常用的力學原理

常用的力學原理

1、力學的基本概念

力是改變一個物體靜態或動態的推力或拉力。如打球，人對球施加了力，所以力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而存在，只要有力的發生，就一定有施力物體和受力物體。如護士為病人翻身，改變卧位，則護士是施者，病人是受力者。力的大小可以用測力計來測量，在法定單位制中力的單位是牛頓，簡稱牛，符號是N。力是有方向的，如重力的方向是垂直向下；浮力的方向是豎直向上；壓力是擠壓物體的力；張力則是外拉力。力與物體相交的一點為作用點。力的大小、方向和作用點，為力的三素。

2、槓桿作用

人體活動大部分是用槓桿原理來完成的。四肢構成槓桿裝置，關節如同樞紐，肌肉的收縮為力的來源。根據槓桿作用的三個點位置的不同，將槓桿分為三類。這三個點即支點在槓桿轉動時，固定不動的點；力點為力的作用點；阻力點為承受重量的點又叫重點。

（1）第一類槓桿（平衡槓桿）：支點位於力點與阻力點之間。例如人的頭部在寰枕關節上進行後仰的活動，即屬此類。寰椎為支點，前後兩組肌肉產生的作用力分別用F1和F2表示，頭顱的重量為阻力L。F1的力矩使頭後仰，F2的力矩和L的力矩使頭前屈。當後仰和前屈的力矩相等時，頭趨於平衡。

（2）第二類槓桿（省力槓桿）：阻力點位於力點和支點之間，例如用腳尖站立時，腳尖是支點，足跟後的肌肉收縮（F）是作用力，體重（L）落在兩者之間的距骨上。這種動作屬於第二類槓桿。由於力臂較重臂長，所以用較小的力就可以支持體重，能夠省力。

（3）第三類槓桿（速度槓桿）：力點位於支點和阻力點之間，所以力臂小於阻力臂，所需的作用力較阻力大。這種槓桿雖然費力，但能換來距離較大的移動，贏得較大的運動速度。

在護理工作中用鑷子夾取用物就屬第三類槓桿。人體活動中，用手臂舉起重物時的肘關節運動，也屬這類。肘關節是支點，支占上下的肱二頭肌和肱三頭肌，其作用力分別為F1和F2，手中重物為L。由於阻力臂比力臂長，所以要克服較小的阻力，要用較大的作用力。

3． 力的分類

根據力的性質、效應的不同，力的種類很多，現僅將護理工作中最常應用的力，作簡單的解釋。

（1）壓力：受力面上所承的垂直作用力。

（2）壓強：作用力與受力面積的比值。同樣的作用力，受力面積大，則壓強小，受力面積小則壓強大。

（3）剪力：兩個距離很近，大小相等，方向相反的平行力，作用於同一物體上所引起的變形。

（4）反作用力：當人或物體施加力於周圍物體時，周圍物體就以大小相等，方向相反的力在接觸點起反作用。 如骨折病人常應用大小相等、方向相反的力牽引患肢，如對抗傷部肌肉的回縮力，以利於骨折的複位。

（5） 摩擦力：兩個相互接觸的物體，其中一個物體對於另一個物體有相對滑動傾向時，就會受到另一物體阻礙其運動的力即為磨擦力。這力的方向與相對運動的方向相反。摩擦力的大小取決於正壓力和磨擦係數的大小。乾燥、粗糙平面的摩擦係數大於平滑面的摩擦係數。增加摩擦力，可以防止滑倒。拐杖的端部加上橡皮頭，可以增加摩擦係數，使之穩定。

在護理工作中，有時需儘可能地增加摩擦力以防止滑動。如在輪椅上加閘，因閘的內面有很高的摩擦係數，使用輪閘時，增大了車輪受的正壓力，這就產生了很大的磨擦力。摩擦力越大，車輪就可越快停住。有時需要減少摩擦力，使物體比較容易地沿著一個平面移動，這就應使接觸面平滑或加滑潤油。例如病床、輪椅、推車等的輪子，應定時加潤滑油，以減少接觸面間的摩擦係數，利於使用。

4、平衡和穩定

人或物體的平衡和穩定，主要由重心、支撐面和重力線的關係而決定。

（1） 重心：一個物體的各部分都要受到地球對它的作用力即重力，重力的作用所集中的一點，就是物體的重心。

在有規則形狀的均勻物體，且質量分布也均勻的，則它的重心就在幾何中心。當物體發生形狀變化時，重心的位置也隨之變化，人體重心的位置，隨著四肢和軀幹的姿勢而改變，當人垂臂直立時，重心在骨盆的第二骶椎前約7cm處，約為站立高度的55%，男子為55~57%，如把手臂舉過頭頂，重心隨之升高，同樣如身體下蹲時重心下降，甚至吸氣時膈肌下降，重心也會下降。又如敷料罐與持物鉗罐相比，前者重心低，較後者穩定。所以穩定與人或物體的重心高低成反比。

（2）支撐面：支撐面是人或物體與地面接觸時，支持重力的面積，它可以為站立、提重或移動時，提供穩定性。擴大支撐面，可以使人物易於平衡，支撐面小，則不易平衡，所以穩定與支撐面大小成正比。

（3）重力線：重力線是重量的作用線，是自重心垂直於地面的線。人站立時，重力線通過腰齒突，髖關節之後，膝關節之前方。人體是在重力與支持力的作用下，保持動態平衡。當重力線通過支撐面時，才能保持平衡，如老年人背向前彎，重力線超越支撐面，行走時不穩定，使用拐棍後，擴大支撐面，身體的重力線在支撐面內，就增加了穩定度。如兩個體積相同的圓筒體，一個由泡沫塑料製成，另一個由鋼錠製成，當受到同樣外力作用時，泡沫塑體先倒，因其體輕，輕輕用力，就能使重力線超越支撐面，於是塑料體就倒下了。所以穩定與人或物的重量成正比。