Сила м'яз

Спостерігаючи роботу мурахи, часом задаєш собі головоломне завдання: звідки у цієї комахи береться така сила м'яз, щоб без видимої напруги витягувати вантаж у десять разів важчий за неї? Це рівноцінно людині, яка біжить і тримає на плечах, наприклад, піаніно - адже, відношення вантажу до ваги тіла у мурахи приблизно таке саме. Виходить, що мураха відносно сильніша за людину?

Щоб розібратися у співвідношенні сил комахи та людини, а також, якою є їхня сила м'язів, треба закликати на допомогу геометрію. При цьому живий м'яз віддалено можна порівняти з пружним шнурком; тільки скорочення його засноване не на пружності, а на інших причинах, і проявляється під впливом нервового збудження, а у фізіологічному досліді від прикладання електричного струму безпосередньо до м'яза. У лабораторії такі досліди були зроблені на м'язах жаби, оскільки м'язи холоднокровних тварин довго зберігають свої життєві характеристики.

Для цього м'яз задньої лапи жаби підвішували на верстаті, а крізь сухожилля протягали гачок, на який чіпляли гирю. Якщо до м'яза торкнутися дротом, який йде від гальванічного елемента, то він миттєво скоротиться, піднімаючи вантаж. Поступовим накладенням додаткових різноваг легко визначається максимальна підйомна сила м'язів. Якщо зв'язати по довжині два, три, чотири однакових м'яз і почати дратувати їх одразу, то підйомна сила м'язів зросте і вантаж підніметься на велику висоту, відповідну до сумування укорочень окремих м'язів.

Виявляється, якщо зв'язати два, три, чотири м'язи в пучок, або якби м'язи між собою зрослися, то вся система при роздратуванні підніматиме і в відповідне число разів більший вантаж. Тому підйомна сила м'язів залежить не від довжини чи загальної маси, а лише від товщини їх, тобто поперечного перерізу.

Уявімо двох геометрично подібних тварин: початкове і вдвічі збільшене у всіх лінійних вимірах. У другого об'єм і вага всього тіла, а також кожного з його органів, буде в 8 разів більша, але поперечний переріз м'язів лише в 4 рази більшим. Виявляється, сила м'язів, у міру того, як тварина розростається до подвійної довжини і вісімної ваги, збільшується лише в чотири рази, тобто тварина стала відносно вдвічі слабшою. На цій підставі тварина, яка втричі довша, виявлялася б відносно втричі слабшою, і т.д.

Зважаючи на неоднакове наростання об'єму і ваги тварини, пояснюється, чому сила м'язів комахи відносно більша, ніж у людини. Мурахи можуть тягнути тягарі, які в 30, в 40 разів перевершують вагу їх тіла, тоді як людина в змозі тягнути нормально лише близько 9/10, а кінь ще менше, а саме 7/10 своєї ваги.