Question

【题目】骨胳、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨胳绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm。求：

（1）小腿肌肉对每只脚的拉力；

（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。

Answer 1

【答案】（1）200N；（2）30W。

【解析】

（1）根据杠杆的平衡条件分析解答小腿肌肉对每只脚的拉力；

（2）小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功，根据算出小明踮脚过程中克服重力做功的功率

解：（1）由图知，动力F的力臂L1＝8cm+4cm＝12cm＝0.12m；重力的力臂L2＝8cm＝0.08m；

根据杠杆的平衡条件可得：FL1＝GL2，

则小腿肌肉对两只脚的拉力：；

则小腿肌肉对每只脚的拉力：F′＝F＝×400N＝200N；

（2）小腿肌肉对脚的拉力做的功：W拉力＝Fh＝400N×0.09m＝36J；

小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功，等于36J；

小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作，

则小明踮脚过程中克服重力做功的功率：。

答：（1）小腿肌肉对每只脚的拉力为200N；

（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率为30W。