مفصلها و اهرمها
بسیاری از استخوانهای شما به صورت اهرم عمل مینمایند. آنها برای بلندكردن و حركت دادن قسمتهای مختلف بدن خم میشوند. استخوانها به وسیله مفصلهای انعطافپذیری به هم اتصال پیدا كردهاند كه به آنها اجازه حركت آزادانه میدهد. ماهیچهها برای ایجاد حركات بدن، بخشهای معینی از استخوان را میکشند. ماهیچهها، استخوانها و مفاصل بدن مطابق با همان اصولی كار میكنند كه مهندسین برای ساخت و طراحی ماشینهای بالابر و متحرك (مانند جرثقیل و دستگاه حفار مكانیكی) به كار میبرند.
آزمایش
اهرمهای زنده
كمك گرفتن از یك بزرگتر برای انجام این آزمایش توصیه میشود.
همانند همه اهرمها، استخوانها با مزیتهای مكانیكی زیادی کار میکنند. وقتی ماهیچههای شما بخشی از یك استخوان بلند را كه نزدیك به مفصل است، به مقدار کمی میكشند، انتهای دیگر استخوان در فاصله بسیار بزرگتری حركت مینماید. یك جابهجایی كوچك به جابهجایی بزرگی تبدیل میشود كه این همان مزیت مکانیکی یاد شدهاست. در این آزمایش، مزیتهای مكانیكی ماهیچههای دو سر را كه آرنج را جابهجا میكنند، خواهید دید.
وسایل مورد نیاز
دو نوار عریض مقوایی به ابعاد 5 × 25 سانتیمتر، صفحه (رومیزی) محافظ، چاقوی كاردستی، خطكش، مداد، قیچی، دو ریسمان به رنگهای مختلف، دوایر كاغذی كوچك به رنگ ریسمانها، چهار قلاب فلزی كوچك، سوزن ته گرد، گل مدلسازی، چسب
1- به وسیله مداد، یك خط طولی در وسط هر یك از نوارهای مقوایی رسم كنید. روی یكی از نوارها، روی این خط با فاصلههای 1 سانتیمتر و 15 سانتیمتر از یك انتها دو علامت بگذارید. روی مقوای دیگر در فواصل سانتیمتر1 و 5/2 سانتیمتر از یك سر آن علامتگذاری نمایید.
2- یك قلاب در هر یك از چهار علامت گذاشته شده پیچ كنید. در انتهای دیگر هر نوار، یك علامت دیگر به فاصله5/2 سانتیمتر با مداد بگذارید. اینجا محل اتصال بین دو مقوا (استخوانهای بازو)، یعنی آرنج خواهد بود.
3- نوارها را از روی علامت جدیدی كه با مداد گذاشتهاید روی هم قرار دهید تا شكل L پیدا كند. به دقت سوزن ته گرد را از محل علامتها رد كنید. یك تكه گل مدلسازی روی انتهای تیز سوزن قرار دهید تا نقطه را پوشانده و همچنین آنرا ایمن سازد. امتحان كنید كه استخوانهای بازو به راحتی حركت كنند.
4- دو قطعه ریسمان به دو قلاب كه در فاصله دورتری از هم قرار دارند گره بزنید. ریسمانها را از قلاب متناظر خود در نوار دوم رد كنید. نوارها را در زاویه قایمه قرار داده و یك مثلث كاغذی نشانگر، به هر یك از ریسمانها (با رنگ متناسب) بچسبانید. این مثلثها درست بعد از محل عبور ریسمان از قلابها چسبانده میشوند.
5- یك ریسمان (كه در شكل بالا زرد رنگ است) نماینده ماهیچه دو سر بوده كه وقتی شما اشیا را بلند میكنید، ساعد را میكشد. ریسمان دیگر (قرمز) یك ماهیچه جایگزین است كه در واقع در بدن وجود ندارد و فقط برای مقایسه به كار میرود. این ریسمان هم ساعد را میكشد ولی از نقطهای نزدیكتر به دست. ساعد را تا نیمه بالا ببرید و به ترتیب برای این كار از هر یك از ریسمانها استفاده نمایید. كدام یك از نشانگرها فاصله كمتری را میپیمایند؟ این نشان میدهد كه كدام ریسمان یا ماهیچه با انقباض كمتری ساعد را بلند میكند و در نتیجه بیشترین بهرهوری مكانیكی را دارد.