47 13 Newton und der Apfel maximal 700 N erzeugen (B 13.37 a). Wenn man kräftiger werden möchte, braucht man also dickere Muskeln. Dann wächst deren Querschnittsfläche und somit auch die Muskelkraft. Einem Kraftprotz sieht man daher seine Stärke schon von Weitem an. B 13.37 Wenn man den Querschnitt an der dicksten Stelle eines Muskels kennt, kann man seine Kraft abschätzen. Sehnen haben eine Zugfestigkeit von unglaublichen 7000 N pro cm2! An eine Sehne mit 1 cm2 Querschnittsfläche kannst du also 700 kg hängen, ohne dass sie reißt. Die Achillessehne (B 13.37 b), die stärkste Sehne des Körpers, kann über 10.000 N aushalten! Man könnte mit ihr also ein kleines Auto mit 1 t senkrecht in die Höhe ziehen! Weil Sehnen etwa 100-mal so viel Kraft pro Fläche aushalten, wie ein Muskel erzeugen kann, können sie sehr dünn sein. Daraus ergibt sich die bauchige Form eines Muskels. Warum ist es anstrengend, einen schweren Gegenstand ohne Bewegung bloß zu halten ( A15 )? Um die Gewichtskraft auszugleichen, müssen deine Muskeln eine gleich große Gegenkraft erzeugen (B 13.38). Und immer, wenn ein Muskel Kraft erzeugt, müssen die Myosinköpfchen hin und her kippen. Und dafür ist Energie notwendig, und deshalb ist auch Halten anstrengend. Aus diesem Grund ist auch Stehen anstrengender als Sitzen, weil dabei mehr Muskeln angespannt sind. Summe der von den Muskeln erzeugten Kräfte Gewichtskraft B 13.38 Um eine Kraft zu erzeugen, müssen die Myosinköpfchen immer hin und her wuseln – auch, wenn du dich dabei gar nicht bewegst. Das macht auch das Halten einer Position anstrengend. Knöchel und Fuß bilden einen sogenannten zweiarmigen Hebel. Es ist ähnlich wie bei einer Wippe. Das Verhältnis der Hebelarme beträgt 2,5 : 1 (B 13.39). Weil Kraft mal Kraftarm auf beiden Seiten gleich groß sein müssen, muss der Wadenmuskel die 2,5fache Kraft erzeugen, die gerade auf den Fußballen wirkt. Das sieht nach Verschwendung aus. Wenn sich aber der Wadenmuskel um 1 cm verkürzt, bewegt sich der Fußballen um 2,5 cm. Der Fuß „übersetzt“ also gewissermaßen auf Tempo – sicherlich kein Nachteil, wenn man früher dem Säbelzahntiger entkommen wollte. Ellbogen und Unterarm bilden einen einarmigen Hebel, weil sich beide Kräfte auf einer Seite des Drehpunkts befinden. Die Bizepssehne, das untere Ende des Muskels, setzt nahe dem Ellbogen an. Die Hebelarme haben ein Verhältnis von 1 zu 7 (B 13.40). In dieser Position muss der Bizeps das 7fache der Gewichtskraft aufwenden! Auch hier wird auf den ersten Blick Kraft verschwendet. Wenn sich aber der Bizeps um 1 cm verkürzt, bewegt sich der Handteller um 7 cm! Auch der Arm übersetzt auf Tempo. Beim Jagen mit dem Speer war das früher ein großer Vorteil. B 13.39 Der Fuß bildet einen sogenannten zweiarmigen Hebel, ähnlich wie eine Wippe. Der Drehpunkt ist der Knöchel. 1 2,5 B 13.40 Der Arm ist ein sogenannter einarmiger Hebel, weil sowohl die Kraft des Bizeps als auch die Gewichtskraft auf derselben Seite des Drehpunkts im Ellbogen liegen. Kurz zusammengefasst Deine Muskeln erzeugen ihre Kraft, indem sich winzige Eiweißfäden aneinander entlanghangeln. Dadurch kann sich der Muskel zusammenziehen oder einer äußeren Kraft standhalten. Ein Muskel kann etwa 70 N/cm2 an Kraft erzeugen. Weil die Sehnen aber 7000 N/ cm2 aushalten können, sind sie viel dünner als die Muskeln. Die Kraft der Muskeln wirkt im Köper über verschiedene Hebelsysteme, wodurch das Tempo erhöht werden kann. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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