ما هي نقطة الارتكاز في جسم الإنسان
نقطة الارتكاز في جسم الانسان
تشكل نقاط الارتكاز في جسم الإنسان العظام والأربطة والعضلات، حيث تشكل هذه الهياكل رافعات الحركة في جسم الإنسان، وبشكل بسيط، تشكل المفاصل (حيث يلتقي عظمتان أو أكثر معا) محورا (أو نقطة ارتكاز)، وتمر العضلات التي تمر عبر المفاصل والتي تمارس القوة لتحريك وزن الجسم أو المقاومة. وعادة، يتم تصنيف الرافعات على أنها من الدرجة الأولى أو الفئة الثانية أو الفئة الثالثة، حيث يمكن العثور على الأنواع الثلاثة في جسم الإنسان، ولكن معظم الرافعات في جسم الإنسان تنتمي إلى ثلاث درجات.
يوجد محور الرافعة من الدرجة الأولى بين الوزن (المقاومة) والقوة (1.21 لتر). أمثلة على الروافع من الدرجة الأولى تشمل المشابك والمقصات. يكون هناك عدد قليل جدا من رافعي الدرجة الأولى في جسم الإنسان، على سبيل المثال المفصل بين الرأس والفقرة الأولى (المفصل الأذيني القذالي). الوزن (المقاومة) هو الرأس، والمحور هو المفصل، والحركة الناتجة (القوة) تأتي من أي عضلات خلفية متصلة بالجمجمة، مثل شبه المنحر.
أما في رافعة الدرجة الثانية ، حيث يقع الوزن (المقاومة) بين العمود (نقطة ارتكاز) والقوة وقد أوضح مثال على ذلك هو عربة اليد ، حيث يتم وضع أشياء ثقيلة على إطار سرير عربة اليد بين العجلة (المحور) ويد الشخص الذي يستخدم عربة اليد (القوة) وفي جسم الإنسان ، عندما يقف الشخص على أصابع قدميه ، هناك رافعة ثانوية على ربلة الساق حيث يتكون المحور من المفاصل السنعية السلامية ، والمقاومة هي وزن الجسم ، وتطبق عضلات الساق والعضلات الأخمصية القوة على عظم العقدة (الكعب) من خلال وتر العرقوب.
في أغلب الرافعات الثلاثية المستويات التي شائعة في جسم الإنسان، يتم تطبيق قوة بين المقاومة (الوزن) والمحور (نقطة الارتكاز). ويمكن توضيح ذلك بأن شخصا يلتقط شيئا باستخدام مجرفة، والعمود هو نهاية المقبض الذي يحمله الشخص بيد واحدة، وضع يدك الأخرى في مكان ما على عمود المقبض واستخدم القوة حيث توجد مقاومة (وزن) في الطرف الآخر من الجرافة (السرير). وهناك العديد من الروافع من الدرجة الثالثة في جسم الإنسان، ويمكن توضيح ذلك في مفصل الكوع، حيث يطلق على النقطة المحورية في الرافعة الساعد والمعصم واليد، والقوة عند ثني الكوع هي العضلة ذات الرأسين.
عناصر الرافعة
الرافعة عبارة عن ساق قوية موضوعة على نقطة ثابتة (تسمى نقطة ارتكاز)، وتتأثر بالقوة والمقاومة، حيث يلعب نظام الرافعة دورًا مهمًا في حركة الإنسان، ويعمل العظم البشري كرافعة ويوحد نقاطه على النحو التالي:
- التركيز: يتألف هذا المفصل من عظمتين متصلتين ببعضهما البعض ومتقاربتين من بعضهما البعض.
- القوة: تتمثل نقطة تأثير قوة العضلات في نقطة التخثر بدلاً من نقطة البداية، وهذا بسبب العضلة المضغوطة.
- المقاومة (م): “تعتمد موضع المقاومة على طبيعتها، وتكون دائمًا موجهة في اتجاه جاذبية الأرض، وهي تعمل على إعاقة حركة الجسم.
- تُسمى المسافة بين المركز والقوة ذراع القوة، والمسافة بين المركز والمقاومة ذراع المقاومة.
ما هي الرافعات
الآلات هي أدوات تستخدم لأداء مهام صعبة يصعب على الناس تنفيذها بسهولة. وتعد هذه الآلات من بين أوائل الاختراعات التي قام بها الإنسان. تنقسم الآلات إلى آلات بسيطة، وتختلف آلات الرافعة المعيارية في الحجم والشكل. تتكون من أرجل صلبة يمكن أن تكون مستقيمة أو منحنية وتعتمد على نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز. تستخدم لنقل الأشياء بعد أن تتأثر بقوة تطبق عليها بواسطة شخص ما.
يوجد في جسم الإنسان ثلاثة أنواع من الرافعات تسمى:
- تساعد هذه الطريقة من المساعدة على تحريك الرقبة بسهولة ويسر، وذلك باعتماد نقطة الارتكاز ورافعة القوة، مثل تحريك رأس الشخص للأمام والخلف.
- النوع الثاني من الرافعة يعتمد على المقاومة بين القوة ونقطة الارتكاز، ويمكن رؤية هذه المقاومة بوضوح عندما يقف الشخص على إصبعه.
- يعتمد النوع الثالث من الرافعات على القوة بين نقطة الارتكاز والحمل، والتي يمكن رؤيتها عندما يحرك الشخص عضلات اليد والكتف في نفس الوقت.
أنواع رافعات
هناك ثلاثة أنواع مختلفة من الرافعات الفئة الأولى والفئة الثانية والفئة الثالثة و تحتوي كل فئة من فئات الرافعة هذه على ترتيبات فريدة لإدخال العضلات (القوة) والعظام (الذراعين) حول المفاصل (نقاط الارتكاز) و يرجى الرجوع إلى الرسم البياني أدناه لفهم الفرق بين الرافعة المالية بصريًا:
- أولا، يعتمد كفاءة الرافعة على نسبة قوة ذراع التحميل إلى ذراع الجهد. يعرف ذراع الجهد (EA) على أنه المسافة بين نقطة الارتكاز والجهد، وفي جسم الإنسان، فإنها تكون المسافة بين المفصل وموقع إدخال العضلة. أما ذراع التحميل (LA) فهو المسافة بين نقطة الارتكاز والحمل في جسم الإنسان، وهي المسافة بين المفصل والجسم الحامل.
كلما زادت نسبة ذراع الرافعة إلى ذراع الرافعة ، زادت كفاءة نظام الرفع (أي كلما كان نقل الحمولة أسهل) لذلك ، إذا كانت المسافة بين موقع إدخال العضلات والمفاصل أكبر من المسافة بين الحمل والمفصل ، فستكون لعضلاتك ميزة وهذا هو السبب في أن عضلات الساق يمكن أن ترفع وزنًا أكبر من العضلة ذات الرأسين حتى بنفس القوة.
لفهم هذا المفهوم، دعونا نلقي نظرةعلى مثال أساسي لرافعة من الدرجة الأولى.
يمكنك، إذا كنت بحاجة إلى تحريك حجر ثقيل لرفعه، إنشاء نظام رافعة من الدرجة الأولى يتضمن مجرفة ومنفضة. ويمكنك وضع كتل السخام بشكل استراتيجي، حيث يمكنك وضع مركز مقبض الجرافة عليها عند استخدامها كرافعة. وعندما تضع يدك على نهاية الجرافة لتطبيق القوة الهابطة لرفع الصخرة (الحمل)، يكون المسافة بين يديك والصخرة وكتلة الرماد (نقطة الارتكاز) متساوية. ولذلك، يكون ذراع القوة وذراع التحميل متساويان.
يمكن تبسيط العملية عند رفع الصخرة بنقل كتلة السنيد إلى موضع قريب من الصخرة، وفي الوقت نفسه يمكن نقل نقطة الارتكاز إلى موضع قريب من الحمل، وهذا يقلل من ذراع المحمل ويزيد من ذراع العمل، مما يجعل الرافعة أكثر كفاءة ويسمح لك برفع الصخرة بأقل قوة.
مفصل الأطلس القذالي يعد رافعة من الدرجة الأولى
مثال على رافعة من الدرجة الأولى في جسم الإنسان هو الرأس والرقبة، حيث تمتد الرقبة من نقطة الارتكاز (المفصل القذالي) بين الحمل (الجزء الأمامي من الجمجمة) والجهد (عضلات الرقبة الباسطة). ترتبط العضلات بالجزء الخلفي من الجمجمة للسماح للأذرع بأداء أفضل ما لديها، كما يوفر مفصل الأطلس الأوسط – القذالي قوة دفع وعندما تنقبض العضلات، يتم سحب العظم القذالي لأسفل ويرتفع مقدمة الجمجمة.
- الدرجة الثانية ومع ذلك ، فإن عضلات ربلة الساق لها مزايا ميكانيكية فعندما ينثني النبات ، يعمل العجل كرافعة ثانوية والرافعة من الفئة الثانية هي الرافعة الوحيدة التي يمكنها ضمان أن يكون ذراع الرافعة دائمًا أكبر من ذراع التحميل حيث ينتج عن هذا الترتيب ذراع قوة أكبر لتحميل نسبة ذراع الرافعة ، مما يجعل رافعات الفئة الثانية أكثر فائدة من الناحية الميكانيكية.
ينبعث قوة تمرين رفع ربلة الساق من عضلات الربلة المرتبطة بعظم العقدة، ويأتي الحمل من وزن الجسم والأوزان الإضافية التي تحملينها، وتؤثر هذه القوة على نظام الرافعة من خلال جذع الصمام، ويتكون المحور من المفاصل السنعية السلامية.
يتميز الترتيب بأن الحمل في المنتصف، ويكون الجهد أبعد ما يكون عن نقطة الارتكاز، ولذلك، حتى لو كانت قوة العضلة ذات الرأسين تساوي قوة العضلة الساقية، فإن ثني العضلة الساقية أثقل بكثير من ثني الكوع.
- يشبه مفصل الكوع رافعة من ثلاث درجات في نظام الرفع الثلاثي الذي يتوفر في جسم الإنسان، وعند ممارسة تمارين لعضلة الرأسين المشددة ورفع الساق، يعتبر نظام الرفع المتضمن في رفع الساق أكثر كفاءة ميكانيكية من نظام الرفع المتضمن في تمارين العضلة ذات الرأسين، ويعد مفصل الكوع مثالا على رافعة من الفئة الثالثة التي تستخدم الجهد بين الحمولة ونقطة الارتكاز للعمل.
المسافة بين مفصل الكوع وموقع إدخال وتر العضلة ذات الرأسين صغيرة جدًا ، خاصة عند مقارنتها بالمسافة بين مفصل الكوع ووزن اليد وذراع الجهد أقصر بكثير من ذراع التحميل ، مما يجعل النسبة صغيرة جدًا فعندما تحاول ثني الوزن ، يجب أن تعمل العضلة ذات الرأسين بجهد أكبر لأنها في وضع غير مؤاتٍ ميكانيكيًا.
