Birinci Sınıf Kaldıraç

Açılış

Otururken uykun geldiğinde başın öne düşer. Başın ağırlık merkezi, başın omurgaya oturduğu eklemin, articulatio atlantooccipitalis'in, biraz önündedir; ense kasları gevşediği anda baş bu eklemin çevresinde öne doğru döner. Uyanıkken başı dik tutan, eklemin arkasında kafatasının tabanına tutunan ense kaslarıdır: musculus semispinalis capitis, musculus splenius capitis ve musculus trapezius'un üst lifleri. Bu düzende destek noktası, yani eklem, ortadadır: başın ağırlığı eklemin önünde, kasların kuvveti arkasındadır. Bir tahterevalli gibi çalışan bu düzene birinci sınıf kaldıraç denir. Bedende başka birinci sınıf kaldıraçlar da vardır ve bunlardan biri, her adımda leğen kemiğini dengede tutar.

Destek noktası ortada olan bir kaldıraç kuvvet mi kazandırır, hız mı? Başını öne doğru uzattığında ense kaslarının işi neden artar? Ve kalçası ağrıyan bir kişi bastonunu neden ağrıyan tarafın değil de karşı tarafın eliyle tutmalıdır?

Bu derste ne olacak

Önce birinci sınıf kaldıracın düzenini ve kuvvetin ile yükün destek noktasının iki yanında ters yönlerde hareket etmesini göreceğiz. Sonra başın omurga üzerindeki dengesini ayrıntılı olarak ele alacak ve baş öne kaydığında kaslardaki yükün nasıl arttığını açıklayacağız. Ardından dirseği düzelten kasın birinci sınıf bir kaldıraç olarak çalışmasına bakacağız. Son olarak tek ayak üstünde kalça ekleminin birinci sınıf kaldıraç olarak nasıl çalıştığını ve bunun baston kullanımına etkisini inceleyeceğiz.

Sıfır noktası

Mekanizma

Destek ortada: ters yönde hareket

Ders 08-21'de bir kaldıracın üç noktasını ve bunların sırasının kaldıracın sınıfını belirlediğini gördük. Birinci sınıf kaldıraçta destek noktası ortadadır. Kuvvet bir tarafı aşağı çektiğinde öteki taraf yukarı kalkar; kuvvet ile yük, destek noktasının iki yanında ters yönlerde hareket eder.

Birinci sınıf kaldıraç ne kuvvet ne hız kazandırmak zorundadır; hangisini kazandıracağı iki kolun uzunluğuna bağlıdır. Kuvvet kolu yük kolundan uzunsa kaldıraç kuvvet kazandırır; kısaysa hız ve hareket genişliği kazandırır; iki kol eşitse yalnızca kuvvetin yönünü çevirir. Bedendeki birinci sınıf kaldıraçlar bu üç durumun farklı örneklerini gösterir.

Başın dengesi

Baş, articulatio atlantooccipitalis üzerinde öne ve arkaya dönebilir. Başın ağırlık merkezi eklemin biraz önündedir; bu yüzden baş kendi ağırlığıyla öne düşme eğilimindedir. Ense kasları eklemin arkasından kafatası tabanına tutunur ve bu eğilime karşı sürekli hafif bir gerilimle başı dik tutar. Uyurken ya da bayılırken bu gerilim kaybolur ve baş öne düşer.

Başı öne doğru uzattığında, örneğin uzun süre ekrana eğildiğinde, başın ağırlık merkezi eklemden daha uzağa kayar. Başın ağırlığı değişmez, ama yük kolu uzar ve başın öne döndürme momenti artar. Ense kasları bu artan momenti dengelemek için daha güçlü ve daha uzun süre kasılmak zorunda kalır. Uzun süre öne eğik duruşta ensede hissedilen yorgunluk ve gerginliğin anatomik temellerinden biri budur.

Dirseği düzelten kas

Musculus triceps brachii dirsek ekleminin arkasından geçer ve olecranon'a tutunur. Olecranon dirsek ekleminin dönme noktasının arkasında, önkolun geri kalanı ise önündedir. Avucunla bir masayı aşağı ittiğinde ya da bir şeyi ileri ittiğinde, kas eklemin bir yanında olecranonu yukarı çeker, önkolun eldeki ucu ise eklemin öbür yanında aşağı ve ileri hareket eder.

Bu düzende destek noktası, yani dirsek, kas ile yükün arasındadır; kaldıraç birinci sınıftır. Olecranon dirsekten yalnızca birkaç santimetre ötede olduğu için kuvvet kolu kısa, eldeki yük kolu ise uzundur. Kas bu yüzden kuvvetten vazgeçer, ama eli hızlı ve geniş bir yay boyunca hareket ettirir.

Tek ayak üstünde kalça ve baston

Yürürken her adımda beden bir süre tek ayak üstünde durur. Bu sırada kalça eklemi bir destek noktası gibi çalışır. Beden ağırlığının büyük kısmı eklemin iç yanında, bedenin orta hattına yakın bir yerde etki eder ve leğen kemiğini havadaki bacağın tarafına doğru devirmeye çalışır. Ders 08-12'de gördüğümüz musculus gluteus medius ve öteki kalça uzaklaştırıcıları ise eklemin dış yanından leğen kemiğini aşağı çekerek bu devrilmeyi önler. Destek noktası kasların kuvveti ile beden ağırlığının arasındadır; kaldıraç birinci sınıftır.

Beden ağırlığının kalça eklemine uzaklığı, kasların eklemden uzaklığından birkaç kat büyüktür. Alman ortopedist Friedrich Pauwels'in çözümlemeleri, bu yüzden tek ayak üstünde kalça uzaklaştırıcılarının beden ağırlığının birkaç katı kuvvet üretmesi ve kalça ekleminin bu kuvvetlerin toplamını taşıması gerektiğini gösterdi. Kalçası ağrıyan bir kişi bastonu karşı taraftaki eliyle tutup ağrıyan bacakla aynı anda yere bastığında, baston ağırlığın bir kısmını eklemden çok uzakta karşılar ve devirici momenti azaltır. Kasların üretmesi gereken kuvvet ve dolayısıyla eklemin taşıdığı yük belirgin olarak düşer.

Kendin dene

Toparlayalım

• Birinci sınıf kaldıraçta destek noktası kuvvet ile yükün arasındadır; kuvvet ve yük ters yönde hareket eder.
• Birinci sınıf kaldıraç, kolların uzunluğuna göre kuvvet ya da hız kazandırabilir.
• Baş, articulatio atlantooccipitalis üzerinde dengededir; ağırlık merkezi eklemin önünde, ense kasları arkasındadır.
• Baş öne kaydıkça yük kolu uzar ve ense kaslarının işi artar.
• Musculus triceps brachii olecranon'dan çeker ve dirseği birinci sınıf bir kaldıraç olarak düzeltir.
• Tek ayak üstünde kalça eklemi destek noktasıdır; musculus gluteus medius beden ağırlığının devirici etkisini dengeler.
• Baston ağrıyan kalçanın karşı tarafındaki elde tutulduğunda kalça kaslarının ve ekleminin yükü azalır.

Bu derste destek noktasının ortada olduğu kaldıraçları gördük. İkinci sınıf kaldıraçta ise yük ortadadır: destek bir uçta, kuvvet öbür uçtadır. Bir sonraki derste bu düzeni, ayağının ucuna yükselirken baldır kaslarının bütün beden ağırlığını nasıl kaldırdığında göreceğiz. İkinci Sınıf Kaldıraç.