体育运动中的力学
体育运
动中的力学
PB05000809 施成浩
一．乒乓球运动是我们喜爱的一种体育活动，其中包含许多
力学知识，用力学知识来指导乒乓球运动，可以使我们对物理知
识会有更深的理解，对乒乓球运动会更加热爱，在乒乓球运动中
主要有以下几方面与力学知识有关。
1、力矩与球的旋转
在乒乓球运动中，旋转球是克敌制胜的法宝，那么如何使球能在
前进中旋转呢？
如图1所示:给物体施加一个过质心“O”点的推力，该物体就只
能沿力的方向平动。
F
F
图 1 图2
如图2所示;给物体
施加一个偏离质心
“O”点的作用力，
物体就可在F的作用
下既平动又产生旋
转，其转动效果由F
对O点
产生的力矩的大小
决定。由以上分析可
知，要使乒乓球旋转
起来，则要求给球施加一个不通过其球心的力的作用。
2 摩擦力与球的转动
使球转动的关键在于作用在球上的力不通过球心，而这个力来源于球拍对球的摩擦力。如图所示，在拍击球的同时，使拍球对球有相对运动就能产生摩擦力。
F摩
如图，拍击球的瞬间向上拉动球拍，则球受F弹和F摩两个力的作用，F弹过球心不产生力矩，
球在F弹作用下向前飞行的同时，F摩与球相切，产生使球逆时针旋转的效果，这即是乒乓球运
动中的上旋球。
F弹
实际上在乒乓球运动中的:切、削、搓、拉、带、提等技术动作都是指拍与球接触瞬间使拍与球产生侧向相对运动，从而使球受到侧向摩擦力作用，而产生旋转。
3、动量定理与接发球
乒乓球运动中，对付高速、强旋球是非常困难的，如果对动量定理有深刻的理解，加上平时的刻苦训练，对付起来也会容易一些。
动量定理告诉我们，冲量等于物体动量的改变，可用以下公式说明:F·t=△(mv)当接高速强旋转球时，要对球进行减力，必须延长球与板拍间的作用时间，而延长作用时间的万法，可以从选择球拍上着手，球拍选择软质的球拍，可延长作用时间t，从而减小作用力F。而在球拍选好的情况下，要减力，则要求运动员握拍要松弛，这样也能对来球起到缓冲作用，从而减小球与拍间的作用，而不至于使回球出界。
4、速度、加速度与攻防
北京体育大学 运动生物力学复习题讲课教案
北京体育大学运动生物力学复习题
运动生物力学复习题
第一章绪论 运动生物力学是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。 第二章人体运动实用力学基础 一、名词解释 1.稳定角：重心垂直投影线和重心至支撑面边缘相应点连线间的夹角。 2.支撑面：支撑面积是由各支撑部位的表面及它们之间所围的面积组成的。 3.转动惯量：物体转动时惯性大小的量度。 4.超重现象：动态支撑反作用力大于体重的现象。 5.失重现象：动态支撑反作用力小于体重的现象。 6.稳定系数：当倾倒力开始作用时，稳定力矩与倾倒力矩的比值。 7.上支撑平衡：支撑点在重心上方的平衡。 8.下支撑平衡：支撑点在重心下方的平衡。 9.人体运动的内力：人体内部各部分之间的相互作用力。 二、填空 1.运动是绝对的，但运动的描述是相对的。因此在描述一个点或物体的运动时，必须说明它相对于哪个物体才有明确的意义，且称此物体为参照物。 2.在运动学中有两个实物抽象化模型，即质点和刚体。 3.当加速度方向与速度方向相同时称为加速运动，反之称为减速运动。 4.运动员沿400米跑道运动一周，其位移是 0 ，所走过的路程是 400m 。 5.篮球运动中的投篮过程可看作是一个抛点低于落点的斜上抛运动，而投掷项目中，器械的运动可以看做是一个抛点高于落点的斜上抛运动。 6.人体蹬起时，动态支撑反作用力大于体重，称为超重现象，下蹲时，动态支撑反作用力小于体重，称为失重现象。 7.乒乓球弧旋球飞行的原因是运动员打球时使球旋转，由于空气流体力学的作用，产生了马格努斯效应的结果。 8.忽略空气的阻力，铅球从运动员手中抛出后只受到重力的作用，这种斜上抛运动可看作是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的竖直上抛的合运动。 9.身体绕某转轴的转动惯量的大小，是随身体各环节相对转轴的距离的改变而改变的。 10.游泳时，运动员受到的阻力主要有三种，它们是摩擦阻力、形状阻力和兴波和碎波阻力。 三、判断题 1.人体在做平衡动作时，需由外力及肌肉、韧带等内力矩共同维持平衡。（√） 2.人在平衡时，仍需消耗一定的生理能。（√） 3.人在自然站立时，女子和男子的平均重心高度是一样的。（×） 4.在身体姿势的变化过程中，人体中心不可以移出体外。（×） 5.人体保持平衡动作的力学条件是合外力及和外力矩为零。（×） 6.用一维重心板测量人体重心的原理是力矩平衡原理。（√）
流体力学在土木工程中的应用
流体力学在土木工程中的应用 摘要：流体力学作为土木工程的重要学科，对于土木工程中的一些建筑物的工程设计，施工与维护有着重要作用，不仅是在工程时间上降低了成本，还在材料等物质方面降低了成本。对于实现科学，合理施工有这很高的地位。 关键词：高层渗流地基稳定风荷载给排水路桥高铁风炮隧道 流体力学是力学的一个分支，是研究以水为主体的流体的平衡和运动规律及其工程应用的一门学科, 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。 土木建构物的建筑环境不可避免会有地下及地表流水的影响，对于高层,或者高出建筑物，风对建筑物的影响也是不可小觑的。在建
筑物设计之初不但要考虑这些流体对施工的影响，在建成后，也得防范流体的长期作用对建构物的负面影响。怎么认识这些影响正如兵家所言，知己知彼，百战不殆，流体力学作为土木工程一门重要学科，通过对流体力学的学习，会使我们对流体形成一种客观正确的认识。 流体力学在工业民用建筑中的应用： 工业民用建筑是常见建筑，对于低层建筑，地下水是最普遍的结构影响源，集中表现为对地基基础的影响。 如果设计时对建筑地点的地下基地上水文情况了解不到位，地下水一旦渗流会对建筑物周围土体稳定性造成不可挽救的破坏，进而严重影响地基稳定，地基的的破坏对整个建筑主体来说是寿命倒计时的开始。一些人为的加固可能及耗材费力，又收效甚微。地下水的浮力对结构设计和施工有不容忽视的影响，结构抗浮验算与地下水的性状、水压力和浮力、地下水位变化的影响因素及意外补水有关。对于这些严重影响建筑物寿命和甚至波及人生安全的有水的流动性造成问题可以通过水力学知识在建筑物的实际和施工之前给以正确的设计与施工指导。避免施工时出现基坑坍塌等重大问题，也能避免施工结束后基地抵抗地下水渗流能力差的问题。 现在建筑越来越趋向于高层，高层节约了土地成本，提供了更多的使用空间，但也增加了设计施工问题。因为随着高度的增加，由于
运动力学原理在体育运动中的应用
第22卷 第2期 牡丹江大学学报 Vol.22 No.2 2013年2月 Journal of Mudanjiang University Feb. 2013 131 文章编号：1008-8717（2013）02-0131-04 运动力学原理在体育运动中的应用探讨 张生芳 王志勇 （河西学院体育学院， 甘肃 张掖 734000） 摘 要：从肌肉力学和运动过程特征等方面，对运动力学原理在体育运动中的应用进行了分析、探讨。认为运动力学原理在体育运动中应用的局限性，是由于人体运动的特征性造成的，它不影响运动力学原理在体育运动中的应用。 关键词：运动力学原理；局限性；探讨 中图分类号：G642 文献标识码：A 一、引言 体育运动是以人的身体运动为基本活动特征的，无论是以身体运动为指标判断运动成绩，还是以器械运动效果为指标判断运动成绩。力是人体或器械运动的充要条件。在实践中，人们为了正确的认识体育运动过程中力与运动的关系，把物理学中的运动力学引入到体育运动技术的研究中，运用物理学中的运动力学原理，为科学地探索和揭示人体运动过程中的基本规律奠定了基础。对体育运动技术的改进、发展和运动成绩的提高起到了很大的作用。现代体育基础理论中，技术过程的运动力学分析是研究和认识运动技术不可缺少的一个重要环节。它的作用主要体现在：（一）帮助人们正确认识体育运动技术；（二）应用运动力学原理来科学地设计和完善人体运动的形式（运动技术）；（三）通过研究力与运动的关系，实现发挥人体（或器械）运动最大的力学效果。所以，运动力学原理是体育运动技术训练的理论基础和依据。但在实践中，人们发现运动力学原理在应用中存在一定的局限性和不适宜性。本文从肌肉力学、运动力学等方面，就这一问题进行了较为全面的分析，旨在为运动力学原理在体育实践中的应用提供借鉴。 二、结果与分析 1. 体育运动的分类 运动效果、运动形式和力是体育运动技术过程的基本因素，同时它们是三个相互关联、相互影响的效果指标。不同的运动形式会产生不同的运动效果，反过来不同运动效果，规定了人体的运动形式。运动形式不同，人体运动过程中肌肉和关节的配备和组合不同，用力特征不同。相反，不同的肌肉和关节的配备和组合，也决定了不同的运动形式。在体育运动中，有些项目是以追求运动形式为目的的，而有些项目是以追求运动效果为目的的。由于我们讨论的是力、运动形式和效果的关系问题，根据运动目标效果和人体肌肉用力的特征我们可以把体育运动划分为两大类。 （1）以追求合理的运动形式为目的的运动 这类运动的主要特征是人体在运动过程中各运动环节必需控制在一个恰当的动态位置。这就要求人体的肌肉产生的收缩力和肢体的运动必需维持一定身体姿位，它不要求各部位肌肉收缩力达到最大，而要求力的大小和方向能实现控制肢体按要求去运动。也就是说力的大小和方向上都必需保持在一个规定的运动形式和状态。如体操中的大多数动作、篮球中的投篮动作要求的是人体和器械按照一定的要求运动轨迹运动。 （2）以追求最大力学效应为目的的运动 这类运动主要特征是发挥肌肉的最大力，以实 收稿日期：2012-11-17 作者简介：张生芳（1964—），男，陕西宝鸡人，河西学院体育学院副教授，主要从事田径教学、训 练与研究工作。
流体力学在医学中的应用
流体力学在医学中的应用 通过对流体力学这一章的学习，我发现在医学治疗疾病领域，流体力学有着丰富的应用，尤其在动脉病方面，通过对资料及文献的学习，了解到心血管疾病与其有密切关系，而且血流动力学不仅在动脉病变的发生和发展过程中起着决定性的作用，而且是外科医生在心血管疾病的手术和介入治疗等过程中必须充分考虑的因素，下面依次举例~ 1冠状动脉硬化斑块与血液流体动力学关系 原理：当冠状动脉粥样硬化斑块给血管造成的狭窄程度在20%-40%之间的时候，流经斑 块的速度剖面呈抛物线状态；当狭窄的程度是50%时，速度剖面出现紊乱，没有出现抛物线的分布，且不满足层流的规律，并伴有回流现象的发生；当狭窄程度在50%-75%之间时，斑块附近轴管的管轴速度小于周围速度，此时速度剖面呈现中心凹状，斑块的后部有明显的回流现象。 疾病成因及表象：软斑块可逆，且对血液动力学不造成明显的影响，但是它的不稳定与易破 碎等会引发急性冠状动脉的综合症状，是引发心脏事件的危险因素；钙化斑块不可逆，对血液动力学的影响较为明显，但其斑块稳定和不易破碎的特点是造成稳定性心绞痛的主要诱导原因，也是冠状动脉疾病的晚期表现。 检测及治疗方法：冠状动脉硬化斑块有较多的常规检查方法，比如多层CT冠状动脉成像、 血管的内超声检查以及冠状动脉造影，而其中冠状动脉造影是冠心病检查的金标准，但它主要是由填充造影剂的方法来判断血管腔的变化情况，而无法真正识别血管壁的结构，不能起到判断斑块性质的作用，也无法对血液动力学造成影响。而64排螺旋CT在空间和时间的分辨率上都有所提升，不仅能观察到管腔，还可以看到血管壁。由斑块特征的不同，可将其分成软斑块和纤维斑块以及钙化斑块，斑块不同，CT值也各异，其稳定性也存在差异，64排螺旋CT是目前为止无创检查冠心病最为常见的影像方法。本文主要研究患者在冠状动脉螺旋CT成像之后的软斑块和钙化斑块给血液动力学与诱发心脏事件带来的影响。 2与血液流体动力学关系
动量定理在体育运动中的应用
动量定理在竞技健美操跳跃难度中的应用 2011212313 刘律 竞技健美操的难度动作可以分为四组，即：A组—动力性力量；B组—静力性力量；C组—跳与跃；D组—平衡与柔韧。在《2009—2012竞技健美操竞赛规则》中C组—跳与跃的难度个数达到了182个，占总难度数量的51.27%［2］，这说明C 组难度动作的完成情况对整套动作的完成甚至比赛成绩具有重要的意义。笔者从生物力学的角度对竞技健美操跳跃类难度动作进行审视，对整个跳跃类难度动作完成的过程进行生物力学概述，希望能为我国竞技健美操理论研究的发展贡献微薄之力。 1 竞技健美操跳跃类难度动作的特点和类型 1.1 特点 纵观竞技健美操跳跃类难度动作技术有以下几个特点：整个动作在空中完成；有一个或多个空中造型动作；空中造型保持的时间长；占腾空过程的大部分时间；空中转体的度数决定着同一难度动作的分值高低；落地动作有明显的造型；分为四种：单脚落地、双脚落地、成俯卧撑落地(包括成俯卧撑落地、成单臂俯卧撑落地、成文森俯卧撑落地)、成劈叉落地(包括成横劈叉落地、纵劈叉落地)。 1.2 类型 对《2009 —2012竞技健美操竞赛规则》难度评分标准进行分类统计。分为两种类型：单一型难度动作：团身跳、屈体分腿跳、科萨克跳、屈体跳、跨跳、劈腿跳、踢劈腿、帕克、交换腿跳、弹踢、剪
踢、剪式变身跳、跳转、击足跳。复合型难度动作：空中有转体动作或两个以上造型动作，如转体180度团身跳再转体180度、侧跨跳成分腿屈体跳等。 2 跳跃类难度动作技术原理分析 2.1 起跳阶段 决定跳跃类难度动作的三个重要的力学因素是跳跃的高度、时间和转动力矩,而体现这三个因素的是腾空阶段。正确、合理的起跳可以为腾空获得足够的高度和充足的时间,是完美完成腾空阶段动作的先决条件。 (1)单一型难度动作起跳阶段的力学分析。起跳阶段要求运动员在起跳瞬间获得最大的向上或斜向上方向的速度,以便腾空阶段获得足够的高度和充足的时间,因此,运动员必须在身体离开地面时使所有关节迅速伸展,不仅包括趾、踝、膝、髋关节的依次伸展,还包括肩、肘等上肢关节的配合摆动。当各关节做向上加速运动时,对施力部位产生反作用力(- F= ma),并通过肌肉收缩作用于地面,从而增大了起跳力,使人体在离地瞬间获得足够大的垂直速度。另外,运动员身体各关节的全面伸展,还能使人体重心的相对位置在起跳前升高,缩短起跳时间。 (2)复合型难度动作起跳阶段的力学分析。复合型技术动作在单一型技术动作的基础上对运动员提出了更高的要求,它往往伴随着空中的转体动作，此时,运动员在起跳过程中获得的支撑反作用力必须是一个偏心力,因此,起跳阶段应注意对起跳角度和方向的控制,减少
浅析体育运动中的一些力学知识
浅析体育运动中的一些力学知识 【摘要】本文从理论上对常见的几个体育运动中的相关力学知识作了初步分析，通过这些分析，希望能从中找出一些体育运动中的用力规律，借此做一些有益的探索。 【关键词】体育运动;力学知识 体育运动已成为我们生活中不可或缺的一部分，加强体育锻炼，增强身体素质，是健康的需要，是时代的需要。在我们在进行体育运动的过程中，你是否留意过应用到哪些力学知识呢？ 下面我们从几个实际的事例中了解一下如影相随的几个力学知识点。 在篮球场上，也许你渴望能成为一位“飞人”，能够做出强劲、漂亮的扣篮动作，如同排球在3米线上的起跳进攻，你知道自己的弹跳高度取决于哪些因素吗？你测过自己的蹬地力吗？你知道自己的起跳时间吗？也许直觉或者“经验”会告诉你第一个问题的答案：我跳得高是因为我的力量大、我的体重轻、我跑得快等等。实际上，我们能跳高是因为我们弹跳的时候地面对我们的反作用力为我们提供一个竖直向上的速度，这个速度决定了我们能跳起的高度。 下面作一下物理分析：将运动员的弹跳过程视为竖直上抛运动，根据相关的物理知识，他的弹跳高度可表示为： 由上式可知，他的弹跳高度只与他起跳的初速度v0 有关，而v0是运动员和地面的相互作用得到：运动员弯曲双腿用力蹬地的过程中，地面同时提供一个大于他本身的重力反作用力，使他获得一个竖直向上的加速度，在短时间内提供了起跳的初速度v0。如果在运动员两脚站的地方安装一个压力传感器，通过它就可以测出运动员蹬地的平均压力F，同时，地面给运动员同样大小、方向相反的反作用力F′，由加速度计算公式可求得平均加速度： a=F′-mgm=F′m-g（2） 假如我们起跳的时间是t秒，则我们离地的初速度为 v0=at（3） 由此我们可以看到，我们轻、力气大（对地面蹬力大）就可以获得较大的加速度a，较大的加速度a又为我们提供一个较大的初速度v0。如果测出F和h ，利用4~6式，则可求出起跳过程的时间t和起跳瞬间的速度v0。 另外，我们还知道，篮球的表面并不光滑，密布着许多突起，这样可以增大手与球之间的摩擦，运动员接抱球时会更稳固，不容易滑落和被别人抢走；在用
流体力学中的四大研究方法
流体力学中的四大研究方法 多年前，我看过一篇杨振宁老先生谈学习和研究方法的文章，记忆深刻。很多人可能都知道，杨老先生大学毕业于西南联大，他总结我们中国学习自然科学的研究方法，主要是“演绎法”，往往直接从牛顿三大定律，热力学定律等基础出发，然后推演出一些结果。然而，对于这些定律如何产生的研究和了解不多，也就不容易产生有重大意义的原创性成果。他到美国学习后发现，世界著名物理学大学费米、泰勒等是从实际试验的结果中，运用归纳的原理，采用的是“归纳法”。这两种方法对杨老先生的研究工作，产生了很大的影响。 除了这两种基本研究方法外，还有很多方法，如量纲分析法、图解法、单一变量研究法、数值模拟法等。每个学科可能都有一些各自独特的研究方法。我是流体力学专业出身，就以流体力学为例。通常，开展流体力学的工作主要有4种研究方法：现场观测法、实验模拟法、理论分析法和数值计算法四个方面。 现场观测法 从流体力学的学科历史来看，流体力学始于人们对各种流动现象的观测。面对奔腾的河流，孔子发出了:“逝者如斯夫,不舍昼夜”的感叹，古希腊哲学家赫拉克利特说“人不能两次踏进同一条河流”。阿基米德在澡盆中，看到溢出的水，提出了流体静力学的一个重要原理——阿基米德原理。丹尼尔·伯努利通过观察发现流速与静压关系的伯努利原理。在流体力学史上还有很多这样的例子，发现自然界的各种流动现象，通过各种仪器进行观察，从而总结出流体运动的规律，再反过来预测流动现象的演变。但此方法有明显的局限性，最主要的体现在两个方面，一是一些流动现象受特定条件的影响，有时不能完成重复发生；二是成本比较大，需要花费大量的人财物。 实验模拟法 为了克服现场观测的缺点，人们制造了多种实验装置和设备，建立了多个专项和综合实验室。实验基本上能可控、重复流动现象，可以让人们仔细、反复地观测物理现象，直接测量相关物理量，从而揭示流动机理、发现流动规律，建立物理模型和理论，同时还能检验理论的正确性。 流体力学史上很多重要的发现都是通过实验发现或证实的，比如意大利物理学家伽俐略利用实验演示了在空气中物体运动所受到的阻力；托里拆利通过大气
最新2-5有限元法在流体力学中的应用汇总
2-5有限元法在流体力学中的应用
第五章有限元法在流体力学中的应用 本章介绍有限元法在求解理想流体在粘性流体运动中的应用。讨论了绕圆柱体、翼型和轴对称物体的势流，分析了求解粘性流动的流函数—涡度法流函数法和速度—压力法，同时导出粘性不可压流体的虚功原理。 §1 不可压无粘流动 真实流体是有粘性和可压缩的，理想不可压流体模型使数学问题简化，又能较好地反映许多流动现象。 1. 圆柱绕流 本节详细讨论有限无法的解题步骤。考虑两平板间的圆柱绕流．如图5—1所示。为了减小计算工作量，根据流动的对称性可取左上方的l／4流动区域作为计算区域。 选用流函数方法，则流函数 应满足以下Laplace方程和边界条件
22220(,)0(,)2(,)(,)0(,)x y x y x y aec x y bd y x y ab x y cd n ψψ ψψ ???+=-∈Ω?????-----∈???=-----∈????-----∈????=-----∈???流线流线流线 流线 (5-1) 将计算区域划分成10个三角形单元。单元序号、总体结点号和局部结点号都按规律编排．如图5—2所示。 从剖分图上所表示的总体结点号与单元结点号的关系，可以建立联缀表于下 元素序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总体 结点 号 n1 1 4 4 4 2 2 6 6 5 5 n2 4 5 9 8 6 5 7 10 10 9 n3 2 2 5 9 3 6 3 7 8 10 表5-1
各结点的坐标值可在图5—2上读出。如果要输入计算机运算必须列表。本质边界结点号与该点的流函数值列于下表 表5-2 选用平面线性三角形元素，插值函数为(3—15)式。对二维Laplace 方程进行元素分析，得到了单元系数矩阵计算公式(3—19)和输入向量计算公式(3—20)。现在对全部元素逐个计算系数矩阵。 例如元素1，其结点坐标为1x =0, 1y =2; 2x =0, 2y =1; 3x =2.5, 3y =2. 由(3—15)式可得 132 2.5a x x =-=; 213 2.5a x x =-=- 3210a x x =-=, 1231b y y =-=-; 2310b y y =-=; 3121b y y =-=; 0 1.25A = 从(3—19)式可计算出1K 1 1.45 1.250.21.2500.2K ?? ? ? = ? ? ? ? --对称 依次可计算出全部子矩阵 20.20.201.45 1.251.25K ?? ? ? = ? ? ? ? --
人体运动的动力学.
第二章人体运动的动力学 （一）自学内容 人体运动的运动学研究人体在空间、时间上各种运动状态及其变化规律，并没有阐明人体运动状态变化的原因，以及在给定条件下的运动规律。因此，研究人体运动状态变化原因，以及在给定条件下的运动规律，是人体运动的动力学的主要研究内容。 本章阐述人体运动状态变化的原因，人体内力、外力及其相互关系，牛顿运动规律及其在体育运动中的应用，阐述体育运动中常见的几种人体外力，体育运动中的各种打击、碰撞、鞭打、转动动作中的生物力学原理及其应用。 （二）本章重点 1、人体内力、外力及其相互关系。 2、牛顿运动规律及其在体育运动中的应用。 3、体育运动中常见的几种人体外力。 4、人体转动力学在体育实践中的应用。 （三）本章难点 1、动量定理和动量守恒定律在体育运动中的应用。 2、人体运动的功、能及其转换。 （四）本章考点 1、人体内力、外力及其相互关系。 2、体育运动中常见的几种人体外力。 3、人体转动力学在体育实践中的应用。 （五）学习指导 要掌握人体内力、外力的相互关系，内力和外力既是相对的又是相互联系的。要掌握体育运动中常见的人体外力：重力、弹力、摩擦力、支撑反作用力、流体作用力和向心力，结合体育运动实践重点掌握支撑反作用力和向心力。 掌握牛顿三定律的内容，以及每个定律在体育实践中的应用，揭示某些体育动作所包含的力学原理。如，跳高起跳过程中，摆动臂和摆动腿如何摆动？有何胜物理学意义？在铅球投掷过程中是手对铅球的力大，还是铅球对手的作用力大？ 动量定理在体育中的应用：（1）为了减少人体的冲击力，通常需延长力的作用时间，例如，落地缓冲动作。（2）为了使人体或器械获得较大的速度，通常需增加作用力并延长力的作用时间。例如，投掷项目中，要求在最后用力前，使身体尽可能超越器械。 动量矩定理在体育运动中的应用，增大环节的转动效果，采用：（1）增大肌力矩（2）减小转动惯量。增大人体整体转动效果采用：（1）利用运动中身体某点的制动；（2）增大偏心力矩的作用；（3）利用动量矩的转移。 动量矩守恒定律的应用：（1）环节的相向运动（2）空中角速度的改变
流体力学在土木工程中的应用
流体力学在土木工程中的应用 流体力学，是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。 流体力学逐渐广泛地应用于生产实践，并在生产实践的推动下，大大丰富了流体力学的内容。例如：重工业中的冶金，电力，采掘等工业;轻工业中的化工，纺织，造纸等工业；交通运输业中的飞机，火车。船舶设计；农业中的农田灌溉，水利建设，河道整治等工程中，无不有大量的流体力学问题需要解决。 在道路桥梁交通中，桥涵水力学问题，路边排水，大桥水下施工中的水力学问题，路基，路边渗水等诸多问题都需要应用流体力学知识去解决。结构风工程中，高耸建筑物一般都要做风洞试验的。而大跨度柔性桥梁的抗风性能就是空气动力学的一个典型应用。从而有了CFD的蓬勃发展。基坑施工时一般要考虑地下水的，降水怎么计算也要用到流体力学。隧道中的通风效应，如何计算隧道施工运营隧道中的通风效应，如何计算隧道施工运营中的通风问题，风机如何安置，采用哪种通风方式都是很典型的应用。高速铁路隧道的空气动力学效应。这个越来越重视啦。由于高铁的速度高，进出隧道时都会产生活塞效应，搞不好还有“空气炮”，所以也要用到流体力学来解决这些问题。修明渠和城市管网设计（市政工程）用到的基本上都是经典的流体力学。 流体力学广泛应用于土木工程的各个领域。例如：在建筑工程和桥梁工程中，研究解决风对高耸建筑物的荷载作用和风振问题，要以流体力学为理论基础；进行基坑排水，地基抗渗稳定处理，桥渡设计都有赖于水力分析和计算；从事给水排水系统的设计和运行控制，以及供热，通风与空调设计和设备选用，更是离不开流体力学。可以说，流体力学已成为土木工程各领域共同的专业理论基础。 流体力学不仅用于解决单项土木工程的水和气的问题，更能帮助工程技术人
体育运动中常见运动损伤的预防及其处理
体育运动中常见运动损伤的预防及其处理导语:不论专业运动员,还就是为了身体健康而进行体育运动的业余爱好者,在体育运动实践中有一个问题就是我们不能回避的,并且就是期待解决就是,即运动损伤问题。运动损伤所带来的负面影响也就是严重的,她不仅影响个人的身体健康、学习,同时不能参加体育锻炼,严重的还可以使人致残,甚至死亡,对开展体育运动也造成不良的社会影响与心理影响。 因此,不论运动技术水平如何,只要进行体育锻炼时进行必要的防护,避免损伤不就是不可能的。因此,对运动损伤来说,防重于治。 一、运动损伤的概念与分类: (一) 运动损伤的概念: 体育运动中,造成人体组织或器官在解剖上的破坏或生理上的紊乱,称为运动损伤。 运动损伤不同与一般的工农业生产与日常生活中的损伤,她多与体育运动项目及技战术动作特点密切相关,为此常有些运动损伤便以其运动项目冠名。例如:“网球
肘”、“足球踝”、“跳跃膝”。运动损伤也常与运动训练水平,运动环境与条件等因素有关。 (二)运动损伤的分类: 1、按受伤的组织结构分类: 皮肤损伤、肌肉、肌腱损伤,关节软骨损伤,骨及骨骺损伤,滑囊损伤,神经损伤,血管损伤,内脏损伤等 2、运动损伤按时间分类: 新伤与旧伤; 3、按损伤的病程分类: 急性损伤:直接或间接外力一次作用而致伤者,伤后症状迅速出现,病程一般较短慢性损伤:陈旧伤,急性损伤后因处理不当而致反复发作者;劳损伤,由于局部运动负荷量安排不当,长期负担过重超出了组织所能承受的能力,局部过劳致伤。症状出现缓慢,病程迁延较长。 4、按性质分类: 开放性损伤:伤后皮肤与黏膜的完整性遭到破坏,受伤组织有裂口与体表相通。如擦伤、刺伤、切伤、撕裂伤及开放性骨折等。 闭合性损伤;伤后皮肤或黏膜仍保持完整,无裂口与体表相通。例如:挫伤、关节韧带扭伤、肌肉拉伤、闭合性骨折等。 5、按程度分类: 轻度损伤:伤后锻炼者仍能按计划参加体育锻炼 中度损伤:伤后不能按计划进行训练,需停止患部活动。 重伤:受伤后不能训练。 这种方法适合运动队或体育院校。 6、按运动技术与训练的关系分类:
体育运动中的力学
体育运 动中的力学 PB05000809 施成浩 一．乒乓球运动是我们喜爱的一种体育活动，其中包含许多 力学知识，用力学知识来指导乒乓球运动，可以使我们对物理知 识会有更深的理解，对乒乓球运动会更加热爱，在乒乓球运动中 主要有以下几方面与力学知识有关。 1、力矩与球的旋转 在乒乓球运动中，旋转球是克敌制胜的法宝，那么如何使球能在 前进中旋转呢？ 如图1所示:给物体施加一个过质心“O”点的推力，该物体就只 能沿力的方向平动。 F F 图 1 图2
如图2所示;给物体 施加一个偏离质心 “O”点的作用力， 物体就可在F的作用 下既平动又产生旋 转，其转动效果由F 对O点 产生的力矩的大小 决定。由以上分析可 知，要使乒乓球旋转 起来，则要求给球施加一个不通过其球心的力的作用。 2 摩擦力与球的转动 使球转动的关键在于作用在球上的力不通过球心，而这个力来源于球拍对球的摩擦力。如图所示，在拍击球的同时，使拍球对球有相对运动就能产生摩擦力。 F摩
如图，拍击球的瞬间向上拉动球拍，则球受F弹和F摩两个力的作用，F弹过球心不产生力矩， 球在F弹作用下向前飞行的同时，F摩与球相切，产生使球逆时针旋转的效果，这即是乒乓球运 动中的上旋球。 F弹 实际上在乒乓球运动中的:切、削、搓、拉、带、提等技术动作都是指拍与球接触瞬间使拍与球产生侧向相对运动，从而使球受到侧向摩擦力作用，而产生旋转。 3、动量定理与接发球 乒乓球运动中，对付高速、强旋球是非常困难的，如果对动量定理有深刻的理解，加上平时的刻苦训练，对付起来也会容易一些。 动量定理告诉我们，冲量等于物体动量的改变，可用以下公式说明:F·t=△(mv)当接高速强旋转球时，要对球进行减力，必须延长球与板拍间的作用时间，而延长作用时间的万法，可以从选择球拍上着手，球拍选择软质的球拍，可延长作用时间t，从而减小作用力F。而在球拍选好的情况下，要减力，则要求运动员握拍要松弛，这样也能对来球起到缓冲作用，从而减小球与拍间的作用，而不至于使回球出界。 4、速度、加速度与攻防
体育运动中的力学
动中的力学 PB05000809 施成浩 一．乒乓球运动是我们喜爱的一种体育活动，其中包含许多 力学知识，用力学知识来指导乒乓球运动，可以使我们对物理知 识会有更深的理解，对乒乓球运动会更加热爱，在乒乓球运动中 主要有以下几方面与力学知识有关。 1、力矩与球的旋转 在乒乓球运动中，旋转球是克敌制胜的法宝，那么如何使球能在 前进中旋转呢？ 如图1所示:给物体施加一个过质心“O”点的推力，该物体就只 能沿力的方向平动。 F F 图 1 图2
2所示;给物体 施加一个偏离质心 “O”点的作用力， 物体就可在F的作用 下既平动又产生旋 转，其转动效果由F 对O点 产生的力矩的大小 决定。由以上分析可 知，要使乒乓球旋转 起来，则要求给球施加一个不通过其球心的力的作用。 2 摩擦力与球的转动 使球转动的关键在于作用在球上的力不通过球心，而这个力来源于球拍对球的摩擦力。如图所示，在拍击球的同时，使拍球对球有相对运动就能产生摩擦力。 F摩
F弹和F摩两个力的作用，F弹过球心不产生力矩， 球在F弹作用下向前飞行的同时，F摩与球相切，产生使球逆时针旋转的效果，这即是乒乓球运 动中的上旋球。 F弹 实际上在乒乓球运动中的:切、削、搓、拉、带、提等技术动作都是指拍与球接触瞬间使拍与球产生侧向相对运动，从而使球受到侧向摩擦力作用，而产生旋转。 3、动量定理与接发球 乒乓球运动中，对付高速、强旋球是非常困难的，如果对动量定理有深刻的理解，加上平时的刻苦训练，对付起来也会容易一些。 动量定理告诉我们，冲量等于物体动量的改变，可用以下公式说明:F·t=△(mv)当接高速强旋转球时，要对球进行减力，必须延长球与板拍间的作用时间，而延长作用时间的万法，可以从选择球拍上着手，球拍选择软质的球拍，可延长作用时间t，从而减小作用力F。而在球拍选好的情况下，要减力，则要求运动员握拍要松弛，这样也能对来球起到缓冲作用，从而减小球与拍间的作用，而不至于使回球出界。 4、速度、加速度与攻防
足球运动中几种常见动作的运动生物力学分析
第34卷第2期 唐山师范学院学报 2012年3月 Vol.34 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2012 ────────── 收稿日期：2011-12-06 作者简介：徐利明（1973-），男，河北唐山人，初级教练，研究方向为体育教学与训练。 -131- 足球运动中几种常见动作的运动生物力学分析 徐利明1，贾兆雷2，李 巍3 （1. 唐山市体育运动学校，河北 唐山 063000；2. 唐山学院，河北 唐山 063020；3. 唐山市职业教育中心， 河北 唐山 063000） 摘 要：采用文献法、比较分析法，并运用运动生物力学的原理对几个足球技术动作进行分析，旨在使技术动作更加的合理实用。 关键词：转动惯量；制动；稳定角；运动生物力学 中图分类号： G 804.6 文献标识码： A 文章编号：1009-9115(2012)02-0131-03 The Application of Sporting-Biomechanics to Soccer Teaching XU Li-ming 1, JIA Zhao-lei 2, LI Wei 3 (1. Tangshan Sports School, Tangshan 063000, China; 2. Tangshan College, Tangshan 063020, China; 3. Tangshan Vocational Education Center, Tangshan 063000, China) Abstract: By the methods of documentation, comparison and analysis, this thesis researches on several technical actions in football matches according to the principle of athletic biological mechanics. It is for the purpose of using the actions more properly. Key Words: curling inertia; crushing running; stable angle; sporting-biomechanics 1 引言 足球运动是世界上开展最广泛，影响最大的体育项目，号称“世界第一运动”，深受世界各国和各地区人民的喜爱。其特点是设备简单，规则简明，场地大，比赛时间长，参加人数多，对抗激烈，观赏性强，是速度与力量的完美结合。足球场上的激烈对抗充分激发着人体潜能，是智慧与体能的双重较量。它能全面地锻炼身体，对于增强体质和培养优良品质也都有很大的意义。 本文对足球运动中几种常见的动作，如踢顶球、香蕉球、身体平衡机制、蹬踏等进行了运动生物力学分析。 2 几种足球动作的运动生物力学分析 2.1 踢、顶球的力学机制 根据动量定理，为了把球踢得更远，就要给球以强大的冲力，并且与球接触（撞击）的时间要短。踢球前大腿先后摆，小腿弯屈，这些动作既有省力因素又可以加大踢球时的工作距离，延长肌肉的作用时间。踢球前大腿后摆拉长了屈大腿肌肉（髂腰肌）的长度，提高该肌肉的兴奋性有利于增大肌肉力量，使大腿带小腿，加大髋关节转动 角速度。踢球前屈膝拉长了股四头肌，提高该肌兴奋性，有利于伸膝踢球时增大股四头肌肌力，从而加大膝关节转动角速度，最终提高足球运动的线速度。如若接触球的时间短，就有利于给球较大的冲力。 以髋关节冠状轴为转轴摆腿踢球时，大小腿折叠摆动要比直腿摆动速度快，因为大小腿折叠摆动时质量分布相对靠近转轴，从而转动惯量小，速度就大，出脚快。这样在比赛中就争取到了时间，占据了主动。 图1 转动惯量示意图 如图1所示，OAC 的质量分布比OBD 更靠近O 点，所以在相同大小力的作用下，OAC 到O A ′C′的速度更快于OBD 到OB′D′的速度。
体育力学参考资料
1．转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量，与物体（人体）的质量，质量分布。 2．人体（质心）重心：质心是物体的质量中心。重心是物体各组成部分所受重力能合力作用 3．环节相对质量：各环节的绝对质量与人体总质量之比，人体各环节的质量叫各环节力的绝对质量 4．环节半径系数：近侧端关节中心至环节质心（重心）的距离与环节长度的比值 5．频率：是动作重复性的质量，频率就是单位，时间内重复进行的动作次数 6．时刻：是人体位置的时间量度，是时间坐标轴上一个点（它用于运动的开始，结束和运动过中许多重要相位的瞬时 7．角位移：是指人体运动的空间物理量，人体整体或环节绕某周转动时转过的角度。8．位移：表示人体在整个运动过程中位置总的变化，既有大小又有方向，是对运动的直线量度 9．角速度：人体在单位时间内转动的角度，用此表示物体转动的快慢与转向 10. 速率：有人体运动所经过的路程与通过这段路程所用时间之比，是描述人体运动快慢度 的物理量 11．加速度：指单位时间内人体运动速度的变化量，是描述人体运动变化快慢的物理量12. 非惯性参考系：是指以相对于地球的变速运动物体，或有说以相对于惯性参考系做变速 运动的物体参考系 13. 惯性参考系:是指以地球或相对于地球静止不动的物体或作匀速直线运动的物体作为参 考系 14. 参考系：指为了描述人体运动所选定的作为参考标准到物体或物体群 15. 数据平滑:以实验为主的运动生物力为研究中，原始数据大多是借助于实验手段直接测量 得到 16. 力：物体的相互作用 17. 力矩：使物体（人体）转动状态发生改变的原因，不仅跟力的大小有关，还跟力的作用 或和转轴的垂直距离有关 18. 冲量与动量：冲量，作用于物体上的外力与外力的作用时间的乘积;动量：用以描述物体 在一定状态下具有的运动量，质量与速度的乘积 19. 功率:是单位时间内的功量，表示做功快慢的物理量，其量值为外力对物体做功以及做功 所花的时间 20. 牛顿第二定律：当一个物体受到的合外力不为零时，物体运动的加速度和合外力成正比， 与其质量成反比，加速，方向与合外力的方向一致 21. 转动定律：刚体绕固定轴转动时，转动惯量与角加速的乘积作用于刚体上的合外力矩 22. 鞭打动作：人们把这种在克服阻力或者自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端 环节产生加速度和动作形式 23. 动量定理：物体在运动过程中，在某阶段时间内动量的改变量ΔP于所受合外力在这段 时间内的冲量I，即ΔP=I 24. 相向运动：人体在腾空状态，由于肌群的收缩使身体部分同时相反方向转动 25. 稳定角：支撑面的任意一点与重心连线与重力线之间的夹角 26. 稳定平衡：人体在外力作用下偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然回复平衡位置， 而不需要过肌肉收缩恢复平衡 27. 支撑面：是由各支撑面部位的表面及它们所包围的面积 28. 质点：不考虑物体本身的形状和大小，并把质量看作集中在一点时，就将这种物体看成
2-5有限元法在流体力学中的应用
第五章有限元法在流体力学中的应用 本章介绍有限元法在求解理想流体在粘性流体运动中的应用。讨论了绕圆柱体、翼型和轴对称物体的势流，分析了求解粘性流动的流函数—涡度法流函数法和速度—压力法，同时导出粘性不可压流体的虚功原理。 §1 不可压无粘流动 真实流体是有粘性和可压缩的，理想不可压流体模型使数学问题简化，又能较好地反映许多流动现象。 1. 圆柱绕流 本节详细讨论有限无法的解题步骤。考虑两平板间的圆柱绕流．如图5—1所示。为了减小计算工作量，根据流动的对称性可取左上方的l／4流动区域作为计算区域。 选用流函数方法，则流函数 应满足以下Laplace方程和边界条件 203
204 22220(,)0(,)2(,)(,)0(,)x y x y x y aec x y bd y x y ab x y cd n ψψ ψψ ???+=-∈Ω?????-----∈???=-----∈????-----∈????=-----∈??? 流线流线流线 流线 (5-1) 将计算区域划分成10个三角形单元。单元序号、总体结点号和局部结点号都按规律编排．如图5—2所示。 从剖分图上所表示的总体结点号与单元结点号的关系，可以建立联缀表于下 表5-1 各结点的坐标值可在图5—2上读出。如果要输入计算机运算必须列表。本质边
205 界结点号与该点的流函数值列于下表 表5-2 选用平面线性三角形元素，插值函数为(3—15)式。对二维Laplace 方程进行元素分析，得到了单元系数矩阵计算公式(3—19)和输入向量计算公式(3—20)。现在对全部元素逐个计算系数矩阵。 例如元素1，其结点坐标为1x =0, 1y =2; 2x =0, 2y =1; 3x =2.5, 3y =2. 由(3—15)式可得 132 2.5a x x =-=; 213 2.5a x x =-=- 3210a x x =-=, 1231b y y =-=-; 2310b y y =-=; 3121b y y =-=; 0 1.25A = 从(3—19)式可计算出1K 1 1.45 1.250.21.2500.2K ?? ? ? = ? ? ? ? --对称 依次可计算出全部子矩阵 20.20.201.45 1.251.25K ?? ? ? = ? ? ? ? -- 30.200.21.25 1.251.45K ?? ? ? = ? ? ?? --
运动生物力学的概念
一．运动生物力学的概念：运动生物力学的概念是研究体育运动中人体及器械机械运动规律的科学。二．动能与势能的正确利用(高水平运动员动作的特征）：1.高水平运动员在完成投掷动作时有效地利用了助跑速度。2.高水平运动员超越器械动作时间短，身体背弓大器械被充分引向身体后方。3.高水平运动员较好的利用了身体的动能及肌肉的弹性势能。 三．人体运动的形式：如果将人体简化为质点，人体运动可分为：直线运动和曲线运动。如果将人体简化为刚体，人体运动可分为：平动，转动和复合运动。2.斜抛物体的运动：1.定义：运动轨迹为抛物线 2.斜抛运动的构成：水平方向：匀速直线运动竖直方向：竖直上抛运动 四．牛顿第一定律（惯性定律）：1.定义：任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。 2.应用（保持跑速，动作连贯）牛顿第二定律及其应用1.定义F=ma 2：几点注意 1.a是运动学量F是动力学量，他们都是矢量力是产生运动的原因，并且加速度方向与力的方向一致。 2.牛顿第二定律中的物体是被当做质点的 3.加速度与力同时出现同时消失，反应的是瞬时关系。应用：加速跑，超重，失重，弯道跑 五．牛顿第三定律及其应用：1.定义Fab=-Fba 2.应用：加速跑，起跳，投掷链球 六．动量与冲量 1.动量：K=mv 2.冲量：I=Ft 动量定理在体育中的应用 1：落地缓冲动作：要减少对人体的冲力，就得延长力的作用时间。 七．人体平衡的力学条件人体平衡的力学条件是人体所受的合外力为零和合外力矩为零。表达式为：∑F=0，∑M=0 如：燕式平衡，单杠支臂悬垂
八．人体重心的概念：1.概念：人体全部环节所重力的合力的作用点，就叫人体重心 2.研究人体重心的意义：评定一个体育动作的质量，分析其技术特征和纠正错误动作等。都需要从人体重心的变化规律去分析，无论是动力性的动作还是静力性的姿势，探索其运动规律时，都离不开人体重心。 3.特点：人体中心不想物体那样恒定在一个点上，不仅在一段时间内，要受肌肉和脂肪的增长或消退等因素的影响，即使在每一瞬间，也要受呼吸，消化，血液循环等因素的影响，特别是在体育运动中，要受人体姿势变化的制约，随姿势的改变，有时甚至移出体外。例如：体操中的“桥”，背越式跳高的过杆动作等。九．人体平衡的分类:1:根据支点相对中心位置分类：1：上支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心上方，如：体操中的各类悬垂动作。 2：下支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心的下方，下支撑平衡在体育动作中最为常见如：站立，自由体操和平衡木的平衡动作以及田径，武术等。 3：混合支撑平衡：是一种多支撑点的平衡状态，这时有的支撑点在人体重心上方，有的支撑点在人体重心下方。如：肋木侧身平衡根据平衡的稳定度分类：稳定平衡，不稳定平衡，随遇平衡，有限度的稳定平衡。 1:稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然恢复平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。如果物体偏离平衡位置的结果是物体重心升高，则该平衡是稳定平衡，多数上支撑平衡属于稳定平衡。如：单杠支臂悬垂 2：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体不仅不能回到原来的平衡位置，而是更加偏离平衡位置。如果物体偏离平衡位置的结果是物体的重心降低，则该平衡是稳定平衡，多数下支撑平衡属不稳定平衡。如：单臂手倒立 3：随遇平衡：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体既回不到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新位置上保持平衡。在体育中很少见。如：连