---
title: "العضلات والمفاصل"
book: "أحياء المرحلة الثانوية"
subject: biology
language: ar
chapter: 9
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/9-muscles-and-joints
---

# الفصل 9 — العضلات والمفاصل

يثبّت لاعب كرة قدم قدمه، ويستدير، ثم يسقط ممسكًا ركبته. والتشخيص، بعد ساعة: [رباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ممزق. ما من عظم كسر، وما من عضلة أخفقت؛ وإنما شريط من نسيج طوله بضعة سنتيمترات، مهمته أن يبقي عظمين على استقامة واحدة، قد استسلم تحت التواء لم يبن له قط. ولنفهم ما الذي تمزق، ولماذا ستحتاج الركبة إلى أشهر لتتعافى، علينا أن نعرف مم يتألف [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint)، وكيف تشد العضلات عليه، وأي قوى تجري فيه حين يهبط جسم كتلته سبعون كيلوغرامًا على رجل واحدة.

## 9.1 المفصل

**تعريف 9.1 (المفصل).**

*المفصل* هو الموضع الذي يلتقي فيه عظمان. وفي المفصل المتحرك كالركبة والورك والكتف والمرفق، تغطى نهايتا العظمين بطبقة من *الغضروف* الأملس، سمكها بضعة مليمترات، وتحبسان في كيس محكم هو *المحفظة*، تفرز بطانته *السائل الزليلي* الذي يزلق السطحين. وتمتد أشرطة من نسيج متين، هي *الأربطة*، من عظم إلى عظم عبر المفصل فتحد حركاته بالحركات المقصودة. وفي الركبة يقع هلالان من الغضروف، هما *الهلالتان*، بين العظمين فيوزعان الحمل.

![الركبة في مقطع: عظم الفخذ في الأعلى، والظنبوب في الأسفل، والرضفة في المقدمة داخل وتر عضلة الفخذ؛ والغضروف على نهايتي العظمين، والهلالة بينهما، والأربطة تمسك العظمين معًا.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-a569a448f8a4.svg)

*الركبة في مقطع: عظم الفخذ في الأعلى، والظنبوب في الأسفل، والرضفة في المقدمة داخل [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) عضلة الفخذ؛ [والغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) على نهايتي العظمين، والهلالة بينهما، [والأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) تمسك العظمين معًا.*

**قضية 9.2 (وظيفة كل جزء).**

[الغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) والسائل الزليلي يجعلان السطحين ينزلقان باحتكاك أقل من احتكاك الجليد على الجليد؛ والهلالتان توزعان حملًا كان ليتركز لولاهما على بضعة مليمترات مربعة؛ [والأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) تتيح للركبة أن تنثني وتنبسط لكنها تقاوم الالتواء والانثناء الجانبي؛ والمحفظة تحبس السائل. ولكل جزء إخفاقه الخاص: [فالغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) يبلى (الفصال)، والهلالة تتمزق تحت التواء والركبة منثنية، [والرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) يلتوي أو ينقطع حين يدفع [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) وراء مداه.

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

**مثال 9.3 (التواء وتمزق وخلع).**

التوِ كاحلك على حافة رصيف: فتتمدد [الأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) الخارجية وراء حدها — وهو *الالتواء*؛ وينتفخ [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) إذ تنزف المحفظة ويتراكم السائل. واشدد شدًا قويًا على أوتار المأبض وهي باردة: فتنقطع بعض أليافها — وهو *تمزق* عضلي. واسقط على ذراع ممدودة: فقد يغادر رأس العضد جوفه — وهو *خلع*، تتمدد فيه [الأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) والمحفظة أو تتمزق. وما من واحدة منها كسر عظم؛ ومع ذلك قد يطول شفاؤها أكثر من كسر.

## 9.2 العضلات تشد، أزواجًا

**تعريف 9.4 (العضلة الهيكلية والوتر).**

*العضلة الهيكلية* عضو مؤلف من آلاف [الخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الطويلة، هي *الألياف العضلية*، محزومة معًا؛ ويقصر كل ليف حين ينبهه عصب. وعند الطرفين تضيق العضلة إلى *وتر*، وهو حبل من نسيج غير قابض متصل بالعظم. والعضلة لا تستطيع إلا أن *تشد*، بالتقصر، ولا إلا على طولها الخاص: فهي تحرك [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) بالشد على العظم الذي وراءه.

**قضية 9.5 (الأزواج المتضادة).**

لما كانت العضلة لا تستطيع الدفع، وجب لكل حركة [مفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) عضلتان أو مجموعتان تعملان متضادتين: *قابضة* تثني [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) و*باسطة* تبسطه. فحين تنقبض إحداهما، ترتخي الأخرى وتتمدد؛ ولحفظ وضع ما تنقبضان معًا. والعضلة ذات الرأسين تثني المرفق وذات الرؤوس الثلاثة تبسطه؛ ورباعية الرؤوس في مقدمة الفخذ تبسط الركبة، وأوتار المأبض خلفها تثنيها.

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

![زوج متضاد عند المرفق. ذات الرأسين، وهي متصلة بالساعد وراء المفصل بقليل، تقصر فتثني المرفق؛ وذات الرؤوس الثلاثة، وهي متصلة خلف المفصل، ترتخي وتتمدد. واعكس الدورين لتبسط الذراع.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-b1f40c83a097.svg)

*زوج متضاد عند المرفق. ذات الرأسين، وهي متصلة بالساعد وراء [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) بقليل، تقصر فتثني المرفق؛ وذات الرؤوس الثلاثة، وهي متصلة خلف [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint)، ترتخي وتتمدد. واعكس الدورين لتبسط الذراع.*

**قضية 9.6 (الروافع والقوى).**

العظم الذي يدور عند [مفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) رافعة. [ووتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) العضلة يتصل على مسافة قصيرة $d$ من المحور، بينما يؤثر الحمل على مسافة أكبر $D$؛ وللتوازن يجب أن تشد العضلة بقوة

$$
F_{\text{عضلة}} = F_{\text{حمل}} \times \frac{D}{d},
$$

أي عدة أمثال الحمل. والترتيب يقايض القوة بالسرعة والمدى: فتقصر صغير في العضلة ينتج حركة كبيرة سريعة لليد أو القدم، بثمن قوى كبيرة في [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) وفي [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint).

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

**مثال 9.7 (حمل كيس).**

كيس كتلته $5\,\mathrm{kg}$ (ووزنه $49\,\mathrm{N}$) يتدلى من اليد، على بعد $35\,\mathrm{cm}$ من المرفق؛ [ووتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) ذات الرأسين يتصل على بعد $5\,\mathrm{cm}$ منه. فتشد ذات الرأسين بقوة $49 \times 35/5 = 343\,\mathrm{N}$ — أي سبعة أمثال الحمل، وهو وزن $35\,\mathrm{kg}$ — ويضغط [مفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) المرفق بعضه على بعض بنحو $300\,\mathrm{N}$. والعضلات والأوتار والغضاريف مبنية لهذه القوى؛ وإنما يتلفها قوة مفاجئة في الاتجاه الخطأ، أو حمل يتكرر وراء ما يستطيع النسيج إصلاحه.

![الساعد رافعةً: ذات الرأسين تشد قرب المحور، والحمل يتدلى بعيدًا عنه. وF_ عضلة × d = F_ حمل × D، فقوة العضلة D/d = 7 أمثال الحمل.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-a0f0801076cf.svg)

*الساعد رافعةً: ذات الرأسين تشد قرب المحور، والحمل يتدلى بعيدًا عنه. و$F_{\text{عضلة}} \times d =
F_{\text{حمل}} \times D$، فقوة العضلة $D/d = 7$ أمثال الحمل.*

## 9.3 داخل العضلة

**قضية 9.8 (بنية الليف العضلي).**

الليف العضلي [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) عملاقة واحدة، عرضها $10$–$100\,\text{µ}\mathrm{m}$ وطولها يبلغ عدة سنتيمترات، وفيها أنوية كثيرة. وهي مكتظة *بلييفات عضلية* متوازية، كل منها سلسلة من وحدات متكررة تتشابك فيها خيوط بروتينية من صنفين، غليظة ورقيقة. والتقلص هو انزلاق الخيوط الرقيقة بين الغليظة، يقوده ATP: فتقصر كل وحدة بكسر من طولها، ويقصر اللييف بمجموعها، ويقصر الليف معه. [والمتقدرات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) بين اللييفات تقدم ATP؛ ونهاية عصبية على كل ليف تعطي الأمر.

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

![من العضلة كلها إلى الجزيئات التي تقصرها: خمسة مستويات من التنظيم، كل منها حزمة من الذي يليه. وانزلاق الخيوط بعضها بجانب بعض، مكررًا عبر كل وحدة، هو التقلص.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-muscles-and-joints/fig-8e8367a49e20.svg)

*من العضلة كلها إلى الجزيئات التي تقصرها: خمسة مستويات من التنظيم، كل منها حزمة من الذي يليه. وانزلاق الخيوط بعضها بجانب بعض، مكررًا عبر كل وحدة، هو التقلص.*

**تعريف 9.9 (أصناف الألياف).**

[الألياف العضلية](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) على صنفين رئيسيين. *الألياف البطيئة* تنقبض ببطء وضعف لكن بلا كلل: فهي غنية [بالمتقدرات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) وبالشعيرات الدموية، حمراء [ببروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) يخزن الأكسجين، تجري على التنفس وتسود في عضلات القوام وعند رياضيي التحمل. أما *الألياف السريعة* فتنقبض بسرعة وقوة لكنها تتعب في غضون دقيقة: فهي أفقر [بالمتقدرات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle)، وأشحب لونًا، وتعتمد على مخزون الفوسفات [والتخمر](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-fermentation) وتسود عند العدّائين السريعين. ونسبة كل صنف في عضلة ما موروثة في معظمها؛ والتدريب يغير حجم الألياف وعدتها أكثر مما يغير عددها.

**مثال 9.10 (قراءة خزعة عضلية).**

تلوين لإنزيمات [المتقدرات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) على شريحة رقيقة من عضلة الفخذ يبين فسيفساء: ألياف داكنة (بطيئة) وألياف شاحبة (سريعة). فعينة عدّاء ماراثون 80% داكنة؛ وعينة عدّاء سريع 30%؛ وعينة شخص غير مدرَّب نحو النصف والنصف. والتلوين نفسه على العدّاء نفسه بعد سنة من تدريب السرعة يبين الألياف الشاحبة وقد تضخمت لكنها لم تزدد عددًا.

## 9.4 التعب والأذى والإصلاح

**قضية 9.11 (حدود العضلة).**

تخفق العضلة على ثلاثة أنحاء متمايزة. *التعب*: فتهبط القوة حين لا يجاري إمداد ATP الطلب — في غضون دقيقة في الألياف السريعة، وعبر ساعات في البطيئة — ويتعافى بالراحة. و*التشنج*: انقباض لاإرادي مفاجئ مستمر، سببه غالبًا التجفاف أو فقد الملح. و*الإصابة*: ألياف تمزقها قوة تفوق متانتها، وذلك عادةً حين تكون العضلة باردة أو متعبة أو ممدودة وهي تنقبض. والألياف تصلح عبر أسابيع من [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) احتياطية في العضلة؛ أما [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) أو [الرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint)، وإمدادهما الدموي ضعيف، فيصلحان عبر أشهر.

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

**طريقة 9.12 (تحليل إصابة عضلية هيكلية).**

1. عيّن الحركة التي سببتها واتجاهها: هل حرّك [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) داخل مداه (فهي مشكلة عضلية) أم وراءه (فهي مشكلة [رباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) أو محفظة)؟
2. عيّن النسيج: [فالألياف العضلية](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) تتمزق (ألم في بطن العضلة، وضعف)؛ [والأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) تلتوي (ألم وانتفاخ عند [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ، وعدم ثبات)؛ والأوتار تلتهب تحت الحمل المتكرر؛ [والغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) يبلى صامتًا عبر السنين.
3. قدّر القوة: استعمل قاعدة الرافعة؛ وتذكر أن الهبوط أو الكبح يضاعف وزن الجسم عدة مرات.
4. تنبأ بالتعافي من الإمداد الدموي للنسيج: العضلة في أسابيع، [والرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) [والوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) في أشهر، [والغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) لا يكاد يتعافى.

**ملاحظة 9.13 (لماذا ينفع الإحماء).**

عشر دقائق من الحركة الهينة ترفع حرارة العضلات درجة أو درجتين، فتجعل بروتيناتها أقبل للتمدد وإنزيماتها أسرع؛ وتفتح الشعيرات الدموية التي ستوصل أكسجين [الفصل 8](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/8-heart-and-lungs-during-effort#ch-g10-heart-lungs-effort)، وتغلّظ غشاء السائل الزليلي على [الغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint). والعضلة الباردة التي يطلب منها انقباض أقصى هي أشيع سبب للتمزق؛ [والمفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) الذي يحمَّل قبل أن ينتشر سائله يبلى أسرع.

## 9.5 تمارين

**تمرين 9.1 ★.**

سمِّ أجزاء [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) المتحرك وأعطِ دور كل منها.

**حل التمرين 9.1.**

[الغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) على نهايتي العظمين (انزلاق أملس، وتوزيع الحمل)؛ والمحفظة (تحكم إغلاق [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint)) بسائلها الزليلي (التزليق)؛ [والأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) (تمسك العظمين معًا، وتحد الحركات)؛ وفي الركبة، الهلالتان (توزعان الحمل).

**تمرين 9.2 ★.**

ما الفرق بين [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) [والرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint)؟

**حل التمرين 9.2.**

[الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) يصل عضلة بعظم وينقل شدها؛ [والرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) يصل عظمًا بعظم عبر [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ويحد حركته. وما من واحد منهما ينقبض.

**تمرين 9.3 ★.**

لماذا يحتاج كل [مفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) إلى عضلتين على الأقل ليتحرك؟

**حل التمرين 9.3.**

العضلة لا تستطيع إلا الشد بالتقصر؛ ولا تستطيع الدفع. فلتحريك [مفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) في الاتجاهين تلزم قابضة وباسطة، كل منهما تنقض ما فعلته الأخرى.

**تمرين 9.4 ★.**

ميّز بين الالتواء والتمزق العضلي والخلع بحسب النسيج المصاب.

**حل التمرين 9.4.**

الالتواء: [رباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) تمدد أو تمزق. والتمزق العضلي: ألياف عضلية انقطعت. والخلع: نهاية عظم دفعت خارج مفصلها، مع تمدد المحفظة [والأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) أو تمزقها.

**تمرين 9.5 ★.**

أعطِ فرقين بين [الألياف العضلية](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) البطيئة والسريعة.

**حل التمرين 9.5.**

الألياف البطيئة: بطيئة وضعيفة ولا تكل، غنية [بالمتقدرات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) والشعيرات الدموية، حمراء، تجري على التنفس. والألياف السريعة: سريعة وقوية، تتعب في دقيقة، قليلة [المتقدرات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle)، شاحبة، تجري على مخزون الفوسفات [والتخمر](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-fermentation).

**تمرين 9.6 ★★.**

ثقل كتلته $2\,\mathrm{kg}$ يحمل في اليد، على بعد $32\,\mathrm{cm}$ من المرفق؛ وذات الرأسين تتصل على بعد $4\,\mathrm{cm}$ منه. احسب القوة في ذات الرأسين ($g = 9.8\,\mathrm{N}/\mathrm{kg}$).

**حل التمرين 9.6.**

الحمل $2 \times 9.8 = 19.6\,\mathrm{N}$؛ وقوة ذات الرأسين $19.6 \times 32/4
\approx 157\,\mathrm{N}$.

**تمرين 9.7 ★★.**

فسّر لماذا يجب أن تنقبض ذات الرأسين وذات الرؤوس الثلاثة معًا لإبقاء الذراع ساكنة في مواجهة دفع غير متوقع.

**حل التمرين 9.7.**

قد يأتي الدفع من أي من الاتجاهين، ولا تستطيع كل عضلة مقاومة إلا اتجاه واحد. وانقباضهما معًا يصلّب [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) في الاتجاهين دفعة واحدة؛ فمن أي جهة جاء الدفع كانت إحداهما تشد ضده من قبل.

**تمرين 9.8 ★★.**

ليف عضلي طوله $3\,\mathrm{cm}$ يقصر 20% حين ينقبض. فبكم تتحرك اليد إذا اتصل [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) الليف على بعد $5\,\mathrm{cm}$ من المرفق وكانت اليد على بعد $35\,\mathrm{cm}$ منه؟

**حل التمرين 9.8.**

يقصر الليف $0.6\,\mathrm{cm}$؛ [والوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) يحرك العظم $0.6\,\mathrm{cm}$ على بعد $5\,\mathrm{cm}$ من المرفق، فتتحرك اليد $0.6 \times 35/5 = 4.2\,\mathrm{cm}$.

**تمرين 9.9 ★★.**

لماذا كان الكتف، وهو أكثر مفاصل الجسم حركة، أكثرها خلعًا كذلك؟

**حل التمرين 9.9.**

الحركية تقتضي جوفًا ضحلًا وأربطة مرتخية؛ وتلك الرخاوة نفسها تتيح لرأس العضد أن يغادر الجوف حين تدفعه قوة وراء المدى الذي تستطيع [الأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) حفظه.

**تمرين 9.10 ★★.**

تتشنج عضلة ساق عدّاء في نهاية سباق حار. اقترح سببين من الفصل وعلاجًا واحدًا.

**حل التمرين 9.10.**

التجفاف وفقد الملح بالتعرق، وتعب الألياف في نهاية السباق. والعلاج: مطّ العضلة برفق واشرب ماءً بملح.

**تمرين 9.11 ★★.**

باستعمال [المثال 9.10](#ex-g10-muscles-and-joints-biopsy)، فسّر لماذا يتحسن عدّاء سريع يتدرب للماراثون أقل مما قد يتحسن شخص غير مدرَّب في عمره.

**حل التمرين 9.11.**

فخذ العدّاء السريع 70% ألياف سريعة والنسبة موروثة في معظمها؛ والتدريب يضخم الألياف ويحسّن عدتها لكنه لا يحوّل أعدادها. أما غير المدرَّب فيبدأ من النصف والنصف وعنده ألياف بطيئة أكثر لينميها.

**تمرين 9.12 ★★★.**

عند الهبوط من قفزة تنثني الركبة ويحمل [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) رباعية الرؤوس نحو أربعة أمثال وزن الجسم. فلرياضي كتلته $70\,\mathrm{kg}$، احسب تلك القوة. ومقطع [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) نحو $1\,\mathrm{cm}^{2}$ وهو ينقطع عند نحو $100\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$؛ فكم يبعد عن الانقطاع؟

**حل التمرين 9.12.**

$4 \times 70 \times 9.8 \approx 2.7\,\mathrm{kN}$. والإجهاد $2744/100
\approx 27\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$: أي نحو ربع إجهاد الانقطاع، بمعامل أمان قدره أربعة.

**تمرين 9.13 ★★★.**

[الرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) الممزق يشفى عبر أشهر، والعضلة الممزقة عبر أسابيع، [والغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) المتضرر لا يكاد يشفى. اربط الثلاثة بالإمداد الدموي للنسج وبالخلايا المتاحة للإصلاح.

**حل التمرين 9.13.**

العضلة موصولة بالدم وصلًا غنيًا وفيها [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) احتياطية تعيد بناء الألياف: فأسابيع. [والأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) أوعيتها قليلة، فتصل المغذيات [وخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الإصلاح ببطء: فأشهر. أما [الغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) فلا أوعية دموية فيه البتة ولا تكاد تكون فيه [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) منقسمة؛ ويغذيه السائل الزليلي وحده ولا يكاد يصلح.

**تمرين 9.14 ★★★.**

كمال الأجسام يضخم العضلات؛ والتمطيط يطيل مدى [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint). فأي نسيج يغيّر كل منهما، ولماذا لا يغير أي منهما عدد الألياف؟

**حل التمرين 9.14.**

كمال الأجسام يغلّظ الألياف (لييفات أكثر في كل ليف) والتمطيط يطيل وحدة العضلة [والوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) ويوسع احتمال المحفظة. وعدد الألياف يثبت باكرًا في الحياة؛ والعضلة البالغة تنمو أو تضمر بتغير حجم أليافها الموجودة.

**تمرين 9.15 ★★★.**

[غضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ركبة مسن قد بلي إلى نصف سمكه. فسّر، انطلاقًا من الفصل، لماذا يؤلم [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) على السلالم، ولماذا صارت الهلالتان أهم من ذي قبل، ولماذا كانت العضلات حول الركبة جزءًا من العلاج.

**حل التمرين 9.15.**

على السلالم يحمل [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) عدة أمثال وزن الجسم؛ [والغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) الأنحف ينقل ذلك الضغط إلى العظم تحته، وفيه أعصاب فيؤلم. ومع [غضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) أقل تصير الهلالتان آخر ما يوزع الحمل. والعضلات القوية حول الركبة تمتص جزءًا من الصدمة وتثبّت [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint)، فتخفض الضغط الأعظمي على ما بقي من [الغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint).

## 9.6 مسألة: القوى في ركبة

**مسألة 9.1.**

مسألة نهاية الأسبوع — ركبة لاعب كرة قدم تفكك: رافعة الرجل، وشد عضلة الفخذ، والرباط الذي تمزق، والأرقام التي يحملها وتر في كل خطوة

كريم، $70\,\mathrm{kg}$، أصيبت ركبته وهو يستدير بحدة على قدم مثبَّتة. خذ $g = 9.8\,\mathrm{N}/\mathrm{kg}$. ويتصل [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) رباعية الرؤوس بالظنبوب على بعد $5\,\mathrm{cm}$ من محور الركبة؛ ويؤثر دفع الأرض على القدم على بعد نحو $20\,\mathrm{cm}$ منه حين تكون الركبة منثنية كثيرًا، كما في الهبوط.

**الجزء الأول — الوقوف والخطو.**

1. احسب وزن كريم.
2. عند الوقوف على رجل واحدة والركبة منثنية قليلًا، تدفع الأرض القدم إلى الأعلى بوزنه كله، مؤثرة على بعد $10\,\mathrm{cm}$ من محور الركبة. احسب القوة في [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) رباعية الرؤوس.
3. عند صعود درجة، تنثني الركبة أكثر وتؤثر قوة الأرض على بعد $20\,\mathrm{cm}$ من المحور. احسب قوة [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) من جديد.
4. عبّر عن النتيجتين بمضاعفات وزن الجسم، وفسّر لماذا تتعب السلالم الفخذين.
5. أي مجموعة عضلية هي مضادة رباعية الرؤوس، وماذا تفعل أثناء الخطوة؟

**الجزء الثاني — الهبوط.**

6. عند الهبوط من ضربة رأس، تدفع الأرض بثلاثة أمثال وزن كريم، على بعد $20\,\mathrm{cm}$ من المحور. احسب قوة [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) .
7. مقطع [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) $1.2\,\mathrm{cm}^{2}$ . احسب الإجهاد فيه، بالنيوتن لكل مليمتر مربع، وقارنه بإجهاد الانقطاع البالغ نحو $100\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$ .
8. يضغط سطحا [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) أحدهما على الآخر بنحو قوة [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) زائد قوة الأرض. احسب ذلك الحمل، ثم الضغط على [الغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) إذا كانت مساحة التماس $6\,\mathrm{cm}^{2}$ مع الهلالتين و $1\,\mathrm{cm}^{2}$ من دونهما.
9. استنتج لماذا تبلي ركبة فقدت هلالة غضروفها أسرع.
10. فسّر ما الذي يسهم به السائل الزليلي أثناء الهبوط.

**الجزء الثالث — الإصابة.**

11. كانت قدم كريم مثبَّتة وجسمه يستدير: فأي اتجاه حركة فرض على الركبة، وأي نسيج مبني لمقاومته؟
12. لماذا لم تحمِ رباعية الرؤوس [الرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) ، وهي قوية بما يكفي لتشد بعدة كيلونيوتن؟
13. انتفخت الركبة في غضون ساعة. فما الذي ملأها، وأي جزء من [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) قد خرق؟
14. يبين التصوير أن [الرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) انقطع وأن هلالة تمزقت. باستعمال [الطريقة 9.12](#met-g10-muscles-and-joints-analyse) ، تنبأ بزمن تعافي كل منهما وعلّل من إمدادهما الدموي.
15. يسأل كريم لماذا يريد الجراح تقوية أوتار مأبضه قبل العملية. أجب بما جاء في [القضية 9.5](#prop-g10-muscles-and-joints-antagonists) .

**الجزء الرابع — كل خطوة تحسب.**

16. يخطو كريم نحو 8000 خطوة في اليوم؛ نصفها على الرجل المصابة. باستعمال قوة السؤال 2، كم مرة في اليوم يحمل [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) ذلك الحمل على الأقل؟
17. وعلى مدى سنة، ما العدد الكلي للتحميلات؟ فسّر لماذا يحتاج [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) التهب من فرط الاستعمال إلى الراحة لا إلى القوة.
18. يهبط في مباراة من قفزات نحو 40 مرة. قارن الحمل الكلي المحمول في الهبوطات (السؤال 6) بالحمل المحمول في خطوات اليوم.
19. الجري يضاعف قوة الأرض قياسًا إلى المشي. فلماذا ينصح الأطباء بركوب الدراجة والسباحة لا بالجري لركبة تتعافى؟
20. اذكر النتيجة: مضاعف وزن الجسم الذي يحمله [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) رباعية الرؤوس على درجة وعند هبوط، ونسيج الركبة الوحيد الذي لم تختبر تلك الأرقام متانته قط — حتى جاءت الاستدارة.

**حل المسألة 9.1.**

**1.** $70 \times 9.8 = 686\,\mathrm{N}$.

**2.** $686 \times 10/5 \approx 1.4\,\mathrm{kN}$.

**3.** $686 \times 20/5 \approx 2.7\,\mathrm{kN}$.

**4.** مثلا وزن الجسم وأربعة أمثاله: ففي كل درجة تشد رباعية الرؤوس بوزن أربعة أشخاص، ولذلك تحترق الفخذان في صعود طويل.

**5.** أوتار المأبض، في خلف الفخذ؛ وهي ترتخي وتتمدد بينما تبسط رباعية الرؤوس الركبة، وتنقبض قليلًا لتثبيت [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint).

**6.** قوة الأرض $3 \times 686 \approx 2.06\,\mathrm{kN}$؛ وقوة [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) $2058 \times 20/5 \approx 8.2\,\mathrm{kN}$، أي اثني عشر ضعف وزن الجسم.

**7.** $8232/120 \approx 69\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$: أي نحو ثلثي إجهاد الانقطاع. فكل هبوط يستهلك معظم هامش [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle).

**8.** الحمل هو $8.2 + 2.1 \approx 10.3\,\mathrm{kN}$. ومع الهلالتين يكون $10300/600 \approx 17\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$؛ ومن دونهما يكون $10300/100 \approx 103\,\mathrm{N}/\mathrm{mm}^{2}$، أي ستة أمثال.

**9.** ستة أمثال الضغط على [الغضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) نفسه في كل هبوط: فيسحق السطح أسرع مما يستطيع أن يصان، فيبلى.

**10.** غشاء من السائل بين الغضروفين، لينزلقا أثناء الانثناء بلا احتكاك جاف، ومع تخميد طفيف للصدمة.

**11.** التواء الظنبوب تحت عظم الفخذ، مع انثناء جانبي: أي دورانات لم تبن لها الركبة، [والأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint) موجودة لمقاومتها.

**12.** رباعية الرؤوس لا تشد إلا على طول الرجل، فتبسط الركبة؛ ولا فعل لها ضد الالتواء. ثم إن الإصابة تقع في أجزاء من مئة من الثانية، أسرع من أي استجابة عضلية.

**13.** دم من أوعية [الرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) الممزق والمحفظة، مع سائل زليلي زائد: فقد خرقت المحفظة أو التهبت وامتلأ [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint).

**14.** [الرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint)، وإمداده الدموي ضعيف، يحتاج إلى أشهر وإلى جراحة غالبًا؛ أما الهلالة الممزقة، وهي [غضروف](#def-g10-muscles-and-joints-joint) يكاد يخلو من الأوعية، فلا تشفى عادةً ويشذَّب الجزء الممزق أو يخاط.

**15.** أوتار المأبض مضادة رباعية الرؤوس وهي تشد الظنبوب إلى الخلف؛ وزوج قوي ينقبض معًا يصلّب الركبة ضد الانزلاق الأمامي الذي لم يعد [الرباط](#def-g10-muscles-and-joints-joint) الممزق يمنعه، فيحمي [المفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) قبل الجراحة وبعدها.

**16.** نحو 4000 مرة في اليوم عند $1.4\,\mathrm{kN}$ أو أكثر.

**17.** نحو $1.5 \times 10^{6}$ تحميلة في السنة. والتهاب [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) أذى يتراكم أسرع من الإصلاح البطيء لنسيج [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle)؛ ولا شيء يتيح للإصلاح أن يلحق إلا الراحة، لأن القوة لا تخفض حمل كل خطوة.

**18.** الهبوطات $40 \times 8.2 \approx 330\,\mathrm{kN}$ إجمالًا؛ والخطوات $4000 \times 1.4 \approx 5600\,\mathrm{kN}$ — فالخطوات تحمل سبعة عشر ضعف الحمل الكلي، لكن الهبوطات تحمل الذرى التي تهدد بالانقطاع.

**19.** مضاعفة قوة الأرض تضاعف قوتي [الوتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) [والمفصل](#def-g10-muscles-and-joints-joint) في كل خطوة؛ وركوب الدراجة والسباحة يشغلان العضلات مع تحميل الركبة دون وزن الجسم بكثير.

**20.** يحمل [وتر](#def-g10-muscles-and-joints-muscle) رباعية الرؤوس أربعة أمثال وزن الجسم على درجة ونحو اثني عشر عند هبوط؛ أما [الأربطة](#def-g10-muscles-and-joints-joint)، وهي ما لا تختبره تلك الأحمال قط، فكانت النسيج الذي وجدته الاستدارة.