康復(fù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)課件

第二章運(yùn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1第二章1掌握運(yùn)動(dòng)中的力合力矩及其表現(xiàn)形式，并明確力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變和形狀改變的原因；掌握影響人體平衡與穩(wěn)定的因素。熟悉牛頓運(yùn)動(dòng)定律的在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用；熟悉骨、關(guān)節(jié)、韌帶和肌腱的生物力學(xué)特性及其在康復(fù)治療中的應(yīng)用。了解運(yùn)動(dòng)中力的合成與分解及其在人體運(yùn)動(dòng)中受力分析中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)2掌握運(yùn)動(dòng)中的力合力矩及其表現(xiàn)形式，并明確力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩一、運(yùn)動(dòng)中的力二、運(yùn)動(dòng)中的力矩第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用第三節(jié)平衡與穩(wěn)定一、力系平衡條件與人體平衡類型二、穩(wěn)定性及其影響因素三、人體平衡與穩(wěn)定的特點(diǎn)第四節(jié)骨、關(guān)節(jié)生物力學(xué)一、骨的生物力學(xué)性質(zhì)二、關(guān)節(jié)生物力學(xué)三、肌腱和韌帶的生物力學(xué)3學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩一、力系平衡條件與人體平衡第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩

力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用，是使物體產(chǎn)生形變或線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。力矩則是力和力臂的乘積，是使物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。4第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩力是一個(gè)物體對(duì)另一一、運(yùn)動(dòng)中的力若將人體整體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分的相互作用，稱為內(nèi)力。外界作用于人體的力稱為外力。（一）內(nèi)力與外力的概念

外力：重力、支撐反作用力等。內(nèi)力：骨骼肌張力、關(guān)節(jié)約束力、韌帶張力等，其中骨骼肌的張力是人體內(nèi)力中的主動(dòng)力。5一、運(yùn)動(dòng)中的力若將人體整體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系2.內(nèi)力可以改變外力的大小3.外力可用來(lái)增強(qiáng)內(nèi)力人體整體人體環(huán)節(jié)骨骼肌張力外力內(nèi)力1.內(nèi)力與外力是相對(duì)的6運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系2.內(nèi)力可以改變外力的大小人體整體1.重力

重力是地球?qū)θ梭w或物體的引力，是一種非接觸力。人體或物體受重力的集中點(diǎn)為重心，其方向指向地心。2.彈力

彈力產(chǎn)生在直接接觸的物體之間，以物體相互接觸使物體發(fā)生形變?yōu)橄葲Q條件。彈力的大小與物體的彈性系數(shù)和形變量成正比。（二）幾種常見(jiàn)的外力71.重力重力是地球?qū)θ梭w或物體的引力，是一種非接觸力。人3.摩擦力摩擦力是兩相互接觸的物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)（線運(yùn)動(dòng)或滾動(dòng)）或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的力，分別成為滑動(dòng)摩擦力、滾動(dòng)摩擦力和靜摩擦力。

（二）幾種常見(jiàn)的外力83.摩擦力（二）幾種常見(jiàn)的外力84.支撐反作用力人體處于支撐狀態(tài)時(shí)，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力。如果人體處于靜止?fàn)顟B(tài)，為靜力性支撐反作用力；如果人體局部環(huán)節(jié)有運(yùn)動(dòng)，則支撐反作用力會(huì)不斷變化，稱為動(dòng)力性支撐反作用力。94.支撐反作用力95.流體作用力人體在空氣和水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，與流體發(fā)生接觸，并相互作用，流體對(duì)人體的作用即為流體作用力。人體在水中受到浮力作用，可以減輕肢體的重力作用，對(duì)于肌力不足或關(guān)節(jié)疼痛的患者，可以借助水的阻力和浮力進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。105.流體作用力101.合力與分力

一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力共同作用的效果相同，則這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。2.力的合成

求幾個(gè)已知力的合力，叫力的合成。3.力的分解

力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。（三）力的合成與分解平行四邊形法則是力的合成與分解的基礎(chǔ)111.合力與分力一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力共同作用的當(dāng)骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂直分量：一個(gè)沿著骨軸線作用，另一個(gè)垂直骨軸線。前者起穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固分量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的分量，所以叫轉(zhuǎn)動(dòng)分量。12當(dāng)骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂直分量：1.力的時(shí)間累積效應(yīng)作用于物體的合外力與其作用時(shí)間的乘積（F·Δt），稱為力的沖量。而將運(yùn)動(dòng)物體或人體具有的“運(yùn)動(dòng)量”，即質(zhì)量與速度的乘積（mv），稱為動(dòng)量。動(dòng)量定理：物體動(dòng)量的增量等于其所受的沖量。

（四）力的時(shí)間和空間累積效應(yīng)131.力的時(shí)間累積效應(yīng)（四）力的時(shí)間和空間累積效應(yīng)13動(dòng)量定理在運(yùn)動(dòng)中有廣泛的應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)中為了減小外界的沖擊力，通常需要延長(zhǎng)外力的作用時(shí)間。為了給物體或人體強(qiáng)大的沖力，要求與物體或人體接觸（撞擊）的時(shí)間要短。增大作用力和延長(zhǎng)力的作用時(shí)間，可以使人體或器械獲得更大的速度。14動(dòng)量定理在運(yùn)動(dòng)中有廣泛的應(yīng)用。142.力的空間累積效應(yīng)力與力作用方向上移動(dòng)距離的乘積（F·S），稱力對(duì)物體作了功。力作用方向與其引起的物體運(yùn)動(dòng)方向改變一致，力對(duì)物體所做的功為正功。物體的運(yùn)動(dòng)方向與力的作用方向相反，這時(shí)力所做的功為負(fù)功。功的國(guó)際單位是焦耳（J）。

152.力的空間累積效應(yīng)15通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機(jī)械功。肌將其貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，克服阻力使環(huán)節(jié)及外界物體產(chǎn)生位移。等長(zhǎng)收縮運(yùn)動(dòng)中，環(huán)節(jié)不產(chǎn)生位移，沒(méi)有做機(jī)械功，此時(shí)骨骼肌消耗的能量完成了“生理功”。功和能之間是可以相互轉(zhuǎn)換的，能的量值是通過(guò)做功來(lái)確定的，力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）的增量。16通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機(jī)械功。肌

力矩（M）是作用于物體或人體的合力（F）與支點(diǎn)到力作用線距離（d）的乘積，即M=F×ｄ。一種情況：即大小相等，方向相反，作用線互相平行但不重合的兩個(gè)力作用在同一物體上，雖然其合力為零，但物體同樣會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這一對(duì)力稱為力偶，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為力偶矩。另一種情況：物體在無(wú)支撐情況下受到力的作用，這個(gè)力若不通過(guò)物體的重心，也會(huì)引起物體的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)力稱為偏心力，由其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為偏心矩。力矩、力偶矩和偏心矩是人體或物體轉(zhuǎn)動(dòng)的條件。二、運(yùn)動(dòng)中的力矩17力矩（M）是作用于物體或人體的合力（F）與支點(diǎn)到力作第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用

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(shí)，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。物體的這種性質(zhì)稱為慣性。牛頓第二定律：物體加速度（a）的大小與物體所受合外力（∑F）的大小成正比，與物體的質(zhì)量（m）成反比，即∑F=ma。牛頓第三定律（作用力與反作用力）：兩個(gè)物體相互作用時(shí)，物體甲對(duì)物體乙的作用力，F(xiàn)1與F2大小相等、方向相反、沿同一直線，即F1=-F2。一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律

18第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用牛頓第一定律：任何物體在不受外運(yùn)動(dòng)中很多動(dòng)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消耗，減少運(yùn)動(dòng)性疲勞。因此，人體活動(dòng)中保持動(dòng)作的連貫性和動(dòng)作間的連續(xù)性能起到省力的作用。例如，康復(fù)治療中偏癱患者自主從仰臥位到側(cè)臥位，可以利用健側(cè)肢體的慣性完成體位轉(zhuǎn)換例子。二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用（一）運(yùn)動(dòng)中合理利用慣性可以省力19運(yùn)動(dòng)中很多動(dòng)作可以借助慣性完成，巧妙地利用慣性，不但指在人體在克服外界阻力負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要遵循由大肌群首先活動(dòng)，逐步過(guò)渡到中小肌群活動(dòng)。因?yàn)榇蠹∪耗墚a(chǎn)生較大的力或力矩，有利于克服阻力物體的慣性，可以有效預(yù)防運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的中小肌群的損傷。例如，搬動(dòng)較重物體時(shí)應(yīng)用下蹲通過(guò)大腿的肌群用力來(lái)克服重物的慣性，而不應(yīng)用彎腰通過(guò)腰部肌群的用力克服重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重物易導(dǎo)致腰部肌的急性損傷。（二）克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動(dòng)順序原理20指在人體在克服外界阻力負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要遵循由大肌群首

運(yùn)動(dòng)中，要使人體運(yùn)動(dòng)速度增加或減小，需要外界對(duì)人體的作用力增加或減小。根據(jù)作用力與反作用力定律，外界物體對(duì)人體的作用力增加或減小時(shí)，人體對(duì)外界的作用力也需要增加或減小。（三）增加人體對(duì)外界的作用力可以增大外界對(duì)人體的反作用力21運(yùn)動(dòng)中，要使人體運(yùn)動(dòng)速度增加或減小，需要外界對(duì)人體的第三節(jié)平衡與穩(wěn)定

一個(gè)物體如果受到幾個(gè)力的作用，這幾個(gè)力稱為力系。力系平衡的條件因力系的不同而有所差異，力系通常有以下4種情況。1.共點(diǎn)、共線力系2.平面匯交力系3.平面平行力系4.空間一般力系一、力系平衡條件與人體平衡類型（一）力系的平衡條件22第三節(jié)平衡與穩(wěn)定一個(gè)物體如果受到幾個(gè)力的作用，平衡重心與支撐點(diǎn)關(guān)系平衡穩(wěn)定程度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（二）人體平衡的類型23平衡重心與支撐點(diǎn)關(guān)系平衡穩(wěn)定程度上支撐平衡下支撐平衡混合支撐

穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持平衡的能力。1.靜態(tài)穩(wěn)定性

人體靜止時(shí)抵抗各種干擾的能力.2.動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

人體重心偏移平衡位置后，干擾因素除去時(shí)，人體仍能恢復(fù)到初始平衡范圍.二、穩(wěn)定性及其影響因素（一）穩(wěn)定性24穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持平衡的能力。1.影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素支撐面大小:支撐面大，穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)定度小。重心的高低:在支撐面不變的情況下，人體的重心位置低，穩(wěn)定度大；重心位置高，穩(wěn)定度小。（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)251.影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因2.人體下支撐穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)（1）穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)點(diǎn)的連線間的夾角。重心高度相同，支撐面越大，穩(wěn)定角越大；支撐面相同，重心越高，穩(wěn)定角越小。穩(wěn)定角越大，物體的穩(wěn)定度越大，262.人體下支撐穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)重心高度相同，支撐面越大，穩(wěn)定（2）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系數(shù)表明物體依靠重力抵抗平衡受破壞的能力，穩(wěn)定系數(shù)大于1時(shí)，物體能抵抗外來(lái)翻倒力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于1時(shí)，物體抵抗不住外來(lái)的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，即物體會(huì)翻倒。

27（2）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系人體不能絕對(duì)靜止：人體的呼吸、循環(huán)運(yùn)動(dòng)使得人體重心不是定點(diǎn)。另一方面人體肌張力任何時(shí)候不能恒定。人體形狀可變：由于人體支撐面邊緣均為軟組織，有效支撐面面積要小于“理論”支撐面的面積。人體自身的姿勢(shì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)：人體有翻倒趨勢(shì)時(shí)，依靠反射性地改變身體姿勢(shì)，可以保持原有平衡。三、人體平衡與穩(wěn)定的特點(diǎn)28人體不能絕對(duì)靜止：人體的呼吸、循環(huán)運(yùn)動(dòng)使得人體重心不是定點(diǎn)。人體保持平衡穩(wěn)定的補(bǔ)償動(dòng)作29人體保持平衡穩(wěn)定的補(bǔ)償動(dòng)作29人體內(nèi)力起重要作用：內(nèi)力可以通過(guò)對(duì)外界環(huán)境（人體或物體）的主動(dòng)作用，從而影響人體的平衡。心理因素的影響：緊張心理反應(yīng)對(duì)人體平衡穩(wěn)定性的影響最為明顯。感覺(jué)系統(tǒng)在保持人體平衡中的作用：視覺(jué)、位覺(jué)與本體感覺(jué)等感覺(jué)系統(tǒng)起著重要作用。30人體內(nèi)力起重要作用：內(nèi)力可以通過(guò)對(duì)外界環(huán)境（人體或物體）的主第四節(jié)骨、關(guān)節(jié)生物力學(xué)

（一）骨受載荷形式

一、骨的生物力學(xué)性質(zhì)

拉伸載荷壓縮載荷彎曲載荷剪切載荷扭轉(zhuǎn)載荷復(fù)合載荷31第四節(jié)骨、關(guān)節(jié)生物力學(xué)（一）骨受載荷形式一、骨的生物力骨的應(yīng)力是指骨結(jié)構(gòu)受到外來(lái)載荷時(shí)其表面單位面積所受到的力。骨的應(yīng)變是指骨在外力作用下的局部形變，包括線性應(yīng)變和剪切應(yīng)變。（二）骨的應(yīng)力與應(yīng)變曲線32骨的應(yīng)力是指骨結(jié)構(gòu)受到外來(lái)載荷時(shí)其表面單位面積所受到的力。骨應(yīng)力較小時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一個(gè)線性關(guān)系，應(yīng)力-應(yīng)變曲線為直線，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，稱為彈性區(qū)。去除外部載荷移后，材料將恢復(fù)到原來(lái)的形狀，即不會(huì)造成永久形變。載荷持續(xù)增加時(shí)，骨最外層某些部位就會(huì)發(fā)生屈服，即彈性區(qū)末端點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)以后的曲線則變成了非線性，骨將產(chǎn)生永久變形，稱為塑性區(qū)。載荷持續(xù)增加，骨組織的結(jié)構(gòu)體將在某個(gè)部位失效（骨折，圖中C點(diǎn)為斷裂點(diǎn)），對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力（C’）。33應(yīng)力較小時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一個(gè)線性關(guān)系

在應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖中的彈性區(qū)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一定的關(guān)系，即應(yīng)力/應(yīng)變是常數(shù)，此常數(shù)為材料的彈性模量或楊氏模量，其大小等于這段直線的斜率。彈性模量或楊氏模量大小表示了材料抵抗變形的能力，稱為剛度。

34在應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖中的彈性區(qū)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變之間存

達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面的面積表示導(dǎo)致骨折所需要的能量。一般骨在生理負(fù)荷范圍內(nèi)，骨產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)外力去除后，彈性區(qū)內(nèi)的能量能同時(shí)被骨釋放，使骨恢復(fù)原狀。但當(dāng)骨不斷受到外力作用時(shí)，其應(yīng)變能量不能被及時(shí)完全釋放，經(jīng)積累后可能會(huì)損壞材料的結(jié)構(gòu)。35達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面的面骨的生長(zhǎng)是破壞和重建兩個(gè)過(guò)程對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果。骨的塑形與重建是通過(guò)適應(yīng)力的作用，這種適應(yīng)性是按沃爾夫（Wolff）定律進(jìn)行的。

適宜的載荷對(duì)骨有積極的影響，但過(guò)載、過(guò)用或過(guò)度沖擊性載荷可引起骨損傷甚至骨折發(fā)生。

（三）機(jī)械應(yīng)力對(duì)骨生長(zhǎng)的影響36骨的生長(zhǎng)是破壞和重建兩個(gè)過(guò)程對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果。骨的塑運(yùn)動(dòng)中，骨會(huì)反復(fù)受力，超過(guò)某一生理限度時(shí)使骨組織受到損傷，造成骨的損傷為疲勞性損傷。在持續(xù)性緊張的骨骼肌運(yùn)動(dòng)中，首先引起骨骼肌疲勞，收縮能力降低，其結(jié)果是抵消作用于骨上的應(yīng)力的能力也減弱，導(dǎo)致對(duì)骨的作用力過(guò)大，骨結(jié)構(gòu)在反復(fù)的應(yīng)力刺激下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生骨折。（四）骨疲勞37運(yùn)動(dòng)中，骨會(huì)反復(fù)受力，超過(guò)某一生理限度時(shí)使骨組織受到持續(xù)劇烈運(yùn)動(dòng)/大強(qiáng)度勞動(dòng)骨骼肌疲勞貯存能量能力下降動(dòng)作結(jié)構(gòu)特征改變骨受載荷異常應(yīng)力分布改變高拉伸復(fù)合高壓縮斜行骨折斜行裂紋橫行骨折橫向裂紋疲勞性骨折的發(fā)生過(guò)程示意圖38持續(xù)劇烈運(yùn)動(dòng)/大強(qiáng)度勞動(dòng)骨骼肌疲勞貯存能量能力下降動(dòng)作結(jié)構(gòu)特骨的力學(xué)性質(zhì)還受到以下因素的影響。骨的大小和形狀骨折愈合：當(dāng)骨折愈合開(kāi)始時(shí)，骨痂在骨折處周圍形成套狀以穩(wěn)定骨折區(qū)。骨痂使截面積顯著增加，從而增加骨骼的強(qiáng)度和剛度。手術(shù)因素：有些外科手術(shù)造成骨缺損而使其力學(xué)性能明顯減弱。衰老與骨質(zhì)疏松：骨組織總量的減少和骨體積的輕度減少。（五）影響骨力學(xué)性能的其他因素39骨的力學(xué)性質(zhì)還受到以下因素的影響。（五）影響骨力學(xué)性能的其他人類三種類型的杠桿（六）骨的杠桿功能40人類三種類型的杠桿（六）骨的杠桿功能40二、關(guān)節(jié)的生物力學(xué)

關(guān)節(jié)面形狀韌帶強(qiáng)弱骨骼肌力量關(guān)節(jié)負(fù)壓（一）關(guān)節(jié)穩(wěn)定性41二、關(guān)節(jié)的生物力學(xué)關(guān)節(jié)面形狀（一）關(guān)節(jié)穩(wěn)定性41

關(guān)節(jié)的存在使骨的杠桿作用得以實(shí)現(xiàn)，而提供骨杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力、力矩可來(lái)自多方面，如承載的負(fù)荷與環(huán)節(jié)重量、關(guān)節(jié)韌帶牽拉、肌收縮力等。

（二）關(guān)節(jié)的力和力矩42關(guān)節(jié)的存在使骨的杠桿作用得以實(shí)現(xiàn)，而提供骨杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力學(xué)性能與固體材料特性和滲透性有關(guān)。滲透性是指液體流過(guò)多孔固體基質(zhì)時(shí)的摩擦阻力，是雙相材料的重要參數(shù)。關(guān)節(jié)軟骨損害、變性與關(guān)節(jié)載荷的頻率與量級(jí)有關(guān)。關(guān)節(jié)的先天性發(fā)育不良以及關(guān)節(jié)損傷等因素，可以導(dǎo)致應(yīng)力集中。（三）關(guān)節(jié)軟骨生物力學(xué)特性43力學(xué)性能與固體材料特性和滲透性有關(guān)。（三）關(guān)節(jié)軟骨生

脊柱是軀干的中軸、位于背部正中，由24塊椎骨、一塊骶骨和一塊尾骨，借椎間盤(pán)、韌帶和關(guān)節(jié)連接而成。為直立與行走需要，形成四個(gè)生理性彎曲。（四）脊柱生物力學(xué)44脊柱是軀干的中軸、位于背部正中，由24塊椎骨、一塊骶

1.脊柱結(jié)構(gòu)力學(xué)特性脊椎的功能單元是運(yùn)動(dòng)節(jié)段，包括2個(gè)椎體及其間的軟組織。（1）椎體（2）椎間盤(pán)

451.脊柱結(jié)構(gòu)力學(xué)特性45

隨著年齡增長(zhǎng)及外傷損害，椎間盤(pán)表現(xiàn)出老化與退變的特征，導(dǎo)致椎間盤(pán)的承載能力及其傳遞能力下降，繼而產(chǎn)生脊柱的功能性退化與可能性的損傷。46隨著年齡增長(zhǎng)及外傷損害，椎間盤(pán)表現(xiàn)出老化與退變的特征2.脊柱的穩(wěn)定正常脊柱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的因素有:外在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)主要靠腹、腰與背等肌肉主動(dòng)調(diào)節(jié)；內(nèi)部主要靠骨關(guān)節(jié)、韌帶進(jìn)行控制。在內(nèi)部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中除椎體和關(guān)節(jié)突的形狀限制著脊柱的活動(dòng)外，椎骨間韌帶也維持著脊柱的穩(wěn)定。脊柱失穩(wěn)是骨傷科中的重要問(wèn)題。正確判斷能為病人提供風(fēng)險(xiǎn)最小、痊愈可能性最大的條件。472.脊柱的穩(wěn)定473.體位和負(fù)重對(duì)腰椎的影響腰部是軀干的主要負(fù)重區(qū)。當(dāng)身體前屈加大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩后，椎間盤(pán)的負(fù)荷也相應(yīng)增加。坐位時(shí)肌松弛腰部的負(fù)荷要比直立時(shí)大。如果腰后墊枕挺胸斜靠時(shí)，腰部受力可顯著減輕。仰臥位時(shí)腰椎間盤(pán)受力最小。483.體位和負(fù)重對(duì)腰椎的影響48

上肢舉重或提重物時(shí)，腰椎的負(fù)荷顯著增加，①物體的重心與脊柱運(yùn)動(dòng)中心的距離；②脊柱的彎曲和旋轉(zhuǎn)的程度；③負(fù)重物體的性質(zhì)、大小、形態(tài)、重量和密度。49上肢舉重或提重物時(shí)，腰椎的負(fù)荷顯著增加，①物體的重心

肌腱和韌帶都是粘彈性組織，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀取決于組織中膠原纖維和彈性纖維的比例。三、肌腱和韌帶的生物力學(xué)（一）肌腱和韌帶的應(yīng)力-應(yīng)變曲線50肌腱和韌帶都是粘彈性組織，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀取決

生物固體材料，如骨、肌腱和韌帶等都具有粘彈性材料的特性。粘彈性是引起能量消耗的重要原因。而且粘彈性材料的力學(xué)性質(zhì)與溫度、壓力等外部環(huán)境的關(guān)系極為密切。（二）生物固體材料的力學(xué)特點(diǎn)51生物固體材料，如骨、肌腱和韌帶等都具有粘彈性材料的特粘彈性材料的三個(gè)特點(diǎn)52粘彈性材料的三個(gè)特點(diǎn)521.解剖位置2.鍛煉和固定3.年齡4.激光和熱治療（三）影響肌腱生物力學(xué)特性的因素531.解剖位置（三）影響肌腱生物力學(xué)特性的因素53

1.溫度、負(fù)荷加載速度的影響2.機(jī)械應(yīng)力的影響3.年齡的影響（四）影響韌帶生物力學(xué)特性的因素54（四）影響韌帶生物力學(xué)特性的因素541.運(yùn)動(dòng)中內(nèi)力和外力如何區(qū)分？?jī)?nèi)力和外有何關(guān)系？2.如何應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律指導(dǎo)人體運(yùn)動(dòng)？3.影響人體平衡的因素有哪些？4.與一般物體相比人體平衡有什么特點(diǎn)？5.影響骨力學(xué)性能的因素有哪些？6.影響肌腱生物力學(xué)特性的因素有哪些？復(fù)習(xí)思考題551.運(yùn)動(dòng)中內(nèi)力和外力如何區(qū)分？?jī)?nèi)力和外有何關(guān)系？復(fù)習(xí)思第二章運(yùn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

56第二章1掌握運(yùn)動(dòng)中的力合力矩及其表現(xiàn)形式，并明確力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變和形狀改變的原因；掌握影響人體平衡與穩(wěn)定的因素。熟悉牛頓運(yùn)動(dòng)定律的在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用；熟悉骨、關(guān)節(jié)、韌帶和肌腱的生物力學(xué)特性及其在康復(fù)治療中的應(yīng)用。了解運(yùn)動(dòng)中力的合成與分解及其在人體運(yùn)動(dòng)中受力分析中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)57掌握運(yùn)動(dòng)中的力合力矩及其表現(xiàn)形式，并明確力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩一、運(yùn)動(dòng)中的力二、運(yùn)動(dòng)中的力矩第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用第三節(jié)平衡與穩(wěn)定一、力系平衡條件與人體平衡類型二、穩(wěn)定性及其影響因素三、人體平衡與穩(wěn)定的特點(diǎn)第四節(jié)骨、關(guān)節(jié)生物力學(xué)一、骨的生物力學(xué)性質(zhì)二、關(guān)節(jié)生物力學(xué)三、肌腱和韌帶的生物力學(xué)58學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩一、力系平衡條件與人體平衡第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩

力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用，是使物體產(chǎn)生形變或線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。力矩則是力和力臂的乘積，是使物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。59第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的力與力矩力是一個(gè)物體對(duì)另一一、運(yùn)動(dòng)中的力若將人體整體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分的相互作用，稱為內(nèi)力。外界作用于人體的力稱為外力。（一）內(nèi)力與外力的概念

外力：重力、支撐反作用力等。內(nèi)力：骨骼肌張力、關(guān)節(jié)約束力、韌帶張力等，其中骨骼肌的張力是人體內(nèi)力中的主動(dòng)力。60一、運(yùn)動(dòng)中的力若將人體整體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體內(nèi)部各部分運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系2.內(nèi)力可以改變外力的大小3.外力可用來(lái)增強(qiáng)內(nèi)力人體整體人體環(huán)節(jié)骨骼肌張力外力內(nèi)力1.內(nèi)力與外力是相對(duì)的61運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系2.內(nèi)力可以改變外力的大小人體整體1.重力

重力是地球?qū)θ梭w或物體的引力，是一種非接觸力。人體或物體受重力的集中點(diǎn)為重心，其方向指向地心。2.彈力

彈力產(chǎn)生在直接接觸的物體之間，以物體相互接觸使物體發(fā)生形變?yōu)橄葲Q條件。彈力的大小與物體的彈性系數(shù)和形變量成正比。（二）幾種常見(jiàn)的外力621.重力重力是地球?qū)θ梭w或物體的引力，是一種非接觸力。人3.摩擦力摩擦力是兩相互接觸的物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)（線運(yùn)動(dòng)或滾動(dòng)）或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的力，分別成為滑動(dòng)摩擦力、滾動(dòng)摩擦力和靜摩擦力。

（二）幾種常見(jiàn)的外力633.摩擦力（二）幾種常見(jiàn)的外力84.支撐反作用力人體處于支撐狀態(tài)時(shí)，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力。如果人體處于靜止?fàn)顟B(tài)，為靜力性支撐反作用力；如果人體局部環(huán)節(jié)有運(yùn)動(dòng)，則支撐反作用力會(huì)不斷變化，稱為動(dòng)力性支撐反作用力。644.支撐反作用力95.流體作用力人體在空氣和水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，與流體發(fā)生接觸，并相互作用，流體對(duì)人體的作用即為流體作用力。人體在水中受到浮力作用，可以減輕肢體的重力作用，對(duì)于肌力不足或關(guān)節(jié)疼痛的患者，可以借助水的阻力和浮力進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。655.流體作用力101.合力與分力

一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力共同作用的效果相同，則這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。2.力的合成

求幾個(gè)已知力的合力，叫力的合成。3.力的分解

力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。（三）力的合成與分解平行四邊形法則是力的合成與分解的基礎(chǔ)661.合力與分力一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力共同作用的當(dāng)骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂直分量：一個(gè)沿著骨軸線作用，另一個(gè)垂直骨軸線。前者起穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固分量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的分量，所以叫轉(zhuǎn)動(dòng)分量。67當(dāng)骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂直分量：1.力的時(shí)間累積效應(yīng)作用于物體的合外力與其作用時(shí)間的乘積（F·Δt），稱為力的沖量。而將運(yùn)動(dòng)物體或人體具有的“運(yùn)動(dòng)量”，即質(zhì)量與速度的乘積（mv），稱為動(dòng)量。動(dòng)量定理：物體動(dòng)量的增量等于其所受的沖量。

（四）力的時(shí)間和空間累積效應(yīng)681.力的時(shí)間累積效應(yīng)（四）力的時(shí)間和空間累積效應(yīng)13動(dòng)量定理在運(yùn)動(dòng)中有廣泛的應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)中為了減小外界的沖擊力，通常需要延長(zhǎng)外力的作用時(shí)間。為了給物體或人體強(qiáng)大的沖力，要求與物體或人體接觸（撞擊）的時(shí)間要短。增大作用力和延長(zhǎng)力的作用時(shí)間，可以使人體或器械獲得更大的速度。69動(dòng)量定理在運(yùn)動(dòng)中有廣泛的應(yīng)用。142.力的空間累積效應(yīng)力與力作用方向上移動(dòng)距離的乘積（F·S），稱力對(duì)物體作了功。力作用方向與其引起的物體運(yùn)動(dòng)方向改變一致，力對(duì)物體所做的功為正功。物體的運(yùn)動(dòng)方向與力的作用方向相反，這時(shí)力所做的功為負(fù)功。功的國(guó)際單位是焦耳（J）。

702.力的空間累積效應(yīng)15通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機(jī)械功。肌將其貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，克服阻力使環(huán)節(jié)及外界物體產(chǎn)生位移。等長(zhǎng)收縮運(yùn)動(dòng)中，環(huán)節(jié)不產(chǎn)生位移，沒(méi)有做機(jī)械功，此時(shí)骨骼肌消耗的能量完成了“生理功”。功和能之間是可以相互轉(zhuǎn)換的，能的量值是通過(guò)做功來(lái)確定的，力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）的增量。71通常講骨骼肌做功，是指骨骼肌做的機(jī)械功。肌

力矩（M）是作用于物體或人體的合力（F）與支點(diǎn)到力作用線距離（d）的乘積，即M=F×ｄ。一種情況：即大小相等，方向相反，作用線互相平行但不重合的兩個(gè)力作用在同一物體上，雖然其合力為零，但物體同樣會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這一對(duì)力稱為力偶，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為力偶矩。另一種情況：物體在無(wú)支撐情況下受到力的作用，這個(gè)力若不通過(guò)物體的重心，也會(huì)引起物體的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)力稱為偏心力，由其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱為偏心矩。力矩、力偶矩和偏心矩是人體或物體轉(zhuǎn)動(dòng)的條件。二、運(yùn)動(dòng)中的力矩72力矩（M）是作用于物體或人體的合力（F）與支點(diǎn)到力作第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用

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(shí)，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。物體的這種性質(zhì)稱為慣性。牛頓第二定律：物體加速度（a）的大小與物體所受合外力（∑F）的大小成正比，與物體的質(zhì)量（m）成反比，即∑F=ma。牛頓第三定律（作用力與反作用力）：兩個(gè)物體相互作用時(shí)，物體甲對(duì)物體乙的作用力，F(xiàn)1與F2大小相等、方向相反、沿同一直線，即F1=-F2。一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律

73第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用牛頓第一定律：任何物體在不受外運(yùn)動(dòng)中很多動(dòng)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消耗，減少運(yùn)動(dòng)性疲勞。因此，人體活動(dòng)中保持動(dòng)作的連貫性和動(dòng)作間的連續(xù)性能起到省力的作用。例如，康復(fù)治療中偏癱患者自主從仰臥位到側(cè)臥位，可以利用健側(cè)肢體的慣性完成體位轉(zhuǎn)換例子。二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用（一）運(yùn)動(dòng)中合理利用慣性可以省力74運(yùn)動(dòng)中很多動(dòng)作可以借助慣性完成，巧妙地利用慣性，不但指在人體在克服外界阻力負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要遵循由大肌群首先活動(dòng)，逐步過(guò)渡到中小肌群活動(dòng)。因?yàn)榇蠹∪耗墚a(chǎn)生較大的力或力矩，有利于克服阻力物體的慣性，可以有效預(yù)防運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的中小肌群的損傷。例如，搬動(dòng)較重物體時(shí)應(yīng)用下蹲通過(guò)大腿的肌群用力來(lái)克服重物的慣性，而不應(yīng)用彎腰通過(guò)腰部肌群的用力克服重物的慣性。由于腰部肌群的力量弱，彎腰搬重物易導(dǎo)致腰部肌的急性損傷。（二）克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動(dòng)順序原理75指在人體在克服外界阻力負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要遵循由大肌群首

運(yùn)動(dòng)中，要使人體運(yùn)動(dòng)速度增加或減小，需要外界對(duì)人體的作用力增加或減小。根據(jù)作用力與反作用力定律，外界物體對(duì)人體的作用力增加或減小時(shí)，人體對(duì)外界的作用力也需要增加或減小。（三）增加人體對(duì)外界的作用力可以增大外界對(duì)人體的反作用力76運(yùn)動(dòng)中，要使人體運(yùn)動(dòng)速度增加或減小，需要外界對(duì)人體的第三節(jié)平衡與穩(wěn)定

一個(gè)物體如果受到幾個(gè)力的作用，這幾個(gè)力稱為力系。力系平衡的條件因力系的不同而有所差異，力系通常有以下4種情況。1.共點(diǎn)、共線力系2.平面匯交力系3.平面平行力系4.空間一般力系一、力系平衡條件與人體平衡類型（一）力系的平衡條件77第三節(jié)平衡與穩(wěn)定一個(gè)物體如果受到幾個(gè)力的作用，平衡重心與支撐點(diǎn)關(guān)系平衡穩(wěn)定程度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（二）人體平衡的類型78平衡重心與支撐點(diǎn)關(guān)系平衡穩(wěn)定程度上支撐平衡下支撐平衡混合支撐

穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持平衡的能力。1.靜態(tài)穩(wěn)定性

人體靜止時(shí)抵抗各種干擾的能力.2.動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

人體重心偏移平衡位置后，干擾因素除去時(shí)，人體仍能恢復(fù)到初始平衡范圍.二、穩(wěn)定性及其影響因素（一）穩(wěn)定性79穩(wěn)定性是指人體和物體抵抗各種干擾作用保持平衡的能力。1.影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素支撐面大小:支撐面大，穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)定度小。重心的高低:在支撐面不變的情況下，人體的重心位置低，穩(wěn)定度大；重心位置高，穩(wěn)定度小。（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)801.影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因2.人體下支撐穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)（1）穩(wěn)定角：穩(wěn)定角是指重力作用線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)點(diǎn)的連線間的夾角。重心高度相同，支撐面越大，穩(wěn)定角越大；支撐面相同，重心越高，穩(wěn)定角越小。穩(wěn)定角越大，物體的穩(wěn)定度越大，812.人體下支撐穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)重心高度相同，支撐面越大，穩(wěn)定（2）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系數(shù)表明物體依靠重力抵抗平衡受破壞的能力，穩(wěn)定系數(shù)大于1時(shí)，物體能抵抗外來(lái)翻倒力矩，平衡不被破壞；穩(wěn)定系數(shù)小于1時(shí)，物體抵抗不住外來(lái)的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，即物體會(huì)翻倒。

82（2）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩之比值。穩(wěn)定系人體不能絕對(duì)靜止：人體的呼吸、循環(huán)運(yùn)動(dòng)使得人體重心不是定點(diǎn)。另一方面人體肌張力任何時(shí)候不能恒定。人體形狀可變：由于人體支撐面邊緣均為軟組織，有效支撐面面積要小于“理論”支撐面的面積。人體自身的姿勢(shì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)：人體有翻倒趨勢(shì)時(shí)，依靠反射性地改變身體姿勢(shì)，可以保持原有平衡。三、人體平衡與穩(wěn)定的特點(diǎn)83人體不能絕對(duì)靜止：人體的呼吸、循環(huán)運(yùn)動(dòng)使得人體重心不是定點(diǎn)。人體保持平衡穩(wěn)定的補(bǔ)償動(dòng)作84人體保持平衡穩(wěn)定的補(bǔ)償動(dòng)作29人體內(nèi)力起重要作用：內(nèi)力可以通過(guò)對(duì)外界環(huán)境（人體或物體）的主動(dòng)作用，從而影響人體的平衡。心理因素的影響：緊張心理反應(yīng)對(duì)人體平衡穩(wěn)定性的影響最為明顯。感覺(jué)系統(tǒng)在保持人體平衡中的作用：視覺(jué)、位覺(jué)與本體感覺(jué)等感覺(jué)系統(tǒng)起著重要作用。85人體內(nèi)力起重要作用：內(nèi)力可以通過(guò)對(duì)外界環(huán)境（人體或物體）的主第四節(jié)骨、關(guān)節(jié)生物力學(xué)

（一）骨受載荷形式

一、骨的生物力學(xué)性質(zhì)

拉伸載荷壓縮載荷彎曲載荷剪切載荷扭轉(zhuǎn)載荷復(fù)合載荷86第四節(jié)骨、關(guān)節(jié)生物力學(xué)（一）骨受載荷形式一、骨的生物力骨的應(yīng)力是指骨結(jié)構(gòu)受到外來(lái)載荷時(shí)其表面單位面積所受到的力。骨的應(yīng)變是指骨在外力作用下的局部形變，包括線性應(yīng)變和剪切應(yīng)變。（二）骨的應(yīng)力與應(yīng)變曲線87骨的應(yīng)力是指骨結(jié)構(gòu)受到外來(lái)載荷時(shí)其表面單位面積所受到的力。骨應(yīng)力較小時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一個(gè)線性關(guān)系，應(yīng)力-應(yīng)變曲線為直線，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，稱為彈性區(qū)。去除外部載荷移后，材料將恢復(fù)到原來(lái)的形狀，即不會(huì)造成永久形變。載荷持續(xù)增加時(shí)，骨最外層某些部位就會(huì)發(fā)生屈服，即彈性區(qū)末端點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)以后的曲線則變成了非線性，骨將產(chǎn)生永久變形，稱為塑性區(qū)。載荷持續(xù)增加，骨組織的結(jié)構(gòu)體將在某個(gè)部位失效（骨折，圖中C點(diǎn)為斷裂點(diǎn)），對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力（C’）。88應(yīng)力較小時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一個(gè)線性關(guān)系

在應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖中的彈性區(qū)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一定的關(guān)系，即應(yīng)力/應(yīng)變是常數(shù)，此常數(shù)為材料的彈性模量或楊氏模量，其大小等于這段直線的斜率。彈性模量或楊氏模量大小表示了材料抵抗變形的能力，稱為剛度。

89在應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖中的彈性區(qū)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變之間存

達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面的面積表示導(dǎo)致骨折所需要的能量。一般骨在生理負(fù)荷范圍內(nèi)，骨產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)外力去除后，彈性區(qū)內(nèi)的能量能同時(shí)被骨釋放，使骨恢復(fù)原狀。但當(dāng)骨不斷受到外力作用時(shí)，其應(yīng)變能量不能被及時(shí)完全釋放，經(jīng)積累后可能會(huì)損壞材料的結(jié)構(gòu)。90達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面的面骨的生長(zhǎng)是破壞和重建兩個(gè)過(guò)程對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果。骨的塑形與重建是通過(guò)適應(yīng)力的作用，這種適應(yīng)性是按沃爾夫（Wolff）定律進(jìn)行的。

適宜的載荷對(duì)骨有積極的影響，但過(guò)載、過(guò)用或過(guò)度沖擊性載荷可引起骨損傷甚至骨折發(fā)生。

（三）機(jī)械應(yīng)力對(duì)骨生長(zhǎng)的影響91骨的生長(zhǎng)是破壞和重建兩個(gè)過(guò)程對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果。骨的塑運(yùn)動(dòng)中，骨會(huì)反復(fù)受力，超過(guò)某一生理限度時(shí)使骨組織受到損傷，造成骨的損傷為疲勞性損傷。在持續(xù)性緊張的骨骼肌運(yùn)動(dòng)中，首先引起骨骼肌疲勞，收縮能力降低，其結(jié)果是抵消作用于骨上的應(yīng)力的能力也減弱，導(dǎo)致對(duì)骨的作用力過(guò)大，骨結(jié)構(gòu)在反復(fù)的應(yīng)力刺激下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生骨折。（四）骨疲勞92運(yùn)動(dòng)中，骨會(huì)反復(fù)受力，超過(guò)某一生理限度時(shí)使骨組織受到持續(xù)劇烈運(yùn)動(dòng)/大強(qiáng)度勞動(dòng)骨骼肌疲勞貯存能量能力下降動(dòng)作結(jié)構(gòu)特征改變骨受載荷異常應(yīng)力分布改變高拉伸復(fù)合高壓縮斜行骨折斜行裂紋橫行骨折橫向裂紋疲勞性骨折的發(fā)生過(guò)程示意圖93持續(xù)劇烈運(yùn)動(dòng)/大強(qiáng)度勞動(dòng)骨骼肌疲勞貯存能量能力下降動(dòng)作結(jié)構(gòu)特骨的力學(xué)性質(zhì)還受到以下因素的影響。骨的大小和形狀骨折愈合：當(dāng)骨折愈合開(kāi)始時(shí)，骨痂在骨折處周圍形成套狀以穩(wěn)定骨折區(qū)。骨痂使截面積顯著增加，從而增加骨骼的強(qiáng)度和剛度。手術(shù)因素：有些外科手術(shù)造成骨缺損而使其力學(xué)性能明顯減弱。衰老與骨質(zhì)疏松：骨組織總量的減少和骨體積的輕度減少。（五）影響骨力學(xué)性能的其他因素94骨的力學(xué)性質(zhì)還受到以下因素的影響。（五）影響骨力學(xué)性能的其他人類三種類型的杠桿（六）骨的杠桿功能95人類三種類型的杠桿（六）骨的杠桿功能40二、關(guān)節(jié)的生物力學(xué)

關(guān)節(jié)面形狀韌帶強(qiáng)弱骨骼肌力量關(guān)節(jié)負(fù)壓（一）關(guān)節(jié)穩(wěn)定性96二、關(guān)節(jié)的生物力學(xué)關(guān)節(jié)面形狀（一）關(guān)節(jié)穩(wěn)定性41

關(guān)節(jié)的存在使骨的杠桿作用得以實(shí)現(xiàn)，而提供骨杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力、力矩可來(lái)自多方面，如承載的負(fù)荷與環(huán)節(jié)