関節と筋肉のてこについて  筋肉とてこの原理!?

今日は筋肉とてこの原理について記事を書いていきます。
人の体において、骨格筋が収縮し、歩く・持ち上げるなど動作が生じるとき、全ての筋肉と関節の働きは「てこの原理」に当てはめて考えることが出来ます。
普段の日常動作において無意識に行なっている動作が、てこの原理に当てはめて考えて見ると理にかなっているものであったり、逆にてこの原理を理解することでパフォーマンス改善に繋がることもあります。
今日は、骨格筋と関節をてこの原理に当てはめて考えてみましょう。
そもそも「てこ」とは、レバーにかけられた力(力点)によって回転軸(支点)を中心に回転運動が生じる(作用点)状態のことを言います。私たちの体では骨・関節・筋がそれぞれ、力点・支点・作用点の役割を果たしています。
「てこ」は力点・支点・作用点の位置関係により、3つに分類されます。
第1のてこ
力点と作用点の間に支点があるてこ。シーソーやハサミにみられます。人体においては首の伸展や、フレンチプレスで上腕三頭筋が伸展するときにみられます。
第2のてこ
第1のてこから、作用点と支点の位置が入れ替わったのが第2のてこです。このてこは、力点での力が小さくても、比較的大きな力を作用点で発揮できるのが特徴です。一輪の荷押し車や六角レンチがこの類のてこの力を利用しています。人体においては、爪先立ちの時の足底や、腕立て伏せの時の肘関節などです。
第3のてこ
第2のてこの作用点と力点が入れ替わったのが、第3のてこです。このてこは、作用点の可動域が大きい代わりにパワーが必要になるのが特徴です。人体においてはこの第3のてこが主流です。このてこによって肘関節・膝関節・股関節の大きな動作は生じています。ボートの上でオールをこぐ動作がこのてこに該当ます。肘関節の屈曲・腸腰筋による股関節の屈曲などが第3のてこに該当します。
てこにおいて、少し専門的な話になりますが
フォースアーム…支点から力点までの距離
レジスタンスアーム…支点から作用点までの距離
といいます。支点から力点までの距離であるフォースアームが長くなるほど、物を動かすときに必要な力は少なく済みます。しかし、骨格筋と関節において作られるてこでは、ほとんどの場合フォースアームが短く、レジスタンスアームが長い構造になっています。関節が動作を起こす時は筋肉が大きな仕事をしているのです。
逆にこれは、筋肉が大きな力を発揮することで作用点でより多い移動距離を生じることができるというメリットでもあります。
トレーニング動作で考えて見ると、同じ重量でアームカールをする場合でも前腕の長さ(すなわちレジスタンスアーム)が長い人の方が上腕二頭筋は強い力を発揮しているという事になります。他人のトレーニングを単純に重量で比べる事ができない要因のうちの一つです。
このように、トレーニング動作に力学的な視点を取り入れて見ると、なぜこの種目は重量が扱いやすいのか?などの疑問のヒントになります。

てこの原理を用いて、論理的にトレーニングするのも、モチベーションアップの一つになりますね。

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