第3章 人体运动系统及其特性

第3章人体运动系统及其特性
3.1人体运动系统
运动系统是人体完成各种动作和从事生产劳动的器官系统。

由骨，关节，肌肉三部分组成。

骨是运动的杠杆，关节是运动的枢纽，肌肉是运动的动力。

1.人体骨骼
骨是体内坚硬而有生命的器官，主要由骨组织构成。

骨与骨之间的连接方式分为直接连接和间接连接两大类，间接连接的骨称为关节，以相对骨面间具有间隙为特征，人体运动主要是骨绕关节的运动而形成的。

人体骨骼的总数约206块，其中177块直接参与人体运动。

人体骨骼分为两大类：中轴骨和四肢骨。

中轴骨包括颅骨29块，椎骨26块，肋骨12对和胸骨1块。

四肢骨分为上肢骨64块和下肢骨62块。

肌肉是运动的基础，但是必须借助骨杠杆，其中关节是支点，肌肉是动力源，肌肉与骨的附着点称为力点，而作用于骨上的阻力（自重，操纵力等）的作用点称为重点（阻力点）。

人体的活动有三种骨杠杆形式：
○1平衡杠杆：支点位于重点与力点之间。

类似天平秤的原理。

○2省力杠杆：重点位于力点与支点之间。

类似撬棒重物的原理。

○3速度杠杆：力点在重点和支点之间，阻力臂大于力臂。

在人体中较为普遍，用力较大，速度较快。

例如手执重物时肘部的运动。

2.关节
○1分类：单轴关节（手指关节），双轴关节（手腕关节），多轴关节（肩关节和髋关节）。

○2运动形式：角度运动（屈伸，收展），旋转运动，环转运动
○3活动范围，见P33表3—1
3.2肌肉与肌力
人体内有三种类型的肌肉：
骨骼肌：最多，通过腱与骨骼相连，其收缩能力强，能随人的意志运动，也称随意肌。

平滑肌：构成人体某些脏器的管壁，活动不受人的意志支配，称不随意肌。

心肌：分布在心脏的房、室壁上，组成心肌层，也属于不随意肌。

○1肌肉组织
骨骼肌纤维排列成束，构成肌束，许多肌束组成肌肉。

骨骼肌纤维中最主要的组成部分是肌原纤维，肌原纤维中有许多蛋白质微丝。

肌微丝分粗细两种：
粗的称肌球蛋白微丝，直径为10nm，其上与微丝长轴垂直伸出一些等间距的横突；
细的称肌动蛋白微丝，直径为5nm。

肌球蛋白微丝借助于横突与相邻的肌动蛋白微丝相连。

○2肌肉运动
肌肉的基本技能是将生物化学能转变为机械位能或动能。

靠骨骼肌的收缩性实现。

肌纤维在刺激作用下发生的机械状态的改变称为肌肉收缩。

人体的任何一种运动都是众肌肉群共同收缩的结果。

○3肌力及其影响因素
A:肌肉收缩的形式和施力方式
等长收缩：肌纤维长度不变而张力改变的收缩形式。

主要用于维持身体一定的姿势。

是一种静态性力量。

等张收缩：肌纤维张力不变而长度改变的收缩形式。

是人体实现各种运动的基础。

是动态性力量。

动态施力和静态施力的基本区别在于：他们对血液流动的影响。

静态施力压迫血管，引起肌肉疲劳。

而动态施力时，人体不易产生疲劳。

因此，我们在设计时，必须尽量消除静态肌肉施力，或至少将它减少到最大用力的20%，这是人们减轻工作负担的最实际的方法。

B：影响肌力大小的因素
一个人能产生多大的肌力取决于其肌肉横截面面积的大小。

还与收缩肌肉的长度、遗传、营养、体重、年龄、性别、训练状况等有关。

○4肌电图
定义：记录肌肉动作电位变化的曲线称为肌电图。

要明确以下概念：
a：动作电位不是肌肉收缩的表现，而是发动肌肉收缩机制的重要部分。

b：肌肉实际上不需要产生力，但工作的肌肉是发放肌电的适当源泉。

3.3人体出力范围
身体主要部位的肌肉产生的力，最大的是男性背部肌肉，躯干屈伸的肌肉1220N，最小的是女性左手拇指的肌肉80N。

1.坐姿手臂出力
坐姿时手臂的操纵力，右手大于左手，向上用力大于向下用力，向内侧用力大于向外侧用力。

2.立资手臂出力
手臂在肩下方180°位置上产生最大拉力，在肩上方0°位置产生最大推力，在自竖直朝上位置绕肘关节向下方转动大约70°位置上产生最大操纵力（方向盘）。

3.坐姿足蹬力
最大足蹬力在膝部弯曲160°位置上产生。

4.手的握力
右手大于左手，手掌向上>手掌向侧面>手掌向下，时间越久，力量减小。

3.4人体动作的灵活性与准确性
1.动作的灵活性
人体质量轻的，短的，肢体末端部位较灵活。

人体动作灵活性的特点：
○1动作速度：肢体在单位时间内移动的距离。

人体的动作速度有以下规律：
A．人体躯干和肢体在水平面的运动比在垂直面的运动速度快。

B．垂直方向的操纵动作，从上往下比从下往上的运动速度快。

C．水平方向的操纵动作，前后比左右运动速度快，旋转比直线运动灵活。

D．顺时针方向比逆时针方向的操作动作速度更快，更加习惯。

E．一般人，右手比左手快，右手的动作，向右运动比向左运动快。

F．向身体方向比离开身体方向的运动速度更快，但后者的准确性高。

○2动作频率
见P38表3—4和3—5
2.动作的准确性
人体动作的准确性可根据动作方向、动作量、动作速度和动作力量四个要素的量值及其相互之前的配合是否恰当来评价。

○1动作的方向必须正确，动作量必须适当。

○2动作的速度平稳柔和，容易产生准确的操纵动作。

○3动作力量分为有力动作和无力动作。

有利动作容易准确控制。

○4手臂伸出和收回动作，动作量大时较准确。

向外伸出较准确。

○5动作的方向定位，最准确的方位是正前方手臂部水平的下侧，最不准确的方位是侧面。

○6一般右侧比左侧准确，下部比中部准确，中部比上部准确。

○7双手同时均匀的操作时，双手直接在身前活动的定位准确性最高。

肌肉疲劳：由于肌肉负荷过多过重而引起的疲劳。

慢性疲劳：由于长期疲惫累积而导致的疲劳。

局部疲劳：由于有机体某一部位的超负荷劳动导致的疲劳。

全身疲劳：由于整个有机体的超负荷劳动导致的疲劳。

精神疲劳：从事脑力劳动，导致精神系统的某一部分过度紧张引起的疲劳。

生理节奏疲劳(昼夜疲劳)：是昼夜节奏的一部分，促使睡眠产生。

2.肌肉疲劳
肌肉受理后行动能力降低的现象被称为“肌肉疲劳”，它不仅仅是力量的减弱，而且速度上也会变慢。

3.慢性疲劳
工作中的长期疲劳，是长时间的压力累计造成的，这种疲劳常会伴着身体欠佳等迹象，这种状态称为慢性疲劳。

慢性疲劳症状不仅会在压力存在期间发生，而且具有潜伏性，在以后所有的时间内都会发生。

4.疲劳的测定方法
间接地对疲劳进行定量测量与评价的方法有四类：生化法，生理参数测试法，主观评价法（心里参数测试法）和动作行为观察法。

（1）生化法：通过检查受试者的血、尿、汗及唾液等液体成分判断疲劳。

不足：需要终止受试者的作业活动，并容易给受试者带来不适和反感。

（2）生理参数测试法：通过测试人体生理指标、机能变化来评定人体疲劳及疲劳程度。

测试内容包括：心率及心率变化，肌电及其测试，脑电及其测试，肌腱发射机能检查，频闪融合阈限检查法。

（3）主观评价法：通过各种量表和调查表记录受试者的主观感受，即对心理现象进行赋值，并通过统计分析对心理现象进行评估的方法。

包括：皮尔逊疲劳量表法，身体疲劳部位调查法，疲劳自觉症状调查法等。

（4）动作行为观察法：利用立体扫描录像等行为记录设备，在不被观察对象发觉的条件下，连续记录被观察对象的动作，通过工作分析评定疲劳程度的方法。

3.6人的反应特性
反应时间
定义：从感觉器官接受外界刺激到运动器官开始执行操作所经历的时间
分类：简单反应时间（对一种刺激做出一种反应）和选择反应时间（对两种以上刺激做出不同的反应或者只对其中某些刺激做出反应）。

组成：反应知觉时间（自刺激出现到运动开始的反应时间）和运动时间（运动过程时间）影响因素：
（1）刺激的性质：简单反应时间：味觉>痛觉>嗅觉>温觉>冷觉>视觉>听觉>触觉
（2）刺激的强度：刺激强度越大，反应时间越短。

（3）刺激的多少：刺激越多，反应时间越长。

（4）刺激与背景对比的强弱：对比强，反应时间短。

（5）执行动作的运动器官：手比脚快，右手比左手快，右脚比左脚快。

（6）人的年龄和性别：年龄增长，反应时间延长。

男性比女性快。

（7）人的心理准备情况：有心理准备时，反应时间短。

（8）人的疲劳程度：疲劳时，反应慢。