Мышцы, костный аппарат, с точки зрения биомеханики, выполняют своеобразные действия, которые проявляются в виде перемещения, сокращения, разгибания, расслабления волокон и возникают под влиянием сложных физиологических процессов, происходимых в человеческом теле. Одним из законов физической механики, как известно, является рычаг. Знание этого закона необходимо и для «Самбо» в целях правильного понимания взаимодействия костей, мышц, из которых первые играют роль рычагов, а последние — роль сил, действующих на эти рычаги.
«Рычаги» и «силы» в человеческом организме имеют, однако, свои особые свойства, отличные от «рычагов» и «сил», изучаемых в механике.
Механика определяет рычаг, как «твердый не растяжимый стержень, опирающийся на неподвижную точку». Рычаг имеет концы, называемые плечами, и точку опоры.
Всякий рычаг может быть подвержен действию многих сил. Но сколько бы сил ни было, они всегда сведутся к двум. Поэтому, когда идет разговор о равновесии рычага, тогда имеют в виду две силы, действующие в точке опоры противоположно друг другу и уничтожающиеся взаимным сопротивлением.
Если это равенство уничтожено, т. е. нарушено равновесие одной силы за счет другой, но сохраняется точка опоры, то мы получаем новое движение, вращение, где большая сила, приложенная к одной из точек — плечей рычага (точка называется — точкой приложения сил) произведет данное вращение. Из двух сил, действующих на рычаг, одна называется действующей силой, другая — противодействующей. Основной смысл применения рычага в человеческом теле заключается в возможности использования одной силы в ущерб другой. Из этого положения можно сделать много частных выводов. При расчете движений человеческого тела на общих законах биомеханики принято понятие о «моменте силы». Момент силы по отношению к рычагу определяется, как произведение силы в килограммометрах на плечо рычага (его длину), так как силы находятся на одной плоскости, будучи тождественны своим проекциям.
Проф. Воробьев в своем учебнике об анатомии человека приводит следующие вычисления по данному вопросу.
На рис. № 402 исследовано: «Пусть F1 — две силы, действующих на рычаг АВ системы, помещенной в плоскости рисунка № 402.
Рис. 402.
Силы проэцируются в виде линий FA и F1В. При оси, проходящей через точку О, расстояние данных сил от оси рычага измеряется перпендикулярами ОС и OD. Следовательно, момент силы F будет F.O.C. момент силы F1—FOD. Отсюда вытекает, что в случае действия рычага момент силы есть произведение самой силы на длину прилежащего ей плеча рычага (плечами рычага называются перпендикуляры ОС и OD, опущенные из точки опоры на направление сил F и F1»).
В результате вычислений получается, что действующие на данный рычаг силы обратно пропорционально прилежащи им плечам рычага. В случае состояния равновесия и неравенства плеч рычага— большой силе прилежит малое плечо рычага и обратно, большому плечу — соответственно малая сила. Например: в процессе проделывания приема «рычаг вверх на ладони», рука представляет рычаг АВ, где точка О (точка опоры) находится как раз в локтевом суставе, куда поставлена ладонь руки делающего прием, сила F находится у плеча обороняющегося (вес тела), а сила F1 приложена нападающим к кисти обороняющегося. Поэтому образованные плечи рычага АО и ОВ будут до тех пор в равновесии, а значит и не будут причинять боль в локтевом суставе, пока сила F будет равна силе F1. Как только нападающий в точке приложения сил В увеличит силу, равновесие плечей рычагов нарушится, обороняющийся получает сильную боль в суставе. Количество силы в приложении ее к точке В будет меньше, чем в точке А (вес тела), разница длины плеч рычагов АО и ОВ и сохраняет равновесие.
Величина одной и той же силы (напряжение) меняется не только в связи с длиной плеча ее рычага, но и в зависимости от угла приложения силы (напряжения) к данному рычагу. При этом могут быть три различных случая.
1) Сила образует прямой угол со своими плечами рычага, где она действует с большим напряжением, так как плечо рычага оказывается наиболее длинным. Например, в приеме «рычаг вверх на ладони».
Рис. 403.
2) Сила образует острый угол со своим плечом рычага. Так, если сила F (рис. 403) действует на рычаг АОВ, то при действии ее в перпендикулярном к рычагу направлении плечо ее рычага было бы АО, но АО > О,с, так как АО наклонна к А, в то время как ОС (плечо рычага силы F) перпендикулярно к ней. Поэтому известная часть силы, потребная на отталкивание неподвижной точки, теряется для движения точки А. Это становится очевидным, если силу F разложить на две силы: АЕ и АД, действующие на точку А по указаниям стрелкой направлениям. AD — количество силы, идущее на отталкивание неподвижной точки (из книги «Краткий учебник анатомии человека» проф. Воробьева).
Из этого видно, что при уменьшении угла, образуемого силой с плечом рычага, величина AD возрастает за счет величины АЕ; тем меньше в этом случае утилизируются силы для движения. Эта сила превращается в О в случае установки силы F параллельно своему рычагу.