任务一 常用力学原理
1.杠杆作用 杠杆是利用直杆或曲杆在外力作用下能绕杆上一固定点转动的一种简单机械。杠杆的受力点称为力点，固定点称支点，克服阻力（如重力）的点称阻力点（重点）。支点到动力作用线的垂直距离称动力臂（力臂），支点到阻力作用线的垂直具体称阻力臂（重臂）。当力臂大于重臂时，可以省力；力臂小于重臂时就费力；而支点在力点和阻点之间时，可以改变力方向。
人体的活动主要与杠杆作用有关。在运动时，骨骼好比杠杆，关节是运动的支点，骨骼肌是运动的动力。它们在神经系统的调节和各系统的配合下，对身体起着保护、支持和运动的作用。根据杠杆上的力点、支点和阻力点的相互位置不同，杠杆可分为3类：平衡杠杆、省力杠杆和速度杠杆。
（1）平衡杠杆支点在动力点和阻力点之间的杠杆叫平衡杠杆。这类杠杆的动力臂与阻力臂可等长，也可不等长。例如，人的头部在寰枕关节上进行低头和仰头的动作。寰椎为支点，支点前后各有一组肌群产生作用力（F1，F2），头部重量为阻力（L）。当前部肌群产生的力（F2）与阻力（L）的力矩之和与后部肌群产生的力（F1）的力矩相等时，头部趋于平衡（图3-6）。
图3-6 头部平衡杠杆作用
（2）省力杠杆阻力点在动力点和支点之间的杠杆称省力杠杆。这类杠杆的动力臂比阻力臂长，所以省力。例如，人用足尖站立时，足尖是支点，足跟后的肌肉收缩为作用力（F），体重（L）落在两者间的距骨上。由于力臂较大，所以用较小的力就可以支撑体重（图3-7）。
图3-7 足部省力杠杆作用
（3）速度杠杆动力点在阻力点和支点之间的杠杆称速度杠杆。这类杠杆的动力臂比阻力臂短，因而费力，使用的目的在于工作方便。这类杠杆也是人体最常见的杠杆作用。例如，用手臂举起重物时的肘关节运动，肘关节是支点，手臂肌肉群（肱二头肌）的力作用于支点和重物之间，由于力矩较短，就得用较大的力，但赢得了速度和运动的范围。手臂后肌群（肱三头肌）的力和手中的重物力矩使手臂伸直，而肱二头肌的力矩使手臂向上弯曲，当两者相等时，手臂则处于平衡状态（图3-8）。
图3-8 手臂速度杠杆作用
2.摩擦力 相互接触的两物体在接触面上发生的阻碍相对滑动的力为摩擦力。摩擦力的方向与运动的方向相反。当物体有滑动的趋势但尚未滑动时，作用在物体上的摩擦力称为静摩擦力。静摩擦力与使物体发生滑动趋势的力的方向相反，它的大小与该力相同，并随力的增大而增大。当力加大到物体即将运动时，静摩擦力达到最大值，称为最大静摩擦力。物体在滑动时受到的摩擦力称为滑动摩擦力。物体在滚动时受到的摩擦力称为滚动摩擦力。最大静摩擦力和滑动摩擦力与接触面上的正压力呈正比，比例系数分别称为静摩擦系数和滑动摩擦系数，通称摩擦系数，其大小主要取决于接触面的材料、光洁程度、干湿程度和相对运动的速度等，通常与接触面的大小无关。(https://www.daowen.com)
3.平衡与稳定 为了使物体保持平衡，必须使作用于物体的一切外力相互平衡，即通过物体重心的各力的总和（合力）应等于零，并且不通过物体重心的各力矩的总和也等于零。人体局部平衡是整个人体平衡中不可缺少的一部分，而整个人体平衡也是通过各个平衡来实现的。物体或人体的平衡与稳定，是由其重量、支撑面的大小、重心的高低及重力线和支撑面边缘之间的距离决定的。
（1）物体的重量与稳定性呈正比：物体重量越大，稳定性越高。推倒一个较重物体所用的力比推倒一个较轻物体所用的力要大。例如，在护理操作中，把患者移到较轻的椅子上时，应注意用其他的力量支撑椅子，如扶住椅子的靠背或将椅子靠墙。
（2）支撑面的大小与稳定性呈正比：支撑面是人或物体与地面接触的各支点的表面构成的，并且包括各支点之间的表面积。各支点之间的距离越大，物体的支撑面积越大。支撑面小，则需付出较大的肌肉拉力，以保持平衡稳定。例如，用一只脚站立时，为了维持人体平衡稳定，肌肉必须用较大的拉力。扩大支撑面可以增加人或物体的稳定性，例如人体平卧位比侧卧位稳定；老年人站立或行走时，用手杖扩大支撑面，可增加稳定性。
（3）物体的重心高度与稳定性呈反比：当物体的组成成分均匀时，重心位于它的几何中心。如物体的形状发生改变时，重心的位置也会随之变化。人体重心的位置随着躯干和四肢的姿势改变而改变。例如，人体在直立两臂下垂时，重心位于骨盆的第2骶椎前约7 cm处（图3-9）；如把手臂举过头顶，重心随之升高；当身体下蹲时，重心下降；甚至吸气时膈肌下降，重心也会下降。人或物体的重心越低，稳定性越高。
图3-9 人体直立时重心在骨盆中部
重力线必须通过支撑面才能保持人或物体的稳定；竖直向下的重力与竖直向上的支持力，两者大小相等、方向相反且作用在一条直线上，即处于平衡状态。人体只有在重力线通过支撑面时，才能保持动态平衡。例如，当人从椅子上站起时，应该先将身体向前倾，一只脚向后移，使重力线落在扩大的支撑面内，这样可以平稳地站起来（图3-10）。如果重力线落在支撑面外，人体重量将会产生一个破坏力矩，使人易于倾倒。
图3-10 人体从坐位变立位时重力线的改变
反馈与思考
当你在临床护理工作中，需要搬运患者、提举重物时，会如何考虑采用合适的姿势达到事半功倍的效果？