《运动力学基础》ppt课件

1、u掌握运动中的力合力矩及其表现方式，掌握影响掌握运动中的力合力矩及其表现方式，掌握影响人体平衡与稳定的要素。人体平衡与稳定的要素。u熟习牛顿运动定律的在人体运动中的运用；熟习牛顿运动定律的在人体运动中的运用；u了解运动中力的合成与分解及其在人体运动中受了解运动中力的合成与分解及其在人体运动中受力分析中的运用。力分析中的运用。学习目的学习目的 力是一个物体对另一个物体的作用，是使物体产生形变或线运动形状改动的缘由。 力矩那么是力和力臂的乘积，是使物体转动形状改动的缘由。 假设将人体整体看假设将人体整体看做一个力学系统，那么做一个力学系统，那么人体内部各部分的相互人体内部各部分的相互作用，称为内力

2、。外界作用，称为内力。外界作用于人体的力称为外作用于人体的力称为外力。力。一内力与外力的概念一内力与外力的概念 外力：重力、支撑反作用力外力：重力、支撑反作用力等。等。内力：骨骼肌张力、关节约内力：骨骼肌张力、关节约束力、韧带张力等，其中骨束力、韧带张力等，其中骨骼肌的张力是人体内力中的骼肌的张力是人体内力中的自动力。自动力。运动中的内力和外力的关系运动中的内力和外力的关系2 2、内力可以改动外力的大小、内力可以改动外力的大小 3 3、外力可用来加强内力、外力可用来加强内力 人体整体人体整体人体环节人体环节骨骼肌张力骨骼肌张力外力外力内力内力1 1、内力与外力是相对的、内力与外力是相对的n要获

3、得较大的反作用力作为人体运动的动力，必需加大人的蹬地要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必需加大人的蹬地力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是自动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收活动是自动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收缩的力量内力，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力缩的力量内力，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力外力，使人体运动形状发生变化。外力，使人体运动形状发生变化。n另外，实际中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上也可提另外，实际中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上

4、也可提高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子，起跑高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子，起跑时用起跑器等时用起跑器等 。跳高起跳过程中的外力作用跳高起跳过程中的外力作用起跑过程中的外力作用起跑过程中的外力作用力量训练过程中人体肌肉收缩抵抗负荷的力量训练过程中人体肌肉收缩抵抗负荷的内外力作用内外力作用二外力二外力 器械的其他阻力器械的其他阻力 肢体推进运动器械进展训练时，除肢体推进运动器械进展训练时，除要抑制器械重力外，还需求抑制器械的惯性力、摩擦要抑制器械重力外，还需求抑制器械的惯性力、摩擦力或弹力所产生的阻力，其大小与肢体的推力大小相力或弹力所产生的阻力，其大小与肢

5、体的推力大小相等，方向相反。等，方向相反。意 义： 各种外力经常被用来作为康复训练/治疗的负荷，选择的负荷要求与肢体运动的方向和力量相顺应，这是加强肌力训练的方法学根底。 人体运动中所遭到的外力人体运动中所遭到的外力 a. a. 重力重力 大小与方向：大小与方向： ，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.静摩擦力和最大静摩擦力静摩擦力和最大静摩擦力b2.滑动摩擦力滑动摩擦力NfmmNfkk c. 弹性力弹性力概念：由物体发生形变产生的力。概念：由物体发生形变产生的力。弹性力的胡克定律：弹性力

6、的胡克定律：XKFe 人体运动中所遭到的外力在人体运动中所遭到的外力在体育运动中的运用。体育运动中的运用。 nd d、支撑反作用力、支撑反作用力n 人体处于支撑形状时，人体重力作用于支撑面上，人体处于支撑形状时，人体重力作用于支撑面上，支撑面又反作用于人体，这种反作用称为支撑反作用支撑面又反作用于人体，这种反作用称为支撑反作用力。假设人体处于静止形状，为静力性支撑反作用力；力。假设人体处于静止形状，为静力性支撑反作用力；假设人体部分环节有运动，那么支撑反作用力会不断假设人体部分环节有运动，那么支撑反作用力会不断变化，称为动力性支撑反作用力。变化，称为动力性支撑反作用力。 ne、流体作用力、流体

7、作用力n人体在空气和水中运动时，与流体发生接触，并相互人体在空气和水中运动时，与流体发生接触，并相互作用，流体对人体的作用即为流体作用力。作用，流体对人体的作用即为流体作用力。n人体在水中遭到浮力作用，可以减轻肢体的重力作用，人体在水中遭到浮力作用，可以减轻肢体的重力作用，对于肌力缺乏或关节疼痛的患者，可以借助水的阻力对于肌力缺乏或关节疼痛的患者，可以借助水的阻力和浮力进展康复训练。和浮力进展康复训练。三内力三内力定义： 是指人体内部各组织器官间相互作用的力。各种内力总要相互顺应，以维持最正确活动，同时也不断和外力相抗衡以顺应人体生活的需求。1肌拉力2各组织器官间的被动阻力3各内脏器官的摩擦力

8、4内脏器官和固定安装间的阻力5血液淋巴液在管道内流动时产生的流体阻力，在分流时产生的湍流等。n1肌拉力 这种力经过其在骨骼上的附着点，可以维持人体姿态，引起人体内部各部分、各环节间的相对运动。是人体内力中最重要的自动力。2各组织器官间的被动阻力 当一肢体做屈曲或伸展运动时，其相反方向的组织遭到牵拉，尤其是拮抗肌的张力，此时必需做相应松弛，以保证运动的完成。n3各内脏器官的摩擦力 例如胃肠蠕动时候肠袢间的摩擦力虽然很小，心脏搏动时与肺、纵隔和胸廓间的摩擦力等。4内脏器官和固定安装间的阻力 如胃肠蠕动与腹膜、肠系膜、大血管间的阻力，食管的蠕动与纵隔间的阻力等。5血液淋巴液在管道内流动时产生的流体阻

9、力，在分流时产生的湍流等。1.1.合力与分力合力与分力 一个力假设它产生的效一个力假设它产生的效果与几个力共同作用的效果一样，那么果与几个力共同作用的效果一样，那么这个力就叫那几个力的合力，而那几个这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力。力就叫这个力的分力。2.2.力的合成力的合成 求几个知力的合力，叫力求几个知力的合力，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运算。运算。四力的合成与分解四力的合成与分解平行四平行四边形法边形法那么是那么是力的合力的合成与分成与分解的根解的根底底掌握物体受力的分析方法掌握物体受力的分析方法n确定受

10、力分析对象，取出隔离体确定受力分析对象，取出隔离体n确定场力重力、电磁场力等确定场力重力、电磁场力等n确定一切外力：动力，阻力摩擦力、确定一切外力：动力，阻力摩擦力、空气阻力等，接触力等。空气阻力等，接触力等。n画受力分析图画受力分析图abcd当骨骼肌在某一平面产生当骨骼肌在某一平面产生力作用时，可将肌力分解力作用时，可将肌力分解为两个垂直分量：一个沿为两个垂直分量：一个沿着骨轴线作用，另一个垂着骨轴线作用，另一个垂直骨轴线。前者起稳定关直骨轴线。前者起稳定关节的作用，因此叫稳定分节的作用，因此叫稳定分量，后者是使骨产生转动量，后者是使骨产生转动的分量，所以叫转动分量。的分量，所以叫转动分量。

11、1、力的时间累积效应、力的时间累积效应 作用于物体的合外力与其作用时间的乘积作用于物体的合外力与其作用时间的乘积Ft ，称为力的冲量。而将运动物体或人体具，称为力的冲量。而将运动物体或人体具有的有的“运动量，即质量与速度的乘积运动量，即质量与速度的乘积m v，称，称为动量。为动量。 动量定理：物体动量的增量等于其所受的冲量。动量定理：物体动量的增量等于其所受的冲量。 五力的时间和空间累积效应五力的时间和空间累积效应动量定理和动量守恒定律：动量定理和动量守恒定律：1. 动量与冲量的概念动量与冲量的概念 动量矢量性动量矢量性 ，单位：米，单位：米.千克千克/秒秒m. kg / s。 冲量矢量性冲量

12、矢量性 单位：牛顿单位：牛顿.秒秒N. s vmK tFI冲量的几何含义：冲量的几何含义：S=F*t tFS动量定理动量定理 物体在运动过程中，在某段时间内动量的改动，物体在运动过程中，在某段时间内动量的改动，等于所受合外力在这段时间内的冲量。即：等于所受合外力在这段时间内的冲量。即： IK 0vmvtFt动量定理在运动中的运用动量定理在运动中的运用1 1、在投掷工程中，为了添加器械的出手速度，即添加器械、在投掷工程中，为了添加器械的出手速度，即添加器械的出手动量，应添加在最后用力阶段对器械的冲量。这要的出手动量，应添加在最后用力阶段对器械的冲量。这要求在发扬最大力量的同时，延伸力的作用时间。

13、求在发扬最大力量的同时，延伸力的作用时间。 2、假设要减少对人体的冲力，就得延伸力作用的时间，、假设要减少对人体的冲力，就得延伸力作用的时间，各种落地缓激动作就是典型的例子。各种落地缓激动作就是典型的例子。 0vmvtFt2、力的空间累积效应、力的空间累积效应 力与力作用方向上挪动间隔的乘积力与力作用方向上挪动间隔的乘积FS，称，称力对物体作了功。力作用方向与其引起的物体运动力对物体作了功。力作用方向与其引起的物体运动方向改动一致，力对物体所做的功为正功。物体的方向改动一致，力对物体所做的功为正功。物体的运动方向与力的作用方向相反，这时力所做的功为运动方向与力的作用方向相反，这时力所做的功为负

14、功。功的国际单位是焦耳负功。功的国际单位是焦耳J。 通常讲骨骼肌做功，是指骨骼肌做的机械功。肌通常讲骨骼肌做功，是指骨骼肌做的机械功。肌将其储存的化学能转化为机械能，抑制阻力使环节及将其储存的化学能转化为机械能，抑制阻力使环节及外界物体产生位移。外界物体产生位移。 等长收缩运动中，环节不产生位移，没有做机械等长收缩运动中，环节不产生位移，没有做机械功，此时骨骼肌耗费的能量完成了功，此时骨骼肌耗费的能量完成了“生理功。生理功。 功和能之间是可以相互转换的，能的量值是经过功和能之间是可以相互转换的，能的量值是经过做功来确定的，力对物体做的功等于物体机械能动做功来确定的，力对物体做的功等于物体机械能

15、动能和势能的增量。能和势能的增量。 力矩M是作用于物体或人体的合力F与支点到力作用线间隔d的乘积，即M=F。 一种情况：即大小相等，方向相反，作用线相互平行但不重合的两个力作用在同一物体上，虽然其合力为零，但物体同样会转动，这一对力称为力偶，其产生的转动力矩称为力偶矩。 另一种情况：物体在无支撑情况下遭到力的作用，这个力假设不经过物体的重心，也会引起物体的转动，这个力称为偏心力，由其产生的转动力矩称为偏心矩。 力矩、力偶矩和偏心矩是人体或物体转动的条件。 根据人体运动的特征，可将人体运动模型简化为：质点、根据人体运动的特征，可将人体运动模型简化为：质点、刚体和多刚体系统等运动模型。刚体和多刚体

16、系统等运动模型。1 1、质点：具有一定质量，、质点：具有一定质量，忽略其大小形状的几何点。忽略其大小形状的几何点。 研讨地球绕太阳运动，研讨地球绕太阳运动，地球可以当作质点地球可以当作质点 研讨地球的自转，研讨地球的自转，地球就不能当作质点地球就不能当作质点 2 2、刚体、刚体 是由相互间间隔一是由相互间间隔一直坚持不变的许多质直坚持不变的许多质点组成的延续体，它点组成的延续体，它有一定外形、占据空有一定外形、占据空间一定位置，是由实间一定位置，是由实践物体笼统出来的力践物体笼统出来的力学简化模型。在运动学简化模型。在运动生物力学中，把人体生物力学中，把人体看作是一个多刚体系看作是一个多刚体系

17、统。统。 人体简化以后的运动方式人体简化以后的运动方式人体运动的方式多种多样。人体运动的方式多种多样。把人体简化成质点：分为直线运动和曲线运动。把人体简化成质点：分为直线运动和曲线运动。把人体简化成刚体：分为平动、转动和复合运动。把人体简化成刚体：分为平动、转动和复合运动。v牛顿第一定律：任何物体在不受外力作用或所受合外力为牛顿第一定律：任何物体在不受外力作用或所受合外力为零时，物体将坚持静止或匀速直线运动形状不变。物体的这零时，物体将坚持静止或匀速直线运动形状不变。物体的这种性质称为惯性。种性质称为惯性。v牛顿第二定律：物体加速度牛顿第二定律：物体加速度a a的大小与物体所受合外力的大小与物

18、体所受合外力FF的大小成正比，与物体的质量的大小成正比，与物体的质量m m成反比，即成反比，即F=maF=ma。v牛顿第三定律作用力与反作用力：两个物体相互作用时，牛顿第三定律作用力与反作用力：两个物体相互作用时，物体甲对物体乙的作用力，物体甲对物体乙的作用力，F1F1与与F2F2大小相等、方向相反、沿同大小相等、方向相反、沿同不断线，即不断线，即F1 = -F2F1 = -F2。 运动中很多动作可以借助惯性完成，巧妙地利用运动中很多动作可以借助惯性完成，巧妙地利用惯性，不但省力且减少能量耗费，减少运动性疲劳。惯性，不但省力且减少能量耗费，减少运动性疲劳。因此，人体活动中坚持动作的衔接性和动作

19、间的延续因此，人体活动中坚持动作的衔接性和动作间的延续性能起到省力的作用。性能起到省力的作用。 例如，康复治疗中偏瘫患者自主从仰卧位到侧卧例如，康复治疗中偏瘫患者自主从仰卧位到侧卧位，可以利用健侧肢体的惯性完成体位转换例子。位，可以利用健侧肢体的惯性完成体位转换例子。一运动中合理利用惯性可以省力一运动中合理利用惯性可以省力 指在人体在抑制外界阻力负荷运动时，需求遵照由指在人体在抑制外界阻力负荷运动时，需求遵照由大肌群首先活动，逐渐过渡到中小肌群活动。大肌群首先活动，逐渐过渡到中小肌群活动。 由于大肌群能产生较大的力或力矩，有利于抑制阻由于大肌群能产生较大的力或力矩，有利于抑制阻力物体的惯性，可

20、以有效预防运动开场时的中小肌群的力物体的惯性，可以有效预防运动开场时的中小肌群的损伤。损伤。 例如，搬动较重物体时运用下蹲经过大腿的肌群用例如，搬动较重物体时运用下蹲经过大腿的肌群用力来抑制重物的惯性，而不运用弯腰经过腰部肌群的用力来抑制重物的惯性，而不运用弯腰经过腰部肌群的用力抑制重物的惯性。由于腰部肌群的力量弱，弯腰搬重力抑制重物的惯性。由于腰部肌群的力量弱，弯腰搬重物易导致腰部肌的急性损伤。物易导致腰部肌的急性损伤。二抑制重物惯性需求遵照骨骼肌活动顺序原理二抑制重物惯性需求遵照骨骼肌活动顺序原理 运动中，要使人体运动速度添加或减小，需求外界对人运动中，要使人体运动速度添加或减小，需求外界

21、对人体的作用力添加或减小。根据作用力与反作用力定律，外界体的作用力添加或减小。根据作用力与反作用力定律，外界物体对人体的作用力添加或减小时，人体对外界的作用力也物体对人体的作用力添加或减小时，人体对外界的作用力也需求添加或减小。需求添加或减小。三添加人体对外界的作用力可以增大外界对人三添加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作用力体的反作用力 一个物体假设遭到几个力的作用，这几个力称为力系。力系平衡的条件因力系的不同而有所差别，力系通常有以下4种情况。 1.共点、共线力系 2.平面汇交力系 3.平面平行力系 4.空间普通力系 一力系的平衡条件一力系的平衡条件平衡重心与支撑点关系平衡稳定程度

22、上支撑平衡下支撑平衡混合支撑平衡稳定平衡有限稳定平衡不稳定平衡随遇平衡人体平衡的类型人体平衡的类型二人体平衡的类型二人体平衡的类型二人体平衡的类型二人体平衡的类型一级平衡一级平衡二级平衡二级平衡三级平衡三级平衡 稳定性是指人体和物体抵抗各种干扰作用坚持平衡的才干。1、静态稳定性 人体静止时抵抗各种干扰的才干。2、动态稳定性 人体重心偏移平衡位置后，干扰要素除去时，人体仍能恢复到初始平衡范围。一稳定性一稳定性1.1.影响人体下支撑稳定性的影响人体下支撑稳定性的要素要素支撑面大小支撑面大小: :支撑面大，稳支撑面大，稳定度大；支撑面小，稳定度定度大；支撑面小，稳定度小。小。重心的高低重心的高低:

23、:在支撑面不变在支撑面不变的情况下，人体的重心位置的情况下，人体的重心位置低，稳定度大；重心位置高，低，稳定度大；重心位置高，稳定度小。稳定度小。二影响人体下支撑稳定性的要素与评价目的二影响人体下支撑稳定性的要素与评价目的n1定义：整个人体所受重力的合力的作用点，叫人体重心。n它位于身体正中面上第三骶椎上缘前方7厘米处，大约在身高的55%56%。人体重心人体重心2 2人体重心位置人体重心位置正常站立姿态下人体重心位置。正常站立姿态下人体重心位置。v人体重心位置，人体重心位置随人体姿态变化而改动。人体重心位置，人体重心位置随人体姿态变化而改动。人体重心的变化人体重心的变化n人体重心可挪动出身体之

24、外。人体重心可挪动出身体之外。n为了训练平衡功能差的患者的平衡才干，开场训为了训练平衡功能差的患者的平衡才干，开场训练时，可以先练习坐位重心低支撑面较大平练时，可以先练习坐位重心低支撑面较大平衡，完成后练习立位平衡时，可先分开双腿以加衡，完成后练习立位平衡时，可先分开双腿以加大支撑面使重心比较低，练习静态和动态平衡，大支撑面使重心比较低，练习静态和动态平衡，到达一定效果后，再逐渐过渡到并足训练。到达一定效果后，再逐渐过渡到并足训练。应应 用用FhGr2 2、人体下支撑稳定性的评价目的、人体下支撑稳定性的评价目的1 1稳定角：稳定角是指重力作用线和重心至支稳定角：稳定角是指重力作用线和重心至支撑

25、面边缘相应点的连线间的夹角。撑面边缘相应点的连线间的夹角。 重心高度一样，支撑面重心高度一样，支撑面越大，稳定角越大；支撑越大，稳定角越大；支撑面一样，重心越高，稳定面一样，重心越高，稳定角越小。稳定角越大，物角越小。稳定角越大，物体的稳定度越大，体的稳定度越大，2 2稳定系数：稳定系数是指稳定力矩与倾倒力矩稳定系数：稳定系数是指稳定力矩与倾倒力矩之比值。稳定系数阐明物体依托重力抵抗平衡受破之比值。稳定系数阐明物体依托重力抵抗平衡受破坏的才干，稳定系数大于坏的才干，稳定系数大于1 1时，物体能抵抗外来翻倒时，物体能抵抗外来翻倒力矩，平衡不被破坏；稳定系数小于力矩，平衡不被破坏；稳定系数小于1 1时，物体抵抗时，物体抵抗不住外来的翻倒力矩，平衡将遭到破坏，即物领会不住外来的翻倒力矩，