給我一個(gè)支點(diǎn),我能撬動(dòng)整個(gè)地球。杠桿可以說(shuō)是生活中最常用的一類(lèi)“簡(jiǎn)單”機(jī)械了,從鉗子、瓶起子、羊角錘,再到釣魚(yú)竿、筷子、鑷子,杠桿幾乎無(wú)處不在。但是有沒(méi)有跟你說(shuō)過(guò),人體內(nèi)也存在著很多杠桿?按照支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力的位置,人體中的杠桿一般分為三類(lèi)。動(dòng)力在中間,支點(diǎn)、阻力在兩邊。最典型的例子,就是人的手臂。人的手臂繞肘關(guān)節(jié)動(dòng),可以看成是由肌肉和手臂骨骼組成的杠桿在轉(zhuǎn)動(dòng)。肘關(guān)節(jié)是支點(diǎn),肱二頭肌肉所用的力是動(dòng)力,手拿的重物的重力是阻力。很顯然,由于動(dòng)力臂小于阻力臂,前臂是一種費(fèi)力杠桿,舉起一個(gè)重物,肌肉要花費(fèi)約6倍以上的力氣。雖然費(fèi)力,但是可以省距離(少移動(dòng)距離),提高工作效率。除了人的手臂,手指、腿,以及咬合系統(tǒng)等都是這一類(lèi)的杠桿。
支點(diǎn)在中間,動(dòng)力、阻力在兩邊。最典型的例子,是人的頭頸。如圖所示,頭顱的重力是阻力,后頸的肌肉是動(dòng)力,脊柱頂端是支點(diǎn)。人從低頭抬頭,就是后頸斜方肌后收縮拉動(dòng)頭部過(guò)程。值得一提的是,有頭前傾習(xí)慣的人,比如低頭族,由于其頭部前傾增大了阻力臂,后頸肌肉就容易疲勞,頸椎壓力也大,如此不論是對(duì)身姿還是健康來(lái)說(shuō)都是不利的。
阻力在中間,支點(diǎn)、動(dòng)力在兩邊。這一類(lèi)杠桿最特別,最典型的例子是人走路時(shí)的腳。如圖所示,踮腳時(shí),人的前腳掌是支點(diǎn),人體重力是阻力,腿肚的肌肉和跟腱(腓腸肌)是動(dòng)力部分。很明顯,這時(shí)的動(dòng)力臂是大于阻力臂的,因此這個(gè)系統(tǒng)成為了人體中為數(shù)不多的省力杠桿。
杠桿原理在人體中關(guān)節(jié)處無(wú)處不見(jiàn),人的不斷進(jìn)化讓我們選擇最適合我們的杠桿。人體是一個(gè)復(fù)雜而精密的整體,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中充滿(mǎn)了有趣的原理。● 文章來(lái)源于學(xué)而思物理老師王淇磊的個(gè)人公眾號(hào)