Рычаги, их характеристики и виды

Рычаг — это твердое тело, имеющее точку опоры и способное вращаться вокруг этой точки — оси вращения; приспособление, служащее для преобразования силы^[2]. В рычаге действует, по крайней мере, две силы с противоположными моментами.

Костные рычаги — звенья тела, подвижно соединенные в суставах под действием приложенных сил, могут либо сохранять свое положение, либо изменять его. Они служат для передачи движения и работы на расстояние.

Когда силы приложены по обе стороны от оси (точки опоры) рычага, его называют двуплечим, а когда по одну сторону — одноплечим. Для разных мышц, прикрепленных в разных местах костного звена, рычаг может быть разного рода. В природе существует три рода рычага: рычаги I («весы»), II («тачка») и III («подъемный кран») родов (рис. 1).

Каждый рычаг имеет следующие элементы:

– точку опоры (ось вращения, точка 0),

– как минимум две силы (f и F),

– точки приложения этих сил (А и В),

– плечи рычага (расстояния от точки опоры до точек приложения сил — АО и ВО),

– плечи сил (наикратчайшие расстояния от точки опоры до линий действий сил — опущенные на нее перпендикуляры — А'О и 0В').

Мерой действия силы на рычаг служит ее момент относительно точки опоры — вращательный момент. Момент силы определяется произведением силы на плечо этой силы.

Mf = F х OB' Mf= F x АО'

Момент силы — это векторная величина. Если сила лежит не в плоскости, перпендикулярной оси, то находят составляющую силы, лежащую в этой плоскости. Она и вызывает момент силы относительно оси. Остальные составляющие на момент силы не влияют (рис. 2).

Когда противоположные относительно оси сустава моменты сил равны, звено либо сохраняет свое положение, либо продолжает движение с постоянной скоростью (моменты сил уравновешены). Если же один из моментов сил больше другого, звено получает ускорение в направлении его действия.

Рис. 1, 2

В опорно-двигательном аппарате присутствуют рычаги всех трех родов, причем значительно больше рычагов III рода, рычагов скорости, так как мышцы крепятся в основном вблизи суставов.

Таким образом, двигательный аппарат человека по природе своей в большей степени быстрый и ловкий, чем сильный. Кроме этого во всех костных рычагах имеются потери в силе ввиду того, что мышцы крепятся к костям под острым или тупым углом.

В рукопашном бою силой, совершающей работу, является прикладываемое к противнику усилие, а противодействующей силой — усилие противника. Для преодоления противодействующей на рычаге силы необходимо либо увеличить силу, совершающую работу, либо изменить длину плеча, через которое совершается работа. Поскольку силовые возможности почти всегда ограничены, а бой может вестись со значительно превосходящим по силам противником, то основным способом работы с помощью рычагов является перемещение точки опоры. В качестве точки опоры могут использоваться любые части тела (своего и противника), а также оружия и подручных средств.