les leviers du corps humain - Free
Biomécanique. ... L'objectif de cette étude était de montrer que cette force pouvait
dépasser le poids du sujet. On a considéré la colonne vertébrale comme une ...
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istance se situe entre le point dappui et la force motrice.
On nen trouve que très peu sinon aucun dans le système musculo-squelettique. Par contre, ils abondent dans les activités physiques.
Exemple : pour déplacer de la terre, un ouvrier va se servir dune brouette. La charge (ou résistance) à transporter se situe entre le point dappui correspondant à lessieu de la roue et la force appliquée par louvrier. Ce levier est toujours efficace, car le bras de levier de la résistance est toujours plus petit que celui de la force appliquée.
le levier inter-puissant ou inter-moteur
Ex : flexion de lavant-bras sur le bras.
F
R
La force appliquée ou la puissance motrice se situe entre le point dappui et la résistance.
Le biceps ou la force musculaire se situe à une distance de 3 cm du coude (point dappui) alors que la résistance R est à 36 cm. Le rapport de bras de levier est de 3/36 ou de 1/12 pour un AM très faible de 0,083. donc la force développée par le biceps devra être 12 fois supérieure à celle du bras de levier de la force motrice. Ainsi, on exercera toujours une force plus élevée que celle de la résistance. Ce type de levier est le plus commun dans le système musculo-squelettique.
la notion davantage
lavantage mécanique
Il va exprimer lefficacité dun levier.
Cest le rapport de longueur des bras de levier de force et de résistance.
Longueur du bras de levier F
AM =
Longueur du bras de levier R
Si AM > 1, le levier est efficace.
Si AM = 1, lefficacité du levier est nulle.
Si AM < 1, le levier est inefficace.
lavantage cinématique
Le corps humain est composé majoritairement de leviers inter-puissants ou inter-appui inefficaces.
Ce nest pas vraiment gênant car quand on doit maintenir une posture, le travail musculaire à produire est faible.
On a par contre besoin couramment de produire des mouvements rapides. Dès que lon va avoir un petit raccourcissement dun muscle que lon sollicite, cela provoque un déplacement de grande amplitude.
Lavantage cinématique exprime lamplitude du déplacement ou la rapidité du mouvement.
Longueur du bras de levier de R 1
AC = =
Longueur du bras de levier de F AM
Si AC > 1, le levier sera inefficace mais rapide.
Si AC = 1, le levier sera neutre, ni efficace, ni rapide.
Si AC < 1, le levier sera lent mais efficace.
conclusion
une application : le maintien de la tete
schéma de la tête et de la nuque.
R
P ²
±
F
L o
d
O : centre de rotation.
G : centre de gravité en avant du point d appui.
P : poids de la tête.
I : point d insertion moyen des muscles de la nuque.
F : force des muscles de la nuque qui s oppose à P.
On a donc un levier inter-appui puisque le centre de rotation se situe entre les points d application de P et de F.
R = - (P + F) = force appliquée au niveau du centre de rotation qui s oppose
à P et à F.
à l état d équilibre :
£ F = 0
£ M = 0
Or, P + F + R = 0 ( R = RP + RF )
R = - P + ( - F )
De plus, M P/O + M R/O + M F/O = 0
P . OG . sin ² + 0 - F . OI . sin ± = 0
P . OG . sin ²
F =
OI . sin ±
M . g . OG . sin ²
F =
OI . sin ±
On sait que : masse de la tête = 5 Kg
OG . sin ² = 3 cm
OI . sin ± = 4 cm
5 x 9,81 x 3
Donc F = = 36,8 N
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Exercice de synthèse :
Lorsqu une personne se penche vers l avant, la colonne vertébrale constitue un levier. Ce mouvement produit une force importante sur le disque lombo-sacré.
Lobjectif de cette étude était de montrer que cette force pouvait dépasser le poids du sujet.
On a considéré la colonne vertébrale comme une barre qui tourne autour dun pivot correspondant au sacrum. Ce sacrum exerce une force R sur la colonne.
Dautre part, on considère les muscles du dos équivalents à un seul muscle produisant une force T décrivant un angle de 12° avec lhorizontale.
W est le poids de la partie supérieure du corps. W représente 65% du poids P total.
Evaluer l intensité de T ainsi que Rx, Ry et R. Les résultats seront donnés en fonction de P (poids total).
12° T
o R w
0,6 L
0,7 L
L
R ¸ 12° T
Ry
Rx w
La personne est à l état d équilibre, donc :
R + T + W = 0
M R/O + M T/O + M W/O = 0
M R/O + M T/O + M W/O = 0
+ T . 0,7 L . sin 12° - W . 0,6 L = 0
0,6 L . W
T = or W = 0,65 P
0,7 L . sin 12°
0,6 . 0,65 P
donc, T = = 2,7 P
0,7 sin 12°
dautre part, W + R + T = 0
par projection sur laxe des abscisses :
Wx + Rx - Tx = 0
0 + Rx - Tx = 0
Rx = Tx
Rx = 2,7 . cos 12° . P
Rx = 2,64 P
Par projection sur laxe des ordonnées :
Ry + Ty - W = 0
Ry + T . sin 12° - 0,65 P = 0
Ry = 0,65 P - sin 12° . T
Ry = (0,65 - 2,7 . sin 12°) . P
Ry = 0,08 P
Daprès pythagore :
R² = Rx² + Ry²
R = Rx² + Ry²
R = (2,64 P)² + (0,08 P)²
R = 2,6412 P
Calcul de langle ¸ :
Ry 0,08 P
Tan ¸ = = 0,03
Rx 2,64 P
¸ = 1,74°
Si T diminue, alors R diminue aussi. C est pour cela que c est moins traumatisant de ramasser un objet lourd avec le dos à la verticale en fléchissant les genoux. On soulage le dernier disque lombaire.
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Chapitre n° 4 : Les leviers du corps humain.
