Одноплечий
Рычаг второго рода характеризуется наличием двух звеньев рычаг - обе силы приложены по одну сторону от оси вращения и направлены в противоположные стороны. Условно можно выделить рычаг скорости и рычаг силы в зависимости оттого, что преобладает в их действиях.
рычаг силы - активная сила приложена к длинному плечу. Происходит выигрыш в силе и проигрыш в расстоянии. (Рис.4). Сопротивление R занимает промежуточное положение между точкой опоры А и приложением силы Р.
Пример –Р—мышцы тела плечевого сустава; R—сила, давящая на локтевой сустав сверху (предплечье делающего прием); А—упор в руку делающего прием (захват за кисть нападающего) .
рычаг скорости (рычаг третьего рода) - активная сила приложена к короткому плечу, выигрыш в скорости и расстоянии, проигрыш в силе. (Рис.5).
Для преодоления противодействующей силы необходимо либо увеличить силу, совершающую работу, либо увеличить длину её плеча.
При выполнении приемов силой, совершающей работу, является приложенное к противнику усилие, а противодействующей силой - усилие противника. Мышцы крепятся в основном вблизи суставов, поэтому в опорно-двигательном аппарате человека намного больше рычагов III рода (рычагов скорости). Человек по своей природе более ловкий и быстрый, чем сильный.
Силовые рычаги чаще всего используются при выведениях и болевых приемах.
Рычаги скорости используются в основном в ударах
Мы выигрываем в скорости и мощности движения ценой увеличения силы мышечного сокращения. Например, для того чтобы, сгибая руку в локтевом суставе,
перемещать груз массой 1 кг (т. е. с силой тяжести 10Н) так, как показано на рис. 9, Л, двуглавая мышца плеча должна развить силу 100—200 Н. Обмен" силы на скорость тем более выражен, чем больше соотношение плеч рычага.
Пример из гребли (рис. 10). Все точки весла-тела, движущегося вокруг оси, имеют одну и ту же угловую
скорость Но их линейные скорости неодинаковы. Линейная скорость (v) тем выше, чем больше радиус
вращения (г):
Следовательно, для увеличения скорости нужно увеличивать радиус вращения . Но тогда придется во
столько же раз увеличить и силу, прикладываемую к веслу. Именно поэтому длинным веслом труднеетгрести, чем коротким, бросить тяжелый предмет на дальнюю станцию труднее, чем на близкую, и т. д.
Об этом знал еще Архимед, руководивший обороной Сиракуз от римлян и изобретавший рычажные приспособления для метания камней.
Во сколько раз плечо l2 больше l1, во столько раз меньшую силу Вам нужноприложить, чтобы уравновесить усилие противника. Соответствено, чтобы его победить при таком приложении сил необходимо чуть-чуть увеличить плечо l2 (в даном случае это невозможно -
точка приложения силы F2 и так на самом краю) или увеличить усилие F2.
Смещать опору следует к точкам приложения сил.
Самое понятное использование такого рычага - в обычной тачке. Груз – это противодействующая сила, а Ваша сила, сила рук сосредоточена на рукоятках тачки.
Рычаг второго рода. Силы находятся
по разные стороны от опоры. Также, как
и в предыдущем случае - во сколько раз
плечо l2 больше l1, во столько раз
меньшую силу Вам нужно приложить,
чтобы уравновесить усилие противника.
Для предоления силы противника -
увеличение усилия, смещение опоры в
сторону вектора приложения силы F1,
то есть одновременное уменьшение
плеча l1 и увеличение l2.
Это тоже "коромысло". Однако плечо
силы F2 (Вашей силы) в этом случае
меньше. Это скоростной рычаг. За одно
и то же время точка приложения силы
F1 пойдет во столько раз большее
расстояние, во сколько раз l1 больше l2.
Соответственно во столько же раз
больше будет скорость.
Во время выполнения болевого приема рычагом локтя действуют силы тяжести тел борцов, давление и реакция опоры. Сила тяжести и давление направлены вниз, а реакция опоры вверх. Чем больше сила тяжести, приложенная к руке, и реакция опоры, тем больше возможности разогнуть руку и провести болевой прием
рычагом локтя.
Точка опоры должна находиться на локтевом суставе. Сила тяжести тела противника и давление должны быть приложены к конечности, а сила реакции опоры — находиться вне прямой линии, соединяющей первые две силы.
Руки и ноги человека могут совершать колебательные движения. Это делает наши конечности похожими на маятники, поэтому к механике их движения применимы те же формулы, что и для простых механических маятников. Основные выводы из них –
СОБСТВЕННАЯ ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ НЕ ЗАВИСИТ ОТ МАССЫ КАЧАЮЩЕГОСЯ ТЕЛА, НО ЗАВИСИТ ОТ ЕГО ДЛИНЫ (УМЕНЬШАЕТСЯ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ДЛИНЫ МАЯТНИКА).
Наименьшие затраты энергии на перемещение конечностей имеют место, когда частота движений на 20—30% больше частоты собственных колебаний руки или ноги:
Эти 20—30% объясняются тем, что нога не является однозвенным цилиндром, а состоит из трех сегментов (бедра, голени и стопы).
Делая частоту шагов или гребков при ходьбе, беге, плавании и т. п. резонансной (т. е. близкой к собственной частоте колебаний руки или ноги), удается минимизировать затраты энергии.
При наиболее экономичном сочетании частоты и длины шагов или гребков человек демонстрирует существенно повышенную физическую работоспособность.
Высокая экономичность движений, выполняемых с резонансной частотой объясняется тем, что колебательные движения верхних и нижних конечностей сопровождаются рекуперацией механической энергии (от лат. recuperatio - получение вновь или повторное использование).
Простейшая форма рекуперации — переход потенциальной энергии в кинетическую, затем снова в потенциальную и т. д.
Благодаря рекуперации энергии выполнение циклических движений с темпом, близким к резонансной частоте колебаний конечностей,— эффективный способ сохранения и накопления энергии.
Резонансные колебания способствуют концентрации энергии, и в мире неживой природы они иногда небезопасны. Например, известны случаи разрушения моста, когда по нему шло воинское подразделение, четко отбивая шаг. Поэтому по мосту положено идти не в ногу.