Двигательная работа человека объясняется с позиций общих законов механики, которая представляет скелетно-мышечную систему как систему рычагов.

Понимание этих законов, как минимум, дает понимание того, что сила и скорость зависят не только от функциональности мышц. А также, позволяет эффективнее выстраивать технику спортивных упражнений и движений вообще.

Из физики мы знаем, что:
1. Рычагом называется всякое твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной точки опоры.
В человеческом теле рычаги - это кости. Токи опоры - преимущественно суставы.

2. На рычаг действуют по меньшей мере две силы, стремящиеся повернуть его вокруг этой оси. В теле, одна движущая сила задается сокращением мышц.
Друга сила, как правило, противодействующей нагрузкой.

Кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы называется плечом силы.
Прямое расстояние от точки опоры до точки приложения силы называется плечом рычага.

3. Равновесие или движение рычагов определяется моментами сил.
Момент силы - это произведение модуля действующие силы на плечо силы.

Рычаг находится в равновесии если моменты сил (суммы моментов сил) действующих на него в обоих направлениях равны. Если равенство моментов сил нарушается, то рычаг начинает вращаться в направлении той силы, момент которой больше.

“Суммы” здесь означает то, что с каждой стороны может быть приложено несколько разных сил. Например, руку сгибает не только бицепс, но и несколько других мышц. Их моменты сил суммируются.

Правило равновесия, на практике, означает что если одно плечо силы в 7 раз больше другого (примерно так устроено крепление бицепса), то для равновесия на него нужно прикладывать в 7 раз больше усилий. То есть, чтобы удержать в руке (в таком ее положении как на рисунке) объект массой 5 кг, мышца должна приложить в 7 раз большую силу, в 35 кг.

Уже из этого ясно, что сила человека будет зависеть не только от силы его мышц, но и от индивидуальных особенностей анатомии: от длин костей и от того как расположены крепления мышц. Между людьми такие различия есть и они дают очевидные преимущества в тех или иных видах спорта.

И уже здесь же мы можем сделать практический вывод для тренировок. Если нужно увеличить нагрузку, например при “махах” (отведении плеча) с гантелями, то не обязательно менять гантель. Можно просто увеличить момент силы нагрузки выпрямив руку, тем самым увеличив ее рычаг, и нагрузка на мышцы возрастет. Или наоборот, можно уменьшить момент силы нагрузки согнув руку, и работа станет легче.

Таким образом, Момент силы является непостоянной величиной. При движении длины плеч меняются, изменяя и момент силы.

Всего существует три класса рычагов.

Первый - рычаг равновесия. В нем точки приложения действующих сил находятся по разные стороны от точки опоры. Ни у одной из сил нет механических преимуществ.
Так устроено, например, соединение позвоночника с черепом.

Второй класс - рычаг силы.
В нем обе силы действуют с одной стороны от точки опоры, причем рычаг усилия больше рычага нагрузки. Соответственно, преимущество в силе имеют мышцы и на подъем большего веса им нужно развивать меньше силы.

Так устроен, например, голеностопный сустав. И благодаря этому мы можем поднимать вес всего нашего тела усилиями относительно небольших мышц голени.

Здесь стоит обратить внимание на пяточную кость - это пример костного образования, способствующего увеличению плеча силы мышц. И соответственно, момента силы.

Третий класс - рычаг скорости
В нем обе силы действуют с одной стороны от точки опоры, как и в предыдущем, но рычаг усилия меньше рычага нагрузки. Поэтому преимущество в силе у нагрузки.

Пример такого рычага - кости рук.
Проигрыш в силе, на пике, здесь семикратный, и это много. Однако, проигрыш в силе компенсируется выигрышем в скорости и в размахе движения.

Поскольку укорочение бицепса на 1 см и перемещение кисти на условные 7 см совершаются за одно и то же время - скорость движения кисти в семь раз больше, чем скорость укорочения мышцы.

Таким образом, благодаря этому рычагу небольшие относительно медленные движения мышцы преобразуются в более быстрые движения скелета.

Наглядный пример действия рычагов скорости - бросок. Мяч брошенный профессиональным бейсболистом может лететь со скоростью выше 150 км/ч, хотя все мышцы игрока участвующие в броске укорачиваются во много раз медленнее.
Естественно дело здесь не только в рычагах, но пример хорошо иллюстрирует общий смысл.

Если же искусственно удлинить рычаг, то скорость будет еще выше. Например, в хай-алай, используя специальную перчатку, игроки разгоняют снаряд уже до скорости в 275 км/ч.

В заключении, на примере становой тяги, наглядный пример того, как важно понимание логики рычагов и моментов сил при построении спортивной техники. В зависимости от соотношений длин костей рук, ног, торса - оптимальное положение тела (его углы), в которых мышцы могут дать движению наибольшую силу, будут сильно различаться.

Поэтому спортивную технику с определенных моментов нужно выстраивать индивидуально.
Конечно, с учетом не только длин рычагов, но и других факторов. Таких как центр тяжести или специфика развития мышц.