答:(1)过支点分别向F1和F2的作用线作垂线,注意需要把F1反射延长,把F2延长,如下图所示,F1的力臂为OA,F2的力臂为OB;
(2)人的前臂在曲肘时是费力杠杆,这样可以省距离,肱二头肌收缩一点,手就能移动较大的距离;
(3)人踮着脚时也可以看作是杠杆,由下图可知动力臂OD大于阻力臂OC,属于省力杠杆;
(4)手是一个杠杆,手就是一个杠杆、球压在掌心上的力是阻力,腕关节是支点,通过前臂中的伸、屈肌的伸、缩产生动力,使托住球的手向上转动如下图:
杠杆原理的人体杠杆
人体的运动形式多种多样,但大多数是杠杆原理的运用。杠杆是一个能绕支点转动的杆。杠杆有三种基本形式:平衡杠杆,支点位于阻力作用点与力点之间;省力杠杆,阻力作用点位于支点和力点之间;速度杠杆,力点位于阻力作用点与支点之间。人体运用最多的是速度杠杆原理,但也有平衡杠杆和省力杠杆原理。
头颈部是最典型的平衡杠杆原理,手持重物是速度杠杆原理。人在站立时,人体的重心一般位于第二腰椎前方约7厘米处。但同样是站立,如果将手臂举过头顶,重心就会相应上升。人体的重心也受性别、年龄、身体结构特点的制约。如站立时,女性的重心一般在身高的55%处,而男性的重心在身高的56%-57%处,儿童因为其头和躯干较重,重心位置比成人高。上肢发达的体操运动员比下肢发达的足球运动员的重心位置高。人体的重心越高,
稳定性就越小。
几乎每一台机器中都少不了杠杆,就是在人体中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西,弯一下腰,甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作用,了解了人体的杠杆不仅可以增长物理知识,还能学会许多生理知识。
其中,大部分为费力杠杆,也有小部分是等臂和省力杠杆。
点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用,杠杆的支点在脊柱之顶,支点前后各有肌肉,头颅的重量是阻力。支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长配合起来形成低头仰头,从图里可以看出来低头比仰头要省力。
当曲肘把重物举起来的时候,手臂也是一个杠杆。肘关节是支点,支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆,举起一份的重量,肌肉要花费6倍以上的力气,虽然费力,但是可以省一定距离。
当你把脚尖翘起来的时候,是脚跟后面的肌肉在起作用,脚尖是支点,体重落在两者之间。这是一个省力杠杆,肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。
如果你弯一下腰,肌肉就要付出接近1200牛顿的拉力。这是 由于在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆也是一个费力杠杆。所以在弯腰提起立物时,正确的姿式是尽量使重物离身体近一 些。以避免肌肉被拉伤。