Mecanica mișcărilor în plimbare și alergare

Fig. 17. Cum se merge. Seria de poziții în mers.

Lucrurile pe care le faci de mii de ori pe zi, și zi după zi toată viața ta, ar trebui să fie lucruri despre care ai o idee foarte bună, nu-i așa? Da, vei spune. Dar este departe de a fi așa. Ia mersul și alergarea, de exemplu. Ar putea fi ceva mai familiar? Dar mă întreb câți dintre voi au o imagine clară a ceea ce facem cu adevărat când mergem și alergăm, sau despre diferența dintre cele două. Să vedem ce are de spus un fiziolog despre mers și alergare. Sunt sigur că majoritatea dintre voi veți găsi descrierea lui uimitor de nouă. Prof. Paul Bert ne spune în Lectures on Zoology:

„Să presupunem că o persoană stă într-un picior, piciorul drept, de exemplu. Să presupunem în continuare că își ridică călcâiul, în timp ce se aplecă înainte. [Când merge sau aleargă, o persoană exercită pe pământ, atunci când își împinge piciorul departe în acesta, o presiune cu aproximativ 20 kg în plus față de greutatea sa. Prin urmare, o persoană exercită o presiune mai mare asupra solului când se mișcă decât când stă în picioare.] Într-o astfel de poziție, perpendiculara de la centrul de greutate va fi în mod natural în afara bazei și persoana este obligată să cadă în față. De-abia a început să facă asta, și a aruncat rapid înainte piciorul stâng, care era suspendat până acum, pentru a-l așeza pe pământ în fața perpendicularei de la centrul de greutate. Astfel, perpendiculara ajunge să coboare prin zona câinelui prin liniile care leagă punctele de sprijin ale ambelor picioare. Echilibrul este astfel restabilit; persoana a făcut un pas înainte.

Fig. 18. Un grafic care arată cum se mișcă picioarele atunci când mergi. Linia A este piciorul stâng și linia B este piciorul drept. Secțiunile drepte arată când piciorul este pe pământ, iar curbele – când piciorul este în aer. În intervalul de timp a ambele picioare sunt pe pământ; în intervalul de timp b piciorul A este în aer și piciorul B încă pe pământ; în intervalul de timp c ambele picioare sunt din nou pe pământ. Cu cât se merge mai repede, cu atât intervalele de timp a și c devin mai scurte (comparați cu graficul „alergarea” din Fig. 20).

„Ar putea să rămână în această poziție destul de obositoare, dar dacă dorește să continue înainte, se va apleca și mai mult înainte, se va deplasa perpendiculara de la centrul de greutate în afara bazei și își va arunca din nou piciorul – cel drept de data aceasta. — înainte când este pe cale să cadă. El face astfel încă un pas înainte. Și așa mai departe, și așa mai departe. În consecință, mersul este doar o serie de căderi înainte, prevenite punctual prin aruncare, cu piciorul lăsat în urmă într-o poziție de sprijin.

„Să încercăm să ajungem la rădăcina problemei. Să presupunem că primul pas a fost deja făcut. În acest moment, piciorul drept este încă pe pământ și piciorul stâng deja îl atinge. Dacă pasul nu este foarte scurt, călcâiul drept trebuie ridicat, deoarece acest călcâi în sus este cel care îi permite să se aplece înainte și să-și schimbe echilibrul. Călcâiul piciorului stâng este primul care atinge pământul. Atunci când toată talpa stă pe sol, piciorul drept este ridicat complet și nu mai atinge solul. Între timp, piciorul stâng, care este ușor îndoit la genunchi, este îndreptat printr-o contracție a tricepsului femural pentru a deveni pentru o clipă verticală. Acest lucru permite piciorului drept pe jumătate îndoit să se deplaseze înainte fără a atinge solul. În urma mișcării corpului, călcâiul piciorului drept ajunge să atingă solul la timp pentru următorul pas înainte. Piciorul stâng, care în acest moment are doar degetele piciorului atingând solul și care este pe cale să se ridice, trece printr-o serie similară de mișcări.

Fig. 19. Cum se aleargă. Seria de poziții în alergare, care arată momentele în care ambele picioare sunt în aer

„Alergarea diferă de mers prin faptul că piciorul pe sol este îndreptat energetic printr-o contracție bruscă a mușchilor săi pentru a arunca corpul înainte, astfel încât acesta din urmă să fie complet de pe sol pentru un interval de timp foarte scurt. Apoi corpul cade din nou pentru a se odihni pe celălalt picior, care se deplasează rapid înainte în timp ce corpul este încă în aer. Astfel, alergarea constă într-o serie de sărituri de pe un picior pe altul.”

În ceea ce privește energia pe care o cheltuiește o persoană mergând de-a lungul unui trotuar orizontal, nu este deloc nulă așa cum ar putea crede unii. Cu fiecare pas făcut, centrul de greutate al corpului unei persoane în mers este ridicat cu câțiva centimetri. Un calcul arată că lucrul mecanic efectuat în mers pe o cale orizontală este de aproximativ o cincisprezeme din cea necesară pentru a ridica corpul persoanei la o înălțime echivalentă cu distanța parcursă.

Fig. 20. Un grafic care arată cum se mișcă picioarele când aleargă (comparați cu Fig. 18). Există intervale de timp (b, d și f) când ambele picioare sunt în aer. Aceasta este diferența dintre alergare și mersul pe jos.

(Traducere și adaptare de Nicolae Sfetcu din Yakov Perelman – Занимательная физика. © 2022 MultiMedia Publishing)