MATE

sur la tige montante de l'appareil.

A l’aide de cet appareil ingénieux, on note que si le muscle est chargé d’un poids de 2 grammes, il se raccoureit de 23 millimètres quand on le fait contracter. Si on le charge de 10 grammes, il ne se raccoureit que de 148 millimètres. Pour des poids plus grands, le raccourcissement devient de moins en moins marqué. Avec un poids de 25 grammes, il n’est plus que de 4 millimètre. Enfin, quand le muscle est surchargé de poids considérables, le raccourcissement devient nul, et il disparaît pour toujours. Il faut remarquer que, dans ces diverses expériences, les charges

ajoutées ont, en outre, augmenté chaque fois la longueur absolue du muscle en expérience.

Les expériences précédentes mettent encore en lumière un fait important. Soit, par exemple, une fibre musculaire de longueur ab (fig. 89) dans son état naturel. On ajoute un certain poids à cette fibre, et elle s'allonge de manière à devenir ae. Si, au moment où l’on fait passer le courant, elle reprend sa longueur primitive @b, la puissance contractile a précisément fait équilibre au poids extenseur. Le poids qu'il faut ajouter au muscle pour arriver à ce résultat est la mesure de ce que M. Weber appelle la puissance d'équilibre. La puissance d'équilibre varie nécessairement avec les muscles mis en expérience, car la longueur de distension varie avec la masse musculaire, par chaque centimètre carré de section du muscle. Le poids qui fait équilibre à la puissance contractile est généralement trente fois le poids du muscle en expérience.

De ce qu’un muscle chargé d’un faible poids se raccourcit plus que le même muscle chargé de poids plus considérables, il ne faut cependant pas en inférer que le maximum de force déployée par le muscle qui se contracte correspond toujours au poids le plus faible. Ce maximum dépend aussi de la grandeur de l’allongement amené dans le muscle par le poids tenseur, et il est représenté par le rapport qui existe entre ces deux quantités. Ainsi, par exemple, dans l’expérience citée précédemment, un musele (hyoglosse de grenouille) chargé de 2 grammes, et ayant une longueur de 33%%,8, s’est raccourei de 22%,8 au moment de la contraction. Le même muscle, chargé de 10 grammes, ayant alors une longueur de 40%%,4, s’est raccourci de 18"%,3. Le même muscle, chargé de 20 grammes, et ayant une longueur de 44w%,5, s’est raccourci de 1"»,6. Le même muscle, chargé de 30 grammes, et ayant une longueur de 47m»,5, ne s’est raccourci que de 0,6. Dans le premier cas, la quantité de travail ! est représentée par 52; dans le second cas, par 483 ; dans le troisième, par 32; dans le quatrième, par 18. Il résulte de là que l’effet maximum de la contraction ne correspond ni au poids le plus faible, ni au poids le plus fort, mais, dans l'espèce, au poids moyen de 10 grammes. Ce principe est fertile en applications au travail des mo-

Fig. 89.

Ta

teurs animés.

1 La quantité de travail s'obtient en multipliant le poids soulevé (ce sont les poids ajoutés au muscle) par le chemin parcouru (le chemin parcouru, c'est le degré de raccourcissement du muscle). Ainsi, 2X25,8—52 ; 10X18,5—185; 20x1,6— 532; 50X0,6—18.

L'unité dynamique, ou kilogrammètre, est représentée par l'élévation d’un corps pesant 1 kilogramme à 1 mètre de hauteur, et, par conséquent, le grammillimètre est représenté par l'élévation d'un corps pesant À gramme à 1 millimètre de hauteur. On peut donc dire que, dans le premier cas, la force déployée par le muscle est de 51,6 granmiligetres; dans le second cas, elle est de 185 grammillimètres; dans le Honne de 52 grammillimètres; dans le quatrième, de 18 grammillimètres.

Ce qu’on appelle le déchet musculaire. — Travail utile des muscles. — Lorsqu'un muscle ou un groupe de muscles associés se contractent pour mettre en mouvement les leviers sur lesquels ils s’insèrent, jamais le résultat produit n’est égal à la force dépensée par le muscle ou par les muscles en action. La différence qui existe entre le résultat produit et la force réelle dépensée par le muscle, cette différence existe dans toute

machine, quelle qu'elle soit. Elle est due aux pertes déterminées par les résistances passives. Dans toute machine en mouvement, les résistances que doit vaincre la force motrice sont de deux espèces : les unes sont les résistances utiles, celles que la machine a pour objet de vaincre; les autres sont les résistances passives. Jamais une machine n'utilise intégralement toute la force motrice ; en d’autres termes, jamais une machine ne rend, sous forme de travail utile, tout le travail moteur initial. Plus la quantité de travail utile, comparée à une quantité donnée de la force motrice initiale, est grande, plus la machine est parfaite. Il en est absolument de même dans les phénomènes de l’action musculaire : le résultat produit n’est jamais égal à la force déployée par le muscle. La perte due aux résistances passives de la machine humaine est généralement désignée par les physiologistes sous le nom de déchet musculaire.

Le déchet musculaire, ou, ce qui est la même chose, les résistances passives, qui absorbent une partie de la puissance développée par les muscles, sont de diverses sortes. La plus générale, celle qui s’étend à tout le système, consiste dans les frottements des surfaces articulaires et dans ceux des tendons sur les coulisses de glissement. Ces frottements sont d’ailleurs, comme dans nos machines, atténués autant que possible par l’humeur synoviale, qui lubrifie les surfaces au contact.

Une autre cause de déchet musculaire, très-répandue aussi dans le système musculaire, c’est l'insertion plus ou moins oblique des fibres musculaires sur leur tendon commun. Il n’y a dans l’économie qu’un très-petit nombre de muscles à fibres parallèles aux tendons. Parmi les muscles qui se rapprochent le plus de cette disposition, tels que le biceps brachial, le demi-tendineux, etc., il n’y a même rigoureusement que les fibres qui occupent le centre du muscle qui soient parallèles au tendon. Dans un grand nombre de muscles, l'insertion oblique des fibres sur le tendon est très-prononcée, et c’est alors et surtout que cette résistance passive acquiert toute son énergie. On conçoit, en effet, que dans cette disposition, une certaine partie de la force se trouve anéantie par l'effort en sens contraire des fibres opposées. La résultante n’est donc jamais

égale à la somme des composantes.

Une autre perte de travail est due au mode d'insertion des muscles sur les leviers qu'ils doivent mouvoir. Cette insertion est généralement désavantageuse, La force, en effet, est appliquée, dans la plupart des points,

presque parallèlement aux leviers; aussi, lorsque le muscle se contracte, une grande partie de la force tend à appuyer le levier directement contre son point d'appui dans l'articulation. Il est vrai que les renflements que présentent les extrémités des os, et aussi la présence, sur la continuité des os, d’éminences plus ou moins saillantes, atténuent une partie de ces résistances ; mais elles n’en sont pas moins assez considérables. Les résistances dont nous parlons ne sont pas les mêmes à tous les moments du mouvement. Ainsi, par exemple, dans la flexion de l’avant-bras sur le bras, la direction de la force (biceps), par rapport au levier en mouvement (avant-bras), change à chaque moment et se rapproche de plus en plus de l’angle droit. La perte de travail due au mode d'insertion des tendons sur les os diminue donc à mesure que le mouvement de flexion se prononce, et, vers la fin du mouvement, il y a une plus grande quantité de travail moteur d’utilisé {. Nous pourrions multiplier presque à l'infini les exemples de ce genre.

Les diverses pièces solides (os) autour desquelles sont groupées les puissances actives (muscles) ne sont point inflexibles et inextensibles dans le sens rigoureux du mot, d’où il résulte encore une certaine dérivation de force. Il est vrai que, dans les faibles charges qu'ils supportent ordinairement, cette perte peut être négligée.

Dans les divers mouvements de la machine humaine, il y a donc une certaine quantité de force consommée, et la contraction musculaire, lorsqu’elle entre en jeu, n’est pas seulement proportionnée au éravail utile, elle l’est encore au travail résistant, expression par laquelle on désigne, en mécanique, la somme de toutes les résistances passives. C’est pour cette raison que les diverses expériences faites sur la puissance de contraction des muscles isolés (Voy. $ 237) ne sont pas absolument applicables à l’animal vivant; elles constituent seulement l’un des éléments du problème et non tout le problème. La valeur des résistances passives est d’ailleurs très-difiicile à apprécier. Elle l’est dans les machines, et, à plus forte raison, dans l’organisme animal, où les forces composantes (fibres musculaires) se trouvert associées dans des directions presque infinies.

Il peut paraitre singulier que dans la machine animale la force ne soit pas ménagée, et qu'une assez grande partie soit dépensée en pure perte. Mais tout étonnement cesse si on réfléchit qu'il y a dans le mouvement quelque chose de plus important que la force elle-même; ce quelque chose, c’est le mode du mouvement, sa vitesse, qualités subordonnées, ainsi que nous allons le voir, au genre des leviers osseux, et, par conséquent, à l’agencement des segments dont se composent les membres. La force n'avait pas besoin d’être ménagée, car elle git dans le volume des muscles ($ 237), et, grâce à la situation des muscles par rapport aux

* Remarquous, d’ailleurs, qu'en même temps aussi la contraction musculaire approche de ses limites et diminue, par conséquent, d'énergie.

leviers, ce volume peut augmenter sans nuire à l’accomplissement du mouvement.

Force mécanique de l'homme, — La force de l’homme peut être employée de bien des manières. L'homme peut, sans se déplacer, pousser ou tirer avec les mains en des sens divers; lorsqu'il agit dans le sens horizontal ou dans le sens vertical, il peut y joindre une partie du poids de son propre corps; l’homme peut également pousser ou tirer, en marchant ou en courant; il peut encore agir seulement par son poids, par exemple, lorsqu'il fait mouvoir les roues à chevilles des carrières.

La grandeur de la force que peut déployer l’homme varie beaucoup, suivant la manière dont elle est appliquée. Le travail de l’homme, ainsi d’ailleurs que la contraction musculaire, estnécessairement intermittent, et il ne peut travailler qu’à la condition de se reposer. Dans le cas contraire, il s’épuise promptement, et le travail ultérieur en souffre d'autant. Lorsque l’homme travaille d’une manière continue, il ne doit exercer à chaque instant qu’une portion de la force maximum dont il est capable. L'expérience seule peut déterminer la grandeur de la force que l’homme doit déployer, et la vitesse avec laquelle doït être mü le point où cette force est appliquée, pour produire le plus de travail possible dans une journée. L'expérience a appris que le maximum de travail que peut fournir l’homme consiste dans l’élévation successive de son corps sur les échelons d’une roue à chevilles. La quantité de travail ainsi produite est équivalente à son propre poids multiplié par la hauteur totale à laquelle son Corps aurait été élevé suivant la verticale, pendant tout le cours de la journée. On calcule qu’en agissant ainsi, un homme peut, en huit heures de travail effectif, produire dans la journée un travail équivalent à 260,000 kilogrammètres!. Lorsque la force de l’homme est appliquée de toute autre manière, lorsque, par exemple, il met en mouvement des manivelles diverses à l’aide de ses bras, il est rare que la quantité de travail produite dans le même temps s'élève au-dessus de 175,000 à 200,000 kilogrammètres.

L'homme n’applique pas toujours ses forces à un travail soutenu; il a besoin quelquefois de développer pour un instant une grande quantité de force. Il peut supporter sur ses épaules des charges considérables, mais à la condition que l’effort ne sera que d’une courte durée. L'homme

1 Le kiloërammètre, ou unité dynamique, est le travail correspondant à l'élévation d’un corps pesant 4 kilogramme à 1 metre de hauteur. Dans l'exemple que nous avons choisi, l’homme exécule dans sa journée un travail représenté par l'élévation à 1 mètre de hauteur d'un poids de 260,000 kilogrammes; ou, si l’on veut, un travail représenté par l'élévation à 260,000 mètres de hauteur d’un poids de À kilogramme ; ou, si l’on veut encore, un travail représenté par l'élévation d'un poids de 65 kilogrammes (le poids de son propre corps) à 4,000 mètres de hauteur.

produit généralement la force maximum dont il est capable lorsqu'il soulève de terre un poids placé entre les jambes, ou bien, ce qui est la même chose, lorsqu'il exerce de bas en haut une traction sur un appareil dynamométrique fixé au sol. On estime qu’un homme adulte bien constitué fait alors un effort équivalent à 150 ou 200 kilogrammes. La femme a généralement une puissance moindre.

De l'effort. — Dans le dernier exemple que nous venons de choisir, comme toutes les fois que la contraction musculaire doit surmonter une résistance même beaucoup moindre, l’homme fait effort , c’est-à-dire que le jeu des muscles se trouve favorisé par un phénomène particulier de respiration. L’effort se produit d’ailleurs dans des conditions trèsdiverses, et avec des intensités variées. L'homme fait effort lorsqu'il veut soulever des fardeaux, pousser ou tirer des corps pesants, transporter son corps d’un point à un autre par le saut. L'homme fait encore eftort pour vomir, pour aller à la garde-robe, pour chanter, pour crier, pour tousser ; la femme, pour accoucher, etc.

Lorsque l’effort va se produire, on commence par faire une inspiration profonde, généralement proportionnée au degré de la résistance à vaincre; puis les muscles expirateurs se contractent à leur tour avec énergie. Mais au moment où ces derniers muscles entrent en action, les lèvres de la glotte se rapprochent par la contraction de leurs muscles constricteurs, et le chemin de l’air se trouve fermé. Les muscles expirateurs, tendant à diminuer les divers diamètres de la poitrine, pressent sur les gaz contenus dans le poumon. La cage thoracique, pressée ainsi entre la résistance élastique des gaz contenus dans les poumons et la puissance active des muscles expirateurs, se trouve solidement fixée, et le tronc fournit un point d'appui solide aux muscles qui doivent se contracter pour surmonter la résistance.

La fixation de la cage thoracique, sur laquelle s’insèrent le plus grand nombre des muscles du tronc, et une partie des muscles des membres supérieurs, est donc ce qu'il y a de plus essentiel dans le phénomène de l'effort. La fermeture absolue de l’ouverture glottique ne s’observe que dans les efforts violents. Des efforts moins énergiques, comme ceux du chant ou de la toux, par exemple, s’opèrent manifestement sans que la glotte soit fermée, et on sait très-bien que l’homme ou les animaux auxquels on à pratiqué l’ouverture de la trachée au-dessous des cordes vocales sont encore capables d’efforts. La fixation de la cage thoracique, après une forte inspiration, est, en effet, possible encore dans une certaine mesure, quand la glotte est ouverte. L'air qui sort des pou-

1 Le rapprochement des levres de la glotte s'aperçoit très-bien chez les animaux dont on a découvert la partie supérieure du larynx, et au moment où ils font effort pour se dégager des mains de l’expérimentateur.

mons, dans une expiration normale et tranquille, met un certain temps à franchir la voie étroite du larynx pour se porter. au dehors. Lorsque les muscles expirateurs se contractent brusquement et énergiquement, la cage thoracique s'applique avec force sur les poumons, et l’air contenu dans ces organes, ne pouvant franchir instantanément le larynx, se trouve comprimé ; son ressort élastique augmente momentanément, d’où fixation, momentanée aussi, de la cage thoracique elle-même. Dans ce cas, il est vrai, la fixation est moins solide, et surtout l’effort est moins soutenu que lorsque la glotte est complétement fermée. Le mécanisme de l’effort n’en est pas moins le même. L'animal dont la trachée est ouverte peut, d’ailleurs, suppléer à la durée de l'effort par une succession de mouvements expiratoires énergiques.

L’effort consiste donc essentiellement dans la contraction énergique des muscles expirateurs et dans l’étroitesse des voies que doit parcourir l'air pour se porter au dehors. Au moment de l'effort, l’air comprimé dans les poumons sort avec bruit par la glotte, toutes les fois que celle-ci n’est pas fermée. |

Le moucher et le cracher ($ 133) sont aussi accompagnés d’une sorte d’effort. La contraction énergique des muscles expirateurs augmente le ressort élastique de l’air contenu dans les poumons, et cet air s'échappe avec force, entraînant avec lui les mucosités qui doivent être expulsées. Les voies par lesquelles doit passer l’air pour se porter au dehors sont, d’ailleurs, rétrécies alors, non plus par les lèvres de la glotte, mais plus haut, par le rapprochement préalable des lèvres (cracher), ou par le pincement du nez (moucher); ce rétrécissement augmente d’autant la tension élastique de l'air comprimé par les muscles expirateurs, et par conséquent l'intensité du courant de sortie.

L’effort, étant déterminé par la contraction soutenue des muscles expirateurs, est souvent accompagné de la sortie involontaire des matières contenues dans les réservoirs naturels, et il préside aussi, la plupart du temps, à leur expulsion normale (Voy. $ 35 et 175). Lorsque l’effort est énergique, il peut survenir des accidents graves, tels que la sortie des viscères en dehors de la cavité abdominale (hernies).

Au moment de l'effort, la circulation pulmonaire est remarquablement gènée. L'air renfermé dans le poumon, étant comprimé, oppose, en ce moment, obstacle à l’arrivée du sang dans le réseau capillaire. Celui-ci s’accumule dans le cœur droit, puis dans les veines, et, pour peu que l'effort se prolonge, les veines de la tête, du visage, du cou, des membres supérieurs, se distendent. On peut voir survenir alors des accidents hémorrhagiques du côté du cerveau, chez les individus prédisposés à l’apoplexie. L'air comprimé dans les poumons, au moment de l'effort, détermine parfois aussi la rupture des vésicules pulmonaires (emphysème).

ARTICLE III

NOTIONS SUR LA COMPOSITION DES FORCES DANS LES MOUVEMENTS DE LA LOCOMOTION.

Es

Des leviers. — Applications à l'économie animale. — On désigne sous le nom de levier une barre inflexible qui peut tourner librement autour d’un point fixe. La position du point fixe ou point d’appui, relativement à celle de la puissance appliquée au levier, et de la résistance qui lui est opposée, est très-variable.

On désigne sous le nom de bras de levier de la puissance la distance qui sépare le point d'appui du point d'application de la puissance. On désigne sous le nom de bras de levier de la résistance la distance qui sépare le point d’appui du point d’application de la résistance. Pour qu'un levier soit en équilibre, c'est-à-dire pour que la puissance fasse équilibre à la résistance, il faut que ces deux forces soient, entre elles, dans le rapport inverse de leurs bras de levier.

On distingue en mécanique trois sortes de leviers, d’après la position du point d’appui par rapport à la puissance et à la résistance.

Le levier du premier genre (Voy. fig. 90) est celui dans lequel-le point d'appui À est placé entre la résistance R Fig. 90. appliquée au point B, et la puissance Pap- A > pliquée au point C. Dans ce levier, le bras de la puissance est AC, et le bras de la résistance est AB. Le point d'appui A peut R être placé à égale distance des points B LEVIER DU PREMIER GENRE. et C, cas dans lequel, les bras de la puissance et de la résistance étant égaux, la puissance P et la résistance R doivent être égales pour maintenir le levier dans l'équilibre. Lorsqu’au contraire le point d'appui A est plus rapproché de C, comme sur la figure 90, la puissance P doit l’emporter sur la résistance R pour lui faire équilibre. Si le point d’appui A était plus rapproché de B, ce serait le contraire. En d’autres termes, et d’après le principe posé plus haut, la position d'équilibre est représentée par la proportion suivante : P : R!° AB : AC; ou, encore (le produit des extrêmes étant égal au produit des moyens dans toute proportion) PxX AC—R X AB. D'où il résulte que la puissance ou la résistance augmentent à mesure que leur bras de levier diminue, et réciproquement.

Le levier du premier genre se rencontre assez fréquemment dans l’économie animale. En ce qui concerne l’homme, on pourrait l'appeler le levier de la station. C’est dans l’équilibre de la station qu’on en trouve les plus nombreux exemples. Lorsque la tête est en équilibre sur la colonne vertébrale dans l'articulation occipito-atloïdienne (Voy. fig. 91),

Fig. 91. elle représente, en effet, un levier du premier genre, dont le point d'appui correspond à l'articulation en A. La résistance est placée sur le bras de levier AB et correspond au poids de la tête R, qui tend à tomber en avant. La puissance qui fait équilibre à la résistance est représentée, sur le bras de levier AC, par les muscles de la région postérieure du cou (le muscle grand droit postérieur de la tête P est seul conservé sur la figure 91). Lorsqu’au lieu d’être immobile sur la colonne vertébrale, la tête s'incline en avant ou en arrière, le levier qu'elle représente ne cesse pas d'’étre un levier du premier genre. Le point d’appui est toujours dans l’articulation, à condition que le mouvement se passe dans l'articulation de la tête, et que la colonne cervicale tout entière n’y prenne pas part, ce qui est le plus ordinaire; le point d'appui, dis-je, est toujours dans l'articulation occipito-atloïdienne ; seulement, la puissance et la résistance changent réciproquement de position. Dans la flexion en avant, la puissance est dans les muscles antérieurs du cou, et la résistance est représentée par la tonicité des museles de la région postérieure. Dans la flexion de la tête en arrière, au contraire, la puissance est dans les muscles postérieurs du cou, et la résistance dans le poids de la partie antérieure de la tête et dans la tonicité des muscles antérieurs du cou.

La colonne vertébrale, qui fait corps avec le bassin, et par conséquent le tronc entier, repose aussi sur les têtes des fémurs, suivant le levier du premier genre. Le point d'appui est à l’articulation ; la puissance et la résistance, qui se font équilibre, sont représentées en avant par l’action des muscles, qui tendent à fléchir le tronc en avant, et en arrière par les muscles fessiers, qui empêchent le bassin d’obéir à l’action des fléchisseurs et de tourner autour de la tête du fémur.

Dans les mouvements des membres, le levier du premier genre est assez rare chez l’homme. Il est très-fréquent chez les animaux, et surtout chez les grands quadrupèdes. On l’observe chez eux dans les mouvements d'extension des membres. La puissance correspond aux museles extenseurs, le point d'appui est à l’articulation, et la résistance est le poids du membre redressé. Le levier osseux représente chez les animaux un levier du premier genre, parce que l'extrémité de l'os sur laquelle vient s’ap-

pliquer la puissance d'extension dépasse angulairement le centre du mouvement (c’est-à-dire l'articulation), lorsque le membre est fléehi. Il est vrai que le bras de la puissance est ici assez court, car il n’est mesuré que par la distance comprise entre l'insertion du musele extenseur et le centre articulaire, c’est-à-dire par une apophyse osseuse de peu d’étendue; mais cette disposition, c’est-à-dire la brièveté du bras de la puissance par rapport à celui de la résistance, se rencontre presque partout. Elle existe au maximum dans le levier du troisième genre, le plus répandu dans les mouvements des animaux, et elle favorise singulièrement la vitesse du mouvement.

Dans les mouvements d'extension des membres chez l’homme, les extenseurs n’agissent pas, à proprement parler, sur les os à la manière de leviers du premier genre, parce que les saillies osseuses d'insertion sont loin d’être aussi prononcées chez lui que chez la plupart des animaux. Dans l'extension comme dans la flexion, les membres représentent généralement des leviers du troisième genre {.

Le levier du second genre est celui dans lequel la résistance est entre le point d'appui et la puissance ; aussi l’appelle-t-on quelquefois levier inter-résistant (Voy. fig. 92). Dans ce levier, Fig. 92. le bras de la puissance est AB : ce bras est mesuré par la distance qui sépare le point B, où est appliquée la puissance P, du point d'appui A. Le bras de la résistance est AC :

ce bras est mesuré par la distance qui sé- = pare le point C, où est appliquée la résis- LEVIER DU SECOND GENRE. tance R, du pomt d’appui A. Il est aisé de voir que, dans ce levier, le bras de la puissance est toujours plus grand que celui de la résistance: car le premier mesure toujours toute la longueur du levier, tandis que l’autre n’en est jamais qu’une fraction plus ou moins grande. Une petite force appliquée à l'extrémité du levier de la puissance peut donc faire équilibre à des résistances considérables ; et la puissance employée peut ètre d'autant moindre que la différence entre les bras de levier est plus grande. Ce levier est très-rare dans l’économie animale. Il est vrai qu’une petite force peut vaincre à son aide de grandes résistances ; mais ce que

21] el

pi >

! Cependant, à certains moments du mouvement d'extension des membres, le mode de levier se rapproche beaucoup du levier du premier genre. Ainsi, par exemple, quand l’avant-bras, fortement fléchi sur le bras, est redressé par la contraction du triceps brachial, le eubitus représente un levier du troisième genre, au commencement du mouvement, attendu que l’insertion du triceps à l’olécrane est à ce moment située du même côté du point d'appui (articulation) que la résistance (avant-bras et tonicité des fléchisseurs) ; mais au moment où l’avant-bras ne forme plus qu’un angle droit avec le bras, l’olécrane est un peu en arrière de l'articulation, le bras de la puissance se trouve transporté de l’autre côté du point d'appui, et le levier devient un levier du premier genre. Le bras de la puissance reste toujours trèscourt, d'ailleurs, relativement à celui de la résistance, et la vitesse du mouvement n’est pas sensiblement modifiée,

ce levier fait gagner en force, il le fait perdre en vitesse, et le déplacement de la résistance est toujours moindre que le chemin parcouru par la puissance. Les organes de la locomotion, au contraire, sont surtout disposés pour faire exécuter à la résistance des mouvements étendus, avec un déplacement assez faible de la puissance, c’est-à-dire avec un faible raccourcissement des muscles.

Fig. 93,

Le levier du second genre ne se rencontre guère dans la mécanique animale; mais c’est celui dont l’homme se sert le plus fréquemment dans le travail manuel. Cela se conçoit aisément, car, à l’aide de ce levier, il n’a à déployer qu’une force toujours moindre que la résistance qu'il veut vaincre. La plupart de ses instruments de travail peuvent être rattachés à ce genre de levier. La brouette, par exemple (Voy. fig. 93), est un levier dont le point d'appui est en A, à l’endroit où la roue touche le sol. La puissance P correspond au point où est appliquée la force musculaire de l’homme qui la soutient : le bras de la puissance est done mesuré par AP. La résistance R est représentée par le poids des objets placés dans la brouette; le bras de la résistance est donc mesuré par AR. Plus la distance AR sera petite par rapport à la longueur AP, et moins l’homme aura d'efforts à faire; aussi, l’ouvrier a-t-il soin de disposer le chargement dans le fond de la brouette, afin de diminuer, autant que possible, le bras de la résistance AR. Lorsque l’homme cherche à dresser contre un mur une échelle (Voy. äg. 93), dont le pied A, appuyé à terre, représente le centre des mouvements qu'il lui imprime, il développe un effort bien moindre que s’il soulevart l'échelle pour la mettre en place !, etc., ete.

1 Dans cet exemple, le point d'appui est en A. La puissance appliquée en P est représentée par la force musculaire des bras aidée du poids du corps légèrement incliné en avant. La

résistance RR est le poids de l'échelle, ou plutôt la portion du poids de l'échelle qui n’est pas supportée par le sol. Le bras de la puissance est représenté par la distance AP. Quant au bras

Le levier du deuxième genre, où la vitesse est sacrifiée à la force, ne se montre chez l’homme que dans une seule circonstance, c’est lorsqu'il soulève son propre corps, en s’élevant sur la pointe du pied. Le soulèvement du corps sur la pointe du pied a lieu, dans les mouvements de la marche, chaque fois que le pied se détache du sol. L'homme, pour soulever son propre poids, agit donc suivant le levier qui lui sert à soulever la plupart des corps pesants. Lorsque le corps est soulevé sur la pointe du pied, en eftet (Voy. fig. 94), le Fig. 94. point d'appui est en 4, sur le sol, à la jonction des métatarsiens et des phalanges; la puissance d (muscles du mollet) est appliquée en e (nous pouvons la prolonger jusqu’en € dans sa direction). Le bras de la puissance est donc représenté par ac. La résistance, c’est le poids du corps soulevé, lequel poids fait effort sur le sol dans la direction du tibia, c’est-à-dire suivant la perpendiculaire ob : b est donc le point d'application de la résistance, et ab est le bras du levier de la résistance. Or, le bras de la puissance ac étant plus long que le bras de la résistance ab, la puissance déployée par les muscles du mollet pour soulever le corps est inférieure au poids du corps lui-même.

Le levier du troisième genre (Voy. fig. 95) est celui dans lequel la puissance est placée entre le point d'appui et Fig. 95. la résistance. On l'appelle quelquefois levier inter-puissant. Dans ce levier, le bras de la résistance mesure la distance qui sépare le point d'appui À du point B, où a est appliquée la résistance R. Le bras de la R puissance mesure la distance qui sépare le LEVIER DU TROISIÈME GENRE. point d'appui A du point C, où est appliquée la puissance P. Dans ce levier, ainsi qu'on peut le voir, le bras de la résistance est toujours plus long que le bras de la puissance, d’où il résulte que la puissance doit toujours être plus grande que la résistance pour lui faire équilibre. La

de la résistance, il n’est pas représenté par la distance qui existe entre le point A et la partie moyenne de l'échelle, qui résume son poids. Le poids de l’échelle (c’est-à-dire la résistance) agit suivant la perpendiculaire au sol, et par conséquent obliquement à la direction de l’échelle. Or, dans tout levier, lorsque la force qui lui est appliquée n’est pas dirigée perpendiculairement au bras de levier, la force est mesurée par la distance qui sépare la perpendieulaire abaissée da point d'appui sur sa direction. Dans l'exemple cité, il faut donc, par la pensée, abaisser par le milieu de l’échelle une verticale. Cette ligne verticale rencontrera le sol, et la distance entre ce point de rencontre et le point A sera précisément le bras de la résistance ; or, il est aisé de voir qu'il sera moindre que celui de la puissance AP,

puissance appliquée en C étant représentée dans les leviers de l’économie animale par la contraction musculaire, l’intensité de la contraction doit donc être toujours plus considérable que la résistance à vaincre. Mais, par compensation, dans tous les mouvements du levier, le chemin parcouru par le point B est plus grand que le chemin parcouru par le point C. Aussi, ce qui est perdu en force est gagné en vitesse; et c’est là ce qui importe surtout dans les mouvements de l’animal.

Fig. 96.

Le levier du troisième genre est, de beaucoup, le plus répandu dans l’économie; c’est le levier par excellence de la locomotion ; on le trouve dans la plupart des mouvements partiels ou d’ensemble, et particulièrement dans les mouvements de flexion. En voici quelques exemples. Dans la flexion de l’avant-bras sur le bras (Voy. fig. 96), le point d'appui est dans l'articulation du coude A. La puissance P (museles fléchisseurs, représentés ici par le biceps) est appliquée au point C. Le bras de la puissance est donc mesuré par la distance qui sépare le point A du point €. La résistance est représentée par le poids de l’avant-bras. Le poids de l'avant-bras et de la main a sa résultante ou son centre de gravité vers la partie moyenne, en R. Le point d'application de la résistance correspond donc au point R, et le bras de la résistance est mesuré par la distance qui sépare le point d’appui A du point R. On concoit que la longueur du bras de la résistance augmente quand la main soulève en même temps des corps pesants, parce que le centre de gravité de l’avant-bras se trouve transporté du côté de B. Le bras de la résistance AR est toujours plus long que le bras de la puissance AC; d’où il résulte que le point R et le point B décrivent, autour du point À comme centre, des arcs de cercle beaucoup plus étendus que le point C; d’où il résulte encore que, pour un faible raccourcissement du muscle P, la main éprouve un mouvement très-étendu.

Ce que nous venons de dire pour la flexion de l’avant-bras sur le bras, nous pouvons le répéter pour la flexion de la jambe sur la cuisse (Voy. fig. 97). Dans ce mouvement, le point d'appui est dans l'articulation du genou À. La puissance P, représentée sur la figure par les muscles de la

patte d’oie (conturier, droit interne, demi-tendineux), est appliquée en C. Le bras de la puissance est done AC. La résistance est représentée par le poids de la jambe soulevée, et le bras de la résistance est mesuré par la distance qui sépare le point À du point R. De plus, on voit aussi que quand le point C, attiré par la contraction des muscles, décrit un petit arc de cercle autour du point À comme centre, le pied B, placé à l'extrémité du levier de la résistance, décrit un arc de cercle beaucoup plus étendu autour du même point A.

Fig. 97.

Dans la plupart des mouvements d'extension, les membres de l'homme se comportent aussi comme des leviers du troisième genre. Lorsqu’en effet le droit antérieur de la cuisse (continué par l'intermédiaire de la rotule et des ligaments de la rotule jusqu’à la tubérosité du tibia) se contracte pour redresser la jambe, la puissance contractile agit sur son tendon suivant la direction réfléchie du ligament rotulien; le point d'application de la puissance se trouve à la tubérosité du tibia, le point d'appui du mouvement se trouve dans l'articulation, et la résistance est encore à la jambe. Cette résistance est tantôt le poids de la jambe elle-même, comme quand nous sommes assis les jambes pendantes et que nous les étendons sur les cuisses ; tantôt, au contraire, la résistance est représentée par les muscles postérieurs de la jambe, qui luttent contre l'extension.

En résumé, que les mouvements s’accomplissent suivant le levier du premier genre ou suivant celui du troisième genre, ce qu'il y a de plus remarquable et de plus général, dans les mouvements des leviers osseux de l’homme ou des animaux, c’est la longueur du bras de la résistance, comparée à la brièveté du bras de la puissance.

Remarquons encore que la direction suivant laquelle la puissance agit sur le bras de levier doit être prise en grande considération dans le mouvement. Quand la direction de la force est perpendiculaire au levier qu'elle doit mouvoir, elle est le plus favorablement disposée : à mesure que sa direction devient plus oblique par rapport au bras de levier, l'effet produit diminuant de plus en plus, la puissance doit augmenter de plus

en plus pour continuer à faire équilibre à la résistance. Soit, par exemple, un levier ABC (Voy. fig. 98), dont le centre de mouvement est en A. La force P, appliquée perpendiculairement au point C, fait équilibre à la résistance R, appliquée au point B; mais si la puissance P est détournée de la perpendiculaire, si elle agit dans la direction CP’, elle ne fera plus équilibre à la résistance R, ou bien il faudra, pour maintenir l’équilibre, qu’elle augmente d'intensité. À mesure que la force CP se rapprochera de CD, la plus grande partie de l'effort qu’elle exerce sera détruite dans le point d'appui; et enfin, si elle agissait suivant CD, toute la force serait consommée en À.

Fig. 98.

Or, pour peu qu'on réfléchisse aux mouvements de flexion ou d’extension des membres, on s'aperçoit que la puissance musculaire n’agit suivant la perpendiculaire aux leviers qui doivent être mus que dans certains moments du mouvement. Lorsque commence la flexion de l’avantbras sur le bras, la puissance musculaire représentée par le biceps est loin d’être perpendiculaire au radius ; elle est, au contraire, très-oblique. Elle ne lui devient perpendiculaire que plus tard. Dans les mouvements de flexion, le mouvement est, en général, d’autant plus favorisé que les muscles arrivent vers leur limite de contraction. Dans les mouvements d'extension, la puissance agit, pendant toute la durée du mouvement, suivant une direction oblique, voisine de la parallèle au levier. Voilà pourquoi, sans doute, la force des extenseurs l’emporte sur celle des fléchisseurs. Le poids des premiers, comparé à celui des seconds, est, en effet, comme 141 : 5. Leur force absolue est donc le double de celle des fléchisseurs (Voy. S 237).

Nous avons vu précédemment que les extrémités renflées des os ont pour effet de diminuer l’obliquité de la puissance sur les leviers. Ce serait, par conséquent, se faire une idée fausse de la direction réelle de la puissance musculaire par rapport aux os qu’elle met en mouvement, que de l'apprécier suivant la direction du corps charnu des muscles. Le tendon d'insertion, alors même qu'il ne décrit autour du renflement articulaire qu'un arc de cercle de peu d’étendue, change la direction définitive de la puissance, au point d'application, d’une quantité bien plus grande qu'on ne serait tenté de le penser au premier abord.

Centre de gravité du corps humain. — La pesanteur agit verticalement de haut en bas sur tous les corps ; en d’autres termes, tous les corps sont pesants. Les poids des différentes molécules, dont l’ensemble constitue les corps, représentent donc autant de forces agissant suivant la verticale. Ces forces sont sensiblement parallèles les unes aux autres, et ont en conséquence une résultante commune. Le point du corps qui résume toutes ces forces différentes, ou, autrement dit, le point d’application de la résultante, se nomme le centre de gravité de ce corps. Tout corps soutenu par son centre de gravité est nécessairement en équilibre. Lorsque le corps repose sur une surface ou sur un plan, il est en équilibre toutes les fois que la verticale qui passe par son centre de gravité tombe perpendiculairement sur sa base de sustentation.

L'homme n’est en équilibre qu'autant que la verticale qui passe par son centre de gravité tombe dans la base de sustentation représentée par les pieds, ou dans le parallélogramme construit aux limites de ses pieds, lorsque ceux-ci sont écartés.

Le centre de gravité de l’homme doit être pris en grande considération dans la station et dans les mouvements de la locomotion : de sa position, en effet, résulte l’équilibre ou la chute du corps.

La détermination expérimentale du centre de gravité n'offre pas de sérieuses diflicultés. Si nous partageons le corps de l’homme (supposé debout) par un plan idéal perpendiculaire, qui le divise en deux parties égales, l’une droite, l’autre gauche, nous pouvons admettre que chacune de ces parties a sensiblement le même poids.

Le centre de gravité du corps humain oc- de cupe donc ce plan. Si, maintenant, ainsi que (hi. Gr l’a fait Borelli, on place l’homme sur une surface horizontale mobile, à la manière d’une balance (Voy. fig. 99), on constate que

Fig. 100.

Fig. 99,

le corps se maintient en équilibre lorsque le plan vertical qui passe par le point d’appui de l’appareil divise en même temps la dernière vertèbre lombaire, à peu près par sa partie moyenne. Il en résulte que le centre de gravité du corps est situé à la ren-

contre du plan vertical qui partage en deux le corps, et du plan horizontal qui partage la dernière vertèbre lombaire. De plus, comme le tronc est en équilibre sur les têtes des fémurs, le centre de gravité se trouve aussi sur le plan qui coupe verticalement le bassin, en passant par l’axe de rotation du bassin sur les têtes des fémurs. Le centre de gravité est donc déterminé par le point de rencontre de ces trois plans : ; ilcorrespond en un point idéalement placé dans l'aire intérieure du bassin, en C (Voy. fig. 100, p. 561). Ce point est situé à un centimètre environ au-dessus d’un plan horizontal qui passerait par le promontoire (c’est-à-dire par l’angle saillant formé par l'articulation de la dernière vertèbre lombaire avec le sacrum).

SECTION IV

Des attitudes, et des mouvements de locomotion en particulier,

ARTICLE I