الروافع

Site: Plateforme pédagogique de l'Université Sétif2
Cours: الميكانيك الحيوية
Livre: الروافع
Imprimé par: Visiteur anonyme
Date: Friday 22 November 2024, 11:08

1. تعريف الرافعة

•هي أول الآلات البسيطة التي اخترعها الإنسان، و الرافعة هي أداة تستخدم عند محور أو نقطة ارتكاز مناسبة لمضاعفة القوة

•الميكانيكية التي يمكن تطبيقها على جسم آخر، ويوصف تأثير الرافعة بالميزة الميكانيكية. والرافعة هي آلة بسيطة، ويعتقد البعض أن

•الروافع هي أول الآلات البسيطة التي تم اختراعها وتم وصف الروافع لأول مرة في عام ) 260 ق.م( بواسطة العالم اليوناني"

•أ رخميدس"

•ومن الناحية الميكانيكية الرافعة هي عبارة عن ساق متينة تتحرك حول نقطة ثابتة تسمى )نقطة الارتكاز( كما تؤثر عليها قوة ومقاومة.

  • •وهي أجسام تعتمد على محور في توازنها أو مقاومتها أو سرعة أدائها وتصنف إلى الحركات الدائرية لان لها أنصاف أقطار وهي من مصطلحات علم السكون.

•والرافعة بصورة عامة عبارة عن آلية تمكن، إما من مضاعفة شدة القوة المؤثرة على الجسم، وإما من الزيادة في مسافة تنقله.

2. مكونات الرافعة

•الرافعة هي ساق متينة ترتكز على نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز وتؤثر عليها قوة ومقاومة يؤدي نظام العتلات دوراً مهماً في حركات جسم الإنسان، حيث تعمل عظام الجسم بمثابة العتلة وتتحد نقاطها، وتتفق كل نظريات الميكانيك على أن مكونات الروافع مهما كان نوعها تتمثل في ثلاثة عناصر هي كالأتي:

•- نقطة الارتكاز : ( المحور): هو المفصل الذي يتمفصل عليه العظمتان القريبان بعضهما مع بعض .

•- القوة المؤثرة (ق): هو مدغم العضلة لأن نقطة تأثير قوة العضلة تقع في مدغم وليس في منشئها.

•- المقاومة (م): يعتمد موقعها على طبيعة تلك المقاومة ويكون اتجاهها دائما باتجاه الجذب الأرضي وهي مؤثر معيقة للحركة الجسم.

•- البعد بين المركز والقوة يسمى ذراع القوة والبعد بين المركز والمقاومة يسمى ذراع المقاومة.

3. مبدأ الروافع

•يتفق جميع المتخصصين في محال الميكانيك على أن هنالك مبدأ واجد يحكم حركة الروافغ مهما كان
•نوعها والوظيفة الحركية المنوطة بكل منها والمتمثل في أن:
•القوة في ذراعها=المقاومة في ذراعها.
•والذراع هوا لمسافة بين القوة والمقاومة وبين نقطة الارتكاز بمعنى أنه إذا ضربنا القوة في ذراعها والمقاومة في ذراعها تعطيني نفس
•الناتج مثل )القوة = 60 نيوتن وذراعها = 30 سم( )والمقاومة = 120 نيوتن وذراعها = 15 سم( إذا ضربنا القوة في ذراعها = المقاومة في ذراعها =1800 وهذا يعنى أن )القوة في ذراعها = المقاومة في ذراعها( و إن حاصل ضرب القوة أو المقاومة في ذراعها = عزم المقاومة أو القوة وأيضا هناك فوائد للروافع.

4. وظائف وأهمية الروافع

بالنظر إلى تعدد أنواع الروافع واختلاف أشكالها فإنها تعمل على تقديم الحلول وتسهيل أداء العديد من المهام والواجبات اليومية وكذا الرياضية والتي تتمثل في:
•- تكبير القوة وتوفير الجهد مثل: العتلة
•- زيادة السرعة مثل: مضرب الهوكى
•- تكبير المسافة مثل: المكنسة
•- الدقة في أداء العمل مثل: الملقاط
•- نقل القوة من مكان لآخر مثل: المكنسة

- تجنب المخاطر مثل: ماسك الفحم

5. أنواع الروافع

صنفت العتلات إلى ثلاثة أنواع وفقا للمكاسب المتحققة منها والتي تتمثل في:

•- روافع النوع الأول)رافعة التوازن( المحور في المنتصف وكل من القوة والمقاومة على طرفي الجسم

•- روافع النوع الثاني)رافعة المقاومة( المقاومة في المنتصف وكل من المحور والقوة على طرفي الجسم

•- روافع النوع الثالث )رافعة القوة( القوة في المنتصف وكل من المحور والمقاومة على طرفي الجسم

•رافعة التوازن:

•هي الروافع التي تقع نقطة ارتكازها بين القوة المؤثرة وبين المقاومة. ومن الأمثلة على هذا النوع المقص والعتلة والأرجوحة.... و لكي تبقى العتلة في حالة توازن يجب أن يتساوى ذراع القوة مع ذراع المقاومة على أساس المعادلة

السابقة.

•رافعة المقاومة:
•هي الروافع التي تقع نقطة مقاومتها بين نقطة الارتكاز والقوة المؤثرة. ومن الأمثلة على هذا النوع: كسارة الجوز،عربة الحديقة ، مفتاح القارورة.. .
•رافعة القوة:
•هي الروافع التي تقع قوتها المؤثرة بين نقطة الارتكاز والمقاومة. ومن الأمثلة على هذا النوع: الدباسة، الصنارة....
•هذا ويجب الإشارة إلى أن تحديد نوع الرافعة يرتكز على تخيل فكرة عملها، وكذا تحديد مكونات الرافعة)القوة و المقاومة ( ومحورها والتي بناءا عليها يمكن التعامل مع الرافعة التي نحن بصددها.
•رموز ومصطلحات
•القوة:يرمز لها بــ (ق) أو (ق 1) F2 ))
•المقاومة:يرمز لها بـــ (مق) أو (ق 2) F1 ))
•محور الارتكاز:يرمز له بــ (ن) R ))
•: ذراع القوة:هي المسافة بين نقطة القوة ومحور الارتكاز(ويرمز لها بــ  (ل 1 )  D2 ))
•:) ذراع المقاومة:)هي المسافة بين نقطة المقاومة ومحور الارتكاز( ويرمز لها بـ  (ل 2) (D1)
ميكانيكية الروافع التشريحية:
•في كل مرة تحرك فيها إصبعك أو يدك أو رجلك تعمل عظامك مثل الروافع ويعمل كل مفصل من مفاصلك كنقطة ارتكاز وتصل الأوتار العضلات بالعظام وعندما تنقبض العضلة يبذل الوتر قوة على العظم وقد يكون الحمل "المقاومة"شيئا ما تحاول رفعه أو جذبه. وأن جسمك بمثابة ثقل تحمله عظامك وأن معظم روافع جسمك تنتمي إلى روافع النوع الذي تقع فيه القوة بين المقاومة ونقطة الارتكاز لكن هناك أيضا في جسمك النوعين الآخرين ،بحيث تتجلى الروافع التشريحية غي الأنواع التالية:
•الروافع من النوع الأول: ( رافعة التوازن)
و التي تشبه الأرجوحة البسيطة في العمل ويمثل المرتكز النقطة ما بين الوزن والقوة والمثال الوحيد في الجسم على هذا النوع هو عمل العضلات الرقبة الخلفية مع إمالة الرأس إلى الخلف.
•الروافع من النوع الثاني :( رافعة المقا ومة )
وهذا النوع من الروافع يتميز بوجود المقاومة بين القوة ومح ور الرافعة ، وتمثل عملية رفع الكعب عن الأرض إحدى هي الأمثلة على عمل هذا النوع من الرافعات في الجسم وفيه تمثل مفاصل المشط والسلاميات مرتكز الرافعة.
•الروافع من النوع الثالث(رافعة القوة )
وهي الأكثر شيوعا في الجسم حيث تكون القوة بين الحمل والمح ور والمثل النموذجي لذلك هو عملية ثنى مفصل المرفق وتقليص عضلة العضدية لرفع الساعد واليد، وهذا وفقا لما ذكرته موسوعة جسم الإنسان الشاملة.
وبصورة عامة العامل الأول لحركتنا هو وجود العضلات لدينا، فتُمَكِّّنا بنية العضلات الهيكلية من الانقباض بسبب الدفعات العصبية جاذبة معها جزء من الهيكل العظمى في اتجاه تقلصها ومسببة الحركة، والحركة الناتجة عن انقباض عضلة معينة أو مجموعة عضلات يمكن عكسها بمضاداتها .
•الحركات الجسدية في مجملها عبارة عن تطبيقات لمبادئ ميكانيكا الروافع، وهى التي تنقل القوة المسلطة على موقع من ذراع الرافعة عبر مرتكز ما أو “نقطة ارتكاز” إلى حمل أو وزن في موقع آخر منها، وفى الجسم تعمل العظام كروافع والمفاصل كمرتكزات لتحريك أي جزء من الجسم، والتي يجب أخدها بعين الاعتبار خلال دراستنا وتحليلنا لمختلف الأوضاع التي يتخذها الجهاز الحركي خلال مختلف الأداءات الحركية الرياضية . 

6. تطبيقات روافع الجسم خلال الأداء الحركي

•العتلة من النوع الأول:
لاتوجد في جسم الإنسان لأنها عتلة محورها على العظم نفسه أي لايوجد عظم مثقوب من المنتصف
العتلة من النوع الثاني:
موجود فقط في عضلات القدم ويعتمد ذلك على موقع الاتزان.
- جميع العضلات في جسم الإنسان تعمل مع العظام عتلات من النوع الثالث أي ان ذراع القوة فيها قصيرة فهي عتلة المدى الحركي أو عتلة السرعة. ورغم ذلك فمن الممكن تفسير بعض الظواهر بناءا على العتلة من النوع الأول ففي رمي المطرقة يمكن اعتبار القدم مركز العتلة والسلك مع الثقل مقاومة أما الجزء المتبقي للجسم بعد القدم تعد بمثابة القوة ويلاحظ ان العزم المتولد على مفاصل القدم هي التي ستتأثر بأي خلل في الاتزان ولان العتلات تتعلق بالاتزان فان الحركات
التي تتطلب الاتزان هي حركات يمكن تفسيرها وفقا لقوانين العتلات، كما يمكن إيجاد مركز ثقل الجسم وفقا للعتلة من النوع الأول

إحدى نماذج الروافع خلال فعالية رمي المطرقة

نماذج للروافع ومكوناتها خلال الأداء الحركي

•مثال: أحسب مقدار القوة الضرورية اللازمة للتغلب على مقاومة وزنها 500 نيوتن تبعد عن محور الدوران 5 قدم علما أن بعد نقطة تأثير القوة هو 10 قدم ؟

•ذراعها × ذراعها = المقاومة × القوة

•س ˟10 = 500˟5

•10 س = 2500

•10 س= 2500 = 250 نيوتن مقدار القوة المطلوبة.