કુદરતે આપણું શરીર બનાવ્યું એમાં કેટલું વિજ્ઞાન ભર્યું છે- બાયોલોજી તો ખરું, રસાયણ ભર્યું, અને ફિઝિક્સ અને મિકેનિક્સ પણ!
ઉચ્ચાલનથી તો કોણ અજાણ્યું હશે?જોકે, આદિમાનવ પણ મોટા મોટા પત્થર ખસેડવા આ સિદ્ધાંતનો અજાણપણે ય ઉપયોગ કરતો હશે.
પ્રાચીન સમયથી માનવીઓ ભાર ઉપાડવા લાકડી કે સળિયાનો ઉપયોગ કરતા આવ્યા છે, આનો વ્યવસ્થિત ખ્યાલ આર્કિમીડીઝે આપ્યો, ગણિત અને ભૌતિકશાસ્ત્ર્રની દૃષ્ટિએ ઉચ્ચાલનનો નિયમ આર્કિમીડીઝે શોધીને સ્પષ્ટ કર્યો હતો. એણે તો એમ પણ કહેલું કે મને પૃથ્વી બહાર ઉભા રહેવાય એટલી જગ્યા અને એક મજબૂત દંડ આપો તો પૃથ્વીને ઉથલાવી દઉં!
આ બધા સાદા યંત્રો આમ તો બહુ જૂના ને જાણીતા છે. જાણે કે આપણી માનસિકતામાં જ વણાઈ ગયા છે. સખ્ત ફીટ થયેલું ડબ્બાનું ઢાંકણું ખોલવા તમે જે રીતે બાજુમાં પડેલી સાણસી કે છરી કે એવી કોઈ પણ વસ્તુથી પ્રયત્ન કરો એમાં આ ઉચ્ચાલન જ રચાઈ જાય.
સંસ્કૃતમાં, ઉત્ એટલે ઊંચું અને ચલ એટલે જવું ,આમ ઉંચે જવું અને છેલ્લે 'અન' પ્રત્યય લાગે એટલે એનું બને નામ- ઉચ્ચાલન!
દુનિયામાં કેટકેટલા મશીનો છે, પણ મૂળભૂત 6 સાદા મશીન છે....
ઉચ્ચાલન, પુલી, વ્હીલ અને એકસલ, સ્કરૂ ,વેજ (wedge ફાચર.)
તમે કહેશો કે આ ત્રીજા ચોથા ધોરણનું શું લખવા બેઠા? પણ તમારા નાના ભાઈબેન થી માંડીને પૌત્રપૌત્રી પૂછે તો કામ આવે! અને હમણાં હું આપણા શરીરની એનેટોમીના મશીન વિષે વિચાર્યા કરું છું. તો એક નવા જ પરિમાણ સાથે ઉચ્ચાલન વિષે આજે વિચારીએ કે શરીરના બળ અને લૉડ વચ્ચે કઈ રીતે સંતુલન મેળવીએ છીએ.
પણ તે પહેલાં જૂનું તાજું કરીએ-
કોઈ પણ ઉચ્ચાલનના ચાર ભાગ હોય-
દંડ કે હાથો, આધાર(Fulcrum) , બળ (Force) , અને લૉડ(Load) .
ઉચ્ચલનના ત્રણ પ્રકાર છે એ તો જાણીએ છીએ.
ઉચ્ચાલન- લીવર એટલે એક મજબૂત ડંડો હોય જે કોઈ એક આધાર પર હોય અને એ આધાર ફીક્સ હોય અને દંડ, એ આધાર - ફ્લક્રમ આસપાસ ફરી શકે, સંતુલનમાં આવી શકે.
આનાથી ઓછા બળથી પણ મસમોટી, ભારે ચીજ ખસેડવામાં આપણને યાંત્રિક લાભ થાય. કે પછી ઝડપમાં ફાયદો થાય.
ઉચ્ચાલનનો પહેલો પ્રકાર એટલે ઉંચકનીચક એ આપણે શીખ્યા છીએ. પહેલા પ્રકારમાં બળ અને લૉડ વચ્ચે આધાર હોય. અહીં બળ અને લૉડ વચ્ચે સંતુલન મેળવીએ છીએ.
બીજા વર્ગના ઉચ્ચાલનમાં આધાર અને બળની વચ્ચે લૉડ હોય ( સોપારીનો!) સૂડી આ વર્ગમાં આવે. અહીં લૉડ કરતા ઓછા પ્રયત્ને કામ થઈ જાય. બળમાં ફાયદો થાય. અંતરમાં નહિ.
ત્રીજા વર્ગના ઊચ્ચાલનમાં બળ વચ્ચે હોય અને આધારની એક બાજુ નજીક હોય, જયારે લૉડ બીજી બાજુ દૂર હોય. આમાં લૉડ કરતા બળ વધારે વપરાય તેથી આપણને બળમાં ફાયદો ન મળે પણ ઝડપી ગતિ મળે. બધા જ પ્રકારના બેટ- હૉકી સ્ટીક ત્રીજા પ્રકારનું લીવર છે.
શરીરમાં ઠેકઠેકાણે બનતા ઉચ્ચાલન વિચારીએ તો હલનચલનના વિજ્ઞાનનો ખ્યાલ આવે. કયાં કેવું અને કેટલું ધ્યાન રાખવું. ફીઝીયોથેરાપીમાં આનો ઊંડો અભ્યાસ જોઈએ.
શરીરમાં હાડકા ,સ્નાયુઓ અને સાંધાઓ મળીને ઉચ્ચાલન બને. હાડકા છે એ લીવરનો દંડ બને.
સાંધાઓને કલક્રમ કહ્યા. આધાર બિંદુ- બધા સાંધાઓ જેમકે- કોણી અને ઘુંટણ. આ સાંધાઓ ફરવા જોઈએ પણ 'ફરી જવા' ય ન જોઈએ! નહિ તો હાથ પગ લબડી પડે!
સ્નાયુઓ બળ લગાડે , જેમ કે કામ કરીએ ત્યારે muscle contraction થાય, મસલ સંકોચન થાય , એક્સરસાઈઝમાં ય કયો મસલ કયાં ખેંચાય તે જોવું રહ્યું. વળી કામ પતે એટલે મસલ રીલેક્સેશન પણ અગત્યનું.
અને જે કામ કરવાનું છે/ જે પ્રવૃત્તિ કરવાની છે તે બને લોડ . એમાં કાં તો તમે બહારથી કોઈ ભાર ખેંચતા કે ઉપાડો તે નહિ તો ચાલો, દોડો, કૂદો- એમાં તમારા શરીરનો જ લેડ લાગે.
આમ, શરીરમાં હાડકું - એ લીવર આર્મ- હાથો બને. આ લીવર આર્મ એટલે ફ્લક્રમથી બળનું અને ફ્લક્રમથી લોડનું અંતર. આ અંતર અગત્યનું. જ્યાં આપણાથી એ અંતરમાં ફેરફાર થઈ શકે તો આપણે એ કરીને ફાયદો મેળવતા હોઈએ છીએ.
આમ, સાંધા - (joints) એ - ફ્લક્રમ - આધાર બને. અને સ્નાયુઓ બળ પૂરું પાડે જેથી આપણે કોઈ પણ બોજો ખસેડી શકીએ, ફેંકી શકીએ, ઊંચકી શકીએ.
જેમ પત્થર ખસેડવા વપરાતો ડાંડો નબળો હોય તો ભાંગી જાય એમ જ બળ કરતા કરતા હાડકામાં ફ્રેકચર પણ થઈ જાય. સ્નાયું બળવાન ન હોય તો કાંઈક પણ કામ કરતા થાકી જવાય. સાંધો તો આધાર છે, એ બરાબર આખી રેન્જમાં ફરી શકતા ન હોય, સાંધાની મુવમેન્ટ થવી જોઈએ એ ન થાય, સાંધો પકડાઈ ગયો હોય -લૉક થઈ ગયો હોય તો ય કામ બરાબર ન થાય.
વળી ઘણીવાર જો લીવરમાં - બળમાં ફાયદો ન થાય તો અંતરમાં થાય. જેમ કે, પગના સ્નાયુનો ઉપયોગ કરી એક કીક મારી ફૂટબૉલને કયાંનો કયાં ધકેલી શકાય.
ઉચ્ચલનના ત્રણ પ્રકાર છે એ તો આપણે ઉપર જાણ્યું પણ સાંધા ને સ્નાયુઓ કઈ રીતે જોડાયેલા છે એની પરથી શરીરના ઉચ્ચાલન જોવાની એક મજા છે.
ઉચ્ચાલનનો પહેલો પ્રકાર એટલે ઉંચકનીચક એ આપણે શીખ્યા છીએ, હવે શરીરમાં ઉચ્ચાલનનો પહેલો પ્રકાર જોવો છે? તમે માથું ધૂણાવ્યું? બસ, એ થઈ ગયો ઉચ્ચાલનનો પહેલો પ્રકાર!
આકૃતિ- 1
પહેલા પ્રકારમાં બળ અને લૉડ વચ્ચે આધાર હોય. આપણી ખોપડી જે જગ્યાએ કરોડરજ્જુને મળે એ બિંદુ બન્યું આધાર- ફ્લક્રમ.
ડોકના પાછળના સ્નાયુ બળ પૂરું પડે અને તમારું દસમણિયું માથું બને લોડ! બરાબર? તો માથું ધૂણાવો! અહીં આપણે ખાલી બળ અને લૉડ વચ્ચે સંતુલન મેળવીએ છીએ. આપણે નાના બાળકના માથાનું એટલે જ બહુ ધ્યાન રાખીએ કે માથાનું વજન હોય પણ સ્નાયુ હજુ મજબૂત ન થયા હોય!
બીજા વર્ગના ઉચ્ચાલનમાં આધાર અને બળની વચ્ચે લૉડ હોય ( સોપારીનો!) સૂડી આ વર્ગમાં આવે. અહીં લૉડ કરતા ઓછા પ્રયત્ને કામ થઈ જાય. બળમાં ફાયદો થાય. અંતરમાં નહિ.
શરીરમાં જયારે આપણે પગના પંજા અને આંગળીઓ પર ઊભા રહી ઉંચેથી કશું લેવાનો પ્રયત્ન કરીએ ત્યારે આ પ્રકાર બને. પગના આંગળાના સાંધા આધાર બને, પંજાની લંબાઈ લીવરનો હાથો બને, પીંડીના સ્નાયુ બળ આપે અને લૉડમાં આપણું આખું શરીર જે ઊંચુ થાય.
(આકૃતિ -2) અહીં જુઓ બહુ ઓછા બળે આખું શરીર ટૂંકા અંતર માટે ઉંચકાય.
ત્રીજા વર્ગના ઊચ્ચાલનમાં બળ વચ્ચે હોય અને આધારની એક બાજુ નજીક હોય, જયારે લૉડ બીજી બાજુ દૂર હોય. આમાં લૉડ કરતા બળ વધારે વપરાય તેથી આપણને બળમાં ફાયદો ન મળે પણ ઝડપી ગતિ મળે. બધા જ પ્રકારના બેટ- હૉકી સ્ટીક ત્રીજા પ્રકારનું લીવર છે.
કોણી આધાર બને, બાઈસેપ મસલ બળ પૂરું પાડે અને આગળના હાથ વડે દડો કયાંય દૂર ઝડપથી જાય.
(આકૃતિ 3)
ઉપર આર્કિમીડીઝનું કથન ચોટડૂક ઉક્તિ જ છે! ખરેખર જો પૃથ્વીને ખસેડવી હોય તો બિલિયન કિલોમીટર લાંબો દાંડો જોઈએ અને ભાઈને સ્પેસમાં કયાંક ઊભા રહેવું પડે! પણ કહેવાનો મતલબ એટલો જ કે ગમે તેટલી વજનદાર વસ્તુ હોય પણ જો લાંબો દંડ અને ફ્લક્રમનું સ્થાન યોગ્ય હોય તો ઉચ્ચાલન કામ કરે જ!
છેલ્લે થોડી ફ્લિોસોફી થઈ જાય? તત્વજ્ઞાનીઓ કોઈ પણ ચળવળને લીવર અને ફ્લ્ક્રમ ની ફ્રેઈમમાં જુએ છે. લીવર- ઉચ્ચાલનનું ઉદાહરણથી/ ઉપમાથી કોઈ પણ એક બહુ શક્તિશાળી મુવમેન્ટની વાત કરી. અહીં લીવરથી કોઈ નાનકડી સ્થાનિક ઈનપુટથી- માણસોની ઈચ્છા શક્તિ અને કાર્યકારણ સંબંધથી વિશાળ સમાજમાં બહુ જ મોટો સામાજિક ફેરફાર/ સુધારો / ક્રાંતિ આવે. આખા દેશમાં બદલાવ આવે.
એમાં ફ્લ્ક્રમ એટલે કોઈ દ્રઢ, સ્થિર ,અચલ ચિંતનશીલ વલણ- પ્રમાણ. જેની આજુબાજુ એક્ટિવિઝમ કરાય. જેમ કે સત્યાગ્રહમાં સત્ય એ ફ્લક્રમ બને. જ્યારે લીવર એટલે કોઈ સામાજિક મુદ્દા માટેનું સહાનુભૂતિપૂર્ણ કામ. જેમ કે અસ્પૃશ્યતા નિવારણ.
ઉચ્ચાલનનું ઉદાહરણ કાર્ય અને ચિંતન વચ્ચે સંતુલન દેખાડે છે.