اهرمهای بدن: چگونه استخوان، مفصل و عضله با هم حرکت میآفرینند
سه بخش اصلی هر اهرم در بدن
هر اهرمی در بدن از سه بخش درست شده است که اگر یکی از آنها نباشد، حرکتی انجام نمیشود. این سه بخش عبارتند از: میلهٔ اهرم که همان استخوان است، تکیهگاه که همان مفصل است و نیرو که توسط عضله تولید میشود. جالب است بدانید که در بدن ما، نیروی مقاومت همیشه وزن بدن یا جسمی است که بلند میکنیم. برای درک بهتر، به ساختار دست خود نگاه کنید: استخوان بازو میلهٔ اهرم است، آرنج تکیهگاه محسوب میشود و عضلهٔ دوسر بازو با انقباض خود نیروی لازم را فراهم میکند.
بدن انسان از سه نوع اهرم متفاوت استفاده میکند که بر اساس جایگاه تکیهگاه، نیرو و مقاومت نامگذاری شدهاند. در ادامه با هر یک آشنا میشویم.
مقایسهٔ انواع اهرمها در بدن
| نوع اهرم | جایگاه تکیهگاه | نمونه در بدن |
|---|---|---|
| اهرم درجهٔ یک | تکیهگاه بین نیرو و مقاومت | مفصل گردن هنگام خم کردن سر |
| اهرم درجهٔ دو | مقاومت بین تکیهگاه و نیرو | بلند شدن روی پنجهٔ پا |
| اهرم درجهٔ سه | نیرو بین تکیهگاه و مقاومت | خم کردن آرنج با کمک عضلهٔ دوسر |
کاربرد اهرمهای بدن در فعالیتهای روزمره
هر روز بدون آنکه متوجه باشیم، از اهرمهای بدن خود استفاده میکنیم. وقتی یک مداد را از روی زمین برمیداریم، وقتی توپ فوتبال را پرتاب میکنیم یا حتی وقتی سر خود را برمیگردانیم تا پاسخ دوستمان را بدهیم، در واقع از یکی از انواع اهرمها کمک میگیریم. برای نمونه، هنگام ایستادن روی پنجهٔ پا برای برداشتن یک کتاب از قفسهٔ بالا، از اهرم درجهٔ دو استفاده میکنیم. در این حالت مفصل مچ پا تکیهگاه است، ماهیچهٔ ساق پا نیرو وارد میکند و وزن بدن به عنوان مقاومت عمل مینماید. این نوع اهرم به ما کمک میکند تا با نیروی کمتری بتوانیم وزن خود را بلند کنیم.
مثال دیگر، خم کردن بازو برای آوردن قاشق به سمت دهان هنگام غذا خوردن است. این حرکت با کمک اهرم درجهٔ سه انجام میشود. در این اهرم، مفصل آرنج تکیهگاه است، عضلهٔ دوسر بازو در میانۀ بازو نیرو تولید میکند و مقاومت، یعنی قاشق و غذا، در دست قرار دارد. اگرچه این نوع اهرم نیروی بیشتری مصرف میکند، اما به ما اجازه میدهد تا حرکت را با سرعت و دقت بیشتری انجام دهیم.
پرسش و پاسخهای چالشی دربارهٔ اهرمهای بدن
پرسشچرا برای بلند کردن یک جسم سنگین، دست خود را نزدیکتر به بدن قرار میدهیم؟
پاسخ وقتی جسم را نزدیکتر به بدن نگه میداریم، فاصلهٔ مقاومت تا تکیهگاه (مفصل شانه) کاهش مییابد. در نتیجه برای بلند کردن آن به نیروی عضلانی کمتری نیاز داریم. این کار مانند استفاده از اهرم درجهٔ سه با بازوی کوتاهتر است که انرژی کمتری مصرف میکند.
پرسشچرا گردن ما با وجود وزن سنگین سر، میتواند آن را راست نگه دارد؟
پاسخ گردن یک اهرم درجهٔ یک است. در این اهرم، تکیهگاه (مفصل بین مهرهها) دقیقاً در وسط قرار گرفته است. عضلههای پشت گردن با نیروی خود، وزن سر را که در جلو قرار دارد، متعادل میکنند. به همین دلیل با وجود سنگینی سر، میتوانیم به راحتی آن را در حالت تعادل نگه داریم.
پرسشچرا عضلهٔ دوسر بازو هنگام خم کردن آرنج، باید نیروی زیادی تولید کند؟
پاسخ در حرکت خم کردن آرنج که یک اهرم درجهٔ سه است، عضله به تکیهگاه نزدیکتر است و مقاومت (وزن دست یا جسم) دورتر قرار دارد. برای غلبه بر این فاصله، عضله باید نیروی بیشتری نسبت به وزن مقاومت تولید کند. این ویژگی باعث میشود حرکت سریعتر و دقیقتری داشته باشیم، هرچند به نیروی بیشتری نیاز دارد.
نکتهٔ پایانی: بدن ما با استفاده از سه نوع اهرم، کارهای گوناگونی را انجام میدهد. اهرم درجهٔ یک برای حفظ تعادل (مانند گردن)، اهرم درجهٔ دو برای بلند کردن وزن با نیروی کمتر (مانند پنجهٔ پا) و اهرم درجهٔ سه برای حرکتهای سریع و دقیق (مانند آرنج) به کار میرود. دانستن این نکات به ما کمک میکند تا حرکات خود را بهتر درک کنیم و در فعالیتهای روزمره از بدن خود بهگونهای درستتر استفاده نماییم.
