第二章運(yùn)動力學(xué)基礎(chǔ)

第二章運(yùn)動力學(xué)基礎(chǔ)一、運(yùn)動中的力與力矩二、人體運(yùn)動的動力學(xué)三、人體運(yùn)動的靜力學(xué)四、人體運(yùn)動的轉(zhuǎn)動力學(xué)五、骨與關(guān)節(jié)生物力學(xué)運(yùn)動中的力與力矩一、運(yùn)動中的力

力是一個(gè)物體對另一個(gè)物體的作用，是使物體產(chǎn)生形變或線運(yùn)動狀態(tài)改變的原因。

力矩則是力和力臂的乘積，是使物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)改變的原因。一、牛頓運(yùn)動定律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)將保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)不變，又稱慣性定律。牛頓第二定律當(dāng)物體所受到的合外力不為零時(shí)，物體的運(yùn)動狀態(tài)會發(fā)生改變。

F=ma牛頓第三定律即作用力與反作用力定律。F=—F人體運(yùn)動的動力學(xué)人體運(yùn)動的動力學(xué)二、牛頓運(yùn)動定律在人體運(yùn)動中的應(yīng)用（一）運(yùn)動中合理利用慣性可以省力（二）克服重物慣性需要遵循骨骼肌活動順序原理（三）增加人體對外界的作用力可以增大外界對人體的反作用力運(yùn)動中的力與力矩（一）外力1.重力（G=mg）

重量與質(zhì)量的區(qū)別？2.摩擦力（f=μFN）3.支撐反作用力（F1=—F2）4.流體作用力5.器械的阻力運(yùn)動中的力與力矩（二）內(nèi)力肌拉力骨骼肌借助肌腱附著于骨，產(chǎn)生對骨的拉力維持人體姿勢，引起人體內(nèi)各部分、各環(huán)節(jié)的相對運(yùn)動，是人體內(nèi)力中最重要的主動力。

運(yùn)動中的力與力矩肌拉力線

肌拉力線經(jīng)過冠狀軸前方或后方，該關(guān)節(jié)分別做什么運(yùn)動？經(jīng)過矢狀軸狀軸上方或下方，該關(guān)節(jié)分別做什么運(yùn)動？垂直軸呢？2.組織彈力當(dāng)機(jī)體拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)時(shí)會發(fā)生形變，彈力是機(jī)體形變做功的能力。運(yùn)動中的力與力矩①可收縮成分：相當(dāng)于骨骼肌中肌纖維成分②串聯(lián)彈性元：主要是位于骨骼肌兩端的肌腱③并聯(lián)彈性元：包裹在整個(gè)骨骼肌表面和肌束、肌纖維表面的結(jié)締組織。

希爾三元素模型運(yùn)動中的力與力矩（三）力的合成與分解（四）力的時(shí)間與空間積累效應(yīng)1.力的時(shí)間累積效應(yīng)——沖量（F·Δt）質(zhì)量與速度的乘積稱為動量（mv）。

動量定理：

物體動量的增量等于其所受的沖量。

運(yùn)動中的力與力矩（1）人體運(yùn)動中為了減小外界的沖擊力，通常需要延長外力的作用時(shí)間。如落地緩沖。

（2）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。如用錘子釘釘子。（3）增大作用力和延長力的作用時(shí)間，可以使人體或器械獲得更大的速度。如投擲壘球。運(yùn)動中的力與力矩運(yùn)動中的力與力矩2.力的空間累積效應(yīng)——功（F·S）動能定理：

力對物體做的功等于物體機(jī)械能的增量。

二、運(yùn)動中的力矩

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。

分析：手握球做屈肘動作產(chǎn)生的力矩

運(yùn)動中的力與力矩人體運(yùn)動的靜力學(xué)一、力系平衡條件與人體平衡的類型

動態(tài)平衡：是物體速度和方向不變的狀態(tài)。

靜態(tài)平衡

人體運(yùn)動的靜力學(xué)（一）力系平衡條件A.共點(diǎn)、共線力系B.平面匯交力系C.平面平行力系D.空間一般力系

A平衡只要滿足合力為零。

BCD平衡條件均為合力為零，合力矩為零。人體運(yùn)動的靜力學(xué)（二）人體平衡類型平衡時(shí)重心與支撐點(diǎn)的位置關(guān)系分類平衡時(shí)保持平衡的能力分類

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運(yùn)動的靜力學(xué)二、穩(wěn)定性及其影響因素（一）穩(wěn)定性

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。一是人體靜止時(shí)抵抗各種干擾的能力，這種能力稱為靜態(tài)穩(wěn)定性。二是指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，此為人體平衡的動態(tài)穩(wěn)定性。

人體運(yùn)動的靜力學(xué)（二）影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素與評價(jià)指標(biāo)1.影響人體下支撐穩(wěn)定性的因素（1）支撐面大小：支撐面大，穩(wěn)定度大；支撐面小，穩(wěn)定度小。（2）重心的高低：在支撐面不變的情況下，人體的重心位置越低，穩(wěn)定度越大；重心位置越高，穩(wěn)定度越小。人體運(yùn)動的靜力學(xué)2.人體下支撐穩(wěn)定性的評價(jià)指標(biāo)（1）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。人體運(yùn)動的靜力學(xué)（2）穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)是指穩(wěn)定力矩與傾倒力矩的比值。穩(wěn)定系數(shù)大于1時(shí)，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1時(shí)，物體抵抗不住外來的翻倒力矩，平衡將遭到破壞，物體會翻倒。人體運(yùn)動的靜力學(xué)三、人體平衡與穩(wěn)定的特點(diǎn)1.人體不能絕對靜止2.人體形狀可變3.人體內(nèi)力起重要作用4.心理因素的影響5.感覺系統(tǒng)在保持人體平衡中的作用人體運(yùn)動的轉(zhuǎn)動力學(xué)人體各環(huán)節(jié)的運(yùn)動都是骨骼肌牽引骨圍繞著關(guān)節(jié)運(yùn)動軸的轉(zhuǎn)動。把人體看做剛體，剛體轉(zhuǎn)動時(shí)，剛體上的各點(diǎn)都做圓周運(yùn)動形成大小不等的同心圓，各圓的中心都位于同一條直線上，這條直線叫做轉(zhuǎn)動軸。一、轉(zhuǎn)動運(yùn)動學(xué)人體運(yùn)動的轉(zhuǎn)動力學(xué)當(dāng)人體圍繞固定在地面上的運(yùn)動器械轉(zhuǎn)動時(shí)，器械就是人體的轉(zhuǎn)動軸，稱為實(shí)體軸。當(dāng)人體局部肢體或整體轉(zhuǎn)動時(shí)所圍繞的是位于人體內(nèi)部的某特定的直線，則為非實(shí)體軸。有支點(diǎn)、有實(shí)體軸的轉(zhuǎn)動有支點(diǎn)無實(shí)體軸的轉(zhuǎn)動無支點(diǎn)、無實(shí)體軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動軸（一）人體轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸①有支點(diǎn)、有實(shí)體軸的轉(zhuǎn)動②有支點(diǎn)無實(shí)體軸的轉(zhuǎn)動①②③④無支點(diǎn)、無實(shí)體軸的轉(zhuǎn)動①②③單軸轉(zhuǎn)動④復(fù)合軸轉(zhuǎn)動④③人體運(yùn)動的轉(zhuǎn)動力學(xué)（二）角運(yùn)動學(xué)1.角位移是描述物體轉(zhuǎn)動時(shí)位置變化的物理量。國際單位為弧度，通?？捎谩惚硎?。2.角速度連接運(yùn)動點(diǎn)和圓心的半徑在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧度叫做“角速度”。國際單位為弧度/秒，用字母ω表示。3.角加速度是描述剛體角速度的大小和方向?qū)r(shí)間變化率的物理量，國際單位是“弧度/秒平方”，用字母α表示，計(jì)算公式為α=Δω/Δt。人體運(yùn)動的轉(zhuǎn)動力學(xué)二、轉(zhuǎn)動動力學(xué)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的條件必須滿足合外力矩不為零。

（一）轉(zhuǎn)動定律1.轉(zhuǎn)動慣量

又稱慣性距、慣性矩(俗稱慣性力矩)，是剛體繞軸轉(zhuǎn)動時(shí)慣性的量度，用以描述物體保持原有轉(zhuǎn)動狀態(tài)的能力。

只決定于剛體的形狀、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置，而同剛體繞軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)無關(guān)。

人體運(yùn)動的轉(zhuǎn)動力學(xué)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)動慣量（I）等于環(huán)節(jié)中質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量（m）乘以質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的垂直距離（r）的平方。即I=mr2，單位為千克·米平方