運動力學名詞解釋

1、名詞解釋運動生物力學：運動生物力學是以人體解剖學，人體生理學的理論和方法，研究人體運動器系的生物力學特性和人體運動動作的力學規(guī)律以及器械機械運動力學規(guī)律的科學。生物力學系統(tǒng)：運動器系簡化為一個簡單的人體模型，這個模型叫做生物力學系統(tǒng)。動作結(jié)構(gòu)：每個完整的特定動作都有其固有的特點，動作的這種固有特點和固定內(nèi)在聯(lián)系叫做動作結(jié)構(gòu)。動作系統(tǒng)：大量單一動作按一定規(guī)律組成為成套的動作技術(shù)，這些成套的技術(shù)動作叫做動作系統(tǒng)。 內(nèi)力和外力：若將人體看作一個力學系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分相互作用的力稱為人體內(nèi)力。若將人體看作 一個力學系統(tǒng)，那么外界對人體作用的力稱人體外力。人體慣性參數(shù)：人體慣性參數(shù)是指人體整體及環(huán)節(jié)

2、的質(zhì)量，質(zhì)心位置，轉(zhuǎn)動慣量及轉(zhuǎn)動半徑。 慣性參照系和非慣性參照系：慣性參照系是指以地球或相對于地球靜止不動的物體，或做勻速直線運動的 物體作為參照系，通常又稱靜參考系。非慣性參照系是指以相對于地球作變速運動的物體， 或者說以相對慣性參照系做加速運動的物體作為參照系，通常又稱動參照系。肌肉的靜息長度和肌肉的平衡長度：表現(xiàn)最大張力時的長度稱肌肉的靜息長度。解除一切負荷的長度稱肌肉的平衡長度。穩(wěn)定角和穩(wěn)定系數(shù)： 穩(wěn)定角是動作用線同重心與支撐面相對應邊界的連線之間的夾角。 穩(wěn)定力矩（重力矩） 與翻到力矩（外力矩）之比稱為穩(wěn)定系數(shù)。肌肉力量的速度梯度和時間梯度：達到二分之一最大力所需的時間，稱為力的時間

3、梯度。力的最大值與所需時間所得的商 Fmax/Tmax, 這個指標叫力的速度梯度。問答題1. 拉伸實驗中，試件從開始加載帶斷裂的全過程中力和形變的關(guān)系的四個階段。（1）彈性階段。既圖中的 OA 段。若在 OA 段內(nèi)卸載后，變形能完全恢復，為彈性形變。直線 OA 段 說明 與 成正比。與 B 點相對應得應力值 y稱為彈性極限，應力超過彈性極限后，若除去外 力，將留有殘余變形。（2）屈服階段。過了 B 點，曲線的坡度逐漸減小，既材料對于變形的抵抗能力逐漸減弱；到了 C 點附 近，曲線上出現(xiàn)幾乎與橫坐標軸平行的一小段；這時變形繼續(xù)增長而應力并不增加，這種現(xiàn)象叫 做材料的屈服。這一階段的特點是，如果材

4、料達到屈服，卸載之后就不再恢復到原狀，這種不能 回復的變形稱為殘余變形或塑性變形。（3）強化階段。屈服階段后繼續(xù)加載，曲線又開始上升，說明抗變形的能力又恢復了，這種現(xiàn)象稱為 強化。在強化階段，試件的橫向尺寸有顯著的縮小。（4）頸縮階段。試件伸長到一定程度后，曲線開始下降，這時可見試件某一橫截面內(nèi)的橫截面開始顯著收縮，最后試件被拉斷。這一階段也稱為局部變形階段。2. 在運動生物鏈中，骨，關(guān)節(jié)，肌肉的關(guān)系？在運動生物鏈中，骨骼是關(guān)節(jié)的基礎(chǔ)，關(guān)節(jié)是運動的樞紐，肌肉收縮則為關(guān)節(jié)繞關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動提供動力。（1）生物運動鏈的動力學。肌肉跨越關(guān)節(jié)收縮時肌力作用線不通過關(guān)節(jié)點，肌力可分解為沿著環(huán)節(jié)縱 軸方向的法向

5、分力和垂直于環(huán)節(jié)縱軸方向的切向分力。一般跨越同一關(guān)節(jié)的有多塊肌肉，這些肌 肉收縮時的力矩與環(huán)節(jié)的重力矩和阻力矩的合力決定著關(guān)節(jié)的運動狀態(tài)。（2）生物運動鏈的運動能力。生物運動鏈由生物運動偶構(gòu)成，生物運動偶的運動能力取決于關(guān)節(jié)的構(gòu) 造和肌肉的控制作用。在肌肉力的作用下，相鄰兩環(huán)節(jié)可繞關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動。關(guān)節(jié)的構(gòu)造以及生物運 動偶的連接方式，基本決定了生物運動鏈的運動能力。（3）生物運動鏈中肌群的工作。生物運動鏈中每塊肌肉并非單獨作用，肌肉總是以肌群的形式參與運 動。生物運動鏈中關(guān)節(jié)周圍的肌肉共同組成功能群而發(fā)揮功能作用，肌肉對關(guān)節(jié)的固定和解除固 定，使生物運動鏈中活動環(huán)節(jié)的數(shù)量發(fā)生了變化。3. 骨杠桿的

6、分類生物運動鏈中的骨杠桿痛機械杠桿一樣也可分為 省力杠桿 平衡杠桿 和費力杠桿。 阻力點在支點和動 力點之間的杠桿為省力杠桿，支點在阻力點與動力點意見的杠桿為平衡杠桿。動力點在支點與阻力點之間 的杠桿為費力杠桿，也叫速度杠桿。4. 關(guān)節(jié)的作用 關(guān)節(jié)是人體中重要的骨與骨的可動連接，是人體運動的樞紐，骨杠桿活動的支點。關(guān)節(jié)的作用一是保證人 體各部分之間的靈活運動，二是傳遞力。5. 力的三要素大小 方向 作用點6. 人體平衡的力學條件 作用于人體的力系可以簡化為一個合外力和一個合外力矩，人體平衡的力學條件與物體平衡的力學條件一 致，當力系平衡時滿足 F=0，M=0 時，既人體受到的合外力為 0，人體

7、受到的合外力矩為 0.兩個條件同 時滿足人體既達到平衡。7. 肌肉結(jié)構(gòu)的力學模型肌肉結(jié)構(gòu)的力學模型由收縮成分，并聯(lián)彈性成分和串聯(lián)彈性成分三個元件組成，稱三元素模型。（ 1）收縮成分。由肌小節(jié)的肌球蛋白和肌動蛋白微絲組成，在靜息狀態(tài)下其應力為0，但長度可自由伸縮?；钚誀顟B(tài)下， 具有產(chǎn)生張力和引起肌肉收縮的能力， 由于是人體主動控制的， 因而稱主動張力。（ 2）并聯(lián)彈性成分。由肌束膜和肌纖維膜等結(jié)締組織組成，為非線性粘彈性體，被牽拉時產(chǎn)生彈力，稱被動張力。（3）串聯(lián)彈性成分。由肌原纖維本身的橫橋的 Z 線等組成，是非線性彈性體，當收縮成分興奮收縮時， 串聯(lián)的彈性成分伸展吸收一部分張力， 緩和張力的

8、急劇變化， 進而實現(xiàn)肌肉收 縮的第二種機制，肌肉的力學性質(zhì)決定于各元素的力學性質(zhì)及相互關(guān)系。8. 根據(jù)平衡的穩(wěn)定程度，人體平衡的分類根據(jù)平衡的穩(wěn)定程度可把人體平衡分為以下四種（ 1） 穩(wěn)定平衡：人體在外力作用下偏離平衡位置后，當外力撤出時，人體自然回復到平衡位置， 而不需要通過肌肉收縮恢復平衡，這種平衡叫做穩(wěn)定平衡。多數(shù)上支撐平衡屬于穩(wěn)定平衡。（ 2） 不穩(wěn)定平衡：人體在外力作用下偏離平衡位置后，當外力撤出時，人體不能恢復到原來的平 衡位置，而是更加偏離平衡位置，這種平衡叫做不穩(wěn)定平衡。僅在支撐平衡動作下出現(xiàn)。（ 3） 隨遇平衡：人體在外力作用下偏離平衡位置后，當外力撤出時，人體既不能恢復到原

9、來的平 衡位置，也不偏離原位置，而是在新位置上保持平衡，這種平衡叫做隨遇平衡。該平衡在體 育動作中很少見。（ 4） 有限度的穩(wěn)定平衡：人體在外力作用下，一定限度內(nèi)的偏離平衡位置，當外力撤出時，人體 回到平衡狀態(tài)，但偏離平衡位置超過一定限度時，人體失去平衡。這種平衡叫做有限度的穩(wěn) 定平衡。在下支撐動作中常出現(xiàn)。9. 人體運動的運動學量特征運動學量特征包括瞬時性，矢量性，相對性，獨立性（ 1） 瞬時性：在研究人體或器械運動時，速度是十分重要的，但對有些項目僅講速度還不夠，常 常需要準確的了解某一時刻的運動，強調(diào)運動的瞬時性。（ 2） 矢量性：在空間運動的人或器械，速度的重要性不僅在于其大小，要取得

10、好的效果，在某種 意義上還決定于速度的方向。（ 3） 相對性：在研究問題時，涉及到位移，速度，加速度等都是相對于選定的參照系而言，只有 確定了參照系，這些量才有確切的意義，這一性質(zhì)可概括為相對性。（ 4） 獨立性：獨立性是指物體在空間運動時，在各個方向上獨立的保持自己運動的性質(zhì)。10. 相對速度，牽拉速度和絕對速度的關(guān)系。（1）研究對象相對于靜參照系的速度稱絕對速度（Va） ，研究對象相對于動參照系的速度稱相對速度（ Ve），動參照系原點相對于靜參照系的速度稱牽連速度（Vt）。（2）當動參照系平動時， 與該參照系相連的所有點的速度都是相同的，所以牽連速度應理解為動參照系相對于靜參照系的速度。因

11、此，絕對速度等于相對速度與牽連速度的矢量和。既 Va =Ve+Vt 。11. 影響人體平衡的生物力學因素有哪些？ 對于人體來說，除穩(wěn)定角，穩(wěn)定系數(shù)等指標外，評定其動作的穩(wěn)定程度還需要考慮有關(guān)生物學因 素。（1）人體不能絕對靜止。 由于呼吸活動和血液循環(huán)必然造成人體總重心位置時刻變化， 肌肉 收縮時各群肌纖維投入和退出工作的非完全秩序性， 造成人體肌肉的張力也不能保持恒 定。（2）人體有效支撐面小于支撐面。 由于人體軟組織和力量不太足的肌肉無力平衡負荷， 所以 翻到線永遠位于支撐面邊界線之內(nèi)， 重力作用線未超越支撐面邊界時， 人體就要提前翻 倒。（3）人體姿勢的改變可調(diào)節(jié)平衡。 人體具有一定的自

12、身平衡調(diào)節(jié)能力， 當在有翻到趨勢時往 往會改變體姿，各環(huán)節(jié)會繞相鄰關(guān)節(jié)發(fā)生位移，人體則可能會恢復平衡。（4）心理因素的影響。 心里緊張會引起收縮肌群無法協(xié)調(diào)工作， 而導致支撐面內(nèi)的壓力不均， 使人體失去平衡。（5）人體平衡動作消耗肌肉的生理能。 人體的平衡離不開肌肉的收縮作用， 肌肉必然要消耗 一定的生理能。長時間的保持平衡，能量消耗增多，肌肉出現(xiàn)疲勞，會使人體控制平衡 的能力降低。12. 影響人體靜平衡動作的力學因素當人體所受外力為 0，合外力矩也為 0 時，可以獲得平衡。但維持平衡就要考慮平衡的穩(wěn)定性，因此必 須了解平衡穩(wěn)定性的各項因素。（1）支撐面。支撐面是由各支撐部位的表面及他們所包圍

13、的面積。支撐面越大，物體平衡的穩(wěn)定性就 越好（2）重心高度。重心越低，穩(wěn)定性越好。穩(wěn)定角是重力作用線同重心與支撐面相應邊界的連線之間的夾角。穩(wěn)定角越大，穩(wěn)定性越好，穩(wěn)定角越小，穩(wěn)定性越差，穩(wěn)定角為0，人體處于臨界狀態(tài)。（3）體重。體重對穩(wěn)定性也有影響，常用穩(wěn)定系數(shù)這一概念來表示體重在平衡時的作用。穩(wěn)定力矩與 翻到力矩之比稱為穩(wěn)定系數(shù)。該系數(shù)表明物體依靠重力抵抗翻到作用的能力，其大小可反映人體 抵抗各種外力作用而保持平衡的能力。13. 在活體骨受到重復載荷的作用時，影響疲勞過程的因素在活體骨受到重復載荷作用時，不僅載荷量和重復次數(shù)影響疲勞過程，而且頻率也影響疲勞過程。14. 簡述跳高起跳時，雙臂

14、和腿加速積極上擺的力學意義 在跳高起跳的蹬伸階段，表現(xiàn)為擺動腿和雙臂的快速上擺，同時按順序用力伸展起跳腿的骻，膝，踝 關(guān)節(jié)。當?shù)派熘翆㈦x地時，擺動提和雙臂制動。擺動腿和雙臂擺動至少有 3 個作用：增大了地面對 人體的反作用力獲得初始的角動量以便向身體的其余部分轉(zhuǎn)移提高騰空瞬間身體重心的高度。 跳 高的起跳時，起跳腿的伸屈和擺動腿的擺動是緩沖助跑速度和改變力的方向，下肢各關(guān)節(jié)的伸展是為 獲得向上的速度。15試述在投擲中超越器械的力學機制 投擲運動最后用力的超越器械動作等，目的都是為了在肌肉收縮前給予定程度的拉長，為后繼的發(fā)力動 作做好準備。這是利用肌肉長度總張力的關(guān)系，既：當肌肉處于平衡長度，肌

15、肉不收縮，則總張力為 0，當肌肉處于靜息長度，肌肉收縮，則總張力為被動張力與主動張力之生物疊加，此時肌肉總張力最大 當肌肉過于拉長，肌肉收縮，此時主動張力下降，有可能導致總張力下降。一般地為肌肉群收縮時發(fā)揮 出更大的力量和速度，可通過該肌肉群的放松和對抗肌的先主動收縮，使主動肌在收縮前被適當拉長來實 現(xiàn)。16. 肌肉收縮長度與肌肉收縮力量之間的關(guān)系 肌肉長度與肌肉收縮力量是指肌肉收縮前的初長度對肌肉收縮時產(chǎn)生張力的影響。 依據(jù)肌肉結(jié)構(gòu)力學 模型的性質(zhì)，肌肉收縮時產(chǎn)生的總張力是由收縮成分產(chǎn)生的主動張力和彈性成分產(chǎn)生的被動張力疊加而成 的。（ 1 ） 收縮成分的長度張力關(guān)系。肌肉收縮力量的大小，主

16、要取決于參與收縮的橫橋數(shù)目，收縮成分 長度的變化，會影響收縮時起作用的橫橋數(shù)目。肌肉處于靜息長度時，粗肌絲與細肌絲處于最 理想的重疊狀態(tài)，使收縮作用的橫橋數(shù)目達到最大；此時肌肉收縮能產(chǎn)生最大張力。當肌肉長 度大于靜息長度時，隨著肌肉長度的增加，粗細肌絲趨向拉開，收縮時部分橫橋不起作用，故肌 肉收縮時張力下降。當肌肉長度短于靜息長度時，部分粗細肌絲重疊，使收縮時的有效橫橋數(shù) 目減少，導致肌肉收縮時張力下降。（2） 并聯(lián)彈性成分的長度張力關(guān)系。肌肉處于平衡長度或小于平衡長度時，處于沒有張力的放松狀 態(tài)。隨著肌肉變長，并聯(lián)彈性成分開始脫離放松狀態(tài)，因而產(chǎn)生張力。（3）肌肉長度總張力的關(guān)系。當肌肉處于

17、平衡長度，肌肉不收縮，則總張力為0；當肌肉處于靜息長度，肌肉收縮，則總張力為被動張力與主動張力之物疊加，此時肌肉總張力最大當肌肉 過于拉長，肌肉收縮，此時主動張力下降，有可能導致總張力下降。17. 人體內(nèi)力與外力及相互關(guān)系（1）若將人體看做一個力學系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分相互作用的力稱為人體內(nèi)力。肌肉張力是人體 內(nèi)力中的主動力。由于人體內(nèi)力是人體力學系統(tǒng)內(nèi)各部分之間的相互作用，雖可引起人體力學系統(tǒng)各部分 之間的相對運動，但不能引起人體整體的運動狀態(tài)的改變。（2）若將人體看做一個力學系統(tǒng)， 那么外界對人體作用的力稱為人體外力。引起人體由靜止狀態(tài)改變?yōu)檫\ 動狀態(tài)只能是人體外力。人體各環(huán)節(jié)的運動只能是

18、環(huán)節(jié)以外的力對環(huán)節(jié)的作用的結(jié)果，引起人體運動狀態(tài) 的改變的直接原因是其他物體對人體的作用力。（3）內(nèi)力和外力的區(qū)分是相對的。如何確定某個力是內(nèi)力或是外力，取決于研究對象。由于研究對象的不 同，同一個力既可以看作內(nèi)力又可看做外力。肌張力對于人體整體而言是內(nèi)力，然而肌張力對于作用的人 體環(huán)節(jié)而言就是外力。人體內(nèi)力不能直接引起人體整體的運動，但可以通過人體與外界環(huán)境的相互作用， 這時人體內(nèi)力的合效應可以引起人體特定外力，從而使人體發(fā)生整體運動。因此，人體內(nèi)力和外力是相互 聯(lián)系的，內(nèi)力是人體運動的必要條件，但內(nèi)里只有通過外力才能使人體產(chǎn)生整體運動。18. 簡述粘彈性材料的特點一般來說粘彈性材料具有三個

19、特點（1）當物體突然發(fā)生應變時，若應變保持一定，則相對應的應力將隨時間的增加而下降，這種現(xiàn)象稱為應力松弛（2）若令應力保持一定，物體的應變隨時間的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。（3）對物體做周期性的加載和卸載，則加載時的應力應變曲線同卸載時的應力應變曲線不重合， 這種現(xiàn)象稱為滯后19. 簡述人體機械運動的特點（1）人體機械運動有很大的主動性和可變性，而不決定外部條件。人體系統(tǒng)本身具有能量儲備，可不 隨外界影響而隨時釋放，并可轉(zhuǎn)化為對外界做功。（2）人體長時間連續(xù)工作或運動后，易出現(xiàn)疲勞，但經(jīng)過休整完全可以完全恢復；物體雖能較長時間 連續(xù)工作，一旦發(fā)生“疲勞”就不可完全恢復。（3）人體的大部分機械運動形式。尤其是體育技術(shù)動作都是后天，自發(fā)或自覺地形成的。（ 4）人體機械運動受大腦皮質(zhì)的控制調(diào)節(jié)并有意識參與。20. 希爾方程的意義希爾方程（ a+p） （v+b）=b（Po+a） ，表示了肌肉在攣縮狀態(tài)下做功的功率為常數(shù)。希爾方程的重要意義之 一是描述了骨骼肌收縮時，負荷 P與收縮速度 V的關(guān)系： P增大， V減小；反之 P減小， V增大。這在體育 領(lǐng)域的應用是十分廣泛的，它揭示了人體運動時肌肉克服負荷和發(fā)揮收縮速度之間的內(nèi)在聯(lián)系，為運動訓 練實踐提供了理論。為了發(fā)展肌肉力量，應盡可能地增加負荷；為了發(fā)展肌肉的收縮速度，應盡可能的減 小負荷；為了使肌肉得到最大功率輸出和發(fā)展性力