BİYOMEKANİK · HAFTA 11

Kas-İskelet Sistemi
ve Kaldıraçlar

Küçük bir moment kolu, büyük bir kas kuvveti ve hızlı bir el.
Prof. Dr. İzzet İNCE
Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi · Spor Bilimleri Fakültesi
Antrenörlük Eğitimi Bölümü · 2026–2027
Bugün

Dersin Yol Haritası

Sprinterlerin topuğunun "kısa" olduğu bulgudan başlıyoruz; üç kaldıraç sınıfını, bisepsin gerçek kuvvetini, eksen seçimini, çekme açısını ve kasın kendi sınırlarını görüp kas kuvvetini canlı hesaplıyoruz.
01

Üç kaldıraç sınıfı

02

Biseps: 1100 N

03

Eksen seçimi

04

Canlı: kas kuvveti

05

Çekme açısı

06

Kuvvet-uzunluk ve hız

Bugünün sonunda bir eklemde kasın gerçekte ne kadar kuvvet ürettiğini hesaplayabileceksiniz.
Önce Temel · Tork, Moment Kolu, Newton, Tendon

Kapıyı Menteşeye Yakın İtmek Neden Zor?

Hami kapıyı menteşeye yakın bir yerden, Veli tokmaktan itiyor. İkisi de aynı kuvveti uyguluyor, ama kapıyı Veli kolayca açıyor. Fark kuvvette değil, kuvvetin dönme noktasından ne kadar uzakta uygulandığındadır.
Tork

Döndürme etkisi

Bir kuvvetin bir şeyi bir nokta çevresinde döndürme gücü. Tork = kuvvet × moment kolu; birimi N·m. Kaldıraç dilindeki kuvvet kolu ve direnç kolu birer moment koludur.

Moment kolu

Kuvvetin çizgisine dik uzaklık

Dönme noktasından kuvvetin çizgisine dik ölçülen mesafe. Tokmak menteşeden 0,8 m uzakta: 10 N × 0,8 m = 8 N·m. Menteşeye 0,1 m yakın itersen 10 × 0,1 = 1 N·m.

Newton (N)

Kuvvet birimi

1 kg kütlenin ağırlığı yaklaşık 9,81 N. 70 kg olan Fatma yere yaklaşık 70 × 9,81 ≈ 687 N ile basar.

Tendon (kiriş)

Kası kemiğe bağlayan sert bağ

Kas kasılınca tendon kemiği çeker. Aşil tendonu baldır kasını topuk kemiğine, biseps kirişi ön kola bağlar.

Aynı 8 N·m tork için moment kolu 0,8 m'den 0,1 m'ye inerse gereken kuvvet 80 N'a çıkar.
Bu Haftanın Dünyası · Sprint

Sprinterlerin Topuğu Daha "Kısa"

Lee ve Piazza (2009) üniversite sprinterlerini boyca eşleştirilmiş sprinter olmayanlarla karşılaştırdı. Sprinterlerin Aşil tendonu moment kolu ortalama %25 daha kısaydı; kas lifleri %11 daha uzun, parmakları daha uzundu.

Beklenen

Uzun moment kolu = daha büyük tork = daha iyi itiş.

Bulunan

Kısa moment kolu, hızlı ayak bileği hareketinde kasın daha yavaş kısalmasına izin verir; kas daha çok kuvvet üretebilir. Simülasyonda kısa moment kolu ve uzun parmak daha büyük ileri impuls verdi.

Bu haftanın sorusu

Vücuttaki kaldıraçlar kuvvet ile hız arasında nasıl bir takas yapar?

Görsel · Kısa Kolun Hesabı

Kısa Kol Kası Yavaşlatır, Kuvvetini Artırır

0,000,250,500,751,000,00,20,40,60,81,0kısalma hızı (en yüksek hızın oranı)kas kuvveti (izometriğin oranı)uzun kol: kuvvet 0,23kısa kol (−%25): kuvvet 0,32Aynı bilek açısal hızındaKas kısalma hızıkol ile orantılı0,400,30Kas kuvvetiHill eğrisinden0,230,32Bilek torkukuvvet × kol0,2310,239uzunkısaTork farkı: %3,4
Öğretim amaçlı model: normalize Hill eğrisi (kas hızlı kısaldıkça kuvvetinin düştüğünü gösteren kuvvet-hız eğrisi, Hafta 7; a/F₀ = 0,25), uzun kolda kısalma hızı 0,40 varsayıldı. Kolun %25 kısalığı: Lee ve Piazza (2009) sprinter ölçümü.
Ne anlama geliyor?Kol %25 kısalınca kas aynı bilek hareketinde daha yavaş kısalır ve Hill eğrisinde daha yüksek kuvvete çıkar. Bu örnekte tork, kol kısalmasına rağmen %3,4 yüksek kalıyor: kuvvetle hız arasındaki takası kol uzunluğu belirler.
Araştırma ne diyor? · 2025

Sprinterin Aşil Kolu Kısa mı, Uzun mu?

Kovács ve ark. (2025) 29 yarışmacı koşucuda (14 sprinter, 15 uzun mesafe) Aşil tendonu moment kolunu MR (manyetik rezonans görüntüleme) ile üç boyutlu ölçtü.
Daha uzun

Sprinterlerde

Boya göre normalize edilince (uzun boylunun kolu doğal olarak uzun olduğu için kol boya bölündü) sprinterlerin kolu uzun mesafecilerden uzundu (d = 1,14; d etki büyüklüğüdür, 0,8 üstü büyük fark sayılır).

İlişki yok

Kişisel rekorla

Hiçbir grupta moment kolu uzunluğu derecelerle ilişkili değildi.

Yöntem

Neden çelişki?

Önceki çalışmalar çoğunlukla basit 2 boyutlu yöntemler kullanmıştı.

Lee ve Piazza (2009) "kısa" dedi, bu çalışma "uzun" diyor: ölçüm yöntemi sonucu değiştirebilir.
Görsel · İki Grubun Dağılımı

Sprinterin Kolu Daha Uzun, Ama Dereceyi Belirlemiyor

404448525660Aşil moment kolu (mm)sprinter · 51,8 ± 2,1 mmuzun mesafe · 48,7 ± 3,8 mmd = 0,94mutlak uzunlukd = 1,14boya göreilişki yokrekorla
Kovács ve ark. (2025): 14 sprinter, 15 uzun mesafe koşucusu, MR ile 3B ölçüm. Eğriler özetteki ortalama ± SS'den (SS: standart sapma, değerlerin ortalamadan tipik uzaklığı) çizilen normal dağılımlardır (çan eğrisi).
Ne anlama geliyor?İki dağılım büyük ölçüde örtüşüyor: gruplar ortalamada farklı, ama bir koşucunun kolunu ölçüp sprinter mi dayanıklılıkçı mı olduğunu söyleyemezsiniz. Kolun uzunluğu kişisel rekorla ilişkili bile değildi.
Geri Getirme · 5 Dakika

Önceki Haftalardan Ne Kaldı?

Notlara bakmadan cevapları bir kâğıda yazın, sonra açın. Hatırlamaya çalışmak, yeniden okumaktan daha kalıcı öğrenme sağlar (Roediger ve Karpicke, 2006).
Hafta 8

Bacak ekstansiyonunda kas neden yükün 9 katı kuvvet üretti?

Cevabı göster

Kasın moment kolu (0,045 m) yükünkinden (0,40 m) çok kısaydı.

Hafta 7

Kuvvet-hız ilişkisi neyi söyler?

Cevabı göster

Kas ne kadar hızlı kısalırsa o kadar az kuvvet üretir.

Hafta 4

Dengenin tork koşulu?

Cevabı göster

Στ = 0: saat yönündeki torklar = saat yönünün tersindekiler.

Önce Temel · Dört Kelime

Eksen, Kuvvet Kolu, Direnç Kolu, Mekanik Avantaj

Uzun bir levyeyle ağır bir taşı kaldırmayı düşünün: taşın altına soktuğunuz uç ile bastırdığınız uç arasındaki mesafeler işi belirler.

Eksen

Kaldıracın döndüğü nokta. Vücutta eklem. Dambıl curl'de eksen dirsektir.

Kuvvet kolu

Eksenden kas kuvvetinin çizgisine dik uzaklık (kasın moment kolu). Curl'de biseps kirişi dirsekten yaklaşık 4 cm uzakta çeker.

Direnç kolu

Eksenden yükün (ağırlık, YTK) çizgisine dik uzaklık. Curl'de dambıl dirsekten yaklaşık 30 cm uzaktadır.

Mekanik avantaj (MA)

Kuvvet kolu ÷ direnç kolu. MA > 1: kuvvet kazancı; MA < 1: hız ve açıklık kazancı. Curl'de 4 ÷ 30 ≈ 0,13: kas kuvvetten verir, el hız kazanır.

Önce Temel · Denge Tarifi: Στ = 0 ve ΣF = 0

Tahterevalli Dengede: Kim Nerede Oturuyor?

Hami 40 kg, Sevde 30 kg. Hami eksenden 1,5 m, Sevde 2 m uzağa oturunca tahterevalli yatay kalıyor. Kasın kuvvetini bulmak da aynı dengeye dayanır: ağır olan yakına, hafif olan uzağa oturur.
eksen 40 kg Hami 30 kg Sevde destek ≈ 687 N 1,5 m 2 m
Tarif 1 · Στ = 0

Dönme dengesi

Saat yönündeki torklar ters yöndekilere eşit: 40 × 1,5 = 60 = 30 × 2.

Tarif 2 · ΣF = 0

Yer değiştirmeme

Yukarı kuvvet = aşağı kuvvet: (40 + 30) × 9,81 ≈ 687 N.

Sembol okuma

Σ: topla, τ: tork

Στ = 0: bütün torkların toplamı sıfır, yani dönme yok.

Görsel · Tork Dengesi

Ağır Olan Yakına, Hafif Olan Uzağa

eksen40 kg392,4 N1,5 mHami · 40 kg: 392,4 × 1,5 = 588,6 N·m30 kg294,3 N2,0 mSevde · 30 kg: 294,3 × 2,0 = 588,6 N·mΣτ = 0: iki tork eşit, tahta dönmez
Hesap örneği: tork = ağırlık × eksene dik uzaklık; g = 9,81 m/s².
Ne anlama geliyor?Hami daha ağır ama eksene daha yakın; Sevde daha hafif ama uzakta. Torklar eşit olduğu için tahta dönmez. Kasın kuvvetini bulurken de aynı dengeyi kurarız.
Hafta 11 · Öğrenme Çıktıları

Bu Hafta Sonunda Yapabilmeniz Gerekenler

Her çıktı, haftanın sonundaki uygulama görevinde ölçülür.
  • Üç kaldıraç sınıfını eksen, kuvvet ve yükün sırasına göre ayırmak.
  • Mekanik avantajı hesaplamak ve kuvvet-hız takasını yorumlamak.
  • Στ = 0 ile kas kuvvetini, ΣF = 0 ile eklem tepki kuvvetini hesaplamak.
  • Kasın çekme açısının döndürücü bileşeni nasıl değiştirdiğini göstermek.
  • Kuvvet-uzunluk ve kuvvet-hız ilişkilerini kaldıraç tasarımıyla birlikte yorumlamak.
KISIM 01

Kaldıraçlar

Üç sınıf, biseps ve eksen seçimi.

Önce Temel · Hareket Adları ve Yerden Gelen Kuvvet

Bükmek, Açmak, Yana Kaldırmak

Anatomide hareketin yönü bir adla söylenir. Dambılı omzunuza getirirken dirseğinizi büküyorsunuz, şut çekerken dizinizi açıyorsunuz, kolunuzu yana kaldırırken omzunuzu yana açıyorsunuz.
Fleksiyon

Eklemi bükmek

Kemikler arasındaki açı küçülür. Dirsek fleksiyonu: dambılı omuza getirmek; bu harekette biseps çalışır.

Ekstansiyon

Eklemi açmak

Açı büyür. Diz ekstansiyonu: oturup bacağı düzeltmek; ön uyluktaki kas grubu (kuadriseps) çalışır.

Abdüksiyon

Yana açmak

Kol ya da bacağı gövdeden yana uzaklaştırmak. Omuz abdüksiyonu: dambılı yanlara kaldırmak.

YTK ve VA

Yerin size geri ittiği kuvvet

YTK: yer tepki kuvveti, VA: vücut ağırlığı. 70 kg olan Fatma'nın 1 VA'sı ≈ 687 N; parmak ucunda dururken yer tepki kuvveti yine 1 VA'dır; Aşil kuvveti ise 3 VA ≈ 2060 N olur.

Dizi düzelten kas ile dirseği büken kas farklıdır: hareketin adı hangi kası hesaplayacağınızı söyler.
Bölüm 1 · Kaldıraç Sınıfları

Ortada Ne Var? Sınıfı O Belirler

Eksen (E), kuvvet (K) ve yük (Y) çizgi üzerinde hangi sırada? Ortadaki eleman sınıfı söyler.
Üç kaldıraç sınıfı
1. sınıf: eksen ortada E K Y MA: 1'den büyük ya da küçük Vücut: baş-boyun, triseps 2. sınıf: yük ortada E Y K MA > 1: kuvvet kazancı Günlük: el arabası 3. sınıf: kuvvet ortada E K Y MA < 1: hız ve açıklık kazancı Vücut: dirsek fleksiyonu
Somut Örnek · Kaldıraç Sınıfları Sahada

Üç Sınıf, Üç Spor Hareketi

Sınıfı bulmak için hareket bir an dondurulur ve üç soru sorulur: eksen (eklem) nerede, kas kemiği nereden çekiyor, yük nerede? Ortada kalan eleman sınıfı söyler.
1. sınıf · eksen ortada

Basketbol şutunda dirseğin açılması

Eksen dirsektir. Triseps kirişi dirseğin arkasındaki kemik çıkıntısından çeker, top ise önde, eldedir. Eksen kas ile yükün arasında kalır. Bench press'in son bölümünde dirsek açılırken de aynı düzen vardır. Tahterevalli de 1. sınıftır.

2. sınıf · yük ortada

El arabası ve tartışmalı parmak ucu

El arabasında tekerlek eksen, kasadaki yük ortada, tutulan saplar en uçtadır. Parmak ucunda yükselme bazı kaynaklarda 2. sınıf anlatılır; ama kas kuvvetini hesaplamak için eksen ayak bileğine konur ("Parmak Ucunda Yükselmek" slaytı).

3. sınıf · kuvvet ortada

Curl, kürek çekiş ve şut

Curl'de eksen dirsek, biseps 4 cm'de, dambıl 30 cm'de. Kürekte dirsek bükülürken ve futbolda şut anında diz açılırken de kas eksene yakın, yük uçtadır. Vücuttaki kaldıraçların çoğu bu sınıftadır.

Akılda kalsın: sınıf, kasın ne kadar güçlü olduğunu değil, kuvvet ile hız arasındaki takası söyler. 3. sınıf kaldıraç kuvvetten verir; karşılığında el, ayak ve top hızlanır.
Bölüm 2 · Adım Adım

15 kg'lık Dambıl, 1100 N'luk Kas

Ön kol yatay. Dambıl dirsekten 0,30 m, biseps kirişi 0,04 m uzakta. Kas ne kadar kuvvet üretmeli, dirsek eklemine ne kadar kuvvet biner? (Öğretim amaçlı; ön kolun ağırlığı yok sayılmıştır.)
1

Yük

W = 15 × 9,81 ≈ 147 N

→
2

Στ = 0

Fkas × 0,04 = 147,15 × 0,30

→
3

Kas kuvveti

Fkas ≈ 1104 N: yükün 7,5 katı

→
4

ΣF = 0

Eklem tepki kuvveti ≈ 1104 − 147 ≈ 956 N

Ne anlama geliyor?

MA = 0,04 ÷ 0,30 ≈ 0,13. Bedeli kuvvettir; kazancı hızdır: kiriş 1 cm hareket ettiğinde el 7,5 cm hareket eder (v = r · ω, Hafta 5). Eklem kartilajı (kemik uçlarını kaplayan kaygan kıkırdak), dış yükün yaklaşık 6,5 katını taşır.

Görsel · Serbest Cisim Diyagramı

147 N'luk Dambıl İçin 1104 N'luk Kas

dirsekkas kuvveti ≈ 1104 Ndambıl 147 Neklem tepkisi ≈ 956 N0,04 m0,30 mKuvvetler, yükün katıDambıl147 N · ×1,0Eklem tepkisi956 N · ×6,5Kas1104 N · ×7,5
Hesap örneği: Στ = 0 (dirsek ekseni) ve ΣF = 0; ön kolun kendi ağırlığı yok sayıldı. Oklar yaklaşık ölçeklidir; eklem tepkisi oku kısaltılarak çizildi.
Ne anlama geliyor?Biseps dirseğe çok yakın bağlandığı için dambılın 7,5 katı kuvvet üretir; eklem de yaklaşık 956 N ile bastırılır. Bu, 3. sınıf kaldıracın kuvvetten verip hızdan kazanmasının bedelidir.
Hızlı yoklama · 1 dakika

Biseps Ne Kadar Kuvvet Üretir?

15 kg dambıl dirsekten 0,30 m, biseps kirişi 0,04 m uzakta; ön kol yatay.

DOĞRU CEVAP: D

Στ = 0: F × 0,04 = 147,15 × 0,30 → F ≈ 1104 N, yükün 7,5 katı. 3. sınıf kaldıraç kuvvetten verir, hız kazanır.

Formülü Parçalayalım · Kas Kuvveti = Yük × Kol Oranı

Kas Neden Dambılın 7,5 Katı Kuvvet Üretir?

Dirsek bir tahterevallinin eksenidir: bir yanda dambıl, öbür yanda biseps. Hami ile Sevde tahterevallide nasıl dengeleniyorsa (40 × 1,5 = 30 × 2), ön kol da öyle dengelenir. Tek fark: kas eksene çok yakın oturur.
1

Yükü newtona çevir

15 kg × 9,81 ≈ 147 N. Bu, dambılın eli aşağı çekişidir.

→
2

Kolları karşılaştır

Dambıl dirsekten 0,30 m, kiriş 0,04 m uzakta. 0,30 ÷ 0,04 = 7,5: dambıl eksene kastan 7,5 kat uzak.

→
3

Kas kuvveti

Uzaktaki yükü yakından dengelemek için kas 7,5 kat güçlü çekmeli: 147 × 7,5 ≈ 1104 N, yaklaşık 112 kg'lık bir ağırlığı taşımaya denk.

→
4

Eklem ne taşır?

Kas yukarı 1104 N, dambıl aşağı 147 N çeker; aradaki farkı eklem kapatır: 1104 − 147 ≈ 956 N eklem yüzeyine bastırır.

Bu bedelin karşılığı: hız

Mekanik avantaj = kas kolu ÷ yük kolu = 0,04 ÷ 0,30 ≈ 0,13. Kas yalnız 1 cm kısalınca el 7,5 cm yükselir. Vücut kaldıraçlarının çoğu kuvvetten verip hız ve hareket açıklığı kazanır.

Akılda kalsın: kas kuvveti = yük × (yük kolu ÷ kas kolu). Yük eklemden ne kadar uzaktaysa kasın ödediği bedel o kadar büyür.
Formülü Parçalayalım · Aynı Formül, Farklı Hareketler

Yük × Yük Kolu ÷ Kas Kolu: Beş Hareket

Her satırda aynı iki işlem yapılır: yük kolu kas koluna bölünür, çıkan oran yükle çarpılır. Değerler öğretim amaçlıdır; uzuvların kendi ağırlığı yok sayılmıştır.
HareketYükYük koluKas koluOranKas kuvvetiNe anlama geliyor?
Biseps curl, 15 kg dambıl147 N0,30 m0,04 m7,51104 NÖnceki slaytın hesabı.
Tek ayak parmak ucuna yükselme, 70 kg687 N0,15 m0,05 m3,02060 NAşil tendonu vücut ağırlığının 3 katını taşır (eksen ayak bileğinde; nedeni "Parmak Ucunda Yükselmek" slaytında).
Bacak ekstansiyonu makinesi, pede 200 N200 N0,35 m0,045 m7,81556 NPed bileğe doğru kaydıkça yük kolu uzar, diz önündeki tendonun yükü artar.
Öne eğik gövde, 20 kg bar vücuttan uzak196 N0,40 m0,05 m8,01570 NBel kasları barın 8 katı kuvvetle çeker.
Aynı bar, vücuda yakın196 N0,20 m0,05 m4,0785 NBarı yakın tutmak bel kası yükünü yarıya indirir.
Akılda kalsın: "yükü vücuda yakın tut" kuralı tablonun son iki satırıdır. Kas kolu değişmez, yük kolu kısalır, kasın ve eklemin yükü azalır.
Performans Merkezi · Canlı

Kas Kuvvetini Hesaplayın

1

15 kg, yük kolu 0,30 m, kas kolu 0,04 m, 90°: kas kuvveti ≈ 1104 N (7,5 × yük).

2

Mekanik avantaj 0,133: elin hızı kas kısalma hızının 7,5 katı.

3

Çekme açısını 30° yapın: kas kuvveti ne oldu? Neden?

4

Kas kolunu 0,05 m yapın: kuvvet ve hız kazancı nasıl değişti?

Kaldıraç: Kas Kuvveti ve Mekanik AvantajYeni sekmede aç ↗
Bölüm 2 · Eksen Seçimi

Parmak Ucunda Yükselmek: 2. Sınıf mı, 1. Sınıf mı?

Bazı kaynaklar parmak ucuna yükselmeyi eksen parmak eklemlerinde olan 2. sınıf kaldıraç olarak anlatır. Ama kas kuvvetini hesaplamak istiyorsanız ekseni ayak bileği eklemine koymalısınız.
Eksen: parmaklar

"2. sınıf, MA > 1"

Bu modelde "yük" olarak vücut ağırlığı yazılır. Oysa ayak bileğinden ayağa inen kuvvet, vücut ağırlığı ile Aşil kuvvetinin toplamıdır. Model kas kuvvetini olduğundan çok küçük gösterir.

Eksen: ayak bileği

Adım adım (öğretim amaçlı)

70 kg, tek ayak. YTK'nin bileğe uzaklığı 0,15 m, Aşil moment kolu 0,05 m. FAşil × 0,05 = 686,7 × 0,15 → FAşil ≈ 2060 N ≈ 3 × VA.

Kural

Kas kuvvetini soran her problemde ekseni kasın geçtiği eklemin merkezine koyun. Sınıf adı değil, Στ = 0 doğru sonucu verir.

Görsel · Aynı Ayak, İki Model

Yanlış Eksen Aşil Kuvvetini 4 Kat Küçük Gösterir

70 kg, tek ayak: Aşil kolu 0,05 m, yer tepkisinin bileğe uzaklığı 0,15 mVücut ağırlığıkarşılaştırma için687 N · ×1,0 VAAşil · eksen parmaklarda2. sınıf modeli (yanıltıcı)515 N · ×0,7 VAAşil · eksen ayak bileğindeΣτ = 0, doğru eksen2060 N · ×3,0 VAAyak bileği eklem kuvvetiAşil + vücut ağırlığı2747 N · ×4,0 VA
Hesap örneği (önceki slayt): parmak eksenli modelde Aşil kolu 0,20 m, yük kolu 0,15 m alındı; bilek eksenli modelde 0,05 ve 0,15 m.
Ne anlama geliyor?Parmak eksenli model Aşil'e yalnız 515 N yükler; gerçekte kas yaklaşık 2060 N (3 × VA) üretir ve bilek eklemine 2747 N biner. Ekseni kasın geçtiği eklemin merkezine koymak sonucu dört kat değiştirir.
Sade Dille · Kaldıraçlar

Kaldıraçlar Bir Bakışta

Kemik bir levye, eklem levyenin dayandığı nokta gibidir. Kas levyeyi dayanak noktasına çok yakın bir yerden çeker; bu yüzden yükten çok daha büyük kuvvet üretmek zorunda kalır.
1 · Sınıf

Ortada ne var?

Eksen ortadaysa 1., yük ortadaysa 2., kuvvet ortadaysa 3. sınıf kaldıraç. Vücutta en yaygını 3. sınıftır; dirsek fleksiyonu buna örnektir.

2 · Kasın bedeli

Kısa kol, büyük kuvvet

Biseps kirişi dirsekten 0,04 m, dambıl 0,30 m uzakta. 15 kg'lık dambıl için kas ≈ 1104 N üretir: yükün 7,5 katı. Karşılığında el, kirişten 7,5 kat hızlı hareket eder.

3 · Eksen eklemde

Kas kuvvetini doğru bulmak

Kas kuvveti Στ = 0 ile, eklem tepki kuvveti ΣF = 0 ile bulunur. Parmak ucunda yükselirken ekseni ayak bileğine koyunca Aşil kuvveti ≈ 2060 N ≈ 3 × VA çıkar.

Yabancı kelimeler

Kaldıraç: bir eksen çevresinde dönen sert çubuk; vücutta kemik. Eksen: dönme noktası; vücutta eklem. Moment kolu: kuvvetin çizgisine dik uzaklık. Tork: kuvvetin döndürme etkisi. Mekanik avantaj (MA): kuvvet kolu ÷ direnç kolu. Eklem tepki kuvveti: eklem yüzeylerinin birbirine bastığı kuvvet. Fleksiyon: eklemi bükmek; ekstansiyon: açmak.

KISIM 02

Kasın
Sınırları

Çekme açısı, kuvvet-uzunluk ve kuvvet-hız.

Önce Temel · Kuvveti İkiye Bölmek: sin ve cos

Valizi Eğik Çekince Kuvvet Nereye Gider?

Veli valizi sapından 100 N ile, zeminle 60° açı yapacak biçimde çekiyor. Bu kuvvetin bir kısmı valizi ileri götürür, bir kısmı yukarı kaldırır. Kuvveti bu iki yöne bölmek için cos ve sin kullanılır.
cos · açının yanındaki kenar

Zemin boyunca kısım

F × cos 60° = 100 × 0,5 = 50 N. Bu parça valizi zeminde ileri çeker. Kasta "zemin" yerine kemik düşünülür: kemik boyunca kısım.

sin · açının karşısındaki kenar

Zemine dik kısım

F × sin 60° = 100 × 0,866 = 86,6 N. Bu parça valizi yukarı kaldırır. Kasta kemiğe dik kısım eklemi döndürür.

Kontrol

Parçalar toplanınca bütün çıkar

50² + 86,6² = 2500 + 7500 = 10 000 = 100². İki parça birlikte yine 100 N'luk kuvvettir.

Ezber için: 90°'de sin 1, cos 0 · 30°'de sin 0,5, cos 0,866 · 0°'de sin 0, cos 1. Açı dikliğe yaklaştıkça döndüren parça büyür.
Bölüm 3 · Çekme Açısı

Kasın Kuvvetinin Hepsi Döndürmez

Kas kirişi kemiğe bir açıyla bağlanır. Kuvvetin kemiğe dik bileşeni döndürür; kemik boyunca olan bileşeni eklemi sıkıştırır ya da ayırır (Hafta 2, vektör bileşenleri).
Çekme açısı (θ)Döndüren bileşen: F · sin θKemik boyunca: F · cos θ
90°800 × 1 = 800 N0 N
30°800 × 0,5 = 400 N800 × 0,866 ≈ 693 N

Semboller

F: kasın toplam kuvveti (öğretim amaçlı 800 N) · θ: kiriş ile kemik arasındaki açı · sin ve cos: Hafta 2'deki bileşen hesabı. Eklem açısı değiştikçe θ değişir; aynı kas kuvveti farklı tork üretir.

Görsel · Kuvvetin İki Bileşeni

Açı Küçüldükçe Kas Döndürmek Yerine Sıkıştırır

02004006008000153045607590çekme açısı θ (°)kuvvet (N)30°: 400 N döndürür30°: 693 N sıkıştırırdöndüren · F · sin θkemik boyunca · F · cos θ
Hesap: F = 800 N (öğretim amaçlı); döndüren F · sin θ, kemik boyunca F · cos θ.
Ne anlama geliyor?Çekme açısı 90°'de kuvvetin tamamı döndürür; 30°'de yarısı. Hareketin başında ve sonunda kas aynı kuvvetle çekse de eklem daha az tork, daha çok sıkışma alır.
Hızlı yoklama · 1 dakika

Çekme Açısı 30° Olunca?

Kas 800 N kuvvetle, kemiğe 30° açıyla çekiyor. Döndüren bileşen kaç N?

DOĞRU CEVAP: B

Döndüren bileşen F · sin θ = 800 × 0,5 = 400 N. Kemik boyunca kalan 693 N (F · cos θ) eklemi sıkıştırır.

Formülü Parçalayalım · Döndüren Pay = F · sin θ

sin θ Bir Paydır: Kas Kuvvetinin Ne Kadarı Döndürür?

θ (teta) açıyı gösteren harftir. sin θ, 0 ile 1 arasında bir paydır: kas kuvvetinin kemiğe dik çalışan, yani eklemi döndüren kısmı. Valizi yukarı doğru çekmekle yere paralel çekmek arasındaki fark budur.

Açıyı paya çevirmek

1) 90°: kas kemiğe dik çeker; sin 90° = 1, kuvvetin tamamı döndürür.

2) 30°: sin 30° = 0,5; kuvvetin yarısı döndürür, kalanı eklemi sıkıştırır.

3) 0°: kas kemik boyunca çeker; sin 0° = 0, hiç döndürmez, yalnız sıkıştırır.

4) Sağlama: iki pay dik açılı üçgenin kenarlarıdır (H02, Pisagor): 400² + 693² ≈ 800².

Sporda: curl'ün en altında, dirsek neredeyse düzken bisepsin çekme açısı küçüktür. Kas güçlü çekse de kuvvetin küçük bir payı döndürür; hareketi başlatmanın zor hissedilmesinin nedenlerinden biri budur.

800 N'luk kas, altı açı

Açısin θDöndürenKemik boyunca
90°1,00800 N0 N
60°0,87693 N400 N
45°0,71566 N566 N
30°0,50400 N693 N
15°0,26207 N773 N
0°0,000 N800 N
Akılda kalsın: eklem torku = kas kuvveti × döndüren pay × moment kolu. Aynı 800 N, açıya göre tamamen döndürebilir ya da yalnız sıkıştırabilir.
Önce Temel · Kasın İçi: Sarkomer, İzometrik, Kısalma Hızı

Halat Çekme Yarışı: Kaç El Halatı Tutuyor?

Kas lifinin içi, halatı tutan çok sayıda ele benzer: her el (miyozin) bir ince ipliğe (aktin) tutunup çeker. Halatı tutan el ne kadar çoksa, kuvvet o kadar büyüktür.
Sarkomer

Kasın en küçük çalışan birimi

Kas lifi, uç uca dizilmiş çok sayıda sarkomerden oluşur. Her sarkomerde aktin ve miyozin iplikleri birbirinin üzerinde kayarak kası kısaltır.

Aktin-miyozin örtüşmesi

Tutan el sayısı

Uygun boyda 10 elin hepsi tutar: 10 birim kuvvet. Aşırı gerilmiş kasta yalnız 4 el yetişir: 4 birim. Aşırı kısalmış kasta eller birbirine engel olur. (Sayılar öğretim amaçlıdır.) En uygun aralığa plato denir.

İzometrik

Boy değişmeden

Duvarı itmek gibi: kas kuvvet üretir, boyu değişmez. Kuvvet-uzunluk deneyinde boy sabit tutulur, yalnız gerim (kasın ürettiği kuvvet) ölçülür.

Kısalma hızı

Kas ne kadar çabuk kısalıyor

Hafif çubuğu hızlı, ağır çubuğu yavaş kaldırırsınız. Kas çok hızlı kısalırken eller halata yetişemez; kuvvet düşer.

Bölüm 3 · Kasın Kendi Sınırları

Uzunluk ve Hız: Kaldıraçla Birlikte Düşünün

Eklemin ürettiği tork = kas kuvveti × moment kolu. Kas kuvveti de kasın o anki uzunluğuna ve kısalma hızına bağlıdır.
Kuvvet-uzunluk

Gordon, Huxley ve Julian (1966)

Tek kas lifinde izometrik gerim, sarkomer uzunluğuyla değişir: aktin-miyozin örtüşmesinin en uygun olduğu bir plato vardır. Çok kısa ya da çok uzun kas daha az kuvvet üretir.

Kuvvet-hız

Hafta 7'den

Kas hızlı kısaldıkça kuvvet düşer. Kısa moment kolu, aynı eklem hızında kasın daha yavaş kısalmasını sağlar; Lee ve Piazza'nın sprinter bulgusu bu takasla açıklanır.

Ne anlama geliyor?

Hareketin en zor noktası yalnız yükün moment koluna değil, kasın o açıdaki uzunluğuna ve kendi moment koluna da bağlıdır. Squatın ya da curl'ün "takıldığı" açı bu üç etkinin toplamıdır.

Görsel · Kasın Tatlı Noktası

Kas En Güçlü Orta Uzunlukta

0,000,250,500,751,001,52,02,53,03,5sarkomer uzunluğu (µm)izometrik gerim (en yüksek = 1)plato: en iyi örtüşmeçok kısa:iplikler çakışırçok uzun: tutunacak köprü azalır
Gordon, Huxley ve Julian (1966) kurbağa kas lifi verisinin kırık doğru modeli; köşe noktaları yaklaşık değerlerdir.
Ne anlama geliyor?Aktin ve miyozin en iyi örtüştüğünde kuvvet en yüksektir. Squatın en alt ya da curl'ün en üst noktasında kasın zorlanmasının bir nedeni, kasın eğrinin kenarına düşmesidir.
Sade Dille · Kasın Sınırları

Kasın Sınırları Bir Bakışta

Kasın kuvveti hep aynı kalmaz. Kirişin kemiğe açısına, kasın o andaki boyuna ve kısalma hızına göre değişir.
1 · Açı

Döndüren kısım

Kiriş kemiğe 90° ile çekerse 800 N'un hepsi döndürür. 30° ile çekerse yalnız 400 N döndürür, 693 N eklemi sıkıştırır.

2 · Boy

En uygun boy

Çok kısa ya da çok uzun kas daha az kuvvet üretir. Aktin ve miyozin ipliklerinin en iyi örtüştüğü orta bölgede kuvvet en yüksektir.

3 · Hız

Hızlı kısalan kas zayıflar

Kas hızlı kısaldıkça kuvvet düşer. Hareketin en zor noktası yükün kolu, kasın kolu, kasın boyu ve hızının birlikte etkisidir.

Yabancı kelimeler

Çekme açısı: kirişin kemikle yaptığı açı. Döndüren bileşen: kuvvetin kemiğe dik olan parçası, F · sin θ. Sarkomer: kasın en küçük çalışan birimi. İzometrik: kasın boyu değişmeden kuvvet üretmesi. Plato: kuvvetin en yüksek kaldığı boy aralığı. Kuvvet-hız ilişkisi: kasın kısalma hızına göre üretebildiği kuvvet.

KISIM 03

Uygulama

Mitler, Performans Merkezi, görev ve tartışma.

Mit mi, Gerçek mi?

Sahada Duyacağınız Dört Cümle

Her birine kaldıraç ve tork dengesiyle cevap verin.
Mit

"Vücut kötü tasarlanmış, kaslar hep dezavantajlı."

3. sınıf kaldıraç kuvvetten verip hız ve hareket açıklığı kazanır. Fırlatma, koşu ve vuruş için bu bir tasarım tercihidir.

Mit

"Parmak ucunda yükselirken baldır kası vücut ağırlığından az kuvvet üretir."

Ekseni ayak bileğine koyunca Aşil kuvveti vücut ağırlığının birkaç katı çıkar (örnekte ≈ 3 × VA).

Kısmen

"Uzun moment kolu her zaman daha iyidir."

Kuvvet için evet; hızlı hareket için değil. Sprinterlerde Aşil moment kolu %25 daha kısaydı (Lee ve Piazza, 2009); MR ile 3B ölçen Kovács ve ark. (2025) ise daha uzun buldu, yani bulgu yönteme bağlı.

Gerçek

"Hafif dambıl bile eklemi ciddi yükler."

15 kg'lık dambılda dirsek eklemine ≈ 956 N biner: yükün ≈ 6,5 katı.

Performans Merkezi'nde Uygula

Bu Haftanın Testleri ve Hesaplayıcıları

Kaldıraç ve kas özellikleri kuvvet testlerinin sonucunu doğrudan etkiler.
Eşli uygulama · 12 dakika

Sıra Sizde: Bir Eklemi Modelleyin

İkişerli çalışın. Diz ekstansiyonu, omuz abdüksiyonu ya da ayak bileği seçin.
3 dk

Sınıf

Eksen, kuvvet ve yük hangi sırada? Hangi sınıf?

→
3 dk

Kollar

Kas ve yük moment kollarını tahmin edin.

→
3 dk

Hesap

Araçla kas kuvvetini ve mekanik avantajı bulun.

→
3 dk

Bedel

Bu tasarım sporda ne kazandırıyor, ne kaybettiriyor?

Vücut kuvvetten verir, hız ve hareket açıklığı kazanır.
Hafta 11 · Uygulama Görevi

Görev: Ayağınızın Dişli Oranı

Gelecek derse kadar, ikili gruplar. Lee ve Piazza'nın ölçtüğü oranın basit, deri üstü bir tahminini yapacaksınız.

1. Ölçüm

  1. Ayak yandan, düz zeminde fotoğraflanır; yanına cetvel konur.
  2. Dış ayak bileği çıkıntısından topuğun arka kenarına yatay uzaklık: Aşil moment kolunun kaba tahmini.
  3. Ayak bileği çıkıntısından büyük parmak kökündeki ekleme yatay uzaklık: itişte direnç kolunun kaba tahmini.

2. Hesap ve yorum

  1. Direnç kolu ÷ kuvvet kolu oranını ("dişli oranı") hesaplayın.
  2. Tek ayakta parmak ucunda dururken Aşil kuvvetini kendi kütlenizle hesaplayın.
  3. Sınıfta oranları sıralayın; bu deri üstü ölçümün sınırlılıkları neler?
Uygulama Görevi · Puanlama Rubriği

Görevinizi Nasıl Değerlendireceksiniz?

Her ölçüt 0–2 puan: 0 eksik, 1 gelişiyor, 2 yetkin; toplam 8. Önce kendi görevinizi, sonra bir arkadaşınızınkini puanlayın.
Ölçüt1 · Gelişiyor2 · Yetkin
ÖlçümUzaklıklar var, fotoğraf ya da ölçek eksik.Fotoğraf dik açıdan, ölçek görünür, nokta tanımları yazılmış.
OranOran hesaplanmış, hangi kolun hangisi olduğu karışık.Kuvvet ve direnç kolu doğru ayrılmış, oran yorumlanmış.
Aşil kuvvetiHesap var, eksen parmaklarda alınmış.Eksen ayak bileğinde, Στ = 0 adım adım, N ve VA.
EleştiriSınırlılık genel geçmiş.Deri üstü tahminin görüntülemeyle farkı somut tartışılmış.

Akran değerlendirmesi

Arkadaşınızın görevine bir güçlü yön ve bir somut geliştirme önerisi yazın. Puan, önerinin gerekçesini göstermek içindir.

Tartışma · Sınıfta 15 Dakika

Yetenek Seçiminde Ayak Ölçülmeli mi?

Bir atletizm kulübü, 12 yaşındaki çocukları sprint grubuna seçerken ayak bileği-topuk uzaklığını ölçmeyi düşünüyor. (Öğretim amaçlı vaka.)
1 · Teşhis

Ne ölçülüyor?

Deri üstü uzaklık gerçek moment kolunu ne kadar yansıtır? Çocukta ayak büyümeye devam ederken ölçü sabit mi?

2 · Kanıt

Çalışma ne diyor, ne demiyor?

Lee ve Piazza yetişkin sprinterlerle kesitsel (tek bir anda iki grubu karşılaştıran, zaman içinde izlemeyen) bir karşılaştırma yaptı. Bu tasarım neden-sonuç ya da seçim ölçütü için yeterli mi?

3 · Öneri

Karar

Kulübe ne önerirdiniz? Ölçüm hangi rolde kullanılabilir, hangisinde kullanılmamalı?

Kulüp yöneticisi

"Sprinterlerin topuğu kısa, o zaman kısa topukluları seçelim."

VS

Sizin cevabınız

Moment kolu, ölçüm geçerliği ve araştırma deseni kavramlarına dayanan iki cümle.

Kendini Sına

Soru Seti

Her soruda cevaptan sonra açıklama açılır.
Çıkış kontrolü · 2 soru

Aklınızda Ne Kaldı?

1. 3. sınıf kaldıraçta mekanik avantaj genellikle nasıldır?

DOĞRU CEVAP: B

Kuvvet eksenle yük arasında: kas kuvvetten verir, uçta hız kazanılır.

2. Kovács ve ark. (2025): Aşil moment kolu derecelerle ilişkili miydi?

DOĞRU CEVAP: B

Sprinterlerin kolu daha uzundu ama kişisel rekorla ilişkisi yoktu.

Hafta 11 · Özet

Akılda Kalması Gerekenler

  • Ortadaki eleman sınıfı belirler: eksen (1), yük (2), kuvvet (3). Vücutta 3. sınıf yaygındır.
  • MA = kuvvet kolu ÷ direnç kolu; MA < 1 kuvvetten verir, hızdan kazanır.
  • Kas kuvveti Στ = 0'dan, eklem tepki kuvveti ΣF = 0'dan; ekseni eklemin merkezine koyun.
  • Döndüren bileşen F · sin θ; çekme açısı eklem açısıyla değişir.
  • Eklem torku = kas kuvveti (uzunluk ve hıza bağlı) × moment kolu.
Görsel · Haftanın Tek Sayfası

Kas, Kaldıraç ve Takas

TorkKuvvet × kolağır yakına, hafif uzağaΣτ = 0eksen: kasın eklemiKaldıraç1104 N kas147 N dambıl içinMA < 1kuvvetten ver, hız alAçı ve boyF · sin θ30°'de yarısı döndürürOrta uzunlukkasın tatlı noktasıSprinterKısa kolkas yavaş kısalırGrup farkıkişiyi öngörmezVücut kuvvetten verir; hız ve hareket açıklığı kazanır.
Haftanın özeti; kaynaklar ilgili slaytlarda.
Ne anlama geliyor?Soldan sağa: tork nasıl dengelenir, kaldıraç neye mal olur, açı ve boy neyi değiştirir, kol uzunluğu kime ne kazandırır?
Kaynaklar

Bu Haftanın Kaynakları

  1. Lee SS, Piazza SJ. Built for speed: musculoskeletal structure and sprinting ability. J Exp Biol. 2009;212(Pt 22):3700–3707.
  2. Gordon AM, Huxley AF, Julian FJ. The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebrate muscle fibres. J Physiol. 1966;184(1):170–192.
  3. McGinnis PM. Biomechanics of Sport and Exercise (4th ed.). Champaign, IL: Human Kinetics; 2020.
  4. Hamill J, Knutzen KM, Derrick TR. Biomechanical Basis of Human Movement (4th ed.). Philadelphia: Wolters Kluwer; 2015.
  5. Roediger HL, Karpicke JD. Test-enhanced learning: taking memory tests improves long-term retention. Psychol Sci. 2006;17(3):249–255.
  6. Kovács B, Hegyi A, Yaodong G, Kóbor I, et al. Sprint runners have longer Achilles tendon moment arm than distance runners. J Biomech. 2025;182:112557.
Prof. Dr. İzzet İNCE · AYBÜ Spor Bilimleri Fakültesi · Hafta 11 — Kas-İskelet Sistemi ve Kaldıraçlar