2. Parghii

PÂRGHII – Definiție, categorii, exempleBIOFIZICĂ

1

DEFINIŢIE:O pârghie este o bară rigidă care se poate roti în jurul unui punct fix, numit punct de sprijin, atunci când se găsește sub acțiunea unei forţe active, F (care pune în mişcare pârghia) şi a unei forțe rezistente, R (care trebuie învinsă). Suporturile celor 2 forțe se găsesc într-un plan perpendicular pe axa de rotație care trece prin punctul de sprijin, dar care nu se intersectează cu acesta.La pârghia osoasă, punctul de sprijin – S , este reprezentat de axul biomecanic al mişcării, de punctul de sprijin pe sol sau de un aparat oarecare (din sala de sport). Forţa rezistentă – R este reprezentată de greutatea corpului sau segmentului care se deplasează, iar forţa activă – F este reprezentată de muşchiul care realizează mişcarea.Efectul de rotație produs sub acțiunea unei forțe asupra unui corp prevăzut cu o axă este măsurat prin momentul forței (M). Acesta este produsul dintre forța și brațul forței. bF este perpendiculara dusă din punctul de rotație pe suportul forței.

unde:

MF – momentul forţei active;MR– momentul forţei rezistente;bF – braţul forţei active;bR – braţul forţei rezistente.

Pârghiile sunt caracterizate prin trei puncte principale:- punctul de aplicaţie a forţei F,- punctul de aplicaţie a rezistenţei R,- punctul de aplicaţie S a rezultantei forţelor, numit punct de sprijin al pârghiei, în jurul acestuia forţele F şi R dând pârghiei o mişcare de rotaţie.

CLASIFICAREA PÂRGHIILOR - se face în funcţie de poziţiile celor trei puncte de aplicaţie F, R şi S :

- pârghia de gradul I are punctul de sprijin situat între punctele de aplicaţie ale celor două forţe

Momentul rezultant = suma algebrică a momentelor forțelor componente. Prin convenție momentul unei forțe este pozitiv dacă sub acțiunea ei corpul se rotește în sens trigonometric (sensul opus acelor de ceas)


2

- pârghia de gradul II are punctul de sprijin situat la un capăt, iar la celălalt capăt se află punctul de aplicaţie al forţei active

- pârghia de gradul III are punctul de sprijin situat situat la un capăt, iar la celălalt capăt se află punctul de aplicaţie al forţei rezistente

Exemple de pârghii- pârghii de gradul I : balanţa, balansoarul, foarfecele, cleştele de scos cuie, ranga, levierul etc.

- pârghii de gradul II : roaba, spărgătorul (cleștele) de nuci, pedala de frână, perforatorul, vâsla etc.

- pârghii de gradul III : penseta, cleștele de jar, capsatorul, grebla, băţul undiţei, pedala de accelerație etc.

Pârghii în organismul umanPârghiile de gradul I sunt pârghii de echilibru deoarece realizează echilibrul static. Forţa rezistentă este reprezentată de greutatea corpului sau a segmentului care se deplasează, iar forţa activă este reprezentată de inserţia pe segmentul osos a muşchiului care realizează mişcarea.Identificarea pârghiilor de gradul I în organismul uman:

trunchiul se află în echilibru pe picioare ca o pârghie de gradul I;

SR

F

S

R

F

F


3

capul în echilibru pe coloana vertebrală . Punctul de sprijin este articulația occipito-atlantoidă (dintre osul occipital al craniului și vertebra atlas a coloanei vertebrale), rezistenţa este reprezentată de greutatea capului, care tinde să cadă înainte, iar forţa activă este dezvoltată de muşchii cefei, care opresc căderea capului înainte;

antebraţul în extensie se comportă ca o pârghie de gradul I; când se face îndoirea şi extinderea braţelor în poziţia „stând pe mâini”, antebraţul acţionează ca o pârghie de gradul I, muşchii extensori preiau rolul de agonişti atât în mişcarea de extensie, cât şi în cea de flexie, îndoirea braţelor în această poziţie o face greutatea şi o gradează muşchii extensori (triceps), iar extensia coatelor este realizată de muşchii extensori;

în situaţia în care piciorul este fixat pe sol (la mers, alergare, momentul bătăii în săritură, cădere de la înălţime, mersul pe bicicletă), segmentul gambei este tot o pârghie de ordinul I cu punctul de sprijin la mijloc.

Pârghiile de gradul II sunt pârghii de forţă deoarece au rolul de a multiplica forţa. Aceste pârghii au, de obicei, formă de pană.Identificarea pârghiilor de gradul II în organismul uman:

incisivii caninii piciorul având ca rezistenţă greutatea corpului transmisă

prin tibie; greutatea corpului este aplicată la nivelul articulaţiei tibio-tarsiene, astfel încât forţa o vor da muşchii inseraţi prin tendonul lui Ahile pe calcaneu; punctul de sprijin, când stăm pe vârful picioarelor, se află la extremitatea metatarsienelor în contact cu solul;

segmentul membrului superior în timpul executării flotărilor.

Pârghiile de gradul III sunt pârghii de deplasare, ele utilizând o forţă mare pentru a învinge o forţă mică, în schimb deplasează mult punctul de aplicaţie a forţei rezistente. Acest tip de pârghii este cel mai frecvent întâlnit în corpul uman.La acest tip de pârghii punctul de aplicaţie al forţei active – locul de inserare a muşchiului – se află întru punctul de sprijin – articulaţia – şi punctul de aplicaţie a forţei rezistente.


4

Identificarea pârghiilor de gradul III în organismul uman: antebraţul în flexie funcţionează ca o pârghie de gradul al III-

lea când muşchii flexori se contractă pentru a-l ridica; bicepsul se contractă producând o forţă care are punctul de aplicaţie pe antebraţ. În acest caz, braţul forţei active este de aproximativ 8 ori mai mic decât braţul forţei rezistente, rezultă că forţa activă trebuie să fie de 8 ori mai mare decât forţa rezistentă;

coastele, în timpul respiraţiei, la inspiraţie şi expiraţie. Articulaţia costo – vertebrală reprezintă punctul de sprijin, zonele de inserţie a muşchiului pe corpul coastei reprezintă punctul de aplicaţie al forţei active iar extremitatea anterioară a coastelor reprezintă rezistenţa;

articulația genunchiului reprezintă punctul de sprijin, forța este reprezentată de mușchii care ridică gamba, iar rezistența o asigură greutatea gambei.

gamba acţionează ca o pârghie de gradul III, la fotbal, în cazul unui voleu, piciorul nu este fixat pe sol, deci punctul de aplicaţie al forţei active se află la mijloc iar rezistenţa este reprezentată de un ansamblu de forţe (greutatea mingii, greutatea piciorului etc.). Spre exemplu, însumând greutatea piciorului, greutatea gambei, greutatea obiectului lovit (mingii), forţa de contracţie a extensorilor gambei pe coapsă, precum şi valorile acceleraţiei rezultate din pendularea gambei spre înainte, rezultă că o minge de fotbal poate fi lovită cu o forţă de aproximativ 2 kN chiar de un individ neantrenat;

la nivelul umărului , punctul de sprijin este articulația claviculei cu sternul, forța este reprezentată de mușchii umărului, iar rezistența e asigurată de greutatea humerală

mâna, atunci când prinde obiectele ca o pensă.

Trebuie să reţinem faptul că, în organismul uman, aceeaşi pârghie poate să-şi schimbe gradul în raport cu poziţia în care acţionează segmentele: antebraţul, în mişcarea de flexie, se comportă ca o pârghie de gradul III, iar în poziţia stând pe mâini, ca o pârghie de gradul I.

P ÂRGHII ÎN MEDICINĂ Pârghiile de gradul IÎn practica medicală, pârghiile de gradul I sunt foarte numeroase, în primul rând pârghiile duble cum sunt foarfecele şi cleştii, care se împart în funcţie de utilitate, după lungimea braţelor. Foarfece pentru învins rezistenţe mari (cum ar fi gipsul sau cleştii pentru


5

extracţii dentare) cu gură puternică şi mică şi mânere lungi (Kocher); apăsând pe un braţ de pârghie lung se poate învinge o rezistenţă mare; Cleştii la care braţele pârghiei pe care apăsăm sunt mici, iar cele pe care se aplică rezistenţa sunt lungi (forcepsul). Foarfecele şi cleştii la care mărimea braţelor forţei nu diferă prea mult de cea a braţelor rezistenţei (cleştele pentru tracţiunea limbii în caz de asfixiere, cleştele de manipulat pansamentele etc.) În secţiile de fizioterapie şi în laboratoare există tot felul de pârghii de gradul I (balanţe analitice, scripeţi etc.)

Pârghiile de gradul al II-leaInstrumentele medicale care au formă de pană funcţionează ca pârghii de gradul al II-lea: depresorul tobold pentru limbă, atela, divaricatoarele chirurgicale etc.

Pârghiile de gradul al III-leaÎn laborator şi în practica medicală întâlnim pârghii de gradul al III-lea cum ar fi: pensele anatomice, pedalele diferitelor aparate dentare etc.

Documents

2. Parghii