Das Messen des Drehmoments, das von den Muskeln ausgeübt wird, ist für viele Aspekte der Rehabilitation, des industriellen Designs, der Ergonomie und der sportlichen Spitzenleistung von grundlegender Bedeutung. Zum Beispiel entwerfen Entwickler von medizinischen Geräten für Senioren Geräte, die für ihren Betrieb wenig Drehmoment benötigen, während Konstrukteure von Trainingsgeräten erwarten, dass ihre Benutzer einen großen Teil davon erzeugen. Das Muskelmoment selbst ist jedoch für Nichtspezialisten schwierig zu definieren und zu quantifizieren.
Über Drehmoment
Die meisten Menschen sind vertraut mit Drehmoment als Begriff, wenn nicht unbedingt als Konzept. Konkurrierende Autohersteller trompeten das Drehmoment ihrer Pickup-Trucks in Fuß-Pfunde, und die meisten Fahrer verstehen die Notwendigkeit, niedrige Ausrüstung für besseres Drehmoment zu verwenden, wenn sie versuchen, das Auto von einer Schneewehe zu befreien. Dies vermittelt jedoch nichts über die grundlegende Eigenschaft des Drehmoments. Drehmoment ist in seiner einfachsten Definition die Anwendung von Kraft auf ein Objekt auf einer Achse. Dies könnte bedeuten, dass das Getriebe Ihres Fahrzeugs die Reifen dreht oder Ihre eigenen Arme einen Steckschlüssel drehen, um eine Mutter zu lösen.
Muskel-Drehmoment definieren
Muskelmoment folgt dem gleichen Grundnormal, aber es wird durch die Physiologie des Körpers kompliziert. Die Grundkraft kommt von einer Gruppe von Muskeln, die schieben oder ziehen kann. Die Achse in der Gleichung ist das Gelenk, das von den Muskeln gesteuert wird. Ein dritter Faktor in der Berechnung ist die Länge der betroffenen Gliedmaße oder Muskelgruppe, die die Hebelwirkung bestimmt, die verwendet wird, um die Kraft anzuwenden. Alle diese Faktoren spielen bei der Berechnung des Muskelmoments eine Rolle. Die Grundmathematik wird durch die Tatsache kompliziert, dass einige Muskeln drücken, während andere ziehen, und dass menschliche Gelenke in drei Dimensionen statt zwei arbeiten.
Muskelmoment berechnen
Das Muskelmoment wird durch die Wechselwirkung dieser drei Faktoren berechnet. Die erste ist die tatsächliche Kraft, die von den Muskeln selbst erzeugt wird. Zweitens ist die Länge der Gliedmaße oder Muskelgruppe, die die Kraft anwendet, welche bestimmt, wie viel Hebelkraft angewendet werden kann. Diese Messung wird in der Physiologie und Biomechanik als "Momentarm" bezeichnet. Der dritte Faktor ist der Winkel, den der Hebelarm und das Gelenk zum Zeitpunkt der Krafteinwirkung bilden. Muskeldrehmoment ist dann die Kraft, die von den Muskeln durch einen Momentenarm gegebener Länge in einem bestimmten Winkel zum Gelenk ausgeübt wird.
Mathematische Komplikationen
Die tatsächliche Berechnung des Muskelmoments kann wesentlich komplizierter sein. Zu Beginn ändert sich der Winkel zum Gelenk sehr oft während der Bewegung, die das Drehmoment erzeugt. Zweitens ist die Drehung des Gelenks möglicherweise nicht flach, sondern dreidimensional, so wie es ist, wenn ein Werfer einen Baseball wirft. Drittens kann sich die Länge des Momentenarms während einiger Bewegungen ändern, wenn sich die relevanten Muskeln zusammenziehen. Die notwendige Mathematik zur genauen Berechnung des Muskelmoments liegt außerhalb des Bereichs der Durchschnittsperson, aber Spezialisten können in der Regel ein genaues Maß in Fuß-Pfund oder Newton-Metern erreichen.
