常用的力學(xué)原理

1、力學(xué)的基本概念

    力是改變一個物體靜態(tài)或動態(tài)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(fā)生，就一定有施力物體和受力物體。如護士為病人翻身，改變臥位，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、杠桿作用

    人體活動大部分是用杠桿原理來完成的。四肢構(gòu)成杠桿裝置，關(guān)節(jié)如同樞紐，肌肉的收縮為力的來源。根據(jù)杠桿作用的三個點位置的不同，將杠桿分為三類。這三個點即支點在杠桿轉(zhuǎn)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）第一類杠桿（平衡杠桿）：支點位于力點與阻力點之間。例如人的頭部在寰枕關(guān)節(jié)上進行后仰的活動，即屬此類。寰椎為支點，前后兩組肌肉產(chǎn)生的作用力分別用F1和F2表示，頭顱的重量為阻力L。F1的力矩使頭后仰，F2的力矩和L的力矩使頭前屈。當(dāng)后仰和前屈的力矩相等時，頭趨于平衡。

    （2）第二類杠桿（省力杠桿）：阻力點位于力點和支點之間，例如用腳尖站立時，腳尖是支點，足跟后的肌肉收縮（F）是作用力，體重（L）落在兩者之間的距骨上。這種動作屬于第二類杠桿。由于力臂較重臂長，所以用較小的力就可以支持體重，能夠省力。

    （3）第三類杠桿（速度杠桿）：力點位于支點和阻力點之間，所以力臂小于阻力臂，所需的作用力較阻力大。這種杠桿雖然費力，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杠桿。人體活動中，用手臂舉起重物時的肘關(guān)節(jié)運動，也屬這類。肘關(guān)節(jié)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。由于阻力臂比力臂長，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(jù)力的性質(zhì)、效應(yīng)的不同，力的種類很多，現(xiàn)僅將護理工作中最常應(yīng)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，作用于同一物體上所引起的變形。

（4）反作用力：當(dāng)人或物體施加力于周圍物體時，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(yīng)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，以利于骨折的復(fù)位。

（5）  摩擦力：兩個相互接觸的物體，其中一個物體對于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。摩擦力的大小取決于正壓力和磨擦系數(shù)的大小。干燥、粗糙平面的摩擦系數(shù)大于平滑面的摩擦系數(shù)。增加摩擦力，可以防止滑倒。拐杖的端部加上橡皮頭，可以增加摩擦系數(shù)，使之穩(wěn)定。

    在護理工作中，有時需盡可能地增加摩擦力以防止滑動。如在輪椅上加閘，因閘的內(nèi)面有很高的摩擦系數(shù)，使用輪閘時，增大了車輪受的正壓力，這就產(chǎn)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(yīng)使接觸面平滑或加滑潤油。例如病床、輪椅、推車等的輪子，應(yīng)定時加潤滑油，以減少接觸面間的摩擦系數(shù)，利于使用。

    4、平衡和穩(wěn)定

    人或物體的平衡和穩(wěn)定，主要由重心、支撐面和重力線的關(guān)系而決定。

    （1） 重心：一個物體的各部分都要受到地球?qū)λ淖饔昧粗亓?，重力的作用所集中的一點，就是物體的重心。

    在有規(guī)則形狀的均勻物體，且質(zhì)量分布也均勻的，則它的重心就在幾何中心。當(dāng)物體發(fā)生形狀變化時，重心的位置也隨之變化，人體重心的位置，隨著四肢和軀干的姿勢而改變，當(dāng)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，較后者穩(wěn)定。所以穩(wěn)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(wěn)定性。擴大支撐面，可以使人物易于平衡，支撐面小，則不易平衡，所以穩(wěn)定與支撐面大小成正比。

    （3）重力線：重力線是重量的作用線，是自重心垂直于地面的線。人站立時，重力線通過腰齒突，髖關(guān)節(jié)之后，膝關(guān)節(jié)之前方。人體是在重力與支持力的作用下，保持動態(tài)平衡。當(dāng)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(wěn)定，使用拐棍后，擴大支撐面，身體的重力線在支撐面內(nèi)，就增加了穩(wěn)定度。如兩個體積相同的圓筒體，一個由泡沫塑料制成，另一個由鋼錠制成，當(dāng)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，于是塑料體就倒下了。所以穩(wěn)定與人或物的重量成正比。