奥云
手臂是杠杆
你是一台会吃东西的机器吗?你也许不会这么想,但是想想下面的场景:
周五的夜晚,你和同学们刚做完课外作业,终于可以休息一会了。你们一边看电视里精彩的节目,一边吃着放学路上买回来的爆米花。这个时刻,你在做功吗?
当然,你确实在做功!每次你伸手去拿爆米花的时候,你的肌肉就会施加一个力,于是你的手臂就动起来了。当你在嘴里把爆米花嚼烂,然后轻松往下咽的时候,你又在做功了。
为什么你能在不知不觉中做功呢?答案很简单,这都是因为你体内存在机械的缘故!你也许从来不把自己看作是机器,但是你的身体所做的功大部分都与机械有关。
想一想吧!你身体中的肌肉和骨骼就组成了许多机械,你每做一个动作,都要用到肌肉。你的骨骼和肌肉是由人体内强劲的连接组织一一韧带连接起来的。韧带和骨骼相连的地方就是关节,相当于杠杆的支点。肌肉则产生了动力,它输出的力可以使你抬起手来,把爆米花送到嘴里。韧带和肌肉配合,牵动了骨骼,使骨头像杠杆一样工作。
不过,肌肉本身不能推动什么物体,它只能拉物体。当肌肉收缩变短时,就会拉动和它连接在一起的骨骼。所以,当我们要弯曲胳膊时,实际上是一对肌肉在运动。当你后臂正面的肱二头肌收缩时,它就给前臂骨施加了一个拉力,于是前臂就以时关节为支点向上弯曲。当位于后臂背面的肱三头肌收缩时,前臂又回到舒展状态。
浑身都是机械
支点的位置不同,杠杆的输出力和输入力的大小就不同,因此杠杆分为三种类型:输出力小于、等于、大于输入力的类型。再在自己的身体上寻找,你会发现在你的脖子里也有一根杠杆,而腿脚之间则有另一根杠杆。
颈关节是输出力等于输入力的杠杆,脖子后面的肌肉提供输入力,输出力则帮助脑袋往后仰。手臂上的输出力小于输入力,肱二头肌提供输入力,输出力让手臂拾起。大脚趾关节的输出力则大于输入力,小腿后大肌提供输入力,输出力则抬起身体。
除了杠杆之外,我们的身体里还有楔子。仔细观察一下你的牙齿,看一看门牙的形状。当你咬水果的时候,楔形的门牙很容易切入食物中,就好像把锋利的斧头劈入木柴中。口腔后面的牙齿相对平坦些,他们可以把食物研磨得更小一些,以便于吞咽和消化。
咀嚼这个简单的动作也有机械的功劳,想一想下巴是怎样运动的,它又是什么机械呢?下一次你在吃东西的时候,感觉一下嘴里的机械吧!