人體奇妙的槓桿設計

你有想過為何我們人類可以走路,然後去我們想去的任何地方嗎?

我們為何走路總是兩手開開、前後擺盪,

跑起步來,也是透過身體晃動去產生移動能力嗎?

在這邊我們可以把人體想像成一個機器,我們的身上擁有很多力學的構造設計,

好比我們跟吊車一樣擁有長長的手臂、長長的腳;

我們的頭顱跟監視攝影機一樣,有轉軸可以轉動180度的範圍;

我們的腳指可以幫助身體短暫長高(顛起來),像手推車一樣省力,輕易舉起上百磅的身體;

而這一切都是因為

人類身上擁有3種類型的槓桿 :
 

🔸第一類型為「支點居中型」,意味施力臂在對於外力與內力來說都是相同長度的,屬於【平衡槓桿】,例如: 頭顱。

🔸第二種類型為「支點近外力型」,所以遠離內力端,意味著我們可以很省力的去舉起物品,因為相較於外力來說,我們獲得的力臂較為長。

而根據▶️「力矩 = 力 X 力臂」的公式。

我們獲得較長的力臂,將有助於我們獲得較大的「力矩」,可以輕易地舉起我們想舉的物品,稱為【省力槓桿】。例如 : 腳趾頭。

🔸第三類型為「支點近內力型」,使得外力獲得較長的力臂,意味著我們必須施加更多的內力才能舉起與阻抗外來的重量或力量,但優點 : 速度快,例如膝蓋、手臂處,又稱【速度槓桿】

🚩說明 :

「內力」為身體內部產生的力量來源,包含:肌肉本身、或是韌帶、筋膜等因為被動而產生對抗性張力也是。

「外力」指身體外部的力量來源,包含地表重力、物品重量、水阻等外界與身體對抗之任何形式之阻力。

而在人類的身上所存的的3種基礎力學槓桿來說,
可以發現「第三型槓桿」是最為費力的模式,

但是我們卻必須說「第三型槓桿」在人類的身上卻是很常見的槓桿模式。

為何我們人類要設計這種模式去進行運作? 這麼不是很費力嗎?


這邊必須說「第三型槓桿」

除了「費力」以外,其實它有幾項優點:

第一:可快速反應 ; 第二:有助於產生活動空間。

而恰好是以上兩點,讓我們人體的四肢,設計為「第三型槓桿」原則。

對人體最重要的兩件事 :

你知道什麼是僅次於「呼吸」,對人體來說最重要的第二件事 ?

只要你沒做,在過去人類的生存環境裡,你會很快死掉 ?

答案是 : 「移動 」!!

「移動」這件事對人類或是所有動物來說都很重要,🏃

在遠古時代或是非文明的野生世界,如同原始人一般,你如果不能移動,你上面說的吃飯、喝水都不可能發生。
 
你必須移動,才能去獲得資源、拿取食物,維持生命!!
 
即使你不餓不渴,你也很難不移動,因為你可能會面臨攻擊,面對危險,你需要搏鬥或需要逃跑 ?
 
你需要用你的大腦前額葉去判斷「戰」或「逃」,有機會就「戰鬥」,打不過就「逃跑」,
 這是人類的基本生理反應。

但是…不管你選擇哪一個?


「你都必須移動!!」

所以為什麼我們四肢要設計成速度快的「第三型槓桿」

而不是最省力的「第二型槓桿」?
 

答案是 : 

因為….

「你有腦子」!! 🧠

用你的「腦子」想一想~

既然你有「腦子」,可以去判斷要逃跑或是戰鬥,


你並不需要「擁有最大的力量」,
但是你需要方便「移動的能力」!!

我們需要使用「第三型槓桿」的身體,方便我們迅速產生反應、產生範圍度大的動作。

🔹當我們攀爬樹幹摘採果實的時候需要肩關節過頭舉,並且幫我們把身體拉上去;
 
🔹當我們跨越叢林荊棘的時候,我們需要髖關節能大幅高舉;
 
🔹當我們全力衝刺追捕獵物的時候,
我們需要骨盆進行擺盪、讓重心失速,與協同腳趾頭幫忙推進;

力學結構搭配強壯肌群

而在身上設計這樣的「不省力槓桿」,

擁有了好處,那壞處就是力量太差怎麼辦?
所以往往「第三型槓桿」的地方,都發展出強壯有力的肌肉!!
 
有「梭狀的、菱形狀的、羽狀的」,例如:梭狀-二頭肌;菱形狀-臀大肌;羽狀-股直肌。
 
甚至可以說人體最強的肌肉都安排在「第三型槓桿」的關節旁邊,包含「股四頭肌、臀大肌、腿後腱肌群、闊背肌、胸大肌、手臂二頭肌、三頭肌、三角肌」,
 
這些都是擁有強大力量的肌肉,甚至仔細研究這些肌肉屬於「快縮肌纖維」為多的比例特高。(因為根據研究「快縮肌纖維」的力量較「慢縮肌纖維」大且速度快…)

☑️☑️☑️

而正因為如此,

我們身體會願意使用較為「費力」的代價,去換取遠端四肢槓桿的「移動範圍」「速度」上的優勢!
 


一切就如此的「巧妙」,


人類的身體真的是很高明的設計!!


 
當然~以上均為一種「推論與假設」,有不同看法,歡迎大家提出看法與指證~

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