文／露

小朋友們有照顧過弟弟妹妹的經驗嗎？從小嬰兒呱呱墜地，還沒學會說話以前，便會使勁地揮舞著小手小腳，那拳打腳踢的模樣，可愛極了！快滿周歲，開始吃副食品時，也是他們練習咀嚼、熟悉咬合動作的時期。稍微長大一點，學會爬行、學會走路、學會跑步，甚至騎腳踏車、體驗各種體能運動……這些我們熟能生巧的肢體動作，都跟轉動、支點、力矩習習相關。我們已經習得了力矩的基本原理與生活應用，現在要來告訴大家，其實我們從牙牙學語以前，就懂得運用力矩在日常生活裡了！

生物機制  有扭轉力

力矩其實存在於各種會動的生物體內，從最細微的細菌身上就有這種機制：帶有鞭毛這種結構的菌蟲，藉由鞭毛鈎將鞭毛與細菌的基體連接起來。鞭毛就像螺旋槳、鞭毛鈎好比活動的關節，這兩者與基體的和諧運作之下，像旋轉馬達一般，推動著細菌前進。

而我們身旁會走動跑跳的生物，其身上也存在著力矩結構，比較容易想像的，是有骨骼與關節的動物，大多是利用肌肉來帶動它們運作。最讓我們理解，也與我們最貼近的，不外乎是我們自己身上的結構，小朋友們可以試著從頭到腳，檢視自己身上有幾個力矩的結構？

人體力矩  從頭到腳

我們吃飯需要咀嚼、而軀幹所連結的髖關節、大手臂，則分別帶動著 大腿、小腿、腳底板、腳趾、上手臂、下手臂、手掌、手指……這些部位當然都連結著大大小小的關節，以便於轉動與改變運動方向。我們進食轉化成能量，儲存在肌肉中，肌肉再連結著肌腱與韌帶，並帶動骨骼與關節的作動，這是最基本的：施力在力臂上所造成的力矩。

人體的運動當然沒有這麼單純，還有一個重要的關鍵，便是「平衡」，走路、跑步等動作，對我們來說已經習以為常，所以自然而然把平衡感運用得當。但對於極限運動或專業的競賽者來說，除了控制身體的力矩外，動態平衡的拿捏也是訓練項目之一。我們的身體受到高敏感的神經系統支配，以便在活動中保持動態平衡，也保護身體、預防跌倒。有趣的是，運動員在進行高低起伏等障礙訓練，例如各種凹凸不平的岩石上跑跳時，為了維持效率，大腿力矩的變化量不大，而是藉由腳底板的靈活運作來適應起伏的地面、保持平衡穩定。人體的這種控制機制，是不是很神奇啊！