猜猜一只胳膊能举起多重的物体?假设是10千克吧。那你觉得这个质量就是你手臂肌肉能承受的最大力量了吗?其实远非如此,你的肱二头肌力量就比这个强得多了。如图27所示,这就是肱二头肌在工作时的样子。这条肌肉附着在前臂骨的杠杆支点附近,而举起的重物却作用在这个活动杠杆的另一端。从重物到支点即关节的距离,大约是肱二头肌末端到支点距离的8倍。这意味着,如果我们举起10千克的重物,那我们的肱二头肌会产生8倍的拉力,也就是说,我们的肌肉可以举起80千克的质量。
毫不夸张地说,每个人都比他自己想象的要有力量得多。或者说,一个人的肌肉力量比我们平常所表现出的力量要强大很多。
那这样的身体构造是合理的吗?感觉不太合理,那么多力量好像就那样平白消失了。然而,如果你还记得力学中的“黄金法则”,你就会明白,消耗的力量会以距离的形式表现出来。在这个例子中,我们获得了速度:我们手臂的运动速度,比肌肉移动的速度快8倍。动物的肌肉排列也使它们能够灵活移动四肢,在生存竞争中,速度比力量更为重要。如果我们的身体构造不是这样,我们会像蜗牛那样慢悠悠地移动着。
图27 前臂C充当杠杆,力作用在点I上,杠杆的支点在点O,重物R作用于手指B点。BO的长度大约是IO的8倍(本图摘自17世纪佛罗伦萨学者博雷利的著作《关于动物的运动》,博雷利是第一个将力学定律应用于生理学的人)