Несущие нагрузку синовиальные суставы движутся с удивительно малым трением, и их поверхности должны выдерживать многие миллионы ударных нагрузок, которые, как правило, вызывают их усталостное разрушение. Нагрузка на колено при ходьбе с частотой 1 Гц может в три раза превышать массу тела при ударе пяткой и отталкивании носком, а при вертикальном прыжке на 1 метр колено может испытывать нагрузку, превышающую массу тела в 25 раз.
Во время цикла ходьбы каждый шаг включает в себя процессы, которые изменяют напряжение и скорость движения в суставе. При этом, разнообразные смазочные механизмы предотвращают повреждение суставных поверхностей.
В фазе переноса, когда стопа отрывается от плоскости опоры, суставные поверхности не нагружены и имеют высокую относительную скорость скольжения, в то время как колено сгибается и разгибается. Это позволяет синовиальной жидкости разделять поверхности, обеспечивая их смазку «жидкой пленкой» за счет гидродинамического механизма (две противоположные поверхности — мыщелки бедренной кости и плато большеберцовой кости — смазываются жидкой пленкой, которая движется по касательной с очень низким трением и без нагрузки).
В момент контакта пяткой плоскости опоры ударная нагрузка резко сжимает суставные поверхности. На микроскопическом уровне поверхности не соприкасаются из-за того, что их разделяет сжатая синовиальная жидкость (механизм «сжатой пленки»). По сути, удар происходит настолько быстро (менее 0,1 секунды), что синовиальная жидкость не успевает вытесняться из суставного пространства из-за его узости и вязкости самой жидкости.
В фазе опоры движение сгибания-разгибания снова увлекает синовиальную жидкость между двумя суставными поверхностями, создавая так называемый упругогидродинамический эффект: жидкость задерживается между поверхностями в результате движения с упругой деформацией суставных хрящей.
Наконец, когда стопа отталкивается пальцами от плоскости опоры, толщина пленки синовиальной жидкости становится минимальной под действием сжимающей нагрузки. Если бы эффект сжатой пленки был недостаточным, то суставные поверхности пришли бы в прямой контакт. Однако синовиальная жидкость содержит большие белковые молекулы и это позволяет ей задерживаться пограничным слоем на суставных хрящах. Этот молекулярный слой действует как пограничная пленка.
