人体基本运动原理——杠杆原理
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人体力学的三类杠杆
人体力学的三类杠杆包括:
1. 平衡杠杆:这种杠杆在关节中操作,当关节活动时,刺激并产生力量。
例如,当你站立时,双脚与地面接触的点是固定点,头部作为杠杆的枢轴,进行活动。
这种情况下,如果你向左右两侧倾斜,就运用了平衡杠杆。
2. 移动杠杆:这是通过骨骼(例如手臂或腿部)的一个或多个部分作为支点,来产生运动。
例如,当你握住一个哑铃并向前移动时,肩膀就是支点,而各部分骨骼之间的运动就形成了移动杠杆。
3. 转动杠杆:在肌肉收缩时,它也起到支点的作用。
肌肉收缩产生的力量作用于骨关节上,产生转动动作。
例如,当你旋转门把手时,门把手就是支点,手臂的肌肉收缩使骨头围绕这个支点转动。
以上内容仅供参考,建议到相关网站查询或咨询专业人士。
人体中的杠杆河南省平顶山市卫东区田选学校范俊奇骨骼肌肉和关节构成了人体的运动系统,尽管人体的运动相当复杂,但最基本的运动都是有骨骼绕关节转动产生的,其模型就是杠杆。
杠杆分为等臂杠杆、省力杠杆、费力杠杆三种类型,这些类型在我们人体中都是存在的。
1.人的头颅——等臂杠杆点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用,杠杆的支点在脊柱顶端,支点前后各有肌肉,头颅的重力是阻力。
支点前后的肌肉所用的力是动力。
支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长形成低头仰头动作。
2.人的手臂——费力杠杆人的手臂绕肘关节转动,可以看成是由肌肉和手臂骨骼组成的杠杆在转动。
肘关节是支点,肱二头肌肉所用的力是动力,手拿的重物的重力是阻力,显然我们的前臂是一种费力杠杆,举起一个重物,肌肉要化费约6倍以上的力气。
虽然费力,但是可以省距离(少移动距离),提高工作效率。
3.走路时的脚——省力杠杆我们走路抬起脚时,脚就是一个杠杆。
脚掌根是支点,人体的重力就是阻力,腿肚肌肉产生的拉力就是动力。
杠杆模型如图所示。
这种杠杆可以克服较大的体重。
除上述三个部位之外,在身体中还有多处杠杆。
如:小腿绕膝盖的转动可看成小腿肌肉和胫骨组成的杠杆;弯腰时,腰部肌肉和脊骨之间形成杠杆;奔跑时,向前跨步,右腿的髂腰肌收缩、臀大肌松弛,使右大腿抬起;股四头肌松弛,股二头肌收缩,使右膝弯曲。
仰卧起坐时,上身受到腹肌和上身重力的作用。
这些杠杆模型怎样?是哪种类型的杠杆?请同学们相互讨论,并请教老师。
人体中的杠杆作者:潘艳艳文章来源:收集整理点击数:5381 更新时间:2009-5-11人身上有206块骨,其中有许多起着杠杆作用,当然这些起杠杆作用的骨不可能自动地绕支点转动,必须受到动力的作用,这种动力来自附着在它上面的肌肉,肌肉靠坚韧的肌健附着在骨上。
例如肱二头肌上端肌腱附着在肩胛骨上,下端肌腱附着在桡骨上(如图),肱三头肌上端有肌腱分别附着在肩胛骨和肱骨上,下端附着在尺骨上。
人前臂的动作最容易看清是个杠杆了,它的支点在肘关节。
人体杠杆原理
人体杠杆原理是指人体在运动过程中利用杠杆原理进行力的转化和增强的现象。
在人体中,常见的杠杆原理的应用包括肌肉与骨骼系统之间的作用。
在人体运动中,骨骼充当杠杆的作用,肌肉则充当杠杆的力臂。
通过肌肉的收缩和舒张,人体可以实现各种运动和动作。
在杠杆原理中,有三个重要的要素:杠杆的支点、力臂和阻力臂。
在人体中,关节充当了杠杆的支点。
通过关节的活动,可以改变力臂和阻力臂的长度和方向,从而影响杠杆的运动。
例如,人体膝关节可以弯曲和伸展,通过变化膝关节的角度,可以改变杠杆臂的长度,进而改变力的大小和方向。
肌肉是人体杠杆原理中的力臂。
当肌肉收缩时,产生的力可以通过骨骼传递到运动部位。
肌肉的力臂长度越大,产生的力越大,杠杆的效果也越显著。
例如,人体腿部的大腿肌肉与髋关节充当了力臂,通过肌肉的收缩,可以产生足够的力量使人体跳起或奔跑。
阻力臂则是杠杆上距离力臂的部分。
它决定了应用在杠杆上的力如何转化为运动力量。
当力臂和阻力臂相等时,杠杆处于平衡状态,力量将得到最佳转化。
在人体中,例如在举重运动中,杠杆的平衡是非常重要的,只有力臂和阻力臂的平衡才能使物体顺利举起。
总之,人体杠杆原理的运用使得人体在运动中能够更好地利用
力量,实现各种精确而有效的动作。
了解和学习人体杠杆原理对于进行运动训练和提高身体机能具有重要意义。
人体运动基本原理杠杆原理缓冲动作原理复杠杆原理鞭打动作原理关节活动顺序性原理蹬伸动作原理相向运动原理2、人体基本运动原理(2)复杠杆原理:当两环节夹角很大时,可分解夹角计算力:书本p129页:当膝关节伸直时θ→0,tanθ→+∞,P为伸力,F为举起上肢的举力(3)关节活动顺序性①由近端至远端,肌肉由强变弱,生理横断面逐个减少②大关节首先产生活动原理。
纵跳时,先动髋关节,再膝关节和踝关节③充分发挥大关节的潜力,有利于动作技术的完成。
跳远的提踵过早,没有充分利用髋关节,跳不远。
双杠倒立时肩带要比腕关节先发力。
④小关节活动是人体支撑点,影响动作时间,可以精确控制方向。
投掷项目要注意小关节发力质量。
(4)具体动作①鞭打动作原理:举例,投球、投掷标枪跑步时,髋关节、肩关节围绕躯干纵轴扭转,消除两环节产生角动量的影响⑥相向运动原理:身体两部分相互靠近或远离举例:跳远时,起跳双上肢上扬,下肢后伸;腾空时,双脚前伸,臂下压。
跨栏时,脚跨步幅度大向前,手向后做大幅度摆臂动作。
3、力量素质训练(1)肌肉力量:力量是速度、耐力、柔韧和灵敏的基础(3)影响肌力的因素:(与骨骼肌生物力学相关)①肌肉体积急性肌肉肥大细胞水肿慢性肌肉肥大肌纤维数目增多,横截面积增大肌肉萎缩伴肌肉固定萎缩②肌肉长度与有效横桥数目、ATP酶释放激素、肌肉初始长度有关③收缩速度向心收缩速度呈线性增加,力量呈非线性下降离心收缩速度呈线性增加,力量呈相应增加④纤维类型快肌纤维:Ⅰα型、Ⅰβ型主要影响收缩速度慢肌纤维:Ⅱ型主要决定抗疲劳能力⑤神经控制脊髓α运动神经元→肌纤维→东西过重→反馈肌梭→脊髓后角感觉神经元→中枢⑥激素a、生长激素影响蛋白合成b、睾酮影响肌纤维生长(4)肌肉力量对运动的影响①增加动作力和速度下蹲→纵跳,是“拉长—缩短”过程②增加动作经济性a、助跑→缓冲→蹬地,弹性势能再利用,减少能量消耗。
b、反向动作做前导,例如:向上跳前下蹲,向前投掷前后摆③对振动负荷和冲击负荷的缓冲(5)肌肉训练。
身体中的杠杆原理及应用什么是杠杆原理?杠杆原理是物理学中的一个基本概念,它描述了一个对象在固定支点周围的旋转运动。
杠杆由一个支点(也称为鼻子)和两个力臂组成,在应用力量时能够放大力量的效果。
杠杆原理是许多机械装置和人体运动中的基础。
人体中的杠杆在人体中,骨骼和肌肉系统结合起来形成了各种杠杆系统,使我们能够进行复杂的运动和活动。
以下是人体中常见的杠杆系统:1.肌肉杠杆系统人体的骨骼由肌肉系统连接。
肌肉通过肌腱与骨骼相连接,在运动过程中,肌肉的收缩会产生力量,使骨骼发生运动。
肌肉杠杆系统使我们能够进行各种动作,如跑步、举重等。
2.颈椎杠杆系统颈椎是人体中一个重要的杠杆系统,它连接了头部和躯干。
颈椎的运动能够改变头部的位置和方向,使我们能够观察周围环境。
例如,当我们需要查看某个物体时,颈椎会发挥作用,使我们的头部转动。
3.下肢杠杆系统我们的下肢由髋关节、膝关节和踝关节连接而成,它们形成了一个复杂的杠杆系统。
这个杠杆系统使我们能够行走、跑步和跳跃。
当我们进行这些运动时,下肢的关节会发生屈曲和伸展,产生足够的力量推动我们的身体前进。
4.手臂杠杆系统手臂是人体中的另一个重要杠杆系统,它使我们能够进行各种活动,如抓取物体、举重等。
手臂的力臂由上臂骨和前臂骨组成,将力量从肌肉传递到手指上。
这使我们能够进行精细的动作,如写字、使用工具等。
杠杆原理的应用杠杆原理在人类的生活和工作中有许多重要的应用。
以下是一些常见的应用:1.工具许多常见的工具都利用了杠杆原理。
例如,剪刀、钳子、榔头等工具都是基于杠杆原理设计的。
这些工具通过合理地设计支点和力臂的长度来放大力量,使我们能够更轻松地完成工作。
2.体力劳动在日常生活中,人们常常需要进行一些需要力量的活动,如举重、搬运等。
杠杆原理可以帮助我们更有效地利用力量。
了解杠杆原理可以帮助人们找到合适的姿势和方法来减轻劳动强度,提高工作效率。
3.运动杠杆原理在许多体育项目中有重要的应用。
在人体力学中,常用的原理包括以下几个:
杠杆原理:杠杆原理是指在施加力的作用下,通过杠杆的作用使物体发生平衡或产生运动。
人体中的关节和骨骼系统可以看作是杠杆系统,通过肌肉的收缩和骨骼的支撑,实现身体的平衡和运动。
力的平衡原理:根据力的平衡原理,当物体受到多个力的作用时,这些力的合力为零,则物体保持静止或匀速运动。
在人体力学中,通过调整身体的姿势和肌肉的力量分配,可以使身体保持平衡,避免受伤。
力的分解原理:力的分解原理指的是将一个力分解为多个分力的合力等于原力的原理。
在人体力学中,可以利用力的分解原理来分析人体运动中的各个力的作用和平衡关系,从而优化运动技巧和减少受力的不利影响。
压力分布原理:根据压力分布原理,物体受到的压力是作用在其表面上的力在单位面积上的分布情况。
在人体力学中,研究人体受力的分布情况可以帮助设计合适的座椅、床垫等,减少压力对身体的影响。
能量守恒原理:能量守恒原理指的是能量在系统中的总量是恒定的,能量可以从一种形式转换为另一种形式,但总能量不变。
在人体力学中,研究人体运动时的能量转化和能量损耗,可以帮助合理安排运动和活动,提高运动效率。
这些常用的人体力学原理在运动训练、人体工程学、康复医学等领域中得到广泛应用,帮助人们理解和优化人体的运动和姿势,提高身体的健康和功能。
健身中的杠杆原理是指在力量训练中,通过调整身体姿势、角度和重量,利用身体重量所形成的阻力来锻炼肌肉。
以下是一篇通俗易懂的文章,讲述健身中的杠杆原理:一、杠杆原理在健身中的应用1. 改变阻力:在健身器械中,杠杆原理可以通过调整阻力来改变运动强度。
通过调整手柄的位置和角度,可以增加或减少阻力,从而刺激不同的肌肉群。
2. 姿势和角度:在健身过程中,正确的姿势和角度是利用杠杆原理的关键。
通过调整身体姿势和手柄的位置,可以改变阻力路径,使肌肉得到更有效的锻炼。
二、杠杆原理的基本要素1. 阻力源:健身器械提供的阻力是杠杆原理的基础。
阻力可以是重量、弹簧、阻力带等。
2. 阻力臂:阻力臂是阻力作用点与支点之间的距离。
在健身过程中,手臂和身体的姿势会改变阻力臂的长度,从而影响肌肉的受力。
3. 支点:支点是指固定不动的点,用于支撑身体重量或施加阻力的装置。
在健身器械中,支点通常由手柄、轮轴等组成。
三、利用杠杆原理锻炼肌肉1. 理解身体姿势和角度:在利用杠杆原理进行锻炼时,了解身体姿势和角度的重要性有助于调整阻力路径,使肌肉得到更有效的锻炼。
2. 调整重量和阻力带:根据目标肌肉群的不同,选择合适的重量和阻力带可以增加或减少阻力,从而刺激不同的肌肉。
四、注意事项1. 正确的姿势和角度是关键:在利用杠杆原理进行锻炼时,保持正确的姿势和角度至关重要。
这有助于减少受伤的风险,并使肌肉得到更有效的锻炼。
2. 逐渐增加重量:开始时,选择适合自己能力的重量进行锻炼。
随着时间的推移,逐渐增加重量或难度,以挑战肌肉并促进力量增长。
总之,健身中的杠杆原理是力量训练中一个重要的原理。
通过了解基本要素和利用正确的姿势和角度,可以更有效地锻炼肌肉并避免受伤。
逐渐增加重量和难度有助于促进肌肉增长和力量提升。
记住,健身是一个渐进的过程,不要急于求成,要保持耐心并享受整个过程。
人体力学原理
人体力学原理在运动学和静力学中起着重要作用,帮助我们理解人体在各种力的作用下的运动和力的平衡。
人体力学研究的基本原理主要包括以下几个方面:
1. 直线运动原理:根据牛顿第一定律,任何物体在没有外力作用下会保持静止或匀速直线运动。
这一原理同样适用于人体运动,当人体不受外力干扰时,会保持静止或匀速直线运动状态。
2. 动量守恒原理:根据牛顿第二定律,物体的动量等于物体质量乘以其速度,当外力作用于物体时,物体的动量会改变。
在人体力学中,我们可以通过动量守恒原理来分析和解释人体运动过程中的力的变化。
3. 力的合成与分解原理:根据力的合成与分解原理,多个力可以合成为一个等效力,也可以将一个力分解为多个力的合力。
在人体力学中,我们可以将人体受到的合力分解为各个分力,从而更好地理解和分析人体运动过程中的受力情况。
4. 杠杆原理:根据杠杆原理,杠杆平衡的条件是力矩的合为零。
在人体力学中,我们可以将人体关节和肌肉视为杠杆系统,根据杠杆原理来分析和解释人体在运动过程中骨骼和肌肉的作用力和力矩。
5. 平衡原理:根据力的平衡原理,物体处于平衡状态时,所受合力和合力矩为零。
在人体力学中,我们可以通过平衡原理来分析和解释人体在各种动作中所需的肌肉力量和关节稳定性。
这些人体力学原理为我们进一步研究人体运动和力的平衡提供了基础,帮助我们更好地理解和解释人体运动的机制和规律。
通过运用人体力学原理,我们可以设计出更科学和有效的运动训练方法,提升运动表现和健康水平。
人体中的杠杆协作学习第组:目的:探索人体中的各种杠杆的原理及作用方法摘要:人体的骨骼和肌肉可以组成各种不同的杠杆以便利人体的运动。
骨骼可以起到杠杆臂的作用,骨头之间的关节通常是杠杆围绕其转动的支点,而肌肉则可提供使杠杆转动的作用力。
[1] 本文针对杠杆原理在人体中的体现以及在康复治疗中的应用将展开进行综述。
第一部分杠杆的原理研究杠杆是指在外力作用下能绕着杆上一固定点或固定轴转动的简单机械,杠杆的受力点称为力点,固定点称为支点,克服阻力的点称为重点。
身体中的大多数机械都是由肌肉和骨骼组成的。
每做一个动作,都要用到肌肉。
骨骼和肌肉是由人体内强劲的连接组织——韧带连接在一起的。
韧带和肌肉牵动骨骼,使它像杠杆一样工作。
韧带与骨骼相连的地方——关节就相当于杠杆的支点,肌肉则产生动力。
[2]力臂是关节中心到肌肉拉力线的垂直距离,阻力臂是从关节中心到阻力作用线的垂直距离。
在人体中,骨在肌拉力作用下围绕关节轴转动,它的作用和杠杆相同,称为骨杠杆。
人体的骨杠杆运动有三种形式:1.平衡杠杆:支点在力的作用点和重力作用点之间。
杠杆的动力臂等于阻力臂,平衡时动力等于阻力。
这样的杠杆既不省力,也不省距离。
如颅进行的仰头和俯首运动。
2.省力杠杆:重力作用点在支点和力的作用点之间。
杠杆的动力臂大于阻力臂,平衡时动力小于阻力,这样的杠杆省力但费距离。
如行走时提起足跟的动作,这种杠杆可以克服较大的体重。
当把脚尖翘起来的时候,是脚跟后面的肌肉在起作用,脚尖是支点,体重落在两者之间。
这是一个省力杠杆,肌肉的拉力比体重要小。
而且脚越长越省力。
3.速度杠杆:力的作用点在重力作用点和支点之间。
杠杆的动力臂小于阻力臂,平衡时动力大于阻力,这样的杠杆不省力但省距离。
人体中的杠杆大部分都是费力的,如肘关节的活动,这种活动必须以较大的力才能克服较小的重力,但运动速度和范围很大。
人前臂的动作是杠杆运动,它的支点在肘关节。
当肱二头肌收缩、肱三头肌松弛时,前臂向上转,引起曲肘动作;而当肱三头肌收缩、肱二头肌松弛时,前臂向下转,引起伸肘动作。
关节运动的杠杆原理
关节运动的杠杆原理是指在关节处施加力量,通过杠杆作用来产生和控制运动。
杠杆原理的基本概念是通过在支点上施加力量来实现运动。
关节是人体骨骼系统中连接两个骨头的部分,它充当着杠杆的支点。
身体的肌肉通过牵引或收缩来施加力量,从而在关节处产生运动。
在关节上,骨头被连接和支持着,这种连结通常由肌肉、韧带和其他软组织完成。
略微改变这些结构的角度,就可以改变施加在关节上的力。
当施加力量时,肌肉缩短并扩展,形成力臂和运动力。
这种力量的应用会导致在关节上旋转和移动骨头,从而让身体完成各种动作。
在关节运动中,杠杆原理的作用可以解释为力量和力臂的乘积等于负载和负载臂的乘积。
负载是指施加在关节上的外部力,负载臂是从关节中心到外部力的距离。
力量是施加在关节的肌肉收缩所产生的力,力臂是从关节中心到施加力的肌肉起点的距离。
通过改变力量臂、负载臂和力量的大小和方向,可以实现不同类型的运动。
例如,当力量臂较长且大于负载臂时,施加的力量可以产生较大的旋转力,从而使关节快速移动。
相反,当负载臂较长且大于力量臂时,施加的力量需要更大才能移动关节。
总的来说,关节运动的杠杆原理是通过调整力臂、负载臂和力
量的大小和方向,来控制身体在关节处的运动。
这种原理在人体运动中起着至关重要的作用,使我们能够完成各种动作,如走路、跑步、举重等。
简述人体运动杠杆原理引言:人体运动杠杆原理是生物力学的基本原理之一,它解释了人体在运动过程中产生力量与作用力之间的关系。
杠杆原理在人体运动中起到了重要的作用,使得人体能够进行各种复杂的动作和运动。
一、杠杆原理的基本概念杠杆是一种简单机械装置,由一个支点、一个杠杆臂和一个作用力组成。
在杠杆原理中,支点是杠杆的旋转中心,杠杆臂是支点到作用力的距离,作用力是施加在杠杆上的力。
二、杠杆原理的作用杠杆原理可以将一个力转化为另一个力或产生力矩。
在人体运动中,骨骼系统和肌肉系统共同构成了杠杆,通过肌肉的收缩和骨骼的运动,使得人体能够进行各种动作和运动。
三、杠杆原理在人体运动中的应用1. 杠杆原理在人体姿势调节中的应用:人体在站立、行走、跑步等运动过程中,通过调节肌肉的收缩和骨骼的运动,使得身体能够保持平衡和稳定。
这是因为人体在运动中利用杠杆原理调节重心位置,使得身体能够保持平衡。
2. 杠杆原理在人体力量输出中的应用:人体肌肉通过收缩产生力量,这个过程也是基于杠杆原理。
肌肉与骨骼相连,通过肌肉的收缩,骨骼产生运动,从而实现力量的输出。
不同肌肉的长度和杠杆臂的变化,可以使得相同力量的输出产生不同的效果。
3. 杠杆原理在人体运动优化中的应用:人体在进行运动时,通过调节杠杆的长度和角度,可以优化运动的效果。
例如,某些运动员在进行跳远时,会通过调整腿部的杠杆结构,使得肌肉能够更有效地产生力量,从而达到更远的跳跃距离。
4. 杠杆原理在人体运动损伤中的应用:人体在运动过程中,如果杠杆结构受到过大的力量作用,可能会导致运动损伤。
例如,运动员在进行举重时,如果杠杆结构不稳定或者力量超过了肌肉和骨骼的承受范围,可能会导致肌肉拉伤或骨折等损伤。
总结:人体运动杠杆原理是人体运动中的重要原理,它解释了人体在运动过程中力量的产生和作用力之间的关系。
通过了解和应用杠杆原理,可以使得人体在运动中更加高效和安全。
因此,对于运动员和运动爱好者来说,了解和掌握杠杆原理是非常重要的。
人体运动中最常见的杠杆原理说起人体运动中最常见的杠杆原理,我有一些心得想分享。
你看啊,咱们平时做很多动作的时候,其实就在不知不觉中运用着杠杆原理。
就像咱用撬棍撬石头一样简单。
比如说咱用手推门,门就像是一个杠杆。
这个时候呢,门轴就是支点,咱的手用力的地方到门轴之间的距离就是力臂。
手施加的力就是动力,而门被推开这个改变就是作用效果啦。
这就是杠杆原理在人体运动中的一种体现。
说到这里,你可能会问,这杠杆原理为什么要分不同的情况呢?这就要说到杠杆的三种类型啦。
在人体运动中也体现得很清楚呢。
拿我们的手臂来说,当我们举起重物的时候,就像在使用一组杠杆。
小臂就是一根杠杆,肘关节就像支点。
如果重物在手上,我们的肌肉用力点在靠近肘关节的地方,这种就像费力杠杆。
为什么是费力杠杆还这么设计呢?我一开始也不明白。
后来才知道,虽然费力,但是它可以节省距离呀,这样肌肉收缩一小段距离就能让手活动很大的距离。
打个比方吧,这就像是你用一个不太好撬的小撬棍去撬一个大东西。
虽然用起来更费力,但是在一些空间有限的情况下就很有用。
像在一些精细的动作里,比如用镊子夹小物件的时候,镊子也是费力杠杆,能让我们更精准地控制夹的动作。
再像我们踮脚这个动作,脚跟是支点,脚掌肌肉用力,这就是省力杠杆的感觉。
因为让力放大了,所以这么小的脚掌肌肉能把整个人踮起来。
但是要注意喽,人体运动中的杠杆原理并不是那么简单机械的,还受到各种复杂因素的影响,像肌肉的协调性、关节的灵活性等等。
从我学习这个原理的过程来看,一开始真是一头雾水。
但通过观察生活中的各种动作,像拉锯、撬东西这些,慢慢就好像找到了一些感觉。
我相信你们要是在日常生活中也多留意,肯定也能发现更多关于人体运动中杠杆原理的有趣之处。
你在生活中有没有遇到过感觉像是使用杠杆原理的人体动作呢 ?这可以是一个很有趣的讨论话题哦。
杠杆原理是什么意思引言在日常生活中,我们常常会听到“杠杆原理”的说法。
那么,杠杆原理究竟是什么意思呢?为了更好地理解这一概念,本文将为您详细介绍杠杆原理的定义、工作原理以及应用范围。
定义杠杆原理是物理学和工程学中一个重要的概念,用来描述杠杆的工作原理。
杠杆是一个简单的机械装置,由一个支点和两个力臂组成。
在力的作用下,通过在一个点上施加力来产生一个力矩。
杠杆原理是指通过改变力臂的长度,在力的作用下实现力矩的增大或减小。
工作原理杠杆原理的工作原理可以通过以下公式来表示:力1 × 力臂1 = 力2 × 力臂2其中,力1和力2分别为作用在杠杆上的两个力,力臂1和力臂2分别为两个力作用点到杠杆支点的距离。
根据这个公式,当力臂2较短,力臂1较长时,力2可以比力1更大,从而实现力的增大。
杠杆原理的工作可以分为三种情况: 1. 当力臂2较短,力臂1较长时,力2大于力1,杠杆起到放大力的效果,称为放大杠杆。
2. 当力臂2等于力臂1时,力2等于力1,杠杆起到平衡作用,称为平衡杠杆。
3. 当力臂2较长,力臂1较短时,力2小于力1,杠杆起到减小力的效果,称为减小杠杆。
应用范围杠杆原理在物理学和工程学中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用范围:力学在力学中,杠杆原理被广泛应用于测力计、平衡天平和起重机械等领域。
通过调整力臂的长度,可以根据需要放大或减小力的作用效果,从而实现力的平衡或放大。
金融在金融领域,杠杆原理也有着重要的应用。
金融杠杆原理指的是通过借入外部资金来进行投资,以期望通过杠杆效应获得更大的投资回报。
通过使用借来的资金来投资,可以在投资收益超过借款利息的情况下,获得更高的收益。
然而,如果投资回报不如预期,借款人可能面临更大的风险。
生物学在生物学中,杠杆原理被用来解释人体肌肉的工作原理。
肌肉通过收缩产生力矩,使身体产生运动。
通过调整肌肉的收缩距离和作用点的位置,人体可以在实现较大力量输出的同时节省能量。
人体基本运动原理——杠杆原理
人体单个环节活动时,可用杠杆模型说明其活动规律与原理。
骨杠杆
一个直的或曲的刚体,在力的作用下,能绕一个固定点或固定轴(支点)作转动,并克服阻力而做功的,这个刚体在力学上称为杠杆。
在生物力学和解剖学中构成杠杆的物体可能具有相当复杂的形状。
组成人体运动系统的三个部分:骨、关节、肌肉也可以看作是杠杆系统,坚硬的骨相当于一根硬棒,它在肌肉拉力(动力)的作用下,能绕关节轴(支点)作用,并克服阻力而做功,由于它的作用和杠杆相同,故称为骨杠杆。
人体的运动是以骨为杠杆、以关节为支点、以肌肉收缩为动力完成的。
动力在骨杠杆上的作用点称为力点,运动肌群在骨上的附着点就是力点。
从支点到动力作用线的垂直距离为力臂。
骨杠杆的力臂称为肌力臂,是从关节中心到肌肉拉力线的垂直距离。
需要注意的是,肌肉在缩短过程中肌肉的拉力的方向是在不断变化着的,因此骨杠杆中的肌力臂的值是不固定的,是随着运动而变化的。
骨杠杆的阻力常为:运动环节的重力、其它物体的阻力、对抗肌的张力、韧带和筋膜的牵张阻力等,骨杠杆的阻力点就是这些力在骨杠杆上的合力作用点。
从支点到阻力作用线的垂直距离为阻力臂,骨杠杆的阻力臂是从关节中心到阻力作用线的垂直距离。
肌肉拉力与肌力臂的乘积称为肌力矩(又称为动力矩),它决定
了肌力对骨杠杆的转动作用。
阻力与阻力臂的乘积称为阻力矩,它决定了阻力对骨杠杆的转动作用。
骨杠杆的类型
一般可根据杠杆上的三个点(支点、力点和阻力点)的位置关系,可将杠杆分为三种类型。
01
第一类杠杆:平衡杠杆或静止杠杆
支点位于力点和阻力点之间,例如天平秤,跷跷板等。
在人体内这类杠杆较少,例如颅骨与脊柱的连结,当头寰枕关节上作屈伸运动时,支点位于寰枕关节的额状轴上,力点(斜方肌和项肌在枕骨上的附着点)在支点的后方,阻力点(头的重心)在支点的前方。
又如肘关节伸的动作,支点在关节中心。
第一类杠杆的主要作用是平衡力,故又称为平衡杠杆或静止杠杆。
由于支点可以靠近力点,也可以靠近阻力点,故除有平衡作用外,若支点靠近力点,具有增大速度和幅度作用,若支点靠近阻力点,则具有省力的作用。
跷跷板
平衡杠杆
例如在提起重物时,应让重物越靠近身体,使之阻力臂减少,则越省力。
又如在举重提杠铃时,技术的关键是应让杠铃尽可能贴近身体,这样就使阻力臂减小而省力。
如果是差的姿态,则重力作用线远
离关节中心,使阻力臂变长,肌肉较费力,常易感劳累,故许多身体姿态不良的人(包括某些工作需要保持某种特定姿态的),例如驼背、脊柱侧弯、打字员、描图员等,则经常感到身体某一部分疲劳,这样长而久之,易产生劳损性损伤。
02
第二类杠杆:省力杠杆
支点位于力点和阻力点之间,例如天平秤,跷跷板等。
在人体内这类杠杆较少,例如颅骨与脊柱的连结,当头寰枕关节上作屈伸运动时,支点位于寰枕关节的额状轴上,力点(斜方肌和项肌在枕骨上的附着点)在支点的后方,阻力点(头的重心)在支点的前方。
又如肘关节伸的动作,支点在关节中心。
第一类杠杆的主要作用是平衡力,故又称为平衡杠杆或静止杠杆。
由于支点可以靠近力点,也可以靠近阻力点,故除有平衡作用外,若支点靠近力点,具有增大速度和幅度作用,若支点靠近阻力点,则具有省力的作用。
第二类杠杆的作用是省力,因为阻力点在中间,阻力臂始终小于力臂,因此用较小的动力就能克服较大的阻力,所以又称为省力杠杆。
03
第三类杠杆:速度杠杆或费力杠杆
力点位于阻力点和支点之间。
这类杠杆在人体上较为普遍,例如肱二头肌屈前臂的动作,支点在肘关节中心,位于杠杆的后方,前臂的重心或手上的重物是阻力点,它位于杠杆的前方,而肱二头肌在桡骨粗隆上的止点是力点,位于支点和阻力点之间。
这类杠杆因为力点在中间,肌力臂始终小于阻力臂,因此一定要用较大的肌力才能克服较小的阻力,因此此类杠杆为费力杠杆,但此类杠杆可使阻力点移动的速度和幅度增大而获得速度,所以又称为速度杠杆。
骨杠杆
由物理学知,凡是一根杠杆要使其对支点保持平衡,则必须使动力矩等于阻力矩,即作用在杠杆上的各力对支点之矩应等于零。
这就是杠杆平衡原理,该原理应用到骨杠杆上,则为使骨杠杆平衡,必须使肌力矩等于阻力矩。
当肌力矩大于阻力矩时,相对于主动收缩的肌群来说为向心收缩(或克制性收缩);当肌力矩等于阻力矩时,相对于主动收缩的肌群来说为等长收缩(或静力性收缩);当肌力矩小于阻力矩时,相对于主动收缩的肌群来说为离心收缩(或退让性收缩)。
完
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