《運動力學基礎》ppt課件

1、u掌握運動中的力合力矩及其表現(xiàn)方式，掌握影響掌握運動中的力合力矩及其表現(xiàn)方式，掌握影響人體平衡與穩(wěn)定的要素。人體平衡與穩(wěn)定的要素。u熟習牛頓運動定律的在人體運動中的運用；熟習牛頓運動定律的在人體運動中的運用；u了解運動中力的合成與分解及其在人體運動中受了解運動中力的合成與分解及其在人體運動中受力分析中的運用。力分析中的運用。學習目的學習目的 力是一個物體對另一個物體的作用，是使物體產生形變或線運動形狀改動的緣由。 力矩那么是力和力臂的乘積，是使物體轉動形狀改動的緣由。 假設將人體整體看假設將人體整體看做一個力學系統(tǒng)，那么做一個力學系統(tǒng)，那么人體內部各部分的相互人體內部各部分的相互作用，稱為內力

2、。外界作用，稱為內力。外界作用于人體的力稱為外作用于人體的力稱為外力。力。一內力與外力的概念一內力與外力的概念 外力：重力、支撐反作用力外力：重力、支撐反作用力等。等。內力：骨骼肌張力、關節(jié)約內力：骨骼肌張力、關節(jié)約束力、韌帶張力等，其中骨束力、韌帶張力等，其中骨骼肌的張力是人體內力中的骼肌的張力是人體內力中的自動力。自動力。運動中的內力和外力的關系運動中的內力和外力的關系2 2、內力可以改動外力的大小、內力可以改動外力的大小 3 3、外力可用來加強內力、外力可用來加強內力 人體整體人體整體人體環(huán)節(jié)人體環(huán)節(jié)骨骼肌張力骨骼肌張力外力外力內力內力1 1、內力與外力是相對的、內力與外力是相對的n要獲

3、得較大的反作用力作為人體運動的動力，必需加大人的蹬地要獲得較大的反作用力作為人體運動的動力，必需加大人的蹬地力，這又取決于人體肌肉活動引起的對地面作用力的大小。肌肉力，這又取決于人體肌肉活動引起的對地面作用力的大小。肌肉活動是自動的，為了提高人體運動效果，最重要的是提高肌肉收活動是自動的，為了提高人體運動效果，最重要的是提高肌肉收縮的力量內力，以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力縮的力量內力，以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力外力，使人體運動形狀發(fā)生變化。外力，使人體運動形狀發(fā)生變化。n另外，實際中采取一些措施，利用外部條件在一定程度上也可提另外，實際中采取一些措施，利用外部條件在一定程度上

4、也可提高地面對人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑高地面對人體的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上釘子，起跑時用起跑器等時用起跑器等 。跳高起跳過程中的外力作用跳高起跳過程中的外力作用起跑過程中的外力作用起跑過程中的外力作用力量訓練過程中人體肌肉收縮抵抗負荷的力量訓練過程中人體肌肉收縮抵抗負荷的內外力作用內外力作用二外力二外力 器械的其他阻力器械的其他阻力 肢體推進運動器械進展訓練時，除肢體推進運動器械進展訓練時，除要抑制器械重力外，還需求抑制器械的慣性力、摩擦要抑制器械重力外，還需求抑制器械的慣性力、摩擦力或彈力所產生的阻力，其大小與肢體的推力大小相力或彈力所產生的阻力，其大小與肢

5、體的推力大小相等，方向相反。等，方向相反。意 義： 各種外力經常被用來作為康復訓練/治療的負荷，選擇的負荷要求與肢體運動的方向和力量相順應，這是加強肌力訓練的方法學根底。 人體運動中所遭到的外力人體運動中所遭到的外力 a. a. 重力重力 大小與方向：大小與方向： ，方向：指向地球心。，方向：指向地球心。 g=9.8m/s/sg=9.8m/s/s mgG b. 摩擦力摩擦力概念，和特性。概念，和特性。b1.靜摩擦力和最大靜摩擦力靜摩擦力和最大靜摩擦力b2.滑動摩擦力滑動摩擦力NfmmNfkk c. 彈性力彈性力概念：由物體發(fā)生形變產生的力。概念：由物體發(fā)生形變產生的力。彈性力的胡克定律：彈性力

6、的胡克定律：XKFe 人體運動中所遭到的外力在人體運動中所遭到的外力在體育運動中的運用。體育運動中的運用。 nd d、支撐反作用力、支撐反作用力n 人體處于支撐形狀時，人體重力作用于支撐面上，人體處于支撐形狀時，人體重力作用于支撐面上，支撐面又反作用于人體，這種反作用稱為支撐反作用支撐面又反作用于人體，這種反作用稱為支撐反作用力。假設人體處于靜止形狀，為靜力性支撐反作用力；力。假設人體處于靜止形狀，為靜力性支撐反作用力；假設人體部分環(huán)節(jié)有運動，那么支撐反作用力會不斷假設人體部分環(huán)節(jié)有運動，那么支撐反作用力會不斷變化，稱為動力性支撐反作用力。變化，稱為動力性支撐反作用力。 ne、流體作用力、流體

7、作用力n人體在空氣和水中運動時，與流體發(fā)生接觸，并相互人體在空氣和水中運動時，與流體發(fā)生接觸，并相互作用，流體對人體的作用即為流體作用力。作用，流體對人體的作用即為流體作用力。n人體在水中遭到浮力作用，可以減輕肢體的重力作用，人體在水中遭到浮力作用，可以減輕肢體的重力作用，對于肌力缺乏或關節(jié)疼痛的患者，可以借助水的阻力對于肌力缺乏或關節(jié)疼痛的患者，可以借助水的阻力和浮力進展康復訓練。和浮力進展康復訓練。三內力三內力定義： 是指人體內部各組織器官間相互作用的力。各種內力總要相互順應，以維持最正確活動，同時也不斷和外力相抗衡以順應人體生活的需求。1肌拉力2各組織器官間的被動阻力3各內臟器官的摩擦力

8、4內臟器官和固定安裝間的阻力5血液淋巴液在管道內流動時產生的流體阻力，在分流時產生的湍流等。n1肌拉力 這種力經過其在骨骼上的附著點，可以維持人體姿態(tài)，引起人體內部各部分、各環(huán)節(jié)間的相對運動。是人體內力中最重要的自動力。2各組織器官間的被動阻力 當一肢體做屈曲或伸展運動時，其相反方向的組織遭到牽拉，尤其是拮抗肌的張力，此時必需做相應松弛，以保證運動的完成。n3各內臟器官的摩擦力 例如胃腸蠕動時候腸袢間的摩擦力雖然很小，心臟搏動時與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等。4內臟器官和固定安裝間的阻力 如胃腸蠕動與腹膜、腸系膜、大血管間的阻力，食管的蠕動與縱隔間的阻力等。5血液淋巴液在管道內流動時產生的流體阻

9、力，在分流時產生的湍流等。1.1.合力與分力合力與分力 一個力假設它產生的效一個力假設它產生的效果與幾個力共同作用的效果一樣，那么果與幾個力共同作用的效果一樣，那么這個力就叫那幾個力的合力，而那幾個這個力就叫那幾個力的合力，而那幾個力就叫這個力的分力。力就叫這個力的分力。2.2.力的合成力的合成 求幾個知力的合力，叫力求幾個知力的合力，叫力的合成。的合成。3.3.力的分解力的分解 力的分解是力的合成的逆力的分解是力的合成的逆運算。運算。四力的合成與分解四力的合成與分解平行四平行四邊形法邊形法那么是那么是力的合力的合成與分成與分解的根解的根底底掌握物體受力的分析方法掌握物體受力的分析方法n確定受

10、力分析對象，取出隔離體確定受力分析對象，取出隔離體n確定場力重力、電磁場力等確定場力重力、電磁場力等n確定一切外力：動力，阻力摩擦力、確定一切外力：動力，阻力摩擦力、空氣阻力等，接觸力等?？諝庾枇Φ?，接觸力等。n畫受力分析圖畫受力分析圖abcd當骨骼肌在某一平面產生當骨骼肌在某一平面產生力作用時，可將肌力分解力作用時，可將肌力分解為兩個垂直分量：一個沿為兩個垂直分量：一個沿著骨軸線作用，另一個垂著骨軸線作用，另一個垂直骨軸線。前者起穩(wěn)定關直骨軸線。前者起穩(wěn)定關節(jié)的作用，因此叫穩(wěn)定分節(jié)的作用，因此叫穩(wěn)定分量，后者是使骨產生轉動量，后者是使骨產生轉動的分量，所以叫轉動分量。的分量，所以叫轉動分量。

11、1、力的時間累積效應、力的時間累積效應 作用于物體的合外力與其作用時間的乘積作用于物體的合外力與其作用時間的乘積Ft ，稱為力的沖量。而將運動物體或人體具，稱為力的沖量。而將運動物體或人體具有的有的“運動量，即質量與速度的乘積運動量，即質量與速度的乘積m v，稱，稱為動量。為動量。 動量定理：物體動量的增量等于其所受的沖量。動量定理：物體動量的增量等于其所受的沖量。 五力的時間和空間累積效應五力的時間和空間累積效應動量定理和動量守恒定律：動量定理和動量守恒定律：1. 動量與沖量的概念動量與沖量的概念 動量矢量性動量矢量性 ，單位：米，單位：米.千克千克/秒秒m. kg / s。 沖量矢量性沖量

12、矢量性 單位：牛頓單位：牛頓.秒秒N. s vmK tFI沖量的幾何含義：沖量的幾何含義：S=F*t tFS動量定理動量定理 物體在運動過程中，在某段時間內動量的改動，物體在運動過程中，在某段時間內動量的改動，等于所受合外力在這段時間內的沖量。即：等于所受合外力在這段時間內的沖量。即： IK 0vmvtFt動量定理在運動中的運用動量定理在運動中的運用1 1、在投擲工程中，為了添加器械的出手速度，即添加器械、在投擲工程中，為了添加器械的出手速度，即添加器械的出手動量，應添加在最后用力階段對器械的沖量。這要的出手動量，應添加在最后用力階段對器械的沖量。這要求在發(fā)揚最大力量的同時，延伸力的作用時間。

13、求在發(fā)揚最大力量的同時，延伸力的作用時間。 2、假設要減少對人體的沖力，就得延伸力作用的時間，、假設要減少對人體的沖力，就得延伸力作用的時間，各種落地緩激動作就是典型的例子。各種落地緩激動作就是典型的例子。 0vmvtFt2、力的空間累積效應、力的空間累積效應 力與力作用方向上挪動間隔的乘積力與力作用方向上挪動間隔的乘積FS，稱，稱力對物體作了功。力作用方向與其引起的物體運動力對物體作了功。力作用方向與其引起的物體運動方向改動一致，力對物體所做的功為正功。物體的方向改動一致，力對物體所做的功為正功。物體的運動方向與力的作用方向相反，這時力所做的功為運動方向與力的作用方向相反，這時力所做的功為負

14、功。功的國際單位是焦耳負功。功的國際單位是焦耳J。 通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機械功。肌通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機械功。肌將其儲存的化學能轉化為機械能，抑制阻力使環(huán)節(jié)及將其儲存的化學能轉化為機械能，抑制阻力使環(huán)節(jié)及外界物體產生位移。外界物體產生位移。 等長收縮運動中，環(huán)節(jié)不產生位移，沒有做機械等長收縮運動中，環(huán)節(jié)不產生位移，沒有做機械功，此時骨骼肌耗費的能量完成了功，此時骨骼肌耗費的能量完成了“生理功。生理功。 功和能之間是可以相互轉換的，能的量值是經過功和能之間是可以相互轉換的，能的量值是經過做功來確定的，力對物體做的功等于物體機械能動做功來確定的，力對物體做的功等于物體機械能

15、動能和勢能的增量。能和勢能的增量。 力矩M是作用于物體或人體的合力F與支點到力作用線間隔d的乘積，即M=F。 一種情況：即大小相等，方向相反，作用線相互平行但不重合的兩個力作用在同一物體上，雖然其合力為零，但物體同樣會轉動，這一對力稱為力偶，其產生的轉動力矩稱為力偶矩。 另一種情況：物體在無支撐情況下遭到力的作用，這個力假設不經過物體的重心，也會引起物體的轉動，這個力稱為偏心力，由其產生的轉動力矩稱為偏心矩。 力矩、力偶矩和偏心矩是人體或物體轉動的條件。 根據人體運動的特征，可將人體運動模型簡化為：質點、根據人體運動的特征，可將人體運動模型簡化為：質點、剛體和多剛體系統(tǒng)等運動模型。剛體和多剛體

16、系統(tǒng)等運動模型。1 1、質點：具有一定質量，、質點：具有一定質量，忽略其大小形狀的幾何點。忽略其大小形狀的幾何點。 研討地球繞太陽運動，研討地球繞太陽運動，地球可以當作質點地球可以當作質點 研討地球的自轉，研討地球的自轉，地球就不能當作質點地球就不能當作質點 2 2、剛體、剛體 是由相互間間隔一是由相互間間隔一直堅持不變的許多質直堅持不變的許多質點組成的延續(xù)體，它點組成的延續(xù)體，它有一定外形、占據空有一定外形、占據空間一定位置，是由實間一定位置，是由實踐物體籠統(tǒng)出來的力踐物體籠統(tǒng)出來的力學簡化模型。在運動學簡化模型。在運動生物力學中，把人體生物力學中，把人體看作是一個多剛體系看作是一個多剛體系

17、統(tǒng)。統(tǒng)。 人體簡化以后的運動方式人體簡化以后的運動方式人體運動的方式多種多樣。人體運動的方式多種多樣。把人體簡化成質點：分為直線運動和曲線運動。把人體簡化成質點：分為直線運動和曲線運動。把人體簡化成剛體：分為平動、轉動和復合運動。把人體簡化成剛體：分為平動、轉動和復合運動。v牛頓第一定律：任何物體在不受外力作用或所受合外力為牛頓第一定律：任何物體在不受外力作用或所受合外力為零時，物體將堅持靜止或勻速直線運動形狀不變。物體的這零時，物體將堅持靜止或勻速直線運動形狀不變。物體的這種性質稱為慣性。種性質稱為慣性。v牛頓第二定律：物體加速度牛頓第二定律：物體加速度a a的大小與物體所受合外力的大小與物

18、體所受合外力FF的大小成正比，與物體的質量的大小成正比，與物體的質量m m成反比，即成反比，即F=maF=ma。v牛頓第三定律作用力與反作用力：兩個物體相互作用時，牛頓第三定律作用力與反作用力：兩個物體相互作用時，物體甲對物體乙的作用力，物體甲對物體乙的作用力，F(xiàn)1F1與與F2F2大小相等、方向相反、沿同大小相等、方向相反、沿同不斷線，即不斷線，即F1 = -F2F1 = -F2。 運動中很多動作可以借助慣性完成，巧妙地利用運動中很多動作可以借助慣性完成，巧妙地利用慣性，不但省力且減少能量耗費，減少運動性疲勞。慣性，不但省力且減少能量耗費，減少運動性疲勞。因此，人體活動中堅持動作的銜接性和動作

19、間的延續(xù)因此，人體活動中堅持動作的銜接性和動作間的延續(xù)性能起到省力的作用。性能起到省力的作用。 例如，康復治療中偏癱患者自主從仰臥位到側臥例如，康復治療中偏癱患者自主從仰臥位到側臥位，可以利用健側肢體的慣性完成體位轉換例子。位，可以利用健側肢體的慣性完成體位轉換例子。一運動中合理利用慣性可以省力一運動中合理利用慣性可以省力 指在人體在抑制外界阻力負荷運動時，需求遵照由指在人體在抑制外界阻力負荷運動時，需求遵照由大肌群首先活動，逐漸過渡到中小肌群活動。大肌群首先活動，逐漸過渡到中小肌群活動。 由于大肌群能產生較大的力或力矩，有利于抑制阻由于大肌群能產生較大的力或力矩，有利于抑制阻力物體的慣性，可

20、以有效預防運動開場時的中小肌群的力物體的慣性，可以有效預防運動開場時的中小肌群的損傷。損傷。 例如，搬動較重物體時運用下蹲經過大腿的肌群用例如，搬動較重物體時運用下蹲經過大腿的肌群用力來抑制重物的慣性，而不運用彎腰經過腰部肌群的用力來抑制重物的慣性，而不運用彎腰經過腰部肌群的用力抑制重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重力抑制重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重物易導致腰部肌的急性損傷。物易導致腰部肌的急性損傷。二抑制重物慣性需求遵照骨骼肌活動順序原理二抑制重物慣性需求遵照骨骼肌活動順序原理 運動中，要使人體運動速度添加或減小，需求外界對人運動中，要使人體運動速度添加或減小，需求外界

21、對人體的作用力添加或減小。根據作用力與反作用力定律，外界體的作用力添加或減小。根據作用力與反作用力定律，外界物體對人體的作用力添加或減小時，人體對外界的作用力也物體對人體的作用力添加或減小時，人體對外界的作用力也需求添加或減小。需求添加或減小。三添加人體對外界的作用力可以增大外界對人三添加人體對外界的作用力可以增大外界對人體的反作用力體的反作用力 一個物體假設遭到幾個力的作用，這幾個力稱為力系。力系平衡的條件因力系的不同而有所差別，力系通常有以下4種情況。 1.共點、共線力系 2.平面匯交力系 3.平面平行力系 4.空間普通力系 一力系的平衡條件一力系的平衡條件平衡重心與支撐點關系平衡穩(wěn)定程度

22、上支撐平衡下支撐平衡混合支撐平衡穩(wěn)定平衡有限穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡隨遇平衡人體平衡的類型人體平衡的類型二人體平衡的類型二人體平衡的類型二人體平衡的類型二人體平衡的類型一級平衡一級平衡二級平衡二級平衡三級平衡三級平衡 穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用堅持平衡的才干。1、靜態(tài)穩(wěn)定性 人體靜止時抵抗各種干擾的才干。2、動態(tài)穩(wěn)定性 人體重心偏移平衡位置后，干擾要素除去時，人體仍能恢復到初始平衡范圍。一穩(wěn)定性一穩(wěn)定性1.1.影響人體下支撐穩(wěn)定性的影響人體下支撐穩(wěn)定性的要素要素支撐面大小支撐面大小: :支撐面大，穩(wěn)支撐面大，穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)定度定度大；支撐面小，穩(wěn)定度小。小。重心的高低重心的高低:

23、:在支撐面不變在支撐面不變的情況下，人體的重心位置的情況下，人體的重心位置低，穩(wěn)定度大；重心位置高，低，穩(wěn)定度大；重心位置高，穩(wěn)定度小。穩(wěn)定度小。二影響人體下支撐穩(wěn)定性的要素與評價目的二影響人體下支撐穩(wěn)定性的要素與評價目的n1定義：整個人體所受重力的合力的作用點，叫人體重心。n它位于身體正中面上第三骶椎上緣前方7厘米處，大約在身高的55%56%。人體重心人體重心2 2人體重心位置人體重心位置正常站立姿態(tài)下人體重心位置。正常站立姿態(tài)下人體重心位置。v人體重心位置，人體重心位置隨人體姿態(tài)變化而改動。人體重心位置，人體重心位置隨人體姿態(tài)變化而改動。人體重心的變化人體重心的變化n人體重心可挪動出身體之

24、外。人體重心可挪動出身體之外。n為了訓練平衡功能差的患者的平衡才干，開場訓為了訓練平衡功能差的患者的平衡才干，開場訓練時，可以先練習坐位重心低支撐面較大平練時，可以先練習坐位重心低支撐面較大平衡，完成后練習立位平衡時，可先分開雙腿以加衡，完成后練習立位平衡時，可先分開雙腿以加大支撐面使重心比較低，練習靜態(tài)和動態(tài)平衡，大支撐面使重心比較低，練習靜態(tài)和動態(tài)平衡，到達一定效果后，再逐漸過渡到并足訓練。到達一定效果后，再逐漸過渡到并足訓練。應應 用用FhGr2 2、人體下支撐穩(wěn)定性的評價目的、人體下支撐穩(wěn)定性的評價目的1 1穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支撐

25、面邊緣相應點的連線間的夾角。撐面邊緣相應點的連線間的夾角。 重心高度一樣，支撐面重心高度一樣，支撐面越大，穩(wěn)定角越大；支撐越大，穩(wěn)定角越大；支撐面一樣，重心越高，穩(wěn)定面一樣，重心越高，穩(wěn)定角越小。穩(wěn)定角越大，物角越小。穩(wěn)定角越大，物體的穩(wěn)定度越大，體的穩(wěn)定度越大，2 2穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系數(shù)闡明物體依托重力抵抗平衡受破之比值。穩(wěn)定系數(shù)闡明物體依托重力抵抗平衡受破壞的才干，穩(wěn)定系數(shù)大于壞的才干，穩(wěn)定系數(shù)大于1 1時，物體能抵抗外來翻倒時，物體能抵抗外來翻倒力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于1 1時，物體抵抗時，物體抵抗不住外來的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，即物領會不住外來的翻倒力矩，