شرط التوازن
في كتاب «في توازن المستويات» برهن أرخميدس أن الأثقال تتوازن على مسافات تتناسب عكسيًا مع مقاديرها: F₁d₁ = F₂d₂. ويُنسب إليه قول: «أعطني موضعًا أقف عليه وسأحرّك الأرض». والفائدة الميكانيكية هي d₁/d₂؛ فما يُكسب في القوة يُخسر في المسافة، فيبقى الشغل دون تغيير.
أصناف الروافع
- الصنف الأول: نقطة الارتكاز في الوسط (الأرجوحة المتوازنة، المقص، المطرقة ذات المخلب)؛ وإيماءة الرأس على فقرة الأطلس.
- الصنف الثاني: الحمل في الوسط (فتّاحة الزجاجات، عربة اليد)؛ والوقوف على أطراف الأصابع. ويكسب دائمًا في القوة.
- الصنف الثالث: القوة في الوسط (الملقط، عيدان الأكل)؛ وثني العضلة ذات الرأسين للمرفق. ويحتاج إلى قوة أكبر لكنه يكسب في السرعة ومدى الحركة.
الميكانيكا الحيوية
يعمل معظم الجهاز العضلي الهيكلي بوصفه روافع من الصنف الثالث، فيقايض القوة بحركة سريعة وواسعة. وحمل الثقل قريبًا من الجسم يقصّر ذراع الحمل ويقلّل الإجهاد على أسفل الظهر.
انظر أيضًا: قوانين نيوتن للحركة
المراجع
- Heath, T. L. (Ed.). (1897). The Works of Archimedes. Cambridge University Press.
- Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2018). Fundamentals of Physics (11th ed.). Wiley.
- Hall, S. J. (2019). Basic Biomechanics (8th ed.). McGraw-Hill.
- Archimedes. On the Equilibrium of Planes, Book I. In T. L. Heath (Ed.), The Works of Archimedes (1897). Cambridge University Press.
- Dijksterhuis, E. J. (1987). Archimedes. Princeton University Press.