Moment obrotowy, czyli to o co nam chodzi na siłowni. Czym tak właściwie jest moment obrotowy?
Moment obrotowy jest produktem siły i ramienia momentu obrotowego.
W dużym skrócie i w uproszczony sposób:
Mo = F x d, gdzie
Mo to moment obrotowy, F siła generująca moment obrotowy, d ramię dźwigni (oporu lub siły mięśniowej). Czyli jednostką są niutonometry, Nm. Dokładnie te same, które znajdziemy na opisie wkrętarki. Czyli ze wzoru możemy wyciągnąć wnioski, które zaaplikujemy w praktykę:
Moment obrotowy możemy zwiększyć dosłownie na 3 sposoby:
- Zwiększając ciężar (musimy generować większą siłę)
- Zwiększając odległość ciężaru (zwiększając ramię)
- Zwiększając obie te wartości jednocześnie.
W treningu siłowym naszym celem jest generowanie momentu obrotowego albo zwiększając ciężar albo manewrując sprzętem – w obu przypadkach zadziałamy mięśniami mocniej.
Chyba, że nie chcemy zwiększać tego momentu obrotowego, albo inaczej – starać się go maksymalnie zmniejszać w danym boju.
I możemy pod kątem momentu obrotowego powiedzieć, że kulturystyka i trójbój to trochę wzajemne przeciwieństwa, ale tylko pod kątem ramienia dźwigni.
W kulturystyce chcemy te ramię dźwigni raczej zwiększać by uzyskać mocniejszą stymulację a w konsekwencji hipertrofię.
W trójboju widzimy różne sposoby na zmniejszenie ramienia dźwigni, jak np mocne mostki w wyciskaniu – mocny mostek zmniejsza odległość do zaliczenia boju. Zmniejszyliśmy ramię? Zmniejszyliśmy, ale o to w tym boju chodzi, aby w określonych zasadach wycisnąć jak najwięcej.
Kiedy mięsień działa i wytwarza napięcie, aby poruszyć dany segment, produkowany jest moment obrotowy w stawie, a segment poruszany jest przez dane przemieszczenie kątowe. Mięśnie, które obracają segment generują mechaniczną pracę kątową.
Możemy odróżnić pracę poszczególnych mięśni i scharakteryzować je jako: pozytywna lub negatywna.
Praca pozytywna (dodatnia) dotyczy koncentryki mięśniowej lub działań, gdzie napięcie powoduje skrócenie mięśnia. Na przykład: podczas uginania ramion (ćw na biceps), faza, gdzie łokieć napina się i przenosi ciężar w górę (skracamy mięsień) jest fazą koncentryczną.
Podczas tego ruchu, mięśnie zginaczy wykonują pracę na ciężarze.
Praca negatywna (ujemna) dotyczy ruchów ekscentrycznych lub działań, gdzie mięśnie napinają się wydłużając swoją długość. W przypadku uginania ramion, podczas fazy opuszczania ciężaru działa siła grawitacji i mięśnie zginaczy – opierając się tej sile – wykonują pracę negatywną. W tym przypadku, ciężar wykonuje pracę na mięśniach.
Moment obrotowy, moment lub moment siły – mogą być używane zamiennie (w tej tematyce).
Moment obrotowy występuje, gdy linia akcji (działania) siły działa w jakiejś odległości od osi rotacji. Wielkość momentu obrotowego jest produktem siły i prostopadłej odległości od osi rotacji do linii działania siły. Jednostką momentu obrotowego jest Nm. Moment obrotowy tworzy ruch rotacyjny obiektu wokół osi. Moment obrotowy jest wektorem, a zatem ma: wielkość i kierunek. Zasada prawej ręki określa, czy moment obrotowy jest pozytywny (niezgodny z ruchem wskazówek zegara), czy negatywny (zgodny z ruchem wskazówek zegara).
Prawa ruchu Newtona mogą być użyte i w przypadku liniowym, i obrotowym.
W przypadku ruchu obrotowego:
Prawa I – obracające ciało pozostanie w stanie jednakowego ruchu kątowego, do momentu, aż zadziała na obiekt zewnętrzny moment obrotowy.
Prawa II – zewnętrzny moment obrotowy produkować będzie przyspieszenie kątowe ciała, do którego jest proporcjonalne i w kierunku momentu obrotowego; a odwrotnie proporcjonalnie do momentu bezwładności ciała.
Prawa III – Dla każdego momentu obrotowego wywieranego przez jedno ciało na inne ciało, istnieje równy moment obrotowy, co do wielkości i przeciwnie zwrócony do ciała pierwszego.
Zazwyczaj, układ obejmujący ruch człowieka to wiele momentów obrotowych.
Aby określić działanie w stawie łokciowym, dobrze byłoby znać moment spowodowany przez mięśnie wokół stawu łokciowego. Jeśli staw łokciowy jest uznany za oś obrotu, istnieją dwa negatywne momenty obrotowe działające na układ (zgodne z ruchem wskazówek zegara). Jeden ujemny moment obrotowy jest wynikiem ciężaru przedramienia i ręki działający przez środek masy układu przedramię-ręka, inny jest wynikiem ciężaru trzymanego w ręce. Moment obrotowy dodatni jest efektem siły mięśniowej działającej przez staw łokciowy.
Momenty mięśniowe netto (pozytywne) muszą być równe dwóm momentom negatywnym, aby zaszła równowaga.
A zatem:
ΣT = 0
Tmięśnia – Tramię-ręka – Tciężaru = 0
Kompleks przedramię-ręka równa się 45 N, środek masy jest 0.15 m od stawu łokciowego.
Ciężar obciążenia to 420 N, a środek masy obciążenia jest 0.4 m od stawu łokciowego. Moment wskutek ramienia i ręki wynosi:
Tramię-ręka = 45 N x 0.15 m = 6.75 Nm
a moment wskutek ciężaru:
Tciężaru =420Nx0.4m=168Nm
Moment wskutek siły mięśniowej może być wyliczony następująco:
Tmięśnia – Tramię-ręka – Tciężaru = 0
Tmięśnia –6.75Nm–168Nm= 0
Tmięśnia = 6.75 Nm + 168 Nm
mięśnia = 174.75 Nm
Mięsień musi wykreować moment obrotowy o wartości 174.45 Nm, aby przeciwstawić się ciężarowi przedramienia, ręki oraz ciężarowi zewnętrznemu. Czyli reasumując: chodzi o momenty obrotowe. Ile możemy w treningu obliczyć? Bardzo dużo. Dzięki temu możemy poznać odpowiedzi na bardzo ciekawe pytania z zakresu obciążania tkanki, wyliczania objętości itp. Czy nazwiemy to kombinowaniem? Niekoniecznie. Szukanie odpowiedzi na różne pytania to kombinacja?
Oczywiście, że w treningu chodzi o to, żeby na niego pójść i go zrobić. Ale nauka pomaga odpowiadać nam na pytania jak go robić efektywniej.
