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运动学基础 泉州中医院康复科 王泽雄 第二章 运动力学基础 一、运动中的力与力矩 二、人体运动的动力学 三、人体运动的静力学 四、人体运动的转动力学 五、骨与关节生物力学 第一节 运动中的力与力矩 一、运动中的力 力：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状态改变的原因，包括外力和内力。 内力：人体内部各个部分互相作用的力（肌力、韧带张力、软骨应力、骨应力） 外力：外来的作用力。重力、摩擦力、支撑反作用力，流体作用力，器械的阻力等。 二、运动中的力矩 力矩：力和力臂的乘积，是使物体转动状态改变的原因。 （一）、外力 1、重力： G=mg（重力=质量×重力加速度） 重力与运动康复之间的联系： 中风后功能位的保持 （二）内力 定义： 是指人体内部各组织器官间相互作用的力。各种内力总要相互适应，以维持最佳活动，同时也不断和外力相抗衡以适应人体生活的需要。 1）肌拉力 2）组织弹力 3）其他内力：各内脏器官的摩擦力、内脏器官和固定装置间的阻力、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。 （二）内力 1、肌拉力 这种力通过其在骨骼上的附着点，可以维持人体姿势，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主动力。 肌拉力线：肌肉起点、止点中心的连线。 若是超关节，则以动点中心 到拐弯中心的连线。 （二）内力 2、组织弹力：当机体拉伸、压缩、扭转时会发生形变，弹力是机体形变做功的能力。 希尔三元素：a，可收缩成分：骨骼肌纤维 b，串联弹性元：肌腱 c，并联弹性元：结缔组织 （二）内力 3、其他：各内脏器官的摩擦力、 内脏器官和固定装置间的阻力、 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。 （三）力的合成与分解 1、合力与分力 2、力的合成 3、力的分解 力的平行四边形法则 (四)力的时间与空间累积效应 1、力的时间累积效应:在力学上，将作用于物体的合外力与其作用时间的乘积称为冲量。 2、力的空间累积效应：力与力作用方向上移动距离的乘积(F.S)，是力的空间累积效应，在力学上称力对物体做了功。 1）、动量定理 物体在运动过程中，在某段时间内动量的改变，等于所受合外力在这段时间内的冲量。即： 动量定理和动量守恒定律： 1.? 动量与冲量的概念 ①???动量（矢量性） ，单位：米.千克/秒（m. kg/ s）。 ②???? 冲量（矢量性） 单位：牛顿.秒（N. s） 动量定理在体育运动中的应用 1．在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。这要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。 动量定理在体育运动中的应用 2．若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的时间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。 动量定理在体育运动中的应用 3.为了给物体或人体强大的冲击力，要求物体与人体接触的时间要短。 动量守恒定律 任何物质系统在不受外力作用或所受外力之和为零时，其总动量保持不变。这就是动量守恒定律。 在动量定理中，当Ft=0时得 mVt—mV1=0 即： mVt=mV1 动量守恒定律 在人体： 我们认为，人体是由多环节组成的生物系统，各个环节的动量的矢量和等于人体的总动量。当人体整体所受外力为零时，人体内力可改变各个环节的相对位置，使环节的动量发生相互传递，但不能改变人体的总动量。 二、运动中的力矩 力矩：作用于物体或人体的合力与支点到力作用线距离的乘积（M=F*d） 阻力矩：与力矩作用方向相反。如握球屈曲肘关节。 力偶矩：大小相等，方向相反，作用线相互平行，如拧螺丝 偏心矩：物体无支撑情况下，力线不通过重心，引起物体转动，也就是偏心力的力矩。如乒乓球中旋转球。 杠杆的原理 （1）第1类杠杆 平衡 （2）第2类杠杆 省力杠杆（3）第3类杠杆 速度杠杆 （1）第1类杠杆 平衡 3.杠杆的原理在康复医学中的应用 （1）省力 要用较小的力去克服较大阻力，就要使力臂增长或缩短阻力臂。 3.杠杆的原理在康复医学中的应用 （2）获得速度 为使阻力点移动的幅度和速度增大，就要增加阻力臂和缩短力臂。 （3）防止损伤 从杠杆原理可知速度杠杆一般不能省力，而人体骨骼与肌组成的杠杆大多属于速度杠杆， 所以阻力过大的时候，容易引起运