Читать книгу Hals über Kopf - Richard P. McCall - Страница 24

Veranschaulichen wir uns nun anhand einiger Beispiele, wie die verschiedenen Hebelarten im Körper des Menschen realisiert sind. Erinnern wir uns zunächst daran, dass es drei verschiedene Hebelarten gibt, die danach unterschieden werden, wie der Drehpunkt, die Last und die Kraft relativ zueinander positioniert sind. Im Fall des menschlichen Körpers dient das Gelenk als Drehpunkt, das Gewicht des Körperteils entspricht der Last und die Anstrengung des Muskels der Kraft. Bei einem einseitigen Hebel befinden sich die Last und die Kraft auf gegenüberliegenden Seiten des Drehpunkts. Ein Beispiel für diese Art von Hebel ist das Aufrechthalten des Kopfes (Abb. 1.8a). Ein Gelenk zwischen dem oberen Ende der Wirbelsäule und der Schädelbasis, das sogenannte Atlantooccipitalgelenk, ist der Drehpunkt. Das Gewicht des Kopfes entspricht der Last. Um zu verhindern, dass der Kopf nach vorne fällt, müssen Muskeln auf der Rückseite des Halses eine Kraft erzeugen. Dass der Kopf nicht nach hinten fällt, verhindern Muskeln auf der Vorderseite des Halses. Der Trizeps entlang der Rückseite des Oberarms ist ein weiteres Beispiel.

Abb. 1.8 Beispiele für die drei verschiedenen Hebelarten im Körper des Menschen. In jedem der drei Fälle entspricht das Gewicht W des Körperteils der Last und die vom Muskel F_M erzeugte Spannung der Kraft. Der durch das Dreieck dargestellte Drehpunkt befindet sich in der Position des Gelenks.

Bei einem einseitigen Hebel befindet sich der Drehpunkt am einen Ende und die Kraft am anderen, wobei die Last an einem Punkt zwischen ihnen angreift. Ein wichtiges Beispiel für diese Art von Hebel ist das Stehen auf Zehenspitzen (Abb. 1.8b). Der Fußballen ist der Drehpunkt und die Kraft wird vom Gastrocnemius in der Wade erzeugt. Die Last, die fast Ihrem gesamten Körpergewicht entspricht, wirkt an einem Punkt zwischen dem Ballen und der Ferse. Da der Hebelarm der Kraft länger ist als der Hebelarm des Gewichts, ist der Kraftaufwand geringer als das Gewicht. Diese Kraftverstärkung macht es leicht, auf Zehenspitzen zu stehen und sogar noch eine zusätzliche Last zu unterstützen, wenn Sie ein Objekt tragen oder Gewichte heben.

Bei einem einseitigen Hebel mit einer Kraftverringerung befindet sich der Drehpunkt wiederum an einem Ende des Hebels, doch die Kraft greift in diesem Fall an einem Punkt zwischen dem Drehpunkt und der Last an. Da der Hebelarm der Kraft daher kürzer ist als der Hebelarm der Last, muss die Kraft größer als die Last sein (was einem mechanischen Nachteil entspricht). Ein Beispiel für diese Hebelart ist der Bizeps auf der Vorderseite des Oberarms, der zum Heben des Unterarms dient (Abb. 1.8c). Ein weiteres Beispiel ist der Deltamuskel am oberen Ende des Oberarms, der das Schultergelenk überspannt und zum Heben des gesamten Arms dient. Es ist schwierig, schwere Objekte zu heben, weil die erforderliche Kraft einem Vielfachen des Objektgewichts entspricht. Muskeln, die in einer derartigen Hebelkonstellation ihre Arbeit leisten, sind daher in der Regel ziemlich dick und voluminös.