К теме Простые механизмы

Почему человеческая рука представляет собой столь совершенный рычаг?
На первый взгляд этот рычаг может, напротив, показаться несовершенным.
Он изображен на рисунке:
Под действием силы двуглавой мышцы F рычаг-рука поднимает груз, находящийся на
ладони. Точка приложения силы F находится на расстоянии ОВ=3 см от точки опоры (от
локтевого сустава), а точка приложения силы Р – на расстоянии ОС= 30 см. Условие
равновесия для данного рычага имеет вид:
F·ОВ=Р·ОС.
Отсюда следует, что F= Р·ОС/ОВ =10Р. Таким образом, чтобы удержать груз,
необходимо усилие мышцы в 10 раз превышающее силу тяжести груза. Не говорит ли
это о несовершенстве руки? Наоборот, устройство руки-рычага является весьма
совершенным.То, что мы проигрываем здесь в силе не имеет особого значения, - мышца
обладает достаточно большой силой. Зато очень важно то, что проигрывая в силе, мы
выигрываем в других отношениях. Небольшое сокращение длины мышцы позволяет в
данном случае осуществить значительное перемещение ладони с грузом (мы можем
даже поднять груз к плечу). Кроме того, мы выигрываем в скорости перемещения.
Мышцы не могут очень быстро сокращаться, к счастью, при таком рычаге этого и не
требуется: скорость перемещения ладони с грузом оказывается в 10 раз больше
скорости сокращения мышцы. Итак, проигрывая в 10 раз в силе, мы выигрываем в 10
раз в длине и скорости перемещения груза.
Вообразим, что мышца была бы прикреплена, например, в середине лучевой кости в
точке D. Такой рычаг позволил бы нам поднимать и удерживать груз в 5 раз более
тяжелые грузы. Но мы бы в 5 раз проигрывали в высоте и скорости подъема. Если
сейчас мы можем поднять груз за одну пятую секунды, то в рассматриваемом случае
для этого потребовалась бы целая секунда. К тому же какими уродливыми стали бы
наши конечности! Кому нужен выигрыш в силе, если он достигается ценой утраты
подвижности, свободы перемещений, изящности строения тела? Именно поэтому
природа предпочла проиграть в силе, наши конечности оказались столь совершенными
рычагами.
(Л.В.Тарасов. Физика в природе)