Существует особая отрасль науки, занимающаяся изучением законов движения тела, которая называется биомеханикой. Эта область знания имеет важное значение для развития спорта и физиологии труда.
Работа мышц зависит во многом от их силы. Сила мускула тем больше, чем он толще. При поперечном сечении 1 см2 он способен поднять груз до 10 кг. Отсюда следует, что сила мышц, лежащих на передней поверхности плеча и сгибающих предплечье, составляет около 150 кг, а для мышц, лежащих на задней поверхности бедра и сгибающих голень, — 480 кг. На первый взгляд, эти цифры кажутся неправдоподобными, ибо тяжести, которые может при этих движениях поднять человек, значительно меньше. В самом деле такую работу эти мышцы могли бы производить, если бы груз был подвешен непосредственно к их концам. Но так как мышцы прикрепляются вблизи суставов и тяжесть действует на участок конечности, значительно удаленный от их прикрепления, возможности проявления их силы соответственно значительно меньше.
Сила мышцы тем больше, чем больше она растянута перед сокращением. Мышца может сокращаться в условиях опыта на 30—50% своей длины. Но так как концы ее фиксированы на костях, эти возможности также значительно меньше. Наконец, в работе мышц обычно участвуют далеко не все ее волокна одновременно, а только часть их — в меру необходимости. Таким образом, мышцы располагают большими резервами сил.
Мощность и величина мускулов находится в прямой зависимости от их упражнения и тренировки. В процессе работы усиливается кровоснабжение мышц, улучшается регуляция их деятельности нервной системой, становится более эффективной работа каждого мышечного волокна и происходит рост новых волокон, т. е. увеличивается масса мускулатуры. Результаты тренировок сказываются не сразу, для выявления их требуется время, поэтому упражнения должны иметь систематический характер. Недостаточная нагрузка мышечной системы, например у людей умственного труда, а тем более полное бездействие мышц (например, при заключении конечности в гипс) ведет к резкому ослаблению и рассасыванию (атрофии) их, что весьма неблагоприятно сказывается на здоровье.
Активная работа мышц, проявляющаяся в сокращении их при движениях, всем хорошо знакома. Но, наряду с ней, существует и другая форма деятельности мышечной системы, незаметная на глаз. Оказывается, что мышцы человека и животных всегда, и даже во время полного покоя, находятся в состоянии некоторого сокращения (или напряжения), которое называется тонусом мышц. Тонус мышц снижается при угнетении сознания (например, в период сна, под действием наркоза), но полностью исчезает только после смерти. Тонус мышц, как и вся их деятельность, регулируется нервной системой. Особенность тонического сокращения состоит в том, что оно не сопровождается утомлением. Мышечный тонус способствует удержанию внутренних органов в их нормальном положении. Так, при слабости брюшного пресса (например, у людей, плохо развитых физически, а также у стариков и лиц, истощенных тяжелой болезнью) может происходить опущение внутренних органов — почек, желудка, кишок; иногда возникают грыжи. При слабости мышц промежности * у женщин может быть выпадение влагалища и матки.
* Промежностью называют пространство, которое соответствует выходу таза, оно выполнено мышцами и фасциями, которые образуют как бы дно таза.