運動生物力學

運動生物力學1、什么是生物力學？生物力學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)生效應的科學。2、運動生物力學：是以機能解剖學，運動生理學和力學的理論與辦法，研究人體運動器系的生物力學特性，人體運動動作的力學規(guī)律以及運動器械力學規(guī)律的科學。3、運動生物力學的學科任務研究人體構(gòu)造與運動功效的關系人體運動器系由骨關節(jié)和肌肉構(gòu)成硬件--骨骼為杠桿，關節(jié)為樞紐，，肌肉收縮為動力軟件--中樞神經(jīng)系統(tǒng)最大的肌肉輸出功率--最適的肌肉長度，最佳的收縮速度，適宜拉長后收縮研究人體運動技術(shù)的規(guī)律動作技術(shù)的基礎規(guī)律個體技術(shù)動作原理建立先進的動作技術(shù)原理研究人體運動技術(shù)的最佳化優(yōu)秀運動員一種性化技術(shù)的生物力學診療，分析和評價設計與改善運動器材有效避免運動損傷，提高運動成績研究運動損傷的力學因素研究運動損傷發(fā)生的機制運動損傷檢測與研究辦法4、運動生物力學的發(fā)展趨勢基礎研究運動器系的生物力學機理肌電和肌力關系神經(jīng)肌肉控制和反饋應用研究運動生物力學診療（技術(shù)分析）肌群的工作特點運動技術(shù)的仿真和技術(shù)動作創(chuàng)新研究5、運動的形成1平移（直線平移）（曲線平移）（非線性平移）2旋轉(zhuǎn)(內(nèi)軸的角向運動)（外軸的角向運動）3平移+旋轉(zhuǎn)（綜合運動）6.動作構(gòu)造運動時所構(gòu)成的各動作間互相聯(lián)系、互相作用的方式或次序7.運動學特性空間形態(tài)（幾何關系）動作隨時間的變化(動作的性質(zhì))動作時間和空間互相作用的規(guī)律性8、動力學特性1動作的發(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.運動學特性（動作形式）空間特性：人體在完畢運動動作時人體各環(huán)節(jié)隨時間變化所產(chǎn)生的空間位置變化狀況，不同動作人體各部分的運動軌跡不同時間特性：不同動作的開始時間與結(jié)束時間，動作的持續(xù)時間以及各階段所占比例不同.時空特性：人體完畢運動動作時人體位置變化的快慢.10.動力學特性（動作中的力）慣性特性：人體運動中人的整體環(huán)節(jié)以及運動器械的質(zhì)量轉(zhuǎn)動慣量對運動動作所含有的影響.力的特性：動作構(gòu)造的力的特性決定了其它特性的體現(xiàn)方式能量特性：人體運動時完畢的功效和功率方面體現(xiàn)形式11.動作系統(tǒng)：大量單一動作按一定規(guī)律構(gòu)成為成套的技術(shù)動作，這些成套的技術(shù)動作叫動作系統(tǒng)有目的的運動行為，最合理的動作動作系統(tǒng)分類及特點1、周期動作系統(tǒng)A重復性和連貫性B節(jié)律性C交互性D慣性作用非周期性動作結(jié)合動作系統(tǒng)A獨立性B復雜性和穩(wěn)定性混合性動作系統(tǒng)A制約性B風險性不固定動作系統(tǒng)A復雜性B多變性人體動作系統(tǒng)信息反饋和人體自控規(guī)律人體在完畢體育動作系統(tǒng)的過程中，借助于大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳遞動作的信號或信息，并且有目的的對動作系統(tǒng)進行實施控制。該控制過程發(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運動體型姿勢生理與心理人體轉(zhuǎn)動慣量變換轉(zhuǎn)動軸變化姿勢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)動軸或支點轉(zhuǎn)動的趨向，轉(zhuǎn)動力矩又稱轉(zhuǎn)矩或扭矩能使物體變化共旋轉(zhuǎn)運動力矩等于徑向矢量（轉(zhuǎn)動軸到著力點的距離）與作用力的乘積。平衡力類型共點共線力系平衡（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)人體重心和支撐點的位置關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人體不能絕對靜止人體形狀（體操運動員落地）人體內(nèi)力起重要作用（收倒立）心理因素的影響（視覺平衡大腦中樞肌緊張）23.矢量.標量矢量有大小有方向標量有大小無方向角距離由一定點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)動時過的角度切向分量與徑向分量人體力學系統(tǒng)的內(nèi)力肌肉張力韌力組織粘滯力關節(jié)省束力內(nèi)力不能變化人體重心的運動狀態(tài)體育運動中的重要外力重力2.支撐反作用力3.彈力4.摩擦力（靜、滑動、滾動滑擦力）流體作用力6、向心力牛頓定律及共在先性運動中的應用慣性在運動中的體現(xiàn)短跑運動員達成終點人體單杠上的擺動運動中慣性的運用舉重提鈴游泳蹬壁滑冰撐桿跳蹬動作連貫性的規(guī)定推鉛球達成終點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：因物體本身運動而含有的能量.平動動能轉(zhuǎn)動動能體育運動中的功效轉(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作機械能轉(zhuǎn)換運動員跳臺跳水--重力勢能轉(zhuǎn)變成動能動量：是與物體質(zhì)量和速度有關的物理量沖量：作用在物體上的力和作用時間的乘積，叫做力對這個物體的沖量。動量定理在體育運動中的應用延長力的作用時間或距離以增大速度推鉛球超越器械縮短作用時間以增大沖擊力排球起跳起跳時間越短地面對人的作用力越大游泳到邊轉(zhuǎn)體蹬壁增大緩沖時間以減少反沖力動量守恒定律一種系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為0，這個系統(tǒng)的總動量不變。碰撞轉(zhuǎn)動慣量物理繞軸轉(zhuǎn)動時慣性的量變平行軸定理設通過剛體質(zhì)心的軸心的軸線為Z軸，剛體對這個軸線的轉(zhuǎn)動慣量為IC,如果有另一條軸線Z,與通過知心的軸線平衡，那么剛體對通過Z軸的轉(zhuǎn)動慣量為I=Ictmd238.垂直軸定理一種平面剛體薄板對于垂直它的平面的軸的轉(zhuǎn)動慣量，等于繞平面內(nèi)于垂直軸相交的任意兩正交的轉(zhuǎn)動慣量之和IZ=IXtiy.角動量角動量（動力距）在物理學中是物體到原點的位移動量有關的物理量，在經(jīng)點力學中可被定義為物體到原點的位移和其動量的乘積。角動量定理對同一參考系點0，質(zhì)點系所受到的沖量矩等于質(zhì)點系角動量的增量。角動量守恒若質(zhì)點系所受的外力對某固定參考點的力矩的矢量和為0，則質(zhì)點對該固定點的角動量守恒結(jié)論。角動量傳遞：動量矩在身體的傳遞和轉(zhuǎn)移重要是運用某些身體環(huán)節(jié)的忽然制動，從而使這些環(huán)節(jié)原已獲得的動量矩想相鄰環(huán)節(jié)傳遞和轉(zhuǎn)移。流體阻力橫截面積物體面積抱負流體定常，無旋的不可壓縮的和沒有粘滯性的流體稱為抱負流體。伯努力定律截面積小的地方壓強小--流速大的地方壓強小截面積大的地方壓強大--流速小的地方壓強大馬格努斯效應?？諝鈩恿κ切D(zhuǎn)物體變化運動軌跡的效應。馬格努斯效應大小取決于運動物體的速度及轉(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自行車運動的空氣阻力跟騎時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）標槍飛行時的空氣動力學效應壓力中心的位置（隨飛行迎角的變化有較大的變動）增力升阻力（升力與阻力的比值，隨迎角的變化而變化）運用器械的旋轉(zhuǎn)效應發(fā)明最佳的投擲組合（出手角度）風速和風向的影響香蕉球的空氣作用效應球在剛開始運動時，手動速度較大，單位時間內(nèi)其平動位移較大，旋轉(zhuǎn)的壓力差隨變化共平動速度的方向，當相對于較高的平動速度來說，引發(fā)的運動軌跡彎曲度顯得較大，球體運動末期，平動速度的大幅度減小，而旋轉(zhuǎn)的角度減小較慢，故球體的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象較明顯，運動軌跡體現(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球的空氣作用效應由于運動員在發(fā)球時手掌大力擊球，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，以及球的嚴重變形，使球飛行四周空氣氣壓不均勻，形成壓強差，又由于排球較輕，壓強差使球脫離了拋物軌跡，加上排球的變形壓強差的位置變化就形成量不定向的飄球。動作技術(shù)：人體在運動中樞神經(jīng)的指揮下完畢特定肢體動作的行為特性與辦法動作分析的普通過程測定與描述分析評定56技術(shù)環(huán)節(jié)使之在運動過程中為達成不同階段性目的而采用的不同動作形式。動作周期指運動中某一特性姿態(tài)的出現(xiàn)至此姿態(tài)再次出現(xiàn)所經(jīng)歷的過程一側(cè)下肢著地，通過支撐與騰空至此側(cè)下肢再次著地。動作階段指在技術(shù)環(huán)節(jié)展開過程中人體所處的各個不同狀態(tài)時期。理解動作技術(shù)構(gòu)成擬定技術(shù)環(huán)節(jié)劃分動作階段層次構(gòu)造的細化差別不同劃分根據(jù)肌肉的工作形式作用力的性質(zhì)動作方向人體與周邊環(huán)境的關系尋找特性畫面特性畫面指人體運動過程中整體或局部身體姿態(tài)所處的特殊位置（特性畫面能夠作為分辨不同動作階段的臨界）動作技術(shù)的普通功效理解動作技術(shù)的構(gòu)成明確動作技術(shù)分析目的擬定實驗對象與測試辦法擬定動作技術(shù)的評價指標擬定分析報告的內(nèi)容62.明確動作技術(shù)目的1.總體成績目的與技術(shù)環(huán)節(jié)目的2.目的要素與目的3.圍繞動作技術(shù)目的的定性分析63.擬定動作技術(shù)的評價指標1.技術(shù)特性數(shù)據(jù)表2.技術(shù)指標曲線圖3.指標的原則化解決4.指標分析的普通原則和辦法64.擬定分析報告內(nèi)容1.動作技術(shù)的普通測試成果2.動作技術(shù)的生物力學原理3.揭示高水平運動員運動技術(shù)的生物力學特性4、對完畢的動作技術(shù)作出生物力學診療65.運動生物力學的重要測量手段1.運動學數(shù)據(jù)的采集與解決2.動力學數(shù)據(jù)的采集與解決3.肌電測量系統(tǒng)4.多機同時測量技術(shù)66.圖像解析對運動員的動作技術(shù)進行拍攝完畢后，將得到的影像資料進行數(shù)據(jù)化解決，獲取原始的運動學數(shù)據(jù)67.數(shù)據(jù)解決運用專業(yè)知識對各個運動學數(shù)據(jù)進行解決分析68.步態(tài)人體步行時的姿態(tài)，是通過髖膝，踝及趾的一系列持續(xù)活動，使身體沿著一定方向移動的過程。步態(tài)分析用運動生物力學的概念和解決辦法以及已掌握的人體角，生理學知識對人體進行專門的功效狀態(tài)進行分析的過程。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節(jié)屈曲踝關節(jié)的滾動運動下肢在平面中的轉(zhuǎn)動膝內(nèi)收正常步態(tài)1.合理的步狀，步髖步頻2.上身姿勢穩(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)的生物力學特性1.含有控制肢體向前運動的肌力或機械能2.能夠在足觸時有效的吸取機械能，以減小撞擊，并控制身體的邁進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.擺動向有足夠的推力，充足的下肢地面廓和合理的足觸地姿勢控制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)分析的臨床應用、功效評定療效評定行走輔助裝置的設計影響投擲遠度的因素出手角的距離（鉛球、鏈球）姿勢身體投擲成績出手距離出手速度何用力