Важіль - це проста машина, пристрій, побудований людиною, щоб виграти за допомогою сили, що називається двигуном, інша сила, що називається стійкою.
Метою первинних важелів було посилення людської сили, що дозволило виконувати завдання, що не допускалися за допомогою простого використання м'язової сили.
Важелі підкоряються досить простому фізичному принципу:
система знаходиться в рівновазі, якщо результуючий момент двох сил дорівнює нулю.
У фізиці момент сили по відношенню до центру виражається вектором модуля, що дорівнює добутку інтенсивності сили для довжини плеча (відстань лінії дії сили від точки опори).
M OMENTO = F ORZA xb raccio
Якщо результуючий момент повинен бути нульовим (так що система знаходиться в рівновазі), то:
M FORCE IN ENTRY = ВИХІД СИЛУ = M ВИКЛ
F xb = F 'x b'
Або висловлюючи відносини в інших умовах, можна сказати:
F: F '= b': b
Тому співвідношення між силами повинно дорівнювати зворотній залежності між плечами.
Якщо b в 10 разів більше, ніж b '(b = 10b'), то система залишається в рівновазі F повинна бути в 10 разів меншою (F = 1 / 10F ').
Тому ми створили вигідний важель: уявімо, що сила F 'представлена силою ваги 100 кг валуна, щоб підняти її, потрібно просто застосувати силу F> 10 кг (> 1/10 сили сили):
Давайте тепер визначимо вигідний важель: важливо, якщо важелі вигідно, коли в рівноважних умовах рушійна сила менше, ніж стійка (так само, як і в описаному випадку).
Однак важіль також може бути невигідним, якщо рушійна сила є більшою, ніж стійка.
Нарешті, важіль нейтральний або байдужий, коли рушійна сила дорівнює стійкій.
РІВЕНЬ ПЕРШОГО ТИПУ:
важіль першого типу або першого типу, якщо точка опори знаходиться між рушійною силою і стійкою силою. У свою чергу важіль першого типу може бути вигідним, якщо рушійна сила знаходиться далі від опори стійкої сили або, у протилежному випадку, невигідна.
Вони є важелями першого типу ломом, ножицями, щипцями і т.д.
ДРУГИЙ РІВЕНЬ ТИПУ:
важіль називається другим типом або другого роду, якщо точка опори знаходиться на одній стороні рушійної сили і стійкої сили, в той же час необхідно, щоб рушійна сила була більш віддаленою від опори, ніж стійка. Тому можна зробити висновок, що важелі другого порядку завжди вигідні.
Тачка являє собою другий тип nutcracker пляшку відкривачка.
РІВЕНЬ ТРЕТЬОГО ТИПУ:
важіль третього типу або третього виду, якщо точка опори знаходиться на одній стороні рушійної сили і стійкої сили, при цьому необхідно, щоб рушійна сила була ближче до опори, ніж стійка. Тому можна зробити висновок, що важелі третього порядку завжди невигідні.
Штангенциркулі являють собою третій тип важеля.
Також м'язи нашого тіла, вставлені на кістки, знаходяться з фізичної точки зору важелів. На малюнку показано згинання передпліччя м'язом біцепса брахіаліса.
Це класичний приклад важеля третього типу, який, як ми вже говорили, завжди невигідний. Оскільки коротке плече важеля, сила, що розвивається м'язом біцепса, повинна бути набагато більшою, ніж сила ваги м'яча, що знаходиться на руці. Цей тип важеля, однак, допускає велику амплітуду і швидкість руху.
Фактично в фізиці ми говоримо про статичну перевагу і динамічну перевагу. Є статична перевага, коли при використанні меншої рушійної сили можна виграти більшу стійкість зусилля (вигідний важіль), але в цьому випадку швидкість і амплітуда руху невеликі, тому є динамічний недолік.
Автоматично статичний недолік (невигідний важіль) дозволяє підвищити швидкість і амплітуду руху, тобто динамічну перевагу.
СТАТИЧНЕ ПЕРЕВАГА = ДИНАМІЧНЕ НЕДОСТАТНІСТЬ
СТАТИЧНЕ ВІДТВОРЕННЯ = ДИНАМІЧНІ ПЕРЕВАГИ
Прикладом важеля другого порядку є підошовне згинання стопи з розширеними нижніми кінцівками.
Опір (вага) і сила (м'яз) знаходяться на одній стороні по відношенню до опори, рушійна сила є більш віддаленою і, отже, важливий важіль. Сама зворотна вставка трицепса сурала полегшує рух.
Вся опорно-рухова система заснована на системі важелів. Тому, коли є рух, виробляється важіль, який може бути першого, другого або третього типу. У організмі людини найчастіше використовуються важелі першого та третього типів, тоді як вигідні важелі третього порядку зустрічаються дуже рідко.
Однак людський організм використовує деякі елементи, які можуть полегшити дію м'язів. Це стосується, наприклад, колінної чашечки, яка, виштовхуючи тренувальну силу чотириголового м'яза вперед, підвищує їх ефективність.
