Leve nel corpo degli umani

Leve nel corpo degli umani

Tra le macchine semplici destinate alla trasmissione delle forze, quella che presenta il maggior interesse per lo studio del movimento del corpo umano è indubbiamente la leva.
La leva è una sbarra rigida che ruota attorno ad un punto fisso che prende il nome di fulcro.
Le leve si distinguono in tre ordini, a seconda dei rapporti che intercorrono tra i tre punti fondamentali rappresentati dal fulcro, dal punto di applicazione della forza resistente (Resistenza) e dal punto di applicazione della forza motrice (Potenza).
• Nelle leve di primo genere il fulcro si trova tra il punto di applicazione della potenza e della resistenza e le due forze agiscono nella stessa direzione;
• Nelle leve di secondo genere la resistenza è applicata tra il fulcro e la potenza e agisce in direzione opposta;
• Nelle leve di terzo ordine la potenza è applicata tra il fulcro e la resistenza e agisce in direzione opposta.

La distanza tra la retta di applicazione della potenza e il fulcro è detta braccio della potenza;
la distanza tra la retta di applicazione della resistenza ed il fulcro è detta braccio della resistenza.
La potenza bilancia la resistenza quando i rispettivi momenti sono uguali (momento= F×bF);
La leva può essere vantaggiosa, svantaggiosa o indifferente.
• Nella leva di primo genere, il vantaggio si ha solo se il braccio della potenza è superiore a quello della resistenza;
• La leva di secondo ordine dà sempre un vantaggio meccanico, in quanto la potenza potrà essere inferiore alla resistenza essendo maggiore la distanza del suo punto di applicazione dal fulcro;
• La leva di terzo genere è sempre svantaggiosa.

Il nostro corpo è caratterizzato da un insieme di leve aventi come fulcro le articolazioni, come potenze i muscoli collegati alle ossa e come resistenza per es. i pesi da spostare.
Esempi di leve di diverso genere nel corpo umano:
Cranio - colonna vertebrale
Quando flettiamo in avanti o estendiamo il capo facciamo leva sulla colonna vertebrale. Il fulcro si trova tra la prima vertebra (atlante) e la base del cranio, la potenza è nella forza dei muscoli della nuca e la resistenza è il peso del capo. Essendo il fulcro tra la potenza e la resistenza, si tratta di una leva di 1°genere, che però è svantaggiosa: il braccio della potenza è minore di quello della resistenza. Quindi per flettere la nostra testa o mantenerla ferma, dobbiamo imprimere una forza maggiore del peso del capo.

Gamba - piede

Quando camminiamo o ci alziamo in punta di piedi facciamo leva sull’avampiede, che fa da fulcro.
Il muscolo del polpaccio, la cui forza rappresenta la potenza, eleva il calcagno, mentre il peso del nostro corpo, che agisce sulla pianta del piede, è la resistenza da vincere.
La resistenza è applicata tra il fulcro e la potenza: si tratta di una leva di 2° genere, sempre vantaggiosa. Lo sforzo che noi facciamo per sollevarci o camminare è infatti piccolo se paragonato al peso del nostro corpo.

Braccio - avambraccio

Quando flettiamo l’avambraccio per sollevare un oggetto che abbiamo in mano facciamo leva sull’articolazione del gomito (fulcro). La potenza è rappresentata dalla forza del muscolo del braccio (bicipite brachiale) che, inserendosi sull’avambraccio, agisce su questo tra l’articolazione del gomito (fulcro) e la mano con il peso (resistenza).
Poiché la potenza è applicata tra il fulcro e la resistenza, la leva è di 3° genere ed è sempre svantaggiosa.

E’ interessante notare come nel corpo umano i muscoli lavorino prevalentemente azionando leve di terzo genere: la grande forza esercitata dalla contrazione muscolare a breve distanza dal fulcro viene utilizzata per vincere resistente poste più lontano. Tutto quello che viene perduto in potenza viene guadagnato in ampiezza e velocità di movimento