  механичке  покрете  захваљујући  свом  локомоторном  систему.  Елементе 
локомоторног система делимо на: 

1)

Пасивне – кости и зглобови (60% тежине, 40% запремине) 

2)

Активне – мишићи (40% тежине, 60% запремине) 

1.1 КОСТИ 

Подела: 



Кратке  кости

  -  имају  релативно  малу  покретљивост,  али  су  од  значаја  за 

кретање  пошто  су  њихови  главни  представници  кичмени  пршљенови  и 
кратке кости у склопу шаке и стопала  



Дуге  кости

  –  Свака  дуга  кост  има  тело  -  средњи  део  (дијафизу)  и  два 

окрајака (епифизе) који су покривени хрскавицом и улазе у састав зглобова. 
Окрајци  су  проширени  ради  смањења  притиска  и  трења  у  зглобу.  На 
костима  (посебно  дугим)  постоје  испупчења  за  која  се  преко  тетива 
припајају  мишићи.  Пример  дуге  кости  је  бутна  кост  (femur)  и  надлактица 
(humerus) 



Пљоснате кости

 имају углавном заштитну улогу (кости лобање, карлице...) 

или служе као ослонац некој другој кости (на пример лопатица као ослонац 
рамењачи)  



Неправилне кости

  немају  ниједан  од  параметара  из  претходне  поделе.  То 

су кости лица и кичмени пршљенови 



Пнеуматичне кости

 имају у својој структури шупљине испуњене ваздухом 

(пример је мастоидни наставак слепоочне кости) 



Сезамоидне кости

 подсећају својим обликом на семе сусама. Развијају се у 

тетивама  неких  мишића,  најчешће  у  пределу  зглобова  (пример:  чашица  – 
патела). 

Кости имају следеће функције: 

-

Да одржавају организам у одређеном положају 

-

Ходање и друге врсте кретања организма 

-

Да штите осетљиве делове и виталне органе (мозак, срце, плућа) 

-

Служе као стовариште за одређене хемијске елементе које организам може да 
користи по потреби 

-

Исхрана организма (зуби) 

-

Трансмисија звука (кости средњег уха). 

Око  60%  запремине  и  40%  тежине  костију  чини  колаген.  Колаген  је  органски 
материјал који костима обезбеђује еластичност. 

4 

-

ЗГЛОБОВИ 

Зглобови  представљају  спој  две  (или  више)  кости  од  којих  је  обично  окрајак  једне 
испупчен и назива се глава кости, а окрајак друге удубљен и представља чашицу. Према 
могућности  и  степену  кретања  костију  које  улазе  у  састав  зглоба,  зглобови  могу  да  се 
поделе на: покретне, полупокретне и непокретне. 
У покретном зглобу  између окрајака двеју суседних костију налази се зглобна шупљина. 
При  покретима  постоји  трење  између  окрајака  костију.  Површина  хрскавице  која 
прекрива окрајак кости је глатка да би се трење смањило. Поред тога, зглобна шупљина је 
испуњена  слузавом  вискозном  течношћу  (синовијом)  која  подмазује  зглобне  површине 
смањујући  тако  трење  између  њих.  Коефицијент  трења  у  зглобу  има  вредност  мању  од 
0.01. 

Зглоб је обмотан зглобном чахуром која обухвата, поред окрајака костију, и део зглобних 
веза  (лигамената),  које  учествују  у  реализацији  чврстине  зглоба.  Поред  лигамената  и 
чахуре зглобну чврстину обезбеђују и мишићи који га споља обухватају. 

5 

Покретни  зглобови  могу  да  ротирају  око  једне  осе,  две,  три  (односно,  практично  око 
бесконачно  много  оса).  Под  осом  зглоба  подразумева  се  линија  око  које  све  покретне 
тачке  кости  која  ротира  описују  кружне  лукове.  Пошто  чашица  и  глава  зглоба  имају 
подударне  површине,  од  њихове  форме  зависи  карактер  и  степен  ограничења  кретања 
костију у зглобу. У том смислу покретни зглобови могу да се поделе на: 

1)

Једноосне

 (цилиндричне) зглобове – у којима је једино могуће кретање ротација око једне 

осе, на пример зглоб лакта, зглоб колена, зглобови прстију итд. 

2)

Двоосне зглобове

 чије зглобне површине имају облик елипсе или седла што им омогућује 

већу  покретљивост  при  ротацији  око  две  међусобно  нормалне  осе.  Примери  двоосног 
зглоба су зглоб стопала и зглоб шаке. 

3)

Троосне зглобове

 код којих лоптасти облик главе омогућује ротацију око три међусобно 

ортогоналне осе. Овакви зглобови се заправо могу кретати око свих оса које пролазе кроз 
центар ове кугле. Троосни је зглоб рамена и кука. 

7 

Тридесет од њих су фасцијални мишићи. Они нам помажу да креирамо све могуће 

изразе лица: срећно, тужно, изненађено, задовољно, љуто, уплашено... 

Најзапосленији мишићи у телу човека су они који окружују око. Покрећу се преко 

100 000 пута на дан. 

Највећи мишић у телу је gluteus maximus (на бутној кости). 
Основна функција мишића је да помера тело. Без мишића не бисмо могли да 

трепћемо, дишемо, изговоримо мисао, издувамо нос, уринирамо, избацујемо 
фекалије...наше срце не би могло да пумпа крв. 

Према структури мишићно ткиво се дели на глатко и попречно пругасто. 
Глатки мишићи се зову још и „невољни“ јер нису под свесном контролом. Невољни 

у овом случају значи „да не морамо мислити о њима“. Могу се наћи у унутрашњим 
органима – дигестивни тракт, респираторни пролази, уринарни тракт и бешика, жучна 
кеса, зидови лимфних и крвних судова... 

Попречно – пругасти мишићи зову се још и вољни јер су под свесном контролом. 

То можемо описати на следећи начин: Ако кажеш својој руци „руко, помери се“ она се 
помера. 

Основна подела попречно пругастих мишића је: скелетни мишићи и срчани мишић. 
Према својој функцији сваки мишић припада једној од три категорије: глатким, 

скелетним или срчаним мишићима. 

Скелетни мишићи представљају активне елементе локомоторног система јер се при 

њиховој контракцији на њиховим крајевима генеришу силе. Заправо, електрични импулси 
се простиру дуж моторних нерава из кичмене мождине и, делујући на мишићна влакна, 
изазивају њихову контракцију. Ове силе су, дакле, у основи, електричног порекла. Преко 
тетива које повезују мишиће са костима, силе делују на кости и омогућују њихове 
покрете. Везивање може бити једноструко, двоструко – бицепси, троструко –трицепси,...