calcal.ru
🦾 Здоровье / Кинезиология

Калькулятор кинезиологии

Момент силы в суставе, кинематика движения, мышечная сила (PCSA), нормы ROM (гониометрия), анализ походки и энергозатраты (MET).

Момент силы (торк)КинематикаМышечная силаROM (гониометрия)Анализ походкиMET
Загрузка калькулятора...
6
кинезиологических инструментов
27
движений в справочнике ROM
29
видов активности (MET)
8
суставов в гониометрии

Кинезиология: наука о движении человека

Кинезиология (от греч. kinesis — движение) — междисциплинарная наука, изучающая закономерности двигательной активности человека. Она объединяет биомеханику (силы и моменты), физиологию мышечного сокращения, нейромоторный контроль и анализ движений.

Основоположником отечественной биомеханики считается Н.А. Бернштейн, разработавший теорию уровней построения движений. Его идеи о сенсорных коррекциях и степенях свободы опередили время и до сих пор определяют развитие двигательной нейронауки и реабилитации.

Биомеханика суставов: рычаги и моменты сил

Суставы тела работают как рычаги. Мышца создаёт усилие, которое через плечо рычага (расстояние от оси сустава до точки прикрепления) преобразуется в момент силы (торк): M = F × d × sin(θ).

Анатомические рычаги человека обычно имеют короткое плечо мышцы и длинное плечо сопротивления. Это означает, что мышцы развивают значительную силу, а конечность приобретает скорость и амплитуду — механическое преимущество в пользу скорости (рычаг III рода).

💪Мышечная сила и PCSA

Максимальная изометрическая сила мышцы определяется физиологическим поперечным сечением (PCSA) и удельным напряжением (~35 Н/см²).

Fmax = PCSA × σ (25–40 Н/см²)
Brand et al. (1986), Zajac (1989), Lieber (2002)

📐Гониометрия (ROM)

ROM (Range of Motion) — амплитуда движения в суставе. Измеряется гониометром. Отклонения от нормы указывают на контрактуры, гипермобильность, травмы.

27 движений, 8 суставов, нормы AAOS / Kapandji
Norkin & White, 2016; Kapandji I.A.

🚶Анализ походки

Пространственно-временные параметры ходьбы: длина шага, каденция, скорость. Цикл ходьбы: фаза опоры 60% + фаза переноса 40%.

Норма: 1.2–1.4 м/с, 100–120 шаг/мин
Perry J. «Gait Analysis», Winter D.A.

🔥Энергозатраты (MET)

MET — метаболический эквивалент. 1 MET = 3.5 мл O₂/кг/мин. Позволяет быстро оценить калорийность любой активности.

ккал = MET × масса (кг) × время (ч)
Ainsworth B.E. et al., Compendium (2011)

6 инструментов кинезиологии

Биомеханические расчёты: момент силы, кинематика, мышцы, амплитуда движений, походка и энергозатраты

⚙️

Момент силы (торк)

Крутящий момент в суставе: M = F × d × sin(θ). Расчёт мощности при заданной угловой скорости. Формула Н.А. Бернштейна / Winter.

📈

Кинематика движения

Линейное и угловое равноускоренное движение: перемещение, скорость, ускорение. Анализ движений конечностей и спортивных жестов.

💪

Мышечная сила

Расчёт усилия мышцы из момента в суставе (Fm = M / dm×sinα). Макс. изометрическая сила по PCSA (Fmax = PCSA × σ).

📐

Гониометрия (ROM)

Нормы амплитуды движений для 27 движений в 8 суставах (AAOS, Kapandji). Оценка ограничений и гипермобильности.

🚶

Анализ походки

Длина шага, каденция, скорость, stride length, число Фруда, Walking Ratio. Фазы цикла ходьбы (Perry, Winter).

🔥

Энергозатраты (MET)

ккал = MET × масса × время. 29 видов активности из Compendium (Ainsworth). Потребление O₂, мощность, оценка окисления жиров.

Биомеханика движений: от рычагов к нейромоторному контролю

⚙️

Рычаги суставов

Суставы работают как рычаги I, II и III рода. Большинство суставов конечностей — рычаги III рода: мышца прикрепляется ближе к оси, что даёт преимущество в скорости, но требует большей мышечной силы. Момент силы M = F × d определяет вращательный эффект.

🧠

Нейромоторный контроль

По Н.А. Бернштейну, управление движением — иерархическая система уровней: от рубро-спинального (тонус) через таламо-паллидарный (синергии) и пирамидно-стриарный (пространственное поле) до кортикального (предметные действия). Обратная связь — ключевой принцип.

🏋️

Спортивная биомеханика

Кинематический и кинетический анализ спортивных движений позволяет оптимизировать технику, предотвращать травмы и проектировать тренировочные программы. Используются видеозахват (motion capture), силовые платформы, ЭМГ. Работы В.М. Зациорского, ВНИИФК, РГУФКСМиТ.

Анализ походки и функция суставов

Параметры ходьбы

Нормальная походка — циклический процесс с определёнными пространственно-временными характеристиками. Отклонения параметров от нормы позволяют диагностировать нарушения опорно-двигательного аппарата и нервной системы.

  • • Длина шага: 65–80 см (зависит от роста)
  • • Каденция: 100–120 шагов/мин
  • • Скорость: 1.2–1.4 м/с (4.3–5.0 км/ч)
  • • Фаза опоры: ~60% цикла ходьбы
  • • Число Фруда < 0.5 — ходьба, ≥ 0.5 — бег

Оценка функции суставов

Гониометрия и мануальное мышечное тестирование — базовые методы клинической кинезиологии. ROM-нормы стандартизированы AAOS и используются для объективной оценки состояния суставов.

  • • Плечевой сустав: флексия 150–180°
  • • Коленный сустав: флексия 130–150°
  • • Тазобедренный: флексия 110–130°
  • • Голеностоп: дорсифлексия 10–20°
  • • Шейный отдел: ротация 60–80°

Энергозатраты и реабилитация

Система MET

Метаболический эквивалент позволяет стандартизировать интенсивность физической нагрузки независимо от вида активности:

  • • <3 MET — лёгкая интенсивность (офис, прогулка)
  • • 3–6 MET — умеренная (быстрая ходьба, велосипед)
  • • >6 MET — высокая (бег, плавание, спорт)
  • • VO₂ = MET × 3.5 мл/кг/мин
  • • ACSM: 150 мин/нед умеренной или 75 мин/нед высокой

Кинезиология в реабилитации

Кинезиологические данные используются для планирования реабилитации после травм, операций, инсультов:

  • • ROM-мониторинг динамики восстановления
  • • Изокинетическое тестирование (Biodex, Cybex)
  • • Анализ походки для оценки прогресса
  • • Дозирование нагрузки по MET
  • • Биологическая обратная связь (БОС) и ЭМГ

Как использовать калькулятор кинезиологии

1

Выберите инструмент

Калькулятор содержит 6 вкладок: момент силы (торк в суставе), кинематика (линейное / угловое движение), мышечная сила (из момента и по PCSA), гониометрия (27 ROM-норм для 8 суставов), анализ походки (шаг, каденция, скорость, Фруд) и энергозатраты (29 активностей MET).

2

Введите параметры

Для торка — укажите силу (Н), плечо рычага (м) и угол. Для кинематики — начальные условия и время. Для мышечной силы — момент в суставе и плечо мышцы. Для ROM — выберите сустав и введите измеренный угол. Для походки — длину шага и каденцию. Для MET — выберите активность, укажите вес и время.

3

Проанализируйте результаты

Калькулятор мгновенно вычислит: момент (Н·м) и мощность (Вт), перемещение и скорость, силу мышцы (Н), сравнение ROM с нормой (AAOS), скорость ходьбы и число Фруда, ккал и потребление O₂. Все результаты сопровождаются формулами и ссылками на источники.

4

Помните об ограничениях

Калькулятор — образовательный инструмент. Реальная биомеханика человека значительно сложнее: множество степеней свободы, нелинейная мышечная механика, вязкоупругие свойства тканей, нейральная координация. Для клинической оценки обратитесь к специалисту (реабилитолог, кинезиолог, спортивный врач).

Часто задаваемые вопросы

Кинезиология (от греч. kinesis — движение, logos — учение) — наука о движении человека, объединяющая анатомию, физиологию, биомеханику и нейронауку. Биомеханика — раздел кинезиологии, изучающий механические закономерности движений (силы, моменты, рычаги). Кинезиология шире: помимо механики включает нейромоторный контроль, сенсорную интеграцию, развитие двигательных навыков. В России фундаментальные работы по биомеханике движений принадлежат Н.А. Бернштейну («О построении движений», 1947), В.М. Зациорскому (биомеханика спорта) и учёным РГУФКСМиТ и ВНИИФК.
Момент силы (торк) — произведение силы на плечо рычага с учётом угла приложения: M = F × d × sin(θ), где F — сила (Н), d — расстояние от оси вращения сустава до точки приложения силы (м), θ — угол между вектором силы и рычагом. При θ = 90° момент максимален. В суставе момент создаётся мышцами, гравитацией и внешними нагрузками. Измеряется в Н·м. Изокинетическая динамометрия (Biodex, Cybex) позволяет измерить пиковый момент при разных скоростях движения.
ROM (Range of Motion) — амплитуда (размах) движения в суставе, измеренная в градусах. Гониометрия — стандартный метод измерения ROM с помощью гониометра (механического или электронного). Для каждого сустава и движения существуют нормативные значения (AAOS, Kapandji, Norkin & White). Например, сгибание коленного сустава в норме 130–150°, тыльное сгибание голеностопа — 10–20°. Отклонение от нормы может указывать на контрактуру, гипермобильность, последствия травмы или воспалительные заболевания.
MET (Metabolic Equivalent of Task) — метаболический эквивалент задачи. 1 MET = расход энергии в покое сидя, что соответствует потреблению кислорода 3.5 мл/кг/мин или примерно 1 ккал/кг/ч. Формула расчёта: ккал = MET × масса тела (кг) × время (ч). Например, бег со скоростью 10 км/ч = 10 MET. Для человека массой 70 кг за 30 минут: 10 × 70 × 0.5 = 350 ккал. Значения MET для сотен видов активности собраны в «Compendium of Physical Activities» (Ainsworth B.E. et al., 2011).
Анализ походки (Gait Analysis) — исследование паттерна ходьбы по пространственно-временным параметрам. Основные показатели: длина шага (step length, норма ~70 см), каденция (темп, 100–120 шагов/мин), скорость (1.2–1.4 м/с у здоровых взрослых), длина двойного шага (stride). Цикл ходьбы делится на фазу опоры (~60%) и фазу переноса (~40%). Число Фруда Fr = v²/(g×L) определяет переход от ходьбы к бегу (~0.5). Инструментальный анализ включает видеозахват движения, силовые платформы и электромиографию.
PCSA (Physiological Cross-Sectional Area) — физиологическое поперечное сечение мышцы, перпендикулярное мышечным волокнам. Определяет максимальную изометрическую силу: Fmax = PCSA × σ, где σ — удельное напряжение (specific tension), обычно 25–40 Н/см² (среднее 35 Н/см² по Brand et al., 1986). Например, четырёхглавая мышца бедра с PCSA ≈ 150 см² теоретически может развить силу до 5250 Н. Реальная сила мышцы зависит также от угла пеннации, длины волокон и нейральной активации (Zajac, 1989; Lieber, 2002).
Для описания равноускоренного движения: v = v₀ + a·t (конечная скорость), s = s₀ + v₀·t + ½·a·t² (перемещение). Аналогичные формулы для углового движения: ω = ω₀ + α·t, θ = θ₀ + ω₀·t + ½·α·t². Эти уравнения применяются для анализа спортивных движений (бросок, удар, прыжок), реабилитационных упражнений, эргономических задач. В биомеханике часто используется обратная динамика (inverse dynamics) — расчёт моментов в суставах по данным кинематики и сил реакции опоры (Winter D.A., 2009).
Николай Александрович Бернштейн (1896–1966) — выдающийся советский физиолог, основоположник современной биомеханики и теории управления движениями. Его главный труд «О построении движений» (1947) описывает иерархическую систему уровней управления (от рубро-спинального до кортикального), концепцию «степеней свободы» и принцип сенсорных коррекций. Бернштейн показал, что движение — не просто выполнение моторной программы, а активный процесс решения двигательной задачи с обратной связью. Его идеи опередили время и повлияли на развитие робототехники, нейронауки и реабилитации.
Основные научные и образовательные центры: РГУФКСМиТ (Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодёжи и туризма) — кафедры биомеханики и спортивной медицины; ВНИИФК (Всероссийский научно-исследовательский институт физической культуры и спорта); НГУ им. П.Ф. Лесгафта (Санкт-Петербург); медицинские вузы (кафедры ЛФК и реабилитации). Биомеханика преподаётся как дисциплина в программах «Физическая культура», «Спортивная медицина», «Физическая реабилитация».
Нет. Калькулятор предназначен исключительно для образовательных и ознакомительных целей. Он реализует упрощённые версии биомеханических формул (момент силы, кинематика, мышечная сила, ROM, параметры походки, MET) и не заменяет профессиональное обследование. Для клинической оценки движений необходимы: осмотр врача (травматолог, реабилитолог), инструментальные методы (изокинетическая динамометрия, видеоанализ движений, ЭМГ), учёт индивидуальных особенностей пациента. Обратитесь к специалисту.

Смежные калькуляторы

Посмотреть все→
🦽
Здоровье

Калькулятор реабилитации

❤️
Биология

Калькулятор физиологии

🧠
Спорт

Калькулятор спортивной психологии

🔥
Здоровье

Калькулятор нормы калорий

Лиана Арифметова
Создатель

Лиана Арифметова

Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».

Важное примечание: Данный калькулятор реализует упрощённые версии кинезиологических и биомеханических инструментов (момент силы, кинематика, мышечная сила, нормы ROM по AAOS, анализ походки, энергозатраты MET) исключительно для образовательных и ознакомительных целей. Результаты не являются медицинским заключением и не могут использоваться для клинической диагностики или назначения лечения. Реальная биомеханика человека значительно сложнее представленных моделей. Для профессиональной оценки двигательной функции обратитесь к врачу-реабилитологу, кинезиологу или спортивному врачу. Разработчик не несёт ответственности за решения, принятые на основании данного калькулятора.