運動生物力學(xué)多媒體教學(xué)第四章

運動生物力學(xué)多媒體教學(xué)第四章第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日靜力學(xué)是研究物體或物體系在外力作用下處于平衡狀態(tài)的性質(zhì)和行為的力學(xué)分支。體育運動中人體運動的靜力學(xué)主要討論人體在完成靜力性動作，即處于相對靜止的姿勢(或稱平衡狀態(tài))時的受力情況，獲得平衡和維持平衡的力學(xué)條件。平衡：物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。體育動作中的出現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)平衡。第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日4.1力矩、力偶、力偶矩的概念1.力矩的概念力矩亦稱“轉(zhuǎn)矩”(力對點之矩)。表示力對物體作用時產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效果的物理量。d為點到F的距離。單位：牛頓.米，方向：逆時針轉(zhuǎn)動為正，反之相反（右手法則）。第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日2.力偶和力偶矩的概念力偶：大小相等，方向相反，作用線互相平行但不重合的兩個力作用在物體上，物體同樣產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)，這一對力為力偶。力偶矩：d為力偶臂第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日作用于剛體上的力，可平移到剛體上的任意一點，但必須附加一力偶，其附加力偶矩等于原力對平移點的力矩。3.力的平移定理第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日4.2人體平衡的力學(xué)條件平衡的概念：靜止或做勻速直線運動。1.平衡方程第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日2.力系的簡化和平衡①力的合成與分解:矢量運算法則(平行四邊形法則)第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日在平面直角指標(biāo)系OXY下:第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日②共線力系的簡化與平衡

R=F1+F2+F3+……+Fi+……+Fn=∑Fi，方向上、右正，下、左負(fù)。平衡方程：∑Fi=0第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日③平面匯交力系的簡化和平衡

受力分析，平衡方程，例題P97第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日④共面平行力系的簡化和平衡力矩原理:在共面平行力系中,所有個力對于其平面任意一點力矩的代數(shù)和,等于力系的合力對于此點的力矩.∑Mo=F1X1+F2X2+………+FiXi+……+FnXn=RX

平衡方程:∑Fi=0;∑Mo=0

受力分析，平衡方程，例題P99第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日⑤共面一般力系的簡化和平衡

受力分析，平衡方程，例題P100第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日總結(jié)平衡的力學(xué)條件：對剛體上任意一點第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日3.下支撐平衡穩(wěn)定性判定(1)支撐面由支撐點和他們所圍成的面積。

支撐面大小與穩(wěn)定性的關(guān)系。第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日(2)重心的高低重心的高低與穩(wěn)定性的關(guān)系(3)穩(wěn)定角重心垂直投影線和重心與支撐面邊緣相應(yīng)點連線的夾角，即物體在某一方向上的穩(wěn)定程度的判定指標(biāo)。(4)平衡角某方向上的穩(wěn)定角之和。(5)穩(wěn)定系數(shù)

，K>1，K=1，K<1，的討論。例題P105第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日FhGr穩(wěn)定系數(shù)的計算第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日穩(wěn)定角與平衡角第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日短跑起跑穩(wěn)定角的變化(快速打破平衡)第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日根據(jù)平衡物體重心與支撐點的位置關(guān)系，平衡種類可分為：上支撐平衡下支撐平衡混合支撐平衡平衡物體受到外力作用偏離其平衡位置時，根據(jù)物體保持其平衡的可能性分為：穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡隨遇平衡有限穩(wěn)定平衡4.平衡動作的定性分析第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日作業(yè)：P114，1,5,7,8第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日4.3人體重心

(1)

人體重心的概念人體全部環(huán)節(jié)所受到的重力的合力的作用點叫做人體重心。

第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日人體是由頭、軀干、上臂、前臂、手、大腿、小腿、足等多個環(huán)節(jié)組成。

人體多剛體模型示意圖第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日(2)

人體重心位置正常站立姿勢下人體重心位置。第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日人體重心的變化人體重心位置，人體重心位置隨人體姿勢變化而改變。第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日性別之間差異。不同運動項目運動員之間差異。第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日人體重心可移動出身體之外。第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日(3)

重心和動作技術(shù)的關(guān)系研究中將人體或環(huán)節(jié)重心簡化為質(zhì)點。以人體重心作運動學(xué)描述。動力學(xué)研究中將力移動到人體重心上。穩(wěn)定性判定基礎(chǔ)第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日4.4人體平衡的特點（1）人體不能處于絕對靜止的狀態(tài)人體在維持平衡的過程中，不可能是絕對靜止的。呼吸系統(tǒng)和血液循環(huán)的存在造成了人體總重心在一定的范圍內(nèi)波動，肌肉的張力在任何時候都不可能恒定，因此身體姿勢的維持不可能嚴(yán)格的不變。第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日（2）人體內(nèi)力在維持平衡中的作用在某些靜力性姿勢中，維持平衡的不僅僅是重力和支撐反作用力。而是由重力矩與肌肉和韌帶的拉力矩共同維持的，如體操的平衡動作。第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日（3）人體的補(bǔ)償動作人體在完成或維持靜力姿勢的過程中，當(dāng)人體重心發(fā)生偏移有失去平衡的傾向時，人體能借助于補(bǔ)償動作在一定范圍內(nèi)“中和”或“抵消”重心的不適宜移動。第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日人體的補(bǔ)償作用達(dá)瓦孜第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日（4）人體具有自我控制、調(diào)節(jié)和恢復(fù)平衡的能力（5）人體平衡受心理因素影響（6）人體平衡動作消耗肌肉的生理功第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日

原理：力矩合成原理

公式中：X,Y分別為總重心的橫、縱坐標(biāo)

Pi為環(huán)節(jié)相對重量xi,yi為環(huán)節(jié)質(zhì)心的橫、縱坐標(biāo)4.5在相片上測量人體重心的原理和方法第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日環(huán)節(jié)相對重量和半徑系數(shù)lLr=l/LPi=Pi’/P近側(cè)端遠(yuǎn)側(cè)端第35頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日①

以人體左下角邊緣處O點為原點繪出直角坐標(biāo)系（OXY）。②

確定各環(huán)節(jié)點位置。③

確定頭和手的重心位置。頭的重心在耳廓上緣中點正面觀時在兩眉間，手的重心在中指的掌指關(guān)節(jié)處。④

連接關(guān)節(jié)點構(gòu)成人體棍圖。⑤

開始測量各環(huán)節(jié)的相片長度(以毫米為單位)，填入環(huán)節(jié)長度一欄內(nèi)。⑥

把各環(huán)節(jié)重心至近側(cè)端距離占環(huán)節(jié)長度的百分比填入％一欄內(nèi)。見表4—1中具體的布拉溫—菲舍爾環(huán)節(jié)相對重心位置數(shù)據(jù)。方法第36頁，共40頁，2023年，2月20日，星期日⑦

環(huán)節(jié)長度乘以環(huán)節(jié)相對重心位置百分比，填入環(huán)節(jié)質(zhì)近側(cè)端實長一欄內(nèi)。⑧

按環(huán)節(jié)質(zhì)心到近側(cè)端實際長度一欄的數(shù)據(jù)，在照片上的環(huán)節(jié)上點出環(huán)節(jié)質(zhì)心位置。頭手的位置不必計算，可以直接點出。⑨

從照片上測量各環(huán)節(jié)質(zhì)心的坐標(biāo)。⑩

把人體模型中已知的環(huán)節(jié)相對重量數(shù)據(jù)添入表內(nèi)（P）。?

計算出各環(huán)節(jié)對軸之矩Px,Py。?

求出Px,Py的和，即為人體總重心位置。?

在照片上點