功能解剖学与运动学
力、扭矩与力矩
紧贴合页推一扇沉重的门,它几乎纹丝不动;用同样的力气推门远端的边缘,它就轻松摆开。你施加的推力是力;它绕合页产生的转动效果是扭矩(也叫力矩)。身体里到处是合页——每个关节都是一个——所以理解「推」与「转」的区别,正是理解肌肉究竟如何带动我们的关键。
力不过是推或拉,以牛顿计量;重力、地面的反推、肌肉的收缩,都是力。扭矩或力矩是力绕某转动点(关节)的转动效果,它等于力乘以从关节到力作用线的距离——这段距离叫力臂(力矩臂)。关键的后果是:力作用在哪里,与力有多大同样重要:同样的肌肉拉力,作用点离关节越远,产生的转动效果就越大;一个小重物若举在长臂的远端,可能需要很大的肌肉力矩才能稳住。这就是为什么把一个轻包举在伸直的臂端比贴近身体拿更快让你疲劳——长力臂放大了肩部肌肉必须抵抗的负荷。
关节是力矩机器,因此无论是否用到这个词,康复都在不断地与力矩打交道。肌肉无力其实就是关节能产生的力矩下降;长杠杆(完全伸直的肢体)会放大恢复中关节所受的应力,这就是为什么运动常从肢体弯曲、负荷靠近身体开始,再随力量恢复逐步过渡到更长的杠杆。理解力臂也解释了为什么负荷拿法的微小改变、或矫形器施力位置的改变,能戏剧性地改变受伤部位所受的应力。
把一本2公斤的书贴在胸前很轻松;把同一本书举在伸直的臂端,肩膀很快就累。书的重量没变——但伸到手部的长力臂放大了肩部肌肉为稳住它所必须产生的力矩。
同样的重量,在更长的力臂上需要更大的肌肉力矩。
力矩取决于力作用在何处,而不仅是力有多大:长力臂会放大关节上的负荷,因此举在远端的小重物对恢复中的关节造成的应力,可能不亚于贴近身体的重物。
又称
另见