運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)1、什么是生物力學(xué)？生物力學(xué)是門涉及施力在人體上的內(nèi)部和外部力以及這些力產(chǎn)生效應(yīng)的科學(xué)。2、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)：是以機(jī)能解剖學(xué)，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和力學(xué)的理論與辦法，研究人體運(yùn)動(dòng)器系的生物力學(xué)特性，人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的力學(xué)規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)器械力學(xué)規(guī)律的科學(xué)。3、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的學(xué)科任務(wù)研究人體構(gòu)造與運(yùn)動(dòng)功效的關(guān)系人體運(yùn)動(dòng)器系由骨關(guān)節(jié)和肌肉構(gòu)成硬件--骨骼為杠桿，關(guān)節(jié)為樞紐，，肌肉收縮為動(dòng)力軟件--中樞神經(jīng)系統(tǒng)最大的肌肉輸出功率--最適的肌肉長(zhǎng)度，最佳的收縮速度，適宜拉長(zhǎng)后收縮研究人體運(yùn)動(dòng)技術(shù)的規(guī)律動(dòng)作技術(shù)的基礎(chǔ)規(guī)律個(gè)體技術(shù)動(dòng)作原理建立先進(jìn)的動(dòng)作技術(shù)原理研究人體運(yùn)動(dòng)技術(shù)的最佳化優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員一種性化技術(shù)的生物力學(xué)診療，分析和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)與改善運(yùn)動(dòng)器材有效避免運(yùn)動(dòng)損傷，提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)研究運(yùn)動(dòng)損傷的力學(xué)因素研究運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生的機(jī)制運(yùn)動(dòng)損傷檢測(cè)與研究辦法4、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)基礎(chǔ)研究運(yùn)動(dòng)器系的生物力學(xué)機(jī)理肌電和肌力關(guān)系神經(jīng)肌肉控制和反饋應(yīng)用研究運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)診療（技術(shù)分析）肌群的工作特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)技術(shù)的仿真和技術(shù)動(dòng)作創(chuàng)新研究5、運(yùn)動(dòng)的形成1平移（直線平移）（曲線平移）（非線性平移）2旋轉(zhuǎn)(內(nèi)軸的角向運(yùn)動(dòng))（外軸的角向運(yùn)動(dòng)）3平移+旋轉(zhuǎn)（綜合運(yùn)動(dòng)）6.動(dòng)作構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)所構(gòu)成的各動(dòng)作間互相聯(lián)系、互相作用的方式或次序7.運(yùn)動(dòng)學(xué)特性空間形態(tài)（幾何關(guān)系）動(dòng)作隨時(shí)間的變化(動(dòng)作的性質(zhì))動(dòng)作時(shí)間和空間互相作用的規(guī)律性8、動(dòng)力學(xué)特性1動(dòng)作的發(fā)生和變化的因素--力2力的互相作用和能量互相作用的規(guī)律性9.運(yùn)動(dòng)學(xué)特性（動(dòng)作形式）空間特性：人體在完畢運(yùn)動(dòng)動(dòng)作時(shí)人體各環(huán)節(jié)隨時(shí)間變化所產(chǎn)生的空間位置變化狀況，不同動(dòng)作人體各部分的運(yùn)動(dòng)軌跡不同時(shí)間特性：不同動(dòng)作的開(kāi)始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間以及各階段所占比例不同.時(shí)空特性：人體完畢運(yùn)動(dòng)動(dòng)作時(shí)人體位置變化的快慢.10.動(dòng)力學(xué)特性（動(dòng)作中的力）慣性特性：人體運(yùn)動(dòng)中人的整體環(huán)節(jié)以及運(yùn)動(dòng)器械的質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作所含有的影響.力的特性：動(dòng)作構(gòu)造的力的特性決定了其它特性的體現(xiàn)方式能量特性：人體運(yùn)動(dòng)時(shí)完畢的功效和功率方面體現(xiàn)形式11.動(dòng)作系統(tǒng)：大量單一動(dòng)作按一定規(guī)律構(gòu)成為成套的技術(shù)動(dòng)作，這些成套的技術(shù)動(dòng)作叫動(dòng)作系統(tǒng)有目的的運(yùn)動(dòng)行為，最合理的動(dòng)作動(dòng)作系統(tǒng)分類及特點(diǎn)1、周期動(dòng)作系統(tǒng)A重復(fù)性和連貫性B節(jié)律性C交互性D慣性作用非周期性動(dòng)作結(jié)合動(dòng)作系統(tǒng)A獨(dú)立性B復(fù)雜性和穩(wěn)定性混合性動(dòng)作系統(tǒng)A制約性B風(fēng)險(xiǎn)性不固定動(dòng)作系統(tǒng)A復(fù)雜性B多變性人體動(dòng)作系統(tǒng)信息反饋和人體自控規(guī)律人體在完畢體育動(dòng)作系統(tǒng)的過(guò)程中，借助于大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳遞動(dòng)作的信號(hào)或信息，并且有目的的對(duì)動(dòng)作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施控制。該控制過(guò)程發(fā)生在人體內(nèi)部，并且受控于人體本身，故稱自控體系。信息構(gòu)造1.感受構(gòu)造2.心理構(gòu)造3.效應(yīng)構(gòu)造15.人體慣性參數(shù)特性量質(zhì)量重量人體質(zhì)心環(huán)節(jié)質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量回轉(zhuǎn)半徑人體慣性參數(shù)特性人體重心位置性別年紀(jì)運(yùn)動(dòng)體型姿勢(shì)生理與心理人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變換轉(zhuǎn)動(dòng)軸變化姿勢(shì)17.力系平衡的充足必要條件是作用與人體或器械的合力為0作用于人體器械的合力距為0力矩：指作用力使物體轉(zhuǎn)動(dòng)軸或支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨向，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又稱轉(zhuǎn)矩或扭矩能使物體變化共旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力矩等于徑向矢量（轉(zhuǎn)動(dòng)軸到著力點(diǎn)的距離）與作用力的乘積。平衡力類型共點(diǎn)共線力系平衡（拔河）平面匯交力系平衡（舉重）空間普通力系平衡人體平衡的類型根據(jù)人體重心和支撐點(diǎn)的位置關(guān)系上支撐平衡下支撐平衡混合支撐平衡根據(jù)平衡的穩(wěn)定程度穩(wěn)定平衡有限穩(wěn)平衡不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡21.影響人體穩(wěn)定性因素支持面大小重心高度穩(wěn)定角穩(wěn)定系數(shù)K=穩(wěn)定力矩除以傾倒力矩人體平衡的特點(diǎn)人體不能絕對(duì)靜止人體形狀（體操運(yùn)動(dòng)員落地）人體內(nèi)力起重要作用（收倒立）心理因素的影響（視覺(jué)平衡大腦中樞肌緊張）23.矢量.標(biāo)量矢量有大小有方向標(biāo)量有大小無(wú)方向角距離由一定點(diǎn)到兩物體之間所量度夾角度角位移：人體整體或環(huán)節(jié)繞某軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)過(guò)的角度切向分量與徑向分量人體力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)力肌肉張力韌力組織粘滯力關(guān)節(jié)省束力內(nèi)力不能變化人體重心的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)體育運(yùn)動(dòng)中的重要外力重力2.支撐反作用力3.彈力4.摩擦力（靜、滑動(dòng)、滾動(dòng)滑擦力）流體作用力6、向心力牛頓定律及共在先性運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用慣性在運(yùn)動(dòng)中的體現(xiàn)短跑運(yùn)動(dòng)員達(dá)成終點(diǎn)人體單杠上的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)中慣性的運(yùn)用舉重提鈴游泳蹬壁滑冰撐桿跳蹬動(dòng)作連貫性的規(guī)定推鉛球達(dá)成終點(diǎn)身體后傾物體的加速度與合外力成正比與物體的質(zhì)量成反比互相作用的兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反。在同一條直線上。功效：因物體本身運(yùn)動(dòng)而含有的能量.平動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能體育運(yùn)動(dòng)中的功效轉(zhuǎn)換做功增加能量投擲超越器械做功減少（吸取能量）抓住控制飛行的球落地緩沖動(dòng)作機(jī)械能轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)員跳臺(tái)跳水--重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能動(dòng)量：是與物體質(zhì)量和速度有關(guān)的物理量沖量：作用在物體上的力和作用時(shí)間的乘積，叫做力對(duì)這個(gè)物體的沖量。動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用延長(zhǎng)力的作用時(shí)間或距離以增大速度推鉛球超越器械縮短作用時(shí)間以增大沖擊力排球起跳起跳時(shí)間越短地面對(duì)人的作用力越大游泳到邊轉(zhuǎn)體蹬壁增大緩沖時(shí)間以減少反沖力動(dòng)量守恒定律一種系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量不變。碰撞轉(zhuǎn)動(dòng)慣量物理繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的量變平行軸定理設(shè)通過(guò)剛體質(zhì)心的軸心的軸線為Z軸，剛體對(duì)這個(gè)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為IC,如果有另一條軸線Z,與通過(guò)知心的軸線平衡，那么剛體對(duì)通過(guò)Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I=Ictmd238.垂直軸定理一種平面剛體薄板對(duì)于垂直它的平面的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等于繞平面內(nèi)于垂直軸相交的任意兩正交的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和IZ=IXtiy.角動(dòng)量角動(dòng)量（動(dòng)力距）在物理學(xué)中是物體到原點(diǎn)的位移動(dòng)量有關(guān)的物理量，在經(jīng)點(diǎn)力學(xué)中可被定義為物體到原點(diǎn)的位移和其動(dòng)量的乘積。角動(dòng)量定理對(duì)同一參考系點(diǎn)0，質(zhì)點(diǎn)系所受到的沖量矩等于質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量的增量。角動(dòng)量守恒若質(zhì)點(diǎn)系所受的外力對(duì)某固定參考點(diǎn)的力矩的矢量和為0，則質(zhì)點(diǎn)對(duì)該固定點(diǎn)的角動(dòng)量守恒結(jié)論。角動(dòng)量傳遞：動(dòng)量矩在身體的傳遞和轉(zhuǎn)移重要是運(yùn)用某些身體環(huán)節(jié)的忽然制動(dòng)，從而使這些環(huán)節(jié)原已獲得的動(dòng)量矩想相鄰環(huán)節(jié)傳遞和轉(zhuǎn)移。流體阻力橫截面積物體面積抱負(fù)流體定常，無(wú)旋的不可壓縮的和沒(méi)有粘滯性的流體稱為抱負(fù)流體。伯努力定律截面積小的地方壓強(qiáng)小--流速大的地方壓強(qiáng)小截面積大的地方壓強(qiáng)大--流速小的地方壓強(qiáng)大馬格努斯效應(yīng)?？諝鈩?dòng)力是旋轉(zhuǎn)物體變化運(yùn)動(dòng)軌跡的效應(yīng)。馬格努斯效應(yīng)大小取決于運(yùn)動(dòng)物體的速度及轉(zhuǎn)速，流體密度，球體質(zhì)量，形狀及表面粗糙程度。水對(duì)人體的阻力摩擦阻力形狀阻力興波阻力和碎波阻力短跑中人體所受的阻力R=CPSV2自行車運(yùn)動(dòng)的空氣阻力跟騎時(shí)由于后一物體的存在，變化量前一物體尾流區(qū)域的留態(tài)，使兩者受到的阻力發(fā)生變化，阻力變化視兩物體的距離不同而不同。（并非跟騎者越多，阻力越小，視狀況而定）標(biāo)槍飛行時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)壓力中心的位置（隨飛行迎角的變化有較大的變動(dòng)）增力升阻力（升力與阻力的比值，隨迎角的變化而變化）運(yùn)用器械的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)發(fā)明最佳的投擲組合（出手角度）風(fēng)速和風(fēng)向的影響香蕉球的空氣作用效應(yīng)球在剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，手動(dòng)速度較大，單位時(shí)間內(nèi)其平動(dòng)位移較大，旋轉(zhuǎn)的壓力差隨變化共平動(dòng)速度的方向，當(dāng)相對(duì)于較高的平動(dòng)速度來(lái)說(shuō)，引發(fā)的運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲度顯得較大，球體運(yùn)動(dòng)末期，平動(dòng)速度的大幅度減小，而旋轉(zhuǎn)的角度減小較慢，故球體的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象較明顯，運(yùn)動(dòng)軌跡體現(xiàn)出忽然轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)球的空氣作用效應(yīng)上旋轉(zhuǎn)（入射角小，反射角大）下旋球（入射角大，反射角?。┡徘蝻h球的空氣作用效應(yīng)由于運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球時(shí)手掌大力擊球，球不旋轉(zhuǎn)但發(fā)生形變且快速飛行，由于球表面粗糙不光滑，以及球的嚴(yán)重變形，使球飛行四周空氣氣壓不均勻，形成壓強(qiáng)差，又由于排球較輕，壓強(qiáng)差使球脫離了拋物軌跡，加上排球的變形壓強(qiáng)差的位置變化就形成量不定向的飄球。動(dòng)作技術(shù)：人體在運(yùn)動(dòng)中樞神經(jīng)的指揮下完畢特定肢體動(dòng)作的行為特性與辦法動(dòng)作分析的普通過(guò)程測(cè)定與描述分析評(píng)定56技術(shù)環(huán)節(jié)使之在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中為達(dá)成不同階段性目的而采用的不同動(dòng)作形式。動(dòng)作周期指運(yùn)動(dòng)中某一特性姿態(tài)的出現(xiàn)至此姿態(tài)再次出現(xiàn)所經(jīng)歷的過(guò)程一側(cè)下肢著地，通過(guò)支撐與騰空至此側(cè)下肢再次著地。動(dòng)作階段指在技術(shù)環(huán)節(jié)展開(kāi)過(guò)程中人體所處的各個(gè)不同狀態(tài)時(shí)期。理解動(dòng)作技術(shù)構(gòu)成擬定技術(shù)環(huán)節(jié)劃分動(dòng)作階段層次構(gòu)造的細(xì)化差別不同劃分根據(jù)肌肉的工作形式作用力的性質(zhì)動(dòng)作方向人體與周邊環(huán)境的關(guān)系尋找特性畫(huà)面特性畫(huà)面指人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中整體或局部身體姿態(tài)所處的特殊位置（特性畫(huà)面能夠作為分辨不同動(dòng)作階段的臨界）動(dòng)作技術(shù)的普通功效理解動(dòng)作技術(shù)的構(gòu)成明確動(dòng)作技術(shù)分析目的擬定實(shí)驗(yàn)對(duì)象與測(cè)試辦法擬定動(dòng)作技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)擬定分析報(bào)告的內(nèi)容62.明確動(dòng)作技術(shù)目的1.總體成績(jī)目的與技術(shù)環(huán)節(jié)目的2.目的要素與目的3.圍繞動(dòng)作技術(shù)目的的定性分析63.擬定動(dòng)作技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.技術(shù)特性數(shù)據(jù)表2.技術(shù)指標(biāo)曲線圖3.指標(biāo)的原則化解決4.指標(biāo)分析的普通原則和辦法64.擬定分析報(bào)告內(nèi)容1.動(dòng)作技術(shù)的普通測(cè)試成果2.動(dòng)作技術(shù)的生物力學(xué)原理3.揭示高水平運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)技術(shù)的生物力學(xué)特性4、對(duì)完畢的動(dòng)作技術(shù)作出生物力學(xué)診療65.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的重要測(cè)量手段1.運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)的采集與解決2.動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的采集與解決3.肌電測(cè)量系統(tǒng)4.多機(jī)同時(shí)測(cè)量技術(shù)66.圖像解析對(duì)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行拍攝完畢后，將得到的影像資料進(jìn)行數(shù)據(jù)化解決，獲取原始的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)67.數(shù)據(jù)解決運(yùn)用專業(yè)知識(shí)對(duì)各個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行解決分析68.步態(tài)人體步行時(shí)的姿態(tài)，是通過(guò)髖膝，踝及趾的一系列持續(xù)活動(dòng)，使身體沿著一定方向移動(dòng)的過(guò)程。步態(tài)分析用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念和解決辦法以及已掌握的人體角，生理學(xué)知識(shí)對(duì)人體進(jìn)行專門的功效狀態(tài)進(jìn)行分析的過(guò)程。影響步態(tài)的因素髖部旋轉(zhuǎn)髖部側(cè)面下降支撐階段膝關(guān)節(jié)屈曲踝關(guān)節(jié)的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)下肢在平面中的轉(zhuǎn)動(dòng)膝內(nèi)收正常步態(tài)1.合理的步狀，步髖步頻2.上身姿勢(shì)穩(wěn)定3.最佳能量消耗或最省力的步行姿態(tài)72.正常步態(tài)的生物力學(xué)特性1.含有控制肢體向前運(yùn)動(dòng)的肌力或機(jī)械能2.能夠在足觸時(shí)有效的吸取機(jī)械能，以減小撞擊，并控制身體的邁進(jìn)3.支撐向有合理的肌力及髖。膝踝角度，以及充足的支撐面、4.擺動(dòng)向有足夠的推力，充足的下肢地面廓和合理的足觸地姿勢(shì)控制73.下肢骨折后出現(xiàn)的異常步態(tài)1.急促步態(tài)2.傾斜步態(tài)3.回旋步態(tài)4.硬膝步態(tài)74.步態(tài)分析的臨床應(yīng)用、功效評(píng)定療效評(píng)定行走輔助裝置的設(shè)計(jì)影響投擲遠(yuǎn)度的因素出手角的距離（鉛球、鏈球）姿勢(shì)身體投擲成績(jī)出手距離出手速度何用力