人体运动力学
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人体运动力学教材课程
动量守恒定律
总结词
描述系统动量保持不变的原理，即系统受到的外力之和为零时，系统动量守恒。
详细描述
动量守恒定律是经典力学中的一个重要原理，它指出如果一个系统受到的外力之 和为零，则该系统的总动量保持不变。在人体运动中，这个定律体现在运动过程 中身体各部分动量的相互转化和保持。
弹性碰撞和非弹性碰撞
总结词
人体运动力学的发展前景和挑战
1
随着科技的不断进步和应用领域的拓展，人体运 动力学将迎来更多的发展机遇和挑战。
2
未来的人体运动力学教材课程需要不断更新和完 善，以适应学科发展的需要和社会的需求。
3
面对新的挑战和机遇，人体运动力学需要加强跨 学科的合作与交流，促进理论和实践的结合，推 动学科的可持续发展。
人体运动力学教材课 程
目录
• 人体运动力学的概述 • 人体运动力学的基本原理 • 人体运动力学的实践应用 • 人体运动力学的未来发展 • 结论
01
人体运动力学的概述
人体运动力学的定义
01
人体运动力学是一门研究人体运 动的学科，主要研究人体运动中 的力学规律、力学行为和运动效 率等问题。
02
它涉及到人体运动中的力、力矩 、动量等物理量的分析和计算， 以及运动生物力学、生物流体力 学等方面的知识。
靠性。
人工智能技术可以用于对人体运 动进行模拟和预测，从而更好地
理解人体运动的规律和机制。
人工智能技术可以用于对人体运 动进行优化和改进，从而更好地 指导运动训练和提高运动表现。
虚拟现实技术在人体运动力学中的应用
虚拟现实技术可以用于模拟真实的人体运动环境，从而更好地进行运动训练和实验。
虚拟现实技术可以用于对人体运动进行可视化，从而更好地理解人体运动的细节和 机制。
人体运动力学
12 2019/9/15
2、物理化学属性的影响
（1）骨具有两种最基本的物理属性。 即硬度和弹性。骨之所以能具有一定的硬度和一定的
弹性，取决于骨的化学成分。成人枯骨由含有1／3的有机 物(胶原纤维)和2／3的无机物(主要是钙和磷等)组成。
（2）有机物使骨具有弹性 无机物则使骨坚硬而脆，它能提高骨的强度。骨内的
6 2019/9/15
（二）运动生物力学课程任务 1．深刻理解体育动作的生物力学原理，探索运动技术的 力学规律。 2．扩大知识视野。 3．学习从事运动技术科学研究的生物力学理论和方法。
7 2019/9/15
二、运动生物力学的课程内容
1.运动生物力学概论 2.人体运动实用力学基础 3．骨、肌肉及人体基本活动的生物力学 4.人体运动数据采集及处理 5.运动技术的生物力学分析 三、学习运动生物力学的指导思想 （一）系统分析的观点 （二）发展变化和对立统一的观点 （三）内外力相互作用和人体内力起主导作用的观点
5 2019/9/15
第二节 运动生物力学的任务和内容
一、运动生物力学的任务 （一）运动生物力学学科任务 1．研究人体结构与运动功能之间的相互关系。 2．研究人体技术动作的规律。 3．研究运动技术的最佳化。 4．研究、设技和改造运动器械。 5．研究运动损伤的原因和预防措施。 6．为运动选材提供生物力学参数。
(2)压缩 骨干最经常承受的载荷是压缩载荷，而且压缩负荷能 够刺激新生骨的生长，促进骨折的愈合。 人股骨所能承的最大压缩强度为170×106N／m2,比拉 伸强度大36％左右。
20 2019/9/15
(3)弯曲 当骨承受弯曲载荷时，骨要同时受到拉伸和压缩，而
且骨有一中性轴，在中性轴的凹侧的骨受压缩应力，凸侧 受拉伸应力。在中性轴上没有应力。应力的大小与至骨干 中性轴的距离成正比．距中性轴越远，应力越大。由于骨 是不对称的，所以拉伸应力与压缩应力可不相等。骨受外 力作用而弯曲往往是造成骨伤和骨折的原因之一，尤其是 冲击弯曲影响更大。
2、物理化学属性的影响
（1）骨具有两种最基本的物理属性。 即硬度和弹性。骨之所以能具有一定的硬度和一定的
弹性，取决于骨的化学成分。成人枯骨由含有1／3的有机 物(胶原纤维)和2／3的无机物(主要是钙和磷等)组成。
（2）有机物使骨具有弹性 无机物则使骨坚硬而脆，它能提高骨的强度。骨内的
6 2019/9/15
（二）运动生物力学课程任务 1．深刻理解体育动作的生物力学原理，探索运动技术的 力学规律。 2．扩大知识视野。 3．学习从事运动技术科学研究的生物力学理论和方法。
7 2019/9/15
二、运动生物力学的课程内容
1.运动生物力学概论 2.人体运动实用力学基础 3．骨、肌肉及人体基本活动的生物力学 4.人体运动数据采集及处理 5.运动技术的生物力学分析 三、学习运动生物力学的指导思想 （一）系统分析的观点 （二）发展变化和对立统一的观点 （三）内外力相互作用和人体内力起主导作用的观点
5 2019/9/15
第二节 运动生物力学的任务和内容
一、运动生物力学的任务 （一）运动生物力学学科任务 1．研究人体结构与运动功能之间的相互关系。 2．研究人体技术动作的规律。 3．研究运动技术的最佳化。 4．研究、设技和改造运动器械。 5．研究运动损伤的原因和预防措施。 6．为运动选材提供生物力学参数。
(2)压缩 骨干最经常承受的载荷是压缩载荷，而且压缩负荷能 够刺激新生骨的生长，促进骨折的愈合。 人股骨所能承的最大压缩强度为170×106N／m2,比拉 伸强度大36％左右。
20 2019/9/15
(3)弯曲 当骨承受弯曲载荷时，骨要同时受到拉伸和压缩，而
且骨有一中性轴，在中性轴的凹侧的骨受压缩应力，凸侧 受拉伸应力。在中性轴上没有应力。应力的大小与至骨干 中性轴的距离成正比．距中性轴越远，应力越大。由于骨 是不对称的，所以拉伸应力与压缩应力可不相等。骨受外 力作用而弯曲往往是造成骨伤和骨折的原因之一，尤其是 冲击弯曲影响更大。
研究人体运动和力学原理
研究人体运动和力学原理人体运动和力学原理的研究人体运动和力学原理是生物力学领域中一个重要的研究课题。
通过对人体进行力学分析，可以深入探讨人体运动的特点和机理，并能为运动训练、康复治疗和运动装备设计等方面提供理论指导。
本文将介绍人体运动和力学原理的研究进展和应用。
一、人体运动的分类人体运动可分为外界环境对人体的作用产生的运动和组织机能产生的运动。
前者包括重力、摩擦力、浮力等影响，后者则与我们的肌肉、骨骼、神经系统等有关。
1.1 外界环境对人体的作用产生的运动外界环境对人体的作用产生的运动又可分为内力运动和外力运动。
内力运动是指人体内部组织机能产生的运动，比如心脏的搏动、肺部的呼吸等。
外力运动则是指外界环境对人体施加的力产生的运动，比如行走、跑步、举重等。
1.2 组织机能产生的运动组织机能产生的运动是指我们的肌肉、骨骼、神经系统等机能协调产生的运动。
肌肉是主要的运动器官，能够通过收缩产生力并实现人体运动。
骨骼则作为支撑结构，为人体提供稳定的运动平台。
神经系统则通过控制肌肉的收缩来调节人体的运动。
二、人体运动的力学原理人体运动的力学原理可以通过牛顿定律和材料力学等理论来解释。
其中，牛顿定律是力学研究的基础，它包括牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
这些定律对于描述和分析人体运动具有重要意义。
2.1 牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律，它表明物体在不受外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
在人体运动中，惯性定律解释了为什么我们在没有施加力的情况下能够保持平衡或保持一定的速度进行运动。
2.2 牛顿第二定律牛顿第二定律表明物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
在人体运动中，牛顿第二定律可以解释我们在跑步、跳跃等活动中所施加的力与运动的关系。
通过调节施加的力和物体的质量，我们可以控制身体的加速度。
2.3 牛顿第三定律牛顿第三定律也被称为作用-反作用定律，它表明作用于一个物体的力和由该物体施加的力是相等且方向相反的。
《人体运动的动力学》课件
2023
PART 06
实践与应用
REPORTING
人体运动的实践训练
实践训练的重要性
通过实践训练，学生可以更好地 理解人体运动的动力学原理，掌
握运动技巧，提高运动表现。
实践训练的方法
包括体能训练、技能训练、心理训 练等多方面，需要根据不同的运动 项目和个体情况进行针对性的训练 计划。
实践训练的评估
本课程将介绍人体运动的动力学基础理论，包括运动生物力学、肌肉力学、骨关 节力学等方面的知识，旨在帮助学生理解人体运动的原理，提高运动表现和预防 运动损伤。
课程目标
01
掌握人体运动的基本力学原理，理解人体运动时的力、速度、加速度 、动量等物理量的变化规律。
02
了解运动生物力学、肌肉力学、骨关节力学等学科知识，提高对人体 运动过程的认识和理解。
2023
PART 04
人体运动的生物力学
REPORTING
生物力学的基本概念
基础定义
生物力学是研究生物体运动和力学的交叉学科，主要关注生物体的运动和功能。
生物力学的基本概念包括力、力矩、动量、动能等，这些概念在描述生物体的运动 时非常重要。
人体运动的生物力学分析
01
分析方法
02
03
04
人体运动的生物力学分析主要 采用实验和数学建模的方法。
人体平衡与稳定性的研究涉及到多个方面的因素，如肌肉力量、关节 角度、身体姿势等。
通过实验和理论分析，我们可以了解人体平衡与稳定性的机制，并制 定相应的训练计划和方法来提高人体的平衡与稳定性。
2023
PART 05
人体运动的优化与控制
REPORTING
人体运动的优化设计
人体运动的运动学
未来展望
随着科技的不断发展，人体运动学将在更多 领域得到应用，如智能医疗、智能家居、智 能交通等，为人类的健康和生活提供更多便 利。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
保训练的科学性和有效性。
康复医学领域的应用
康复评估与治疗
利用运动学原理和方法，对患者进行康复评估，制定个性化的康 复治疗方案。
运动功能恢复
通过运动训练等手段，帮助患者恢复或改善运动功能，提高生活 质量。
康复器械设计与研发
根据人体运动学原理，设计和研发更符合患者需求的康复器械。
虚拟现实与仿真领域的应用
人体运动的运动学
目录
• 人体运动学简介 • 人体运动的基本原理 • 人体运动的生物力学分析 • 人体运动的运动学参数测量 • 人体运动中的动力学分析 • 人体运动学在相关领域的应用
01 人体运动学简介
定义与研究对象
定义
人体运动学是研究人体活动及运动规律的学科，探讨人体在运动过程中的机械 运动规律及其与身体结构和功能的关系。
其他领域的应用及展望
人机交互与智能穿戴设备
将人体运动学原理应用于人机交互和 智能穿戴设备的设计中，提高设备的 舒适性和便捷性。
军事领域
分析人体在战斗、训练等场景下的运 动学特征，为军事训练和装备设计提 供指导。
航空航天领域
研究人体在失重、超重等特殊环境下 的运动学特征，为航空航天领域提供 科学支持。
足，为技术改进提供科学依据。
运动生物力学研究
探究人体在运动过程中的力学 原理和机制，为运动训练和健 身指导提供理论基础。
运动损伤预防
分析运动员在运动过程中的受力情 况和运动轨迹，预测潜在的运动损 伤风险，制定相应的预防措施。
随着科技的不断发展，人体运动学将在更多 领域得到应用，如智能医疗、智能家居、智 能交通等，为人类的健康和生活提供更多便 利。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
保训练的科学性和有效性。
康复医学领域的应用
康复评估与治疗
利用运动学原理和方法，对患者进行康复评估，制定个性化的康 复治疗方案。
运动功能恢复
通过运动训练等手段，帮助患者恢复或改善运动功能，提高生活 质量。
康复器械设计与研发
根据人体运动学原理，设计和研发更符合患者需求的康复器械。
虚拟现实与仿真领域的应用
人体运动的运动学
目录
• 人体运动学简介 • 人体运动的基本原理 • 人体运动的生物力学分析 • 人体运动的运动学参数测量 • 人体运动中的动力学分析 • 人体运动学在相关领域的应用
01 人体运动学简介
定义与研究对象
定义
人体运动学是研究人体活动及运动规律的学科，探讨人体在运动过程中的机械 运动规律及其与身体结构和功能的关系。
其他领域的应用及展望
人机交互与智能穿戴设备
将人体运动学原理应用于人机交互和 智能穿戴设备的设计中，提高设备的 舒适性和便捷性。
军事领域
分析人体在战斗、训练等场景下的运 动学特征，为军事训练和装备设计提 供指导。
航空航天领域
研究人体在失重、超重等特殊环境下 的运动学特征，为航空航天领域提供 科学支持。
足，为技术改进提供科学依据。
运动生物力学研究
探究人体在运动过程中的力学 原理和机制，为运动训练和健 身指导提供理论基础。
运动损伤预防
分析运动员在运动过程中的受力情 况和运动轨迹，预测潜在的运动损 伤风险，制定相应的预防措施。
人体运动的力学研究
人体运动的力学研究人体运动是人类生命的重要组成部分，也是我们日常工作和生活中不可避免的。
在医学和运动科学的研究中，力学是研究人体运动的重要学科。
力学在研究人体运动方面具有非常重要的意义，可以对人体运动进行定量化、可视化，帮助人们更好地理解人体运动的机理，也可以为运动训练、康复及预防受伤提供重要的支持。
一、人体运动的力学基础人体运动的力学基础源于牛顿力学。
牛顿第一定律认为物体静止或匀速直线运动时，不受力作用，或合外力为零，物体将维持原来的状态。
牛顿第二定律规定了物体的运动与作用于它上面的力的关系：物体所受合外力等于物体的质量乘以加速度，即F=ma。
牛顿第三定律规定，相互作用的两个物体之间，每个物体所受到的作用力大小相等，方向相反。
在牛顿力学的基础上，人体运动更加复杂，涉及到人体的动力学、静力学和动力学等方面。
动力学是研究物体受力引起的物体运动规律的科学。
静力学是研究物体在静止状态下的平衡规律和外力的作用力矩的科学。
动力学是研究物体运动状态的变化规律和受到力的作用力矩的科学。
二、运动形式的研究人体运动是多种形式和运动形式的复合体。
运动形式有以下几种：（1）做工作（walking）：指人走路或行走的一种形式。
这是人类运动的一种基本形式，是人体运动最常见的形式。
（2）跑步（jogging）：指以跑步方式行走或跑步的一种形式。
这是人体耗能最大的一种运动形式，同时也是检验人体运动系统健康的最好方式。
（3）跳跃（jumping）：指人体通过腿部驱动，并且运用双臂来协助身体的一种离地式的运动形式。
跳跃是人体弹性变形的一种重要表现形式。
（4）游泳（swimming）：指人在水中进行的一种运动形式。
游泳的运动过程具有较高的动力学要求，也是一种有氧运动。
三、力学在运动研究中的应用力学在人体运动研究中有广泛的应用，如下：（1）运动标记的测量：通过计算机视觉技术和运动捕捉技术，可以将人体运动图像转化为定量的数据，例如身体的角速度、加速度和位置等，使其更加方便分析和比较。
第一章 人体运动的力学原理.
运动学
华中科技大学同济医学院附属梨园 医院康复中心 程凯
第一章 人体运动的力学原理
力→人体→平衡 （equilibrium） 生物力学（biomechanics ） 运动（movement） 力：静力（static）维持人体平衡 的力 动力（dynamic）使人体运动 的力 人体生物力学：人体运动静力学 人体运动运动学
1.一个自由度铰链关节 一个自由度是指这个关节只有一个活动 轴。 如屈戊（hingo）关节—指间关节。 尺桡 关节 —前臂旋前，旋后。 2.两个自由度是指该关节具有两个活动轴 如髁状关节—掌指关节 ＼可作环绕动作 拇指鞍状关节—掌指关节／ 3.三个自由度是指具有三个活动轴的关节 球窝关节（ball and socket）→髋 、肩。 应注意：活动轴和活动方向是两回事。
9.下列哪种杠杆既产生力,又产生速度? #A.支点在重点和力点之间 B.支点在一端,重臂大于力臂 C.支点在一端, 力臂大于重臂 10.下列哪项可提高杠杆机械效率? #A.增加力臂 B.增加重臂 C.增加作用力 D.增加重力
问答题: 1.什么是开链和闭链?请各举一例. 开链是指远端是自由的运动链—如人体四肢和躯干。 闭链是指运动链的远端组合成环状---如骨盆带，胸腔→ 活动范围极小. 2.人体有哪三类杠杆?请各举一例,并说出各类杠杆的特 点. 第一类杠杆： 支点位于重点、力点之间 如，环枕关 节,又有力又有速度. 第二类杠杆：支点在一端，力臂>重臂 .如，小腿三头 肌做踮脚.产生力. 第三类杠杆:支点在一端，重臂 >力臂。四肢关节均属 此类。产生速度,移动较长距离.
二.以身体平面的运动术语 中立位 解剖位 （常用来描述运动的起始点）
三.关节运动的术语： 体段运动 关节运动 前臂上引＼ 体位上引— 屈肘 拉 锯 ／ 小腿抬高＼ 蹲 — 立— 伸膝 坐 —立 ／ 1.屈曲—伸展 2.外展—内收 3.外旋—内旋
华中科技大学同济医学院附属梨园 医院康复中心 程凯
第一章 人体运动的力学原理
力→人体→平衡 （equilibrium） 生物力学（biomechanics ） 运动（movement） 力：静力（static）维持人体平衡 的力 动力（dynamic）使人体运动 的力 人体生物力学：人体运动静力学 人体运动运动学
1.一个自由度铰链关节 一个自由度是指这个关节只有一个活动 轴。 如屈戊（hingo）关节—指间关节。 尺桡 关节 —前臂旋前，旋后。 2.两个自由度是指该关节具有两个活动轴 如髁状关节—掌指关节 ＼可作环绕动作 拇指鞍状关节—掌指关节／ 3.三个自由度是指具有三个活动轴的关节 球窝关节（ball and socket）→髋 、肩。 应注意：活动轴和活动方向是两回事。
9.下列哪种杠杆既产生力,又产生速度? #A.支点在重点和力点之间 B.支点在一端,重臂大于力臂 C.支点在一端, 力臂大于重臂 10.下列哪项可提高杠杆机械效率? #A.增加力臂 B.增加重臂 C.增加作用力 D.增加重力
问答题: 1.什么是开链和闭链?请各举一例. 开链是指远端是自由的运动链—如人体四肢和躯干。 闭链是指运动链的远端组合成环状---如骨盆带，胸腔→ 活动范围极小. 2.人体有哪三类杠杆?请各举一例,并说出各类杠杆的特 点. 第一类杠杆： 支点位于重点、力点之间 如，环枕关 节,又有力又有速度. 第二类杠杆：支点在一端，力臂>重臂 .如，小腿三头 肌做踮脚.产生力. 第三类杠杆:支点在一端，重臂 >力臂。四肢关节均属 此类。产生速度,移动较长距离.
二.以身体平面的运动术语 中立位 解剖位 （常用来描述运动的起始点）
三.关节运动的术语： 体段运动 关节运动 前臂上引＼ 体位上引— 屈肘 拉 锯 ／ 小腿抬高＼ 蹲 — 立— 伸膝 坐 —立 ／ 1.屈曲—伸展 2.外展—内收 3.外旋—内旋
《人体运动力学》课件
虚拟现实技术在人体运动力学中的应用
01
虚拟现实技术可以模拟真实 环境中的运动场景，让人体 在安全的环境中进行训练。
02
通过虚拟现实技术，可以模 拟各种复杂和危险的运动场 景，提高运动员的训练效果
和安全性。
03
虚拟现实技术还可以用于评 估和诊断人体运动问题，为 运动员和普通人提供更好的
运动康复服务。
活质量。
人体生物力学在牙科矫正中的应用
牙科矫正是指通过各种手段改善牙齿排列不齐、畸形等问题，而人体生物力学在牙 科矫正中也有着重要的应用。
通过分析牙齿、颌骨和面部软组织的运动规律，以及咀嚼过程中产生的力量分布， 牙科医生可以制定更加科学合理的矫正方案。
例如，利用生物力学原理设计出更加符合人体工学的矫治器，提高矫正效果和患者 的舒适度。
《人体运动力学》ppt课件
目录
• 人体运动力学的概述 • 人体运动力学的基本原理 • 人体运动力学在体育中的应用
目录
• 人体运动Leabharlann 学在医学中的应用 • 人体运动力学的未来发展
01
人体运动力学的概述
人体运动力学的定义
01
02
人体运动力学是一门研究人体运动规律的科学，它涉及到人体运动过 程中的力学、生物学和医学等多个领域的知识。
通过合理的运动锻炼，可以促进身体健康 和心理健康，提高生活质量。
02
人体运动力学的基本原理
牛顿第三定律
01
总结词
02
详细描述
作用力和反作用力相等，方向相反，作用在同一条直线上。
这是牛顿第三定律的基本内容，它描述了力是如何相互作用的。在人 体运动中，例如跑步或跳跃，地面反作用力使人体前进或向上运动。
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2010-1-6
4
(二)人体机械运动的特点
1.人体机械运动有很大的主动性和可变性,而不决定 于外部条件. 2.人体长时间连续工作或运动后易出现疲劳,但经过 休整可以完全恢复. 3.人体的大部分机械运动形式,尤其是体育技术动作 都是后天,自发或自觉地形成的. 4.人体机械运动受大脑皮质的控制,调节并有意识参 与.
2010-1-6
17
二,骨的力学特征
骨由骨密质与骨松质组成. 骨由骨密质与骨松质组成. 骨密质是一种由骨单位, 骨密质是一种由骨单位,骨间质系统和有机的粘弹性的 联接物质共同构成的复合材料. 联接物质共同构成的复合材料. 骨松质则是由许多针状和片状的骨小梁相交织成网格形 的蜂窝状固体.骨松质与骨密质的结构不同, 的蜂窝状固体.骨松质与骨密质的结构不同,其力学性质也 截然不同. 截然不同.
10
第二章运动器系的生物力学特性
本章主要内容 本章主要内容
1,人体骨,关节软骨,韧带,肌腱,关节及骨骼肌的生物 ,人体骨,关节软骨,韧带,肌腱, 力学特性; 力学特性; 2,运动器系整体的生物力学特性及在运动中骨,关节,肌 ,运动器系整体的生物力学特性及在运动中骨,关节, 肉的相互作用规律; 肉的相互作用规律; 3,人体运动动作结构与动作系统的构成与特点. ,人体运动动作结构与动作系统的构成与特点.
2010-1-6
21
(4)剪切 (4)剪切 剪切载荷作用时, 剪切载荷作用时,载荷施加方向与骨表面平行或垂直 ,且在骨内部产生剪切应力和剪应变.骨剪切载荷时其内 且在骨内部产生剪切应力和剪应变. 部发生角变形.通过对骨进行剪切实验的结果表明, 部发生角变形.通过对骨进行剪切实验的结果表明,骨密 质的剪切强度要大于骨松质的剪切强度, 质的剪切强度要大于骨松质的剪切强度,垂直于骨纤维方 向的剪切强度要明显大于顺纤维方向的剪切强度. 向的剪切强度要明显大于顺纤维方向的剪切强度.
2010-1-6
1-6
15
4. 耐冲击力和持续力差 不同载荷作用时,若在骨中所引起的张力分布一样, 不同载荷作用时,若在骨中所引起的张力分布一样,但 效果不一样,两者相等时,冲击力在骨中引起的变化较大, 效果不一样,两者相等时,冲击力在骨中引起的变化较大, 也就是说,骨对冲击力的抵抗比较小.另一方面, 也就是说,骨对冲击力的抵抗比较小.另一方面,骨的耐持 续性能比较差,同其他材料相比,抗疲劳性能亦差. 续性能比较差,同其他材料相比,抗疲劳性能亦差. 5.机械力对骨结构的影响 在骨承受载荷的限度内, 在骨承受载荷的限度内,成人骨对机械力的反应是由应 力的值所决定的. 力的值所决定的.骨对生理应力刺激的反应往往处于平衡状 态,应力越大,骨的增生和密度增厚越强. 应力越大,骨的增生和密度增厚越强.
2010-1-6 12
2,物理化学属性的影响 , (1)骨具有两种最基本的物理属性. 骨具有两种最基本的物理属性. 即硬度和弹性. 即硬度和弹性.骨之所以能具有一定的硬度和一定的 弹性,取决于骨的化学成分.成人枯骨由含有1 弹性,取决于骨的化学成分.成人枯骨由含有1/3的有机 胶原纤维) 的无机物(主要是钙和磷等)组成. 物(胶原纤维)和2/3的无机物(主要是钙和磷等)组成. (2)有机物使骨具有弹性 无机物则使骨坚硬而脆,它能提高骨的强度. 无机物则使骨坚硬而脆,它能提高骨的强度.骨内的 有机物和无机物的比例,随着年龄和生活条件而异, 有机物和无机物的比例,随着年龄和生活条件而异,年龄 越小,骨内有机物相对较多,因此小儿骨的弹性较大, 越小,骨内有机物相对较多,因此小儿骨的弹性较大,较 易发生变形.老年入骨无机物相对增多而变得脆弱, 易发生变形.老年入骨无机物相对增多而变得脆弱,较易 发生骨折. 发生骨折.
20
2010-1-6
(3)弯曲 (3)弯曲 当骨承受弯曲载荷时,骨要同时受到拉伸和压缩, 当骨承受弯曲载荷时,骨要同时受到拉伸和压缩,而 且骨有一中性轴,在中性轴的凹侧的骨受压缩应力,凸侧 且骨有一中性轴,在中性轴的凹侧的骨受压缩应力, 受拉伸应力.在中性轴上没有应力. 受拉伸应力.在中性轴上没有应力.应力的大小与至骨干 中性轴的距离成正比.距中性轴越远,应力越大. 中性轴的距离成正比.距中性轴越远,应力越大.由于骨 是不对称的,所以拉伸应力与压缩应力可不相等.骨受外 是不对称的,所以拉伸应力与压缩应力可不相等. 力作用而弯曲往往是造成骨伤和骨折的原因之一, 力作用而弯曲往往是造成骨伤和骨折的原因之一,尤其是 冲击弯曲影响更大. 冲击弯曲影响更大.
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二,运动形式 简单的,低级的运动形式 复杂的,高级的运动形式 三,人体运动的复杂性 人体是个开放的系统 四,人体的机械运动 (一)人体机械运动的表现方式 人体某一部分相对身体另一部分的空间,时间位移;人体 整体相对外界环境的空间,时间位移;由人体局部位移而造 成器械的空间位移.
2010-1-6
13
(二)骨组织的力学特性 二 骨组织的力学特性
1.各向异性 骨的结构为中间多孔介质的夹层结构材料. 骨的结构为中间多孔介质的夹层结构材料. 2.弹性和坚固性 骨组织中大约有25%～30%是水,其余70%,75%是无 骨组织中大约有25%～30%是水,其余70%,75% 25%～30 70%,75 机物和有机物.有机成分组成网状结构,使骨具有弹性. 机物和有机物.有机成分组成网状结构,使骨具有弹性.无 机成分填充在有机物的网状结构中,使骨具有坚固性, 机成分填充在有机物的网状结构中,使骨具有坚固性,能承 受各种形式的应力. 受各种形式的应力.
2010-1-6
6
(二)运动生物力学课程任务 1.深刻理解体育动作的生物力学原理,探索运动技术的 力学规律. 2.扩大知识视野. 3.学习从事运动技术科学研究的生物力学理论和方法.
2010-1-6
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二,运动生物力学的课程内容
1.运动生物力学概论 2.人体运动实用力学基础 3.骨,肌肉及人体基本活动的生物力学 4.人体运动数据采集及处理 5.运动技术的生物力学分析 三,学习运动生物力学的指导思想 (一)系统分析的观点 (二)发展变化和对立统一的观点 (三)内外力相互作用和人体内力起主导作用的观点
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6.应力强度的方向性 骨结构中骨密质和骨 松质中的密度不同, 松质中的密度不同,它们 承受的力量也就不同. 承受的力量也就不同.骨 密质的多孔性程度占5 密质的多孔性程度占5% 30%,而骨松质却占30 %,而骨松质却占 ～30%,而骨松质却占30 %～90%,骨密质的刚性 %～90%,骨密质的刚性 90%, 比骨松质大, 比骨松质大,骨密质的变 形(约2%)比骨松质的变 形(约7%)小.
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第一节 骨的生物力学特性
骨骼系统的作用是保护内脏器官,支持人体, 骨骼系统的作用是保护内脏器官,支持人体,为骨骼肌 提供附着部位,以利于肌肉工作和人体运动. 提供附着部位,以利于肌肉工作和人体运动.
一,骨结构的生物力学特性
(一)骨形态结构和物理化学属性对力学特性的影响 1, 1,骨形态结构的影响 扁和不规则4种类型 种类型. (1)骨分类:分为长,短,扁和不规则 种类型. )骨分类:分为长, (2)骨分布:骨的分布和力学功能是相适应的 )骨分布: 长骨分布于四肢,在肌肉的牵拉下,能产生运动. 长骨分布于四肢,在肌肉的牵拉下,能产生运动. 短骨多是立方形,分布于负重压而运动复杂的部位, 短骨多是立方形,分布于负重压而运动复杂的部位,如腕 骨和跗骨. 骨和跗骨. 扁骨呈板状. 若干扁骨围成空腔,有保护作用, 扁骨呈板状. 若干扁骨围成空腔,有保护作用,如颅骨 围成颅腔,容纳和保护脑.不规则骨形状不规则, 围成颅腔,容纳和保护脑.不规则骨形状不规则,如椎骨等 .
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3.骨是人体理想的结构材料 .
表2-1 人胫骨与其他材料比较 物理性能 密度/ 密度/g.cm-2 沿纵轴的最高张力强度/ 沿纵轴的最高张力强度 / N.cm-2 沿纵轴的最高压力强度/ 沿纵轴的最高压力强度 / N.cm-2 垂直纵轴的切变强度/ N.cm-2 平行纵轴的切变强度/ 平行纵轴的切变强度 / N .cm-2 钢 7.8 41571.6 41571 41552 34398 — 骨 1.87～1.97 ～ 9114 ～ 11 760 11858 ～ 20 580 11662 4949 花岗石 洋松 2.6 0.63 632.1 490 632 13 230 4 155.2 155 1381.8 1 1381 038.8 038 — —
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(一)骨密质的力学性质
1.应力一应变关系 . 屈服点(B),即过此点 骨就会发生某种持久变 形,极限断裂点(C).即 过此点标本发生破坏.
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2.不同载荷作用下骨密质的特性 (1)拉伸 (1)拉伸 人在股骨和肱骨的拉仲强度相近,约为125 125× 人在股骨和肱骨的拉仲强度相近,约为125×106 N/ 较大拉伸载荷的作用下骨会伸长. m2.较大拉伸载荷的作用下骨会伸长.骨组织在拉伸载荷 下断裂的机理主要是结合线的分离和骨单位的脱离. 下断裂的机理主要是结合线的分离和骨单位的脱离.如在 跟腱附着点附近的跟骨骨折, 跟腱附着点附近的跟骨骨折,就是由于小腿三头肌的强力 收缩对跟骨产生异常大的拉伸载荷引起的. 收缩对跟骨产生异常大的拉伸载荷引起的. (2)压缩 压缩 骨干最经常承受的载荷是压缩载荷, 骨干最经常承受的载荷是压缩载荷,而且压缩负荷能 够刺激新生骨的生长,促进骨折的愈合. 够刺激新生骨的生长,促进骨折的愈合. 人股骨所能承的最大压缩强度为170×106N/m2,比拉 人股骨所能承的最大压缩强度为 × / 比拉 伸强度大36%左右. 伸强度大 %左右.
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运动生物力学的应用, 第三节 运动生物力学的应用,前景与发展 一,运动生物力学的应用 二,运动生物力学发展趋势 (一)分类 1.基础研究 2.理论研究 3.应用研究 (二)趋势 1.同步化 2.模型化 3.最佳化 4.准确化 5.计算机化(核心)