Hai mai notato quanto sia più facile fare un sollevamento del polpaccio con 50 libbre piuttosto che eseguire un ricciolo bicipite da 50 libbre? È perché il tuo bicipite è più piccolo o più debole del tuo gastrocnemio? Forse! Ma anche se i tuoi muscoli fossero altrettanto forti, sarebbe comunque più facile eseguire un sollevamento del polpaccio che un curl per i bicipiti. Perchè è questo?
I nostri corpi sono composti da una varietà di articolazioni sinoviali che funzionano come sistemi di leva. Il motivo per cui è più facile eseguire un sollevamento del polpaccio con pesi rispetto a un ricciolo del bicipite è perché il sistema di leva coinvolto in un ricciolo del bicipite è meccanicamente meno efficiente del sistema di leva coinvolto in un sollevamento del polpaccio.
Il muscolo gastrocnemio. Immagine da muscoli e kinesiologia.
Parti di una leva
Le articolazioni sinoviali sono articolazioni mobili; alcuni esempi di questi sono la spalla, la colonna vertebrale, il ginocchio, il gomito e la caviglia. Per capire perché alcune articolazioni sinoviali hanno sistemi di leve più efficienti, dobbiamo prima capire le relazioni tra le tre parti della leva: uno sforzo o forza applicata alla leva, un fulcro e un carico. Un'articolazione sinoviale ha anche questi: sforzo (una forza applicata dai muscoli nel sito di inserimento di un osso), un fulcro (l'asse articolare) e un carico (la parte del corpo/peso da spostare).
I tre tipi di leve
Esistono tre diversi tipi di leve: prima classe, seconda classe e terza classe. Ognuna di queste classi di leve ha disposizioni uniche dell'inserimento dei muscoli (sforzo) e delle ossa (leva/braccio) attorno all'articolazione (fulcro). Vedere la tabella sottostante per visualizzare la differenza tra le leve:
Braccio di sforzo contro braccio di carico
L'efficienza di una leva dipende dal rapporto tra il braccio di sforzo e il braccio di carico. Il braccio di sforzo (EA) è la distanza tra il fulcro e lo sforzo; nel corpo, questa è la distanza tra l'articolazione e il sito di inserzione dei muscoli. Il braccio di carico (LA) è la distanza tra il fulcro e il carico; nel corpo, questa è la distanza tra l'articolazione e la parte del corpo caricata.
Maggiore è il rapporto tra braccio di sforzo e braccio di carico, più efficiente è il sistema di leve (cioè più facile è spostare il carico). Pertanto, se la distanza tra un sito di inserimento muscolare e l'articolazione è maggiore della distanza tra il carico e l'articolazione, il tuo muscolo è in vantaggio. Ecco perché il tuo gastrocnemio può sollevare più peso dei tuoi bicipiti, anche se sono altrettanto forti!
Le leve coinvolte nella flessione plantare e nella flessione del gomito. Illustrazioni di anatomia e fisiologia.
Per comprendere questo concetto, diamo un'occhiata a un esempio di base di una leva di prima classe.
Fai finta di dover spostare una roccia davvero pesante. Per sollevarlo, potresti creare un sistema di leva di prima classe con una pala e un blocco di calcestruzzo. Posiziona strategicamente il blocco di calcestruzzo in modo che quando lo usi come leva, il centro del manico della pala poggi su di esso. Ora, quando metti le mani sull'estremità della pala per applicare una forza verso il basso (sforzo) che fa leva sulla roccia (carico), le tue mani e la roccia sono ugualmente distanti dal blocco di calcestruzzo (fulcro). Pertanto, il braccio di sforzo e il braccio di carico sono uguali.
Per renderlo ancora più semplice, potresti avvicinare il blocco di calcestruzzo alla roccia, avvicinando il fulcro al carico. Ciò riduce il braccio di carico e aumenta il braccio di sforzo, rendendo la leva più efficiente e consentendo di sollevare la roccia applicando meno forza.
L'articolazione atlanto-occipitale come leva di prima classe
Un esempio di leva di prima classe nel corpo umano è la testa e il collo durante l'estensione del collo. Il fulcro (articolazione atlanto-occipitale) si trova tra il carico (parte anteriore del cranio) e lo sforzo (muscoli estensori del collo). I muscoli sono attaccati alla parte posteriore del cranio per consentire il massimo sforzo al braccio. L'articolazione atlanto-occipitale al centro fornisce una leva e quando i muscoli si contraggono, tirando verso il basso l'osso occipitale, la parte anteriore del cranio viene sollevata. Riuscite a pensare ad altri esempi?
L'articolazione atlanto-occipitale come leva di prim'ordine. Screenshot da Atlante di anatomia umana.
Flessione del collo in azione. Riprese video da muscoli e kinesiologia.
Giunto a gomito come leva di terza classe
Esempi del sistema di leva di terza classe sono abbondanti nel corpo umano. Nel nostro caso di un curl con pesi e di un sollevamento del polpaccio, il sistema di leva coinvolto in un curl di bicipite è meccanicamente meno efficiente del sistema di leva coinvolto in un sollevamento del polpaccio. L'articolazione del gomito è un esempio di leva di terza classe, che opera con lo sforzo tra il carico e il fulcro.
La distanza tra l'articolazione del gomito e il sito di inserimento del tendine del bicipite è molto piccola, soprattutto se confrontata con la distanza tra l'articolazione del gomito e il peso nella mano. Il braccio di sforzo è significativamente più corto del braccio di carico, rendendo il rapporto molto piccolo. Quando provi ad arricciare il peso, il tuo bicipite deve lavorare di più perché è in uno svantaggio meccanico.
L'articolazione del gomito come leva di terza classe. Screenshot da Atlante di anatomia umana.
Flessione del gomito. Riprese video da muscoli e kinesiologia.
Il vitello come leva di seconda classe
Il gastrocnemio nel polpaccio, tuttavia, è in vantaggio meccanico. Nella flessione plantare, la parte inferiore della gamba funge da leva di seconda classe. Una leva di seconda classe è l'unica leva che può promettere che il braccio di sforzo sarà sempre maggiore del braccio di carico. Questa disposizione si traduce in un maggiore rapporto tra braccio di sforzo e braccio di carico, rendendo la leva di seconda classe la più vantaggiosa dal punto di vista meccanico.
In un sollevamento del polpaccio, lo sforzo viene dal muscolo gastrocnemio, che è attaccato all'osso del calcagno. Il carico deriva dal tuo peso corporeo e dal peso extra che stai tenendo; questa forza agisce sul sistema di leva attraverso la tibia. Il fulcro è costituito dall'articolazione metacarpofalangea.
In questa disposizione, il carico è nel mezzo e lo sforzo è il più lontano dal fulcro. Pertanto, l'atto di flessione plantare può spostare molto più peso della flessione del gomito, anche se il tuo bicipite è forte quanto il tuo polpaccio.
Il vitello come leva di seconda classe. Screenshot da Atlante di anatomia umana.
Flessione plantare in azione. Riprese video da muscoli e kinesiologia.
Tutti questi sistemi di leve sono utilizzati in tutto il corpo umano. Tuttavia, può essere difficile capire quale sistema utilizza un'articolazione! Se rimani bloccato, ricorda che per classificare una leva, devi analizzare dove vengono applicate le forze. Ad esempio, alcuni muscoli esistono su un lato di un'articolazione, ma il loro tendine attraversa l'articolazione e applica una forza a un osso sul lato opposto. Questo è ciò che accade al ginocchio. Riesci a capire quale sistema di leve utilizza il ginocchio?
Estensione del ginocchio. Riprese video da muscoli e kinesiologia.
Come nelle immagini sopra, puoi utilizzare lo strumento di disegno in Atlante di anatomia umana e Muscoli e kinesiologia per disegnare diagrammi che ti aiutino a determinare quale tipo di sistema di leve utilizza una determinata articolazione. Divertiti imparando!
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Qual è un esempio di leva di prima classe nel corpo umano
1. Leva di prima classe: il fulcro è nel mezzo dello sforzo e del carico. Questo tipo di leva si trova nel collo quando si alza la testa per puntare un pallone. I muscoli del collo forniscono lo sforzo, il collo è il fulcro e il peso della testa è il carico.
Quante leve di prima classe ci sono nel corpo
La leva di prima classe è una delle tre classi di leve ed è una possibile disposizione di muscoli, ossa e articolazioni che si trovano nel corpo umano. Sebbene meno comune nel corpo rispetto alle leve di seconda e terza classe, il sistema di leve di prima classe si trova nel collo all'articolazione atlanto-occipitale e nell'articolazione del gomito.
Il braccio umano è una leva di prima classe
Le leve di terza classe sono abbondanti nell'anatomia umana. Uno degli esempi più comunemente usati si trova nel braccio. Il gomito (fulcro) e il bicipite brachiale (sforzo) lavorano insieme per spostare i carichi tenuti con la mano, con l'avambraccio che funge da trave.
Qual è un esempio di esercizio con la leva di prima classe
Esempi di leva di prima classe
Un'altalena è una leva di prima classe. Le leve di prima classe nel corpo sono rare e pochi esercizi le utilizzano. Esempi, tuttavia, sono esercizi che richiedono l'estensione del gomito, come le estensioni dei tricipiti con manubri, le flessioni dei tricipiti con i cavi e le flessioni dei tricipiti.