运动生物力学.ppt

3 23 2020 1 运动生物力学 3 23 2020 2 跑的生物力学 跑是典型的周期性运动项目 是体育活动中最基本的技能 竞技跑要求运动员用最好的跑动技术在最短的时间内跑完所规定的路程 根据生物力学原理对短跑进行分析 可解释跑的一般动作规律 3 23 2020 3 从以下方面对跑进行分析 一 跑步的运动学二 跑步的动力学三 起跑的运动生物力学分析 3 23 2020 4 一 跑步的运动学 一 跑步的基本生物力学要素 二 跑步的运动学特征 三 跑步的摆动技术 四 跑步的蹬地技术 五 跑步时躯干的前倾 3 23 2020 5 1 1跑的基本生物力学要素 跑步的运动参数中最重要的是跑的速度 跑速取决于步长和步频 影响跑步速度的生物力学要素见图 3 23 2020 6 跑可分为扒蹬阶段 也称 支撑阶段 腾空阶段 如图所示 扒蹬阶段 着地时相 摆动腿着地时刻 到支撑离地时相 支撑腿离地时刻 腾空阶段 支撑离地时相 现代短跑技术不是被动缓冲再后蹬 而是以 扒 髋 膝关节在人体腾空着地前已开始做后伸 故称 扒 结合蹬 从跑的技术原理可知 较小的着地距离可增大蹬地地角度 减少阻力 有利于发挥跑步的速度 3 23 2020 7 跑速 步长 步频 步长又是由着地距离 人体着地时刻重心与人体支撑离地时刻重心位置的距离 和腾空距离两部分组成 着地距离受扒蹬技术和脚底摩擦力的影响 腾空距离由离地速度和角度决定 有研究者对这两个距离做过测试 着地距离比腾空距离短 3 23 2020 8 1 2跑步的运动学特征 1 步长 步时 步频的构成步长 是指脚的着地点在运动方向上的水平距离 又叫 单步 步长 等于着地点距离和腾空距离之和 是研究较多的生物力学参数之一 步时 是指完成一个单步所用时间 步频 单位时间内完成的步数 因为腾空后运动轨迹不再改变 所以增主要靠支撑阶段的动作来实现 3 23 2020 9 2 步长 步频指数步长和步频是一对矛盾统一体 步长变长步频必然减小 相反 不顾一切的提高步频 步长也一定会缩短 步长指数 平均步长 身高 1 15最大步长 身高 1 24平均步长 腿长 2 16最大步长 腿长 2 24步频指数 身高 步频 8 1身高 腿长 4 34 3 23 2020 10 1 3跑步的摆动技术 3 23 2020 11 在跑步动作技术原理中非常重视摆动腿和两臂的摆动 躯干的扭转等的结合 这些动作的意义有 1 摆动和扭转动作的方向 幅度和速度直接影响跑步的步幅和步频 2 在进入腾空阶段时摆动腿的鞭打动作可减少着地碰撞力 从而减少阻力 3 在整个蹬伸阶段摆动动作增加了支撑腿的负荷 提高了蹬地效果 4 上肢质量相对小 可以加快节奏摆动 对下肢蹬伸起到了促进作用 5 摆动动作维持了人体的动态平衡 Page 12 1 4跑步蹬地技术 一个跑步周期中 在用四种不同速度时踝关节 膝关节 髋关节的变化 3 23 2020 13 Ry 人体受到地面支撑反作用力的垂直分力F 空气阻力Rx 水平方向分力运动员向后转动的力矩 Rx y F H 运动员向前转动的力矩 Ry x 在跑步中躯干协同上下肢的摆动形成的扭转有利于提高上下肢的蹬摆效果 当右支撑腿蹬伸时 右肩和左髋向前形成躯干的扭动 增加上下肢的摆动幅度 并且实际形成了良好的 送髋 技术 增大了步幅 3 23 2020 14 跑步的动力学 跑步蹬地力跑步蹬地力冲量 3 23 2020 15 一 跑步蹬地力 目前 可以采用三位测力平台测试系统 对跑步蹬地过程中的蹬地力的变化作定量分析 从而进行动作技术诊断 测力台系统可将蹬地力以三个分立的形式记录下来 即作用于人体前后方向的纵向力Fx 左右方向的横向力 y及垂直力Fz 跑步蹬地力的参数值 单位 Kg 3 23 2020 16 二 跑步蹬地力冲量 蹬地力曲线与时间坐标所围成的面积等于力的冲量 即对时间的累积效应 用来作为评价蹬地力对人体作用的效果 蹬地力的冲量是影响跑速的主要因素 所以这里主要分析它的作用机制以及相应的技术动作要求 减少制动冲量 研究结果表明 水平速度的损失与制动冲量有关 与制动的极值无关 并指出借助于减少力的作用时间 可使冲量减少 具体方法 技术动作 如下 增大动力冲量蹬地力冲量的产生对蹬地力曲线的分析说明 动力冲量是由两种技术动作产生的 在缓冲阶段 支撑腿膝关节做退让工作 增大动力冲量的动作技术做好全身整体蹬摆动作的结合 借助于加大缓冲动作幅度 使膝 踝两关节的伸展动作幅度增大 并能减少后蹬角 从而增大蹬地力的水平分为及时冲量 使动力冲量增加 Page 17 三 起跑的生物力学分析 起跑姿势主要有两种 站立式与蹲踞式 目前长跑采用站立式 短跑采用蹲踞式 蹲踞式起跑优势 1 可以尽量减小人体向前方的稳定角 有利于人体快速突破人体原有的静止平衡状态 2 可以给下肢动力肌群赋予一个适当的初长度 使肌肉收缩时产生较大的力量 同时还可以提高肌肉的弹性势能 3 可增大蹬地的水平分力 有利于人体水平速度的增加 起跑器的运用 获得牢固的支撑 肌肉拉到适宜长度 提高 预张力 正确的起跑姿势及原理 人体所受起跑器或地面给人体的支撑反作用力 在人体重心的前下方通过 根据力的平移