Физика 7 класс. Рассчитать выигрыш в силе, который даёт локтевой рычаг.

Локтевой рычаг — это рычаг, в котором точка опоры находится в локтевом суставе, сила мышц действует между точкой опоры и грузом, а груз находится дальше от сустава. Такой рычаг относится к рычагам третьего рода.

Выигрыш в силе для любого рычага рассчитывают по формуле:

где:

• $K$ — выигрыш в силе;

• $F_1$ — сила, приложенная мышцей;

• $F_2$ — сила, с которой действует груз;

• $l_1$ — плечо силы мышцы (расстояние от точки опоры до места прикрепления мышцы);

• $l_2$ — плечо груза (расстояние от локтя до груза).

У локтевого рычага плечо силы мышцы намного меньше плеча груза:

например, если мышца прикрепляется на расстоянии 5 см от локтевого сустава, а груз находится в кисти на расстоянии 35 см, то:

Получается:

Это означает, что локтевой рычаг не даёт выигрыша в силе, а наоборот — требует примерно в 7 раз большей силы мышц, чем вес груза.

Зато такой рычаг даёт выигрыш в скорости и расстоянии движения: кисть может двигаться быстро и на большое расстояние при небольшом сокращении мышцы. Поэтому мышцы рук устроены именно так — они проигрывают в силе, но выигрывают в скорости и точности движений.