بدن شما از چه اهرمی استفاده می کند؟

عضلات و استخوان ها با هم عمل می کنند تا اهرم ها را تشکیل دهند. اهرم یک میله سفت و سخت (معمولاً طول استخوان) است که به یک محوری تبدیل می شود (معمولاً مفصل). از اهرم ها می توان استفاده کرد تا یک نیروی کوچک بتواند نیروی بسیار بزرگتر را جابجا کند. به این مزیت مکانیکی گفته می شود.

چهار قسمت به اهرم وجود دارد - بازوی اهرم ، محوری ، تلاش و بار. در بدن ما:

• استخوان ها به عنوان بازوهای اهرم عمل می کنند
• اتصالات به عنوان محوری عمل می کنند
• عضلات نیروهای تلاش را برای جابجایی بارها فراهم می کنند
• نیروهای بار اغلب وزن قسمتهای بدن هستند که منتقل می شوند یا نیروهای لازم برای بلند کردن ، فشار یا کشیدن چیزها به خارج از بدن ما هستند.

همچنین می توان از اهرم ها برای بزرگنمایی حرکت استفاده کرد ، به عنوان مثال ، هنگام لگد زدن به یک توپ ، انقباضات کوچک عضلات پا در انتهای پا حرکت بسیار بزرگتر ایجاد می کند.

اهرم ها می توانند یک مزیت قدرت یا یک مزیت حرکتی به ما بدهند اما هر دو با هم نیستند.

ماهیت علم

دانشمندان برای تهیه نسخه پشتیبان از توضیحات خود در مورد جهان از داده ها استفاده می کنند. این توضیحات به دانش رو به رشد دانش می افزاید. به عنوان مثال ، دانش اهرم ها زیربنای توضیحات حرکت بدن است. به یاد داشته باشید که دانش علمی همچنان در حال تکامل است و آزمایشی نیز هست.

انواع اهرم ها

کلاس های مختلف اهرم با روشی که مفصل و عضلات متصل به استخوان متصل می شوند ، مشخص می شوند.

این محوری در مکانی وجود دارد که جمجمه شما در بالای ستون فقرات شما قرار می گیرد. جمجمه شما بازوی اهرم است و عضلات گردن در پشت جمجمه نیرو (تلاش) را برای بلند کردن سر خود در برابر وزن سر (بار) فراهم می کند. وقتی عضلات گردن آرام می شود ، سر شما به جلو گره می زند.

اهرم کلاس 1 - سر خود را گره بزنید

محوری مکانی است که جمجمه شما در بالای ستون فقرات شما قرار می گیرد. جمجمه شما بازوی اهرم است و عضلات گردن در پشت جمجمه نیرو (تلاش) را برای بلند کردن سر خود در برابر وزن سر (بار) فراهم می کند. وقتی عضلات گردن آرام می شود ، سر شما به جلو گره می زند.

برای این اهرم ، محوری بین تلاش و بار قرار دارد. اره ای در زمین بازی نمونه دیگری از یک اهرم کلاس 1 است که در آن تلاش بار را متعادل می کند.

ماهیت علم

دانشمندان برای نشان دادن توضیحات خود مدل هایی می سازند. اغلب مدل ها برای نشان دادن نحوه کار کارها ساخته می شوند. این مدل از ایده فیزیک اهرم ها برای ارائه توضیحی در مورد حرکت عضلات/استخوان استفاده می کند. توضیح فیزیک اهرم ها از این مدل پشتیبانی می کند.

اهرم کلاس 2 - روی انگشتان پا بایستید

محوری در مفاصل انگشتان پا است و پای شما به عنوان بازوی اهرم عمل می کند. عضلات گوساله و تاندون آشیل شما در هنگام انقباض عضلات گوساله تلاش می کنند. بار وزن بدن شماست و با تلاش (انقباض عضلات) برداشته می شود.

بار بین محوری و تلاش (مانند چرخ دستی) است. نیروی تلاش مورد نیاز کمتر از نیروی بار است ، بنابراین یک مزیت مکانیکی وجود دارد. این حرکت عضلانی در پشت پاهای شما به شما امکان می دهد تمام بدن خود را با فاصله کمی حرکت دهید.

اهرم کلاس 3 - بازوی خود را خم کنید

محوری در آرنج است و ساعد به عنوان بازوی اهرم عمل می کند. عضله دوسر تلاش (نیرو) را فراهم می کند و ساعد را در برابر وزن ساعد و هر وزنی که ممکن است دست داشته باشد خم می کند.

بار از محوری دورتر از تلاش است. هیچ مزیت مکانیکی وجود ندارد زیرا تلاش بیشتر از بار است. با این حال این نقطه ضعف با یک حرکت بزرگتر جبران می شود - یک انقباض کوچک از دوسر ، حرکت بزرگی از ساعد را ایجاد می کند. این نوع سیستم اهرم نیز از مزیت سرعت بسیار بیشتر حرکت به ما می دهد.

بسیاری از ترکیبات عضلانی و استخوان در بدن ما از نوع اهرم کلاس 3 است.

ماهیت علم

قوانین حرکتی که دانشمندان امروزه از آن استفاده می کنند توسط سر اسحاق نیوتن (1727-1643) پیشنهاد شده است. وی از طرف بسیاری به عنوان بیشترین تأثیر در تاریخ علم مورد توجه قرار می گیرد و اندازه گیری نیرو نیوتن سهم وی را تصدیق می کند. قوانین او مردم را قادر می سازد پیش بینی کنند.

گشتاور چیست؟

در مثالهای بالا ، نیروهای تلاش و بار در جهت چرخش مخالف به یکدیگر عمل کرده اند. اگر یک بار سعی کند اهرم را در جهت عقربه های ساعت بچرخاند ، تلاش سعی می کند اهرم را به سمت عقربه های ساعت تبدیل کند. نیروهایی که روی یک اهرم عمل می کنند نیز بسته به اینکه تا چه حد از محوری دور هستند ، اثرات متفاوتی دارند. به عنوان مثال هنگام فشار دادن درب ، اگر به جای نزدیک به لولا (محوری) فشار بیاورید ، می توانید درب را حرکت دهید. فشار دادن روی درب ، اثر چرخشی ایجاد می کند و این باعث چرخش می شود.

این اثر چرخش گشتاور (یا اهرم) نامیده می شود

فرمول محاسبه میزان گشتاور:

گشتاور = فاصله عمود بر محوری.

این نیرو در نیوتون ها اندازه گیری می شود و فاصله تا محوری در متر یا سانتی متر اندازه گیری می شود ، بنابراین واحد گشتاور یا نیوتن متر (NM) یا نیوتن سانتیمتر (NCM) خواهد بود.

شما می توانید با افزایش اندازه نیرو یا افزایش مسافتی که نیرو از محوری عمل می کند ، گشتاور را افزایش دهید. به همین دلیل دسته درب بسیار دور از لولا است.

نیروهای عضلات ما در جهت های عقربه های ساعت و ضد عقربه های ساعت در مورد اتصالات ما گشتاور تولید می کنند. اگر گشتاور برابر و برعکس باشد ، اهرم نمی چرخد. اگر آنها نابرابر باشند ، اهرم در جهت گشتاور بیشتر می چرخد.

در این نمودار زیر ، بار و وزن پای پایین یک گشتاور در جهت عقربه های ساعت در مورد زانو ایجاد می کند. پای پایین در جهت عقربه های ساعت می چرخد.

اگر عضله همسترینگ در پشت پای بالا با یک نیروی قوی منقبض شود ، یک گشتاور ضد عقربه های ساعت تولید می کند که پا را بالا می برد.

در این نمودار ، بلند کردن وزن مانند فرد در سمت چپ گشتاور بیشتری را در مورد ستون فقرات تحتانی (محوری) ایجاد می کند - نیروی بلند کردن در فاصله عمود بیشتر به محوری است. عضلات پشتی باید نیروی عظیمی را برای تأمین گشتاور فراهم کنند که گشتاور را از وزنی که برداشته می شود متعادل کند.

مهم است که یک وزن سنگین را در نزدیکی بدن خود بلند کنید تا گشتاور تولید شده در اطراف ستون فقرات تحتانی خود را کاهش دهید.

محتوای مرتبط

در مورد عملکرد عضلات اطلاعات بیشتری کسب کنید - سه عامل اصلی وجود دارد که بر عملکرد عضلات شما تأثیر می گذارد: قدرت ، قدرت و استقامت. با تخمین حداکثر یک ورزشکار (1RM) می توان قدرت عضلانی را با اطمینان اندازه گیری کرد.

ایده فعالیت

فعالیت های دو گوش را مدل و اندازه گیری نیروی موجود در عضله دوسر می کند.