گشتاور و اهرم ها در بدن انسان

جفت نیرو

  • جفت نیرو: دو نیروی برابر که به صورت غیر مرکزی به جسم وارد می شوند و موازی و مختلف الجهتند.
  • اگر دو نیروی غیر مرکزی برابر به جسم وارد شود جسم در جای خود دوران می نماید و جابجایی اتفاق نمی افتد.
  • اگر یک نیروی غیر مرکزی به جسم اثر نماید جسم هم دوران دارد (حول مرکز گرانش) و هم جابجا می گردد.
  • عاملی است که سبب چرخش یک جسم حول یک نقطه یا یک محور می شود.
  • حاصل جفت نیرو (نیروی مضاعف)وارد بر یک جسم معیاری است برای سنجش تمایل چرخش در آن جسم که آنرا اصطلاحا گشتاور می نامیم.

گشتاور برابر حاصلضرب اندازه نیرو در فاصله نقطه اثر نیرو تا محور دوران می باشد.

F: نیرو بر حسب نیوتن

R: فاصله عمودی نقطه اثر نیرو تا محور چرخش یا  کوتاهترین و عمودی ترین فاصله بین خطوط عملکرد دو نیرو(بازوی گشتاور) بر حسب متر

تلگرام

T: گشتاور بر حسب نیوتن متر

T=F*R

دامنه تمایل برای ایجاد چرخش با افزایش یا کاهش نیرو یا طول بازوی گشتاور مقدارش کم و زیاد می شود.

مقدار نیروی درگیر که هر چه بیشتر باشد چرخش بیشتر است.

هر چه بازوی گشتاور بیشتر شود نیروی لازم برای چرخش کمتر می شود و تمایل چرخش جسم بیشتر می شود.

پس گشتاور با اضافه کردن طول بازو قدرت اجرای کار بیشتری خواهد داشت.

هرچه بازوی گشتاور کوتاهتر باشد به نیروی بیشتری جهت چرخش نیاز است و تمایل جسم برای چرخش کمتر می شود.

پس گشتاور با کاهش طول بازو قدرت اجرای کار کمتری خواهد داشت.

 یک وزنه کوچک با فاصله ای مشخص از محور چرخش در مقایسه با وزنه بزرگتر که به همان میزان از محور دوران فاصله دارد دارای گشتاور کوچکتری می باشد.

اگر بازوی گشتاور برای وزنه بزرگتر کاهش پیدا کند یعنی به محور چرخش نزدیکتر شود گشتاور برای هر دو وزنه یکسان می شود.

گشتاور1

خم کننده های آرنج برای نگه داشتن ساعد در شکل اول نسبت  به شکل دوم به نیروی کمتری نیاز دارند.

زیرا در حالت اول f کمتر است و گشتاور کمتر است و نیروی لازم برای مقابله با چرخش هم کمتر است.اما در حالت دوم همه برعکس می باشد

هنگامی که وزنه به آرنج نزدیکتر می شود حرکت دادن ساعد به بالا حول مفصل آرنج با تلاش کمتری صورت می گیرد.

Torque--elmevarzesh

گشتاور5

یک قایقران از سه طریق می تواند طول بازوی گشتاور را تغییر دهد:

با تغییر محل دستهای خود نقطه وارد شدن نیرو را بر دسته پارو تغییر دهد.

فاصله محور چرخش(محل اتصال پارو با قایق)را با دستگیره با تغییر در محل اتصال تغییر دهد.

جهت نیروی وارده بر دستگیره را تغییر دهد.

در بدن انسان وزن هر قسمت در یک لحظه نمی تواند تغییر کند بنابراین گشتاور یک قسمت به نیروی گرانشی روی مرکز ثقل مربوط می شود که فقط می تواند با تغییر طول بازوی گشتاور در ارتباط با محور چرخش عوض شود.این عمل با حرکت دادن یک قسمت از بدن به وجود می آید به طوریکه امتداد نیروی وزن نزدیکتر ویا دورتر از محور چرخش می شود.

اصل برایند گشتاور

وقتی یک جسم تحت تاثیر چند نیرو که هر کدام تمایل دارد آن را در جهتی بچرخاند،قرار گیرد اثر این نیروهای مخالف در محور،حاصل جمع جبری نیروهای وارده بر آن محور است.

چون گشتاورها برداری هستند جمع آن ها هم برداری می باشد.

جهت چرخش گشتاورها:

موافق عقربه های ساعت:منفی

مخالف عقربه های ساعت:مثبت

علامت گشتاورها را هنگام جمع کردن باید حساب نمود.

تعادل گشتاور

هر گاه مجموع گشتاورهای خلاف عقربه با مجموع گشتاورهای موافق عقربه برابر باشند هیچ چرخشی ایجاد نمی شود و حالت تعادل برقرار می باشد. پس وقتی جمع گشتاورنیروهای حول یک محور برابر صفر باشد هیچ نوع چرخشی وجود ندارد.

گشتاور6

تعریف اهرم:

حاصل نیروی گشتاور، چرخش حول یک محور می باشد .

اگر چرخش ها حول یک محور ثابت مورد توجه باشند ،تاثیرا ت اهرمی می تواند مورد بحث قرار بگیرد .

اهرم یک میله سخت است که حول یک محورثابت (تکیه گاه) حرکت میکند.

با تلاش کمتر می توانیم مقاومت نسبتأ بزرگتری را از سر راه برداریم ، یا با افزایش طول بازوی اهرم می توانیم مقاومت نسبتآ زیادی را جابه جا کنیم .

اهرم ها دو دسته اند:

اهرم های  بیرونی که انسان ها به شکلی در تلاش برای زندگی روزمره خود از آن ها استفاده می کنند، مانند در بازکن نوشابه ، میخ کش ، انبردست و…

اهرم های آناتومیکی که در بدن انسان تقریبا هراستخوانی از اسکلت بدن انسان همانند یک اهرم عمل  می کند.

نیرویی راکه در اثر وزن یا وزنه عمل می کند نیروی مقاوم ، ونیرویی را که در صدد است اهرم را به حرکت درآورد نیروی محرک می نامند.

این نقاط شامل :

محور ( مفاصل )

محل اعمال نیروی محرک (معمولا به سر متحرک یا انتهای عضله وارد می شود )

محل کاربرد نیروی مقاوم ( مرکز ثقل اهرم یا استخوان  و گاهی اوقات وزنه یا شئ خارجی اضافه شده به آن )

قسمت های مختلف یک اهرم:

اهرم

اهرم نوع اول

این اهرم اساسأ برای ایجاد حرکات متعادل طراحی می شود. که در آن تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم است .

Lever1

اهرم نوع دوم

نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک.(بازوی محرک بلندتر از بازوی مقاوم است ) ،افزایش نیروی حرکتی.تعداد اهرم های نوع دوم در بدن انسان نسبتا کم است .

Lever2

اهرم نوع سوم

نیروی محرک بین نیروی مقاوم و تکیه گاه دارد.( بازوی مقاوم همیشه بلندتر از بازوی محرک است )افزایش سرعت و دامنه حرکت.بیشتر اهرم های بدن از نوع سوم هستند که حتی برای حرکت دادن نیروی مقاوم کوچک به نیروی محرک خیلی بزرگ نیاز دارند.

Lever3

انواع مختلف اهرم ها :

اهرم 1

حرکت نقطه ها بر روی اهرم

اگر در اهرمی که حول نقطه اتکای خودش حرکت می کند تمام نقاط حرکت کننده روی اهرم قوسی شکل باشند(حرکت زاویه ای) نقطه ای که ازنقطه اتکا دورتراست نه فقط به طور متناسب با فاصله زیادتر حرکت کرده بلکه بطور متناسب با سرعت بیشتری هم حرکت کرده است.

برخی ابزار ورزشی هم به عنوان اهرم یا وسیله ای جهت گسترش اهرم های بدن به کار می روند.این ابزار اگر باعث افزایش طول دست شوند سریعتر از خود دست حرکت خواهند کرد.پس هر چه طول وسیله بیشتر شود سرعت آن هم به همان نسبت افزایش می یابد.چوب گلف بلندتر سرعت بیشتری  از چوب گلف کوتاهتر دارد.هر چه سر چوب به توپ نزدیکتر باشد به توپ با سرعت بیشتری ضربه می خورد.

هر چه اهرم بلندتر باشد ، در افزایش نیرو به طور مؤثرتری عمل می کند .یک بازیکن تنیس با آرنج صاف و کشیده در مقایسه با آرنج خم ،می تواند ضربه شدیدتر و محکم تری به توپ تنیس بزند ، چون در این شرایط ، اهرم ( طول بازو و راکت تنیس) بلندتر بوده با سرعت بیشتری حرکت می کند در ورزشهایی از قبیل بیسبال ، هاکی ، گلف و دیگر ورزش ها ، اهرم های بلند به همان نحو باعث ایجاد نیروی خطی بیشتر و در نتیجه اجرای بهتر مهارت ورزشی می شوند. 

گاهی اوقات کوتاهتر کردن اهرم (خم کردن مفاصل) برای انجام حرکات سریع بهتر و مطلوب تر به نظر می رسد.دونده دوی ۱۰۰ متر با خم کردن مفصل زانو ، اهرم پایش را به حدی کوتاه میکند که تقریبأ میخ های کفش او با عضلات سرینی تماس حاصل پیدا می کند .نیاز به بازوی مقاوم کوتاه می باشد بنابراین وزنه نزدیک بدن نگه داری می شود.همچنین یک بازیکن بیسبال نیز به منظور پرتاب سریع توپ از طریق خم کردن دست از ناحیه آرنج و آوردن آن به طرف گوش ، بازوی اهرمی را کوتاه می کند .

مثال هایی از کاربرد اهرم ها در بدن:

bonelevrاختصاصی 

elmevarzesh.com

منابع:

بیومکانیک کاربردی در ورزش:پرویز کماسی

بیومکانیک فنون ورزشی:مهدی نمازی زاده

دانش حرکات انسان در ورزش:فرزام معلمیان

بیومکانیک کاربردی در ورزش:رضا علیجانیان

بیومکانیک تکنیکهای ورزشی:جیمز هی

به اشتراک بگذارید :
اینستاگرام

مطالب مشابه

۱۷ نظر

  1. سمیه درخشان می‌گه:

    kheili mofid bud dastetun dard nakone kheili estefade kardam vaghan tnx

  2. علیرضا لطفی کیانی می‌گه:

    سلام! واقعا ممنون خیلی زحمت کشیدین بنده که استفادهِ لازم رو بردم

  3. زهرا فاضلی می‌گه:

    وای خدای من مطالبتون عالی بود .عالی .

  4. بهار منصوری بروجنی می‌گه:

    سلام.
    سپاس فراوان.

  5. zhila می‌گه:

    خیلی ممنون.عالی بود.
    میشه لطفا در مورد یه فرد سالم از لحاظ آنتروپومتری با ارقام مطلب بزارید.

    • رامیار نجفی می‌گه:

      سلام

      دوست عزیز آنتروپومتری یعنی پیکر سنجی، یعنی ریخت شناسی. اندازه گیری های آنتروپومتری از هر فرد به فرد دیگری متغییر است زیرا عوامل زیادی در این اندازه گیری ها و اعداد و ارقام دخالت دارد. به طور مثال ارث، جنسیت، آب و هوا و اقلیم، تغذیه، مسائل فرهنگی و اجتماعی. شاید نتوان ارقامی را به عنوان مرجع پیشنهاد کرد اما در صورت مشاهده در سایت یا کتاب های معتبر حتماً در سایت قرار خواهیم داد. موفق باشید. 

  6. بهار می‌گه:

    خبلی خوب بود..

  7. زهرا می‌گه:

    عالی خیلی زیبا ودوست داشتنی

  8. عبدي پور می‌گه:

    عالی بود

  9. عبدي پور می‌گه:

    ببخشید من دانشجوی دامپزشکی هستم بدن مار بیشتر از چه اهرمی استفاده میکنه.مچکرم

  10. حانیه جعفروند می‌گه:

    سلام لطفا مثال های بیشتری از اهرم در بدن انسان بگید

  11. جواد می‌گه:

    سلام واقعا دست شما درد نکنه به نظرمن عالی بود متشکرم

شما چه نظری دارید؟ برای ما بنویسید.

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *