趣味物理学
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12.我们的实际力量

你用一只手能提起多重的物体?如果是10kg,你肯定认为你这只手臂的肌肉力量就是10kg,然而这就大错特错了。肌肉的力量远比10kg大。举个例子,请你仔细观察你的手臂上的二头肌(如图27)。它的固定点位于前臂骨,主要起到为前臂骨提供支撑的作用。但是重物却作用于它的另一端。从重物到支点的距离约为肌肉末端到支点距离的8倍。换句话说,假如一个重物有10kg的重量,那么,想要用肌肉提起它需要用8倍的力量。如果肌肉的力量是我们手力量的8倍,那么肌肉能提起的重量就不是10kg,而是80kg了。

图27 人的前臂C属于第二类杠杆,作用力加在I点上,支点位于关节O;要克服的阻力R作用于B点,BO距离大约是IO的8倍

我们可以毫不夸张地说,任何一个人的力量都比自己实际展现出来的力量大很多。换句话说,我们的肌肉能发挥出来的力量要比我们实际表现出来的力量大得多。

这样的手臂结构真的合理吗?乍一看确实不太合理,我们能够发现,力量就这样白白失去了。不过,让我们回忆一下力学中古老的“黄金规则”:但凡在力量上有所损失,都会在移动距离上有所补偿。上面的例子就是典型的在移动速度上占得了便宜。我们双手的移动速度是支配双手的肌肉的移动速度的8倍。这种固定肌肉的方式也出现在动物的身上,可以让动物们行动敏捷。在自然界中生存,这可比力量重要得多。如果我们的手脚不具备这样的构造,我们就会成为移动迟缓的动物。