探索俯臥撐中的物理知識

張長庚

俯臥撐是一項常見的健身運動，也是同學們必修的體育科目之一，有時還是打賭時必選的體罰方式。在做俯臥撐時，人體相當于一個杠桿，包含很多物理知識。這里考同學們一個問題：做俯臥撐時，在撐起和落下過程中，人體是省力杠桿還是費力杠桿呢？

吃過俯臥撐苦頭的同學可能馬上會說：撐起的過程最費勁兒，當然是費力杠桿了;落下的過程幾乎不需要用力，一定是省力杠桿！事實真的如此嗎？讓我們用杠桿知識來仔細分析一下吧。

俯臥撐及示意圖如圖1所示，A是人體的重心，O是腳的支點，F(xiàn)2是人體受到的重力，F(xiàn)1是地面對前臂的支持力。向上撐起的過程中，地面對前臂的支持力屬于動力，其動力臂為[l1]，人體重力屬于阻力，其阻力臂為[l2]，很顯然，動力臂大于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡公式，可知動力（支持力）小于阻力（重力），所以在撐起的過程中，人體為省力杠桿;相反，在落下的過程中，人體重力屬于動力，動力臂為[l2]，地面對前臂的支持力屬于阻力，阻力臂為[l1]，動力臂小于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡公式，可知動力（重力）大于阻力（支持力），所以在落下的過程中，人體為費力杠桿。

怎么樣？事實與我們的感覺完全相反了！

類似的情況我們擴展一下，以踮腳動作為例，依然是判斷省力杠桿與費力杠桿問題，如圖2所示。按照我們通常的感覺肯定以為踮腳時為費力杠桿，落腳時為省力杠桿。但是，只要我們畫出支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂這杠桿的五個要素，然后依據(jù)杠桿平衡條件就可以判斷出來，答案恰好是反過來的。

所以說，同學們一定要養(yǎng)成用物理知識進行嚴格的邏輯推理以及通過實驗驗證來得出答案的習慣，而不要憑感覺和想當然。