医用物理学第一章.

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二、摩擦力 Friction
接触表面 钢与钢 橡胶轮胎在干水泥地上 橡胶轮胎在湿水泥地上 u （摩擦系数） 0.15 1.0 0.7
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1.2 Equilibrium of the Human Body
重心（c.g.）的位置：身高的56％
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例1.10，一个直立的体重为60kg的人，当他 提着15kg的重物w时，求重心位置需移动的 距离。在实际生活中这种移动是怎 样完成的？
T w 0.3 15 9.8 0.3 44N m 60 9.8 x 44 x 7.5cm
R
以A为支点，设AB长l，力矩平衡： 1 w2l cos30 w1 l cos30 2 2 T l sin 12 3 T 1999 力的平衡：
θ为R与虚线的夹角
x方向：R cos T cos18
y方向：R sin w1 w2 T sin 18
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重心
刚体的重心： 刚体的重量可以认为集中在该点上。 密度均匀且几何形状对 称的物体的重心 位于它们的几何中心。
形状不规则的物体的重 心？
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形状不规则的物体的重 心
物体的重心一定位于物 体内吗？ 屈膝时，下肢的重心就 可能在肢体之外。
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1.1 Equilibrium and Stability
二、摩擦力 Friction
2.1 Standing at an Incline 2.2 Friction at the Hip Joint
三、动力学 Dynamics
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会倒吗？
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一、静力学 Static Forces


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研究作用在处于平衡和静止的物体上的 力。 质点平衡的条件：
属于第一类杠杆， 支点在胫骨接触处
单脚踮立时，跟腱 的拉力约为2.5W ，作用于胫骨的压 力为3.5W。
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骨的构造使它适于承受压缩力而不是张力或 弯曲力。 从前面例题我们注意到， 在大多数情况下，肌肉提供的力比负荷 作用的力大得多， 出现这种情况的一个原因是： 如要省力就需要很长的力臂，而这对骨 骼系统来说是很难办到的， 另一个原因是： 短力臂给予的动作要比长力臂的更快。
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由力的平衡条件 x方向: Fm cos Fr cos
y方向: Fm sin W Fr sin
选择支点计算力矩
利用余弦定理可求出：
o
o 72 . 6 4cm Fm sin 40cmW
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Fm 10.5W 1440N Fr 1320N 71
R 2195
1.6 The Back
T 1999N R 2195N
holds a 20kg weight
T 3223N R 3491N
此例说明弯腰时在第五腰椎处产生很大的 力，因此，腰背痛常常发生在此处。
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1.7 Standing Tip-Toe on One Foot
W d2 M d1 机械利益 F
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M > 1，称为省力杠杆；反之，则M < 1， 为费力杠杆 .
第二类杠杆
W d2 M F d1
机械利益M > 1，省力杠杆
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第三类杠杆
W d2 M F d1
机械利益M < 1，为费力杠杆 . 在人体内最常见的是第三类杠杆。
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负载端的位移和速度反比于机械利益
d1
d2
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L1 d 1 v 1 d1 L2 d 2 v 2 d2
1 M
1.5 The Elbow
二头肌使前臂曲；三头肌使前臂伸。
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例1.11一个人手持一重14kg铅球，前臂保 持水平，臂的尺寸及角度由图b中给出， 试求：二头肌产生的力和关节处尺骨的受 力。
1.6 The Back
头和手臂的重量表示为悬 挂于杠杆末端的负载W2
作用于第五腰椎的力
R
躯干的重量均匀分布于背 部，等效为悬挂在中点的 负载W1
背部各块肌 肉产生的力 用连接D-C 的绳子来等 效
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人的脊柱由24块椎骨构成，椎骨之间被充 满液体的椎间盘隔开。
考虑70kg的人，W1和W2的代表值为320N 和160N。
第一章 力学
一、静力学 Static Forces
1.1 Equilibrium and Stability 1.2 Equilibrium of the Human Body 1.3 Stability of the Human Body under the Action of an External Force 1.4 Levers in the human body 1.5 The Elbow 1.6 The Back 1.7 Standing Tip-Toe on One Foot
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需要将身体重心向重物对侧移动7.5cm 实际中是靠弯曲上身并将另一侧上肢 抬高来维持平衡。
1.3 Stability of the Human Body under the Action of an External Force
T a Fa 1.5m
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Tw W 0.1m

其受到的各力之和为零 刚体：



刚体平衡的条件：

T r F
单位：N m
具有固定形状及大小的物体。
骨头、垒球
条件一 条件二
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合力为零？ 合力矩为零
F
转轴
r
F
力矩
T r F
矢量差积 是r与F所夹 的锐角
大小：T rF sin
709.80.1 Fa 45.7N 1.5
1.4 Levers in the human body
人体内的很多肌肉和骨系统起着杠杆作用。 杠杆分为第一、第二和第三类，在人体内最常 见的是第三类杠杆。
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杠杆是绕定点 (支点或轴)转动的刚体棒。
d1 F W d2
第一类杠杆