人体中的杠杆解读
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人体骨杠杆的分类及其在康复过程的原理应用
人体骨杠杆可分为三类:
①平衡杠杆:关节中心位于肌肉的动力点与运动环节的阻力点之间。
②省力杠杆:运动环节的阻力点在关节中心与肌肉的动力点之间。
③速度杠杆:肌肉的动力点在关节中心与运动环节的阻力点之间。
杠杆原理应用:
①利用杠杆原理省力:增大动力臂和缩短阻力臂。
例如,通过某些骨性结构增大肌肉力臂;提起重物时,让重物越靠近身体,缩短阻力臂,就越省力。
一②利用杠杆原理获得速度:缩短力臂和增大阻力臂。
例如,身体上肌肉起、止点一般靠近关节中心,即力臂较短。
③利用杠杆原理发展肌肉力量:增加阻力和延长阻力臂。
例如,增加阻力负荷;仰卧举腿时,直腿延长阻力臂来发展肌肉力量。
人体中的杠杆河南省平顶山市卫东区田选学校范俊奇骨骼肌肉和关节构成了人体的运动系统,尽管人体的运动相当复杂,但最基本的运动都是有骨骼绕关节转动产生的,其模型就是杠杆。
杠杆分为等臂杠杆、省力杠杆、费力杠杆三种类型,这些类型在我们人体中都是存在的。
1.人的头颅——等臂杠杆点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用,杠杆的支点在脊柱顶端,支点前后各有肌肉,头颅的重力是阻力。
支点前后的肌肉所用的力是动力。
支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长形成低头仰头动作。
2.人的手臂——费力杠杆人的手臂绕肘关节转动,可以看成是由肌肉和手臂骨骼组成的杠杆在转动。
肘关节是支点,肱二头肌肉所用的力是动力,手拿的重物的重力是阻力,显然我们的前臂是一种费力杠杆,举起一个重物,肌肉要化费约6倍以上的力气。
虽然费力,但是可以省距离(少移动距离),提高工作效率。
3.走路时的脚——省力杠杆我们走路抬起脚时,脚就是一个杠杆。
脚掌根是支点,人体的重力就是阻力,腿肚肌肉产生的拉力就是动力。
杠杆模型如图所示。
这种杠杆可以克服较大的体重。
除上述三个部位之外,在身体中还有多处杠杆。
如:小腿绕膝盖的转动可看成小腿肌肉和胫骨组成的杠杆;弯腰时,腰部肌肉和脊骨之间形成杠杆;奔跑时,向前跨步,右腿的髂腰肌收缩、臀大肌松弛,使右大腿抬起;股四头肌松弛,股二头肌收缩,使右膝弯曲。
仰卧起坐时,上身受到腹肌和上身重力的作用。
这些杠杆模型怎样?是哪种类型的杠杆?请同学们相互讨论,并请教老师。
人体中的杠杆作者:潘艳艳文章来源:收集整理点击数:5381 更新时间:2009-5-11人身上有206块骨,其中有许多起着杠杆作用,当然这些起杠杆作用的骨不可能自动地绕支点转动,必须受到动力的作用,这种动力来自附着在它上面的肌肉,肌肉靠坚韧的肌健附着在骨上。
例如肱二头肌上端肌腱附着在肩胛骨上,下端肌腱附着在桡骨上(如图),肱三头肌上端有肌腱分别附着在肩胛骨和肱骨上,下端附着在尺骨上。
人前臂的动作最容易看清是个杠杆了,它的支点在肘关节。
人体运动基本原理杠杆原理缓冲动作原理复杠杆原理鞭打动作原理关节活动顺序性原理蹬伸动作原理相向运动原理2、人体基本运动原理(2)复杠杆原理:当两环节夹角很大时,可分解夹角计算力:书本p129页:当膝关节伸直时θ→0,tanθ→+∞,P为伸力,F为举起上肢的举力(3)关节活动顺序性①由近端至远端,肌肉由强变弱,生理横断面逐个减少②大关节首先产生活动原理。
纵跳时,先动髋关节,再膝关节和踝关节③充分发挥大关节的潜力,有利于动作技术的完成。
跳远的提踵过早,没有充分利用髋关节,跳不远。
双杠倒立时肩带要比腕关节先发力。
④小关节活动是人体支撑点,影响动作时间,可以精确控制方向。
投掷项目要注意小关节发力质量。
(4)具体动作①鞭打动作原理:举例,投球、投掷标枪跑步时,髋关节、肩关节围绕躯干纵轴扭转,消除两环节产生角动量的影响⑥相向运动原理:身体两部分相互靠近或远离举例:跳远时,起跳双上肢上扬,下肢后伸;腾空时,双脚前伸,臂下压。
跨栏时,脚跨步幅度大向前,手向后做大幅度摆臂动作。
3、力量素质训练(1)肌肉力量:力量是速度、耐力、柔韧和灵敏的基础(3)影响肌力的因素:(与骨骼肌生物力学相关)①肌肉体积急性肌肉肥大细胞水肿慢性肌肉肥大肌纤维数目增多,横截面积增大肌肉萎缩伴肌肉固定萎缩②肌肉长度与有效横桥数目、ATP酶释放激素、肌肉初始长度有关③收缩速度向心收缩速度呈线性增加,力量呈非线性下降离心收缩速度呈线性增加,力量呈相应增加④纤维类型快肌纤维:Ⅰα型、Ⅰβ型主要影响收缩速度慢肌纤维:Ⅱ型主要决定抗疲劳能力⑤神经控制脊髓α运动神经元→肌纤维→东西过重→反馈肌梭→脊髓后角感觉神经元→中枢⑥激素a、生长激素影响蛋白合成b、睾酮影响肌纤维生长(4)肌肉力量对运动的影响①增加动作力和速度下蹲→纵跳,是“拉长—缩短”过程②增加动作经济性a、助跑→缓冲→蹬地,弹性势能再利用,减少能量消耗。
b、反向动作做前导,例如:向上跳前下蹲,向前投掷前后摆③对振动负荷和冲击负荷的缓冲(5)肌肉训练。
骨的杠杆作用是什么引言在生物学中,骨骼是组成脊椎动物的重要组成部分之一。
除了提供支持和保护身体器官外,骨骼还承担着身体运动和姿势维持的功能。
骨骼结构中的骨骼关节起到起重、调节运动和传递力量的作用。
其中,骨的杠杆作用是骨骼关节中一个重要的生理功能。
什么是杠杆在物理学中,杠杆是一种简单机械装置,通过在支点周围施加力来产生力的增益或方向上的改变。
杠杆由三个主要部分组成:支点、力臂和负担臂。
它利用立足点作为支撑点,通过施加力臂与负担臂的长度比例来实现力量的放大。
骨的杠杆作用骨的杠杆作用是指当肌肉施加力时,由于关节的设置,使得产生的力被放大或产生方向上的改变。
这种杠杆作用有助于身体的运动和姿势的维持。
下面将介绍骨的杠杆作用在不同部位的具体应用。
上肢在上肢,例如手臂,骨的杠杆作用发挥着重要的作用。
当你举起物体时,肌肉产生的力通过骨骼关节传递到骨头上。
这个关节作为支点,骨与肌肉之间的力臂和负担臂分别代表了肌肉与关节的距离。
因此,手臂的骨骼结构允许你使用较少的力量来举起较重的物体。
下肢类似于上肢,下肢的骨骼结构也利用杠杆作用来实现身体的运动。
例如,当你踢球时,肌肉会产生力量,通过骨骼关节传递到骨头上。
由于腿部骨骼的合理布局和关节的设置,你可以踢出具有较大力量和速度的球。
脊柱脊柱是人体骨骼中一个重要的结构,它由一系列称为椎骨的骨头组成。
脊柱的骨骼结构允许身体保持直立,并分担上肢、下肢以及头部的负荷。
脊柱中的椎骨之间的杠杆作用使得身体可以通过肌肉的收缩和放松来保持平衡和稳定。
骨的杠杆作用与生活除了在生理学中的作用外,骨的杠杆作用在日常生活中也有许多实际应用。
锤子当我们使用锤子敲击钉子时,锤子本身充当了杠杆。
手柄成为力臂,而头部则是负担臂。
通过控制手柄与头部的长度比例以及施加的力的大小,我们可以轻松地敲入钉子。
剪刀剪刀是一种常见的工具,也是一种杠杆。
两个刀刃之间的关节充当支点,手柄作为力臂,刀刃作为负担臂。
这种结构使得我们可以通过施加较小的力量来进行剪切操作。
长沙人体骨杠杆分类模型
在人体解剖学中,骨骼系统是支撑和保护身体的基础结构。
骨骼系统由骨骼、关节和韧带组成,通过肌肉和骨骼之间的协调运动,使人体得以运动和保持姿势。
而在骨骼系统中,骨杠杆是起到支撑和传递力量的重要结构之一。
长沙人体骨杠杆分类模型便是对人体骨杠杆的分类和研究。
人体骨杠杆主要分为三类:一类是长杠杆,一类是短杠杆,还有一类是不规则杠杆。
长杠杆指的是骨头两端的距离明显长于作用力与支点之间的距离,比如人体的上臂骨就是一个典型的长杠杆。
而短杠杆则是指作用力与支点之间的距离明显短于骨头两端的距离,例如人体的腿部骨骼。
不规则杠杆则是指既不符合长杠杆条件也不符合短杠杆条件,例如人体的脊椎骨。
长沙人体骨杠杆分类模型的研究对于了解人体骨骼结构和功能具有重要意义。
通过对不同类型骨杠杆的分类和研究,可以更好地理解人体运动的原理和机制。
比如在解剖学和生理学课程中,学生可以通过学习骨杠杆分类模型,更好地理解人体骨骼系统的结构和功能,为日后的临床实践打下坚实基础。
除此之外,长沙人体骨杠杆分类模型还对于运动医学和康复医学领域有着重要的应用。
通过对不同类型骨杠杆的分类和研究,可以帮助医生和康复治疗师更好地设计运动方案和康复方案,从而提高治
疗效果和减少运动损伤的发生。
总的来说,长沙人体骨杠杆分类模型是一个重要的研究领域,对于促进人体解剖学、生理学、运动医学和康复医学的发展具有积极的意义。
通过对不同类型骨杠杆的分类和研究,可以更好地了解人体骨骼系统的结构和功能,为人类健康和运动提供更科学的指导。
希望未来能够有更多的研究和应用将长沙人体骨杠杆分类模型发展得更加完善和深入。
颈椎杠杆原理颈椎杠杆原理是指人类颈椎骨与头部负载之间的作用力和力臂之间的关系。
在生活中,人类颈椎承担了头部和上半身的重量和运动,因此在某些情况下,颈椎可能会受到压力和受伤。
了解颈椎杠杆原理能帮助我们预防和减少受伤的发生。
颈椎结构颈椎由七个骨头组成,号码从上到下分别为C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7。
C1又称为寰枢椎,是与头部连接的第一个椎骨。
C2又称为枢椎,连接在C1上方,C2上的凸起部分称为牙突。
颈椎杠杆原理颈椎杠杆原理是力和力臂之间的关系,力是作用在物体之上的力,力臂是从支点到力的作用点的距离。
当人们进行一些头部动作时,下颌、颈椎、头和身体重量之间的力和力臂会产生不同的关系。
颈椎杠杆原理用于描述颈椎和头部的相互作用,一般包括以下几个概念:力臂:力臂是从支点到施力点的距离,通常用字母L表示。
在颈椎中,下颚和头部的质量是力,它们与C1和C2形成杠杆系统。
支点:支点是杠杆运动中的固定点,一般用字母O表示。
在颈椎系统中,支点为颈椎之间的关节。
力:力是对物体的影响,例如压力、重力和拉力。
在颈椎中,头部和上半身的重量产生了作用力。
角度:角度是两个相互作用的物体之间形成的角度,它用度数或弧度来衡量。
在颈椎中,角度通常是颈椎的屈曲状态。
根据颈椎杠杆原理,当头部与颈椎发生运动时,施力点和支点之间的距离和角度变化可以极大地影响颈椎所承受的力和力臂。
具体来说,头部前倾会增加颈椎所承受的压力,而后仰则会增加颈椎所承受的拉力。
当头部旋转时,颈椎也可能承受一些扭转力。
颈椎受伤的原因颈椎受伤是一种常见的疾病,其症状包括颈部疼痛、僵硬、头痛和肩膀痛等。
颈椎受伤的原因可能包括以下几点:外伤:颈部受到急剧的伤害,例如车祸或运动中的颈部撞击。
长期不良姿势:保持同一姿势太久、电子产品使用过度等可导致肌肉疲劳和颈椎损伤。
缺乏锻炼:长期缺乏锻炼或运动不规律,肌肉发达度差,易受损伤。
颈椎杠杆原理的应用颈椎杠杆原理可以帮助我们优化颈部姿势,减少颈椎疼痛和损伤。
文档标题:揭秘俯卧撑背后的杠杆原理,原来这么简单!正文:嘿,小伙伴们,你们平时做俯卧撑的时候,有没有想过这背后其实有个超级有趣的杠杆原理呢?今天,我就用咱们小学生都能听懂的话,给大家讲一讲这个杠杆原理。
首先,啥是杠杆原理呢?简单来说,杠杆就是一种能帮我们省力的工具。
比如,你们玩过的秋千,就是一种杠杆。
在俯卧撑里,我们的身体也成了一个杠杆。
咱们来做一个小实验,看看俯卧撑里的杠杆原理。
首先,我们趴在地上,手脚伸直,就像一根棍子。
这时候,我们的身体可以分成三部分:手、脚和腰。
手和脚就是杠杆的两个支点,腰就是杠杆的中间部分。
当我们开始做俯卧撑的时候,手和脚是不动的,就像秋千的两个固定点。
我们的腰就是杠杆的中间,要来回运动。
这时候,你们发现了吗?离地面近的手,就是杠杆的动力点,离地面远的脚,就是阻力点。
为啥说手是动力点,脚是阻力点呢?因为咱们做俯卧撑的时候,是用手掌推地的力量,让身体起来的。
这个力量就是动力。
而我们的脚呢,因为离地面远,所以要承受更多的身体重量,这就是阻力。
那么,杠杆原理在俯卧撑里是怎么发挥作用的呢?这里有个关键点,就是动力臂和阻力臂。
动力臂就是从手到腰的距离,阻力臂就是从脚到腰的距离。
一般来说,动力臂比阻力臂短,这就意味着我们用手掌推地的力量,要大于脚承受的重量。
这就好比咱们用一个短棍子撬开一个重物,虽然棍子短,但是咱们用的力气大,一样能把重物撬起来。
所以,在做俯卧撑的时候,我们用手掌推地的力量,克服了脚承受的重量,让身体起来了。
其实,俯卧撑里的杠杆原理就这么简单。
但是,你们知道吗?这个原理对我们的锻炼有很大的帮助。
比如,如果我们想让俯卧撑变得更容易,就可以缩短动力臂,让手离腰近一点;如果我们想增加难度,就可以延长动力臂,让手离腰远一点。
总之,杠杆原理在我们的生活中无处不在,俯卧撑只是其中一个小小的例子。
通过了解杠杆原理,我们能更好地掌握运动技巧,还能在生活中发现更多有趣的现象。
所以,下次做俯卧撑的时候,别忘了想想背后的杠杆原理哦!让我们一起做一个会运用杠杆原理的小小科学家吧!。
人体力学原理
人体力学原理在运动学和静力学中起着重要作用,帮助我们理解人体在各种力的作用下的运动和力的平衡。
人体力学研究的基本原理主要包括以下几个方面:
1. 直线运动原理:根据牛顿第一定律,任何物体在没有外力作用下会保持静止或匀速直线运动。
这一原理同样适用于人体运动,当人体不受外力干扰时,会保持静止或匀速直线运动状态。
2. 动量守恒原理:根据牛顿第二定律,物体的动量等于物体质量乘以其速度,当外力作用于物体时,物体的动量会改变。
在人体力学中,我们可以通过动量守恒原理来分析和解释人体运动过程中的力的变化。
3. 力的合成与分解原理:根据力的合成与分解原理,多个力可以合成为一个等效力,也可以将一个力分解为多个力的合力。
在人体力学中,我们可以将人体受到的合力分解为各个分力,从而更好地理解和分析人体运动过程中的受力情况。
4. 杠杆原理:根据杠杆原理,杠杆平衡的条件是力矩的合为零。
在人体力学中,我们可以将人体关节和肌肉视为杠杆系统,根据杠杆原理来分析和解释人体在运动过程中骨骼和肌肉的作用力和力矩。
5. 平衡原理:根据力的平衡原理,物体处于平衡状态时,所受合力和合力矩为零。
在人体力学中,我们可以通过平衡原理来分析和解释人体在各种动作中所需的肌肉力量和关节稳定性。
这些人体力学原理为我们进一步研究人体运动和力的平衡提供了基础,帮助我们更好地理解和解释人体运动的机制和规律。
通过运用人体力学原理,我们可以设计出更科学和有效的运动训练方法,提升运动表现和健康水平。
为什么说骨起杠杆作用骨骼是人体内最重要的支撑系统之一。
它由多种组织构成,包括骨头、关节和韧带等,相互配合以提供机械支撑和运动能力。
但骨骼的功能远不止于此,它还扮演着身体内部杠杆作用的重要角色。
在物理学中,杠杆是一种简单机械装置,它由一个支点和两个作用力组成。
骨骼与杠杆装置有相似之处,因为它可以通过骨骼支点和肌肉作用力进行杠杆作用。
这是为什么说骨骼具有杠杆作用的原因之一。
力与杠杆作用骨骼的杠杆作用可以通过力和力臂来理解。
力是指施加在物体上的作用力,通常用来改变物体的状态或形状。
在人体中,肌肉收缩产生的力将通过骨骼传递,并产生杠杆作用。
力臂是力作用点到支点的垂直距离。
在一个杠杆装置中,力臂越大,杠杆作用越明显。
类似地,在骨骼中,力臂的大小会影响骨骼杠杆作用的效果。
骨骼结构与杠杆作用骨骼结构也决定了杠杆作用的程度。
骨头是组成骨骼的主要组织,其形状和结构使之成为良好的杠杆。
长骨是骨骼中最常见的类型,如上肢和下肢的骨骼。
它们具有中间扩大的部分,称为骨干。
骨干的形状使之成为杠杆作用的理想候选者。
通过肌肉的收缩,力可以通过骨干传递,产生杠杆效应。
此外,关节也对杠杆作用起到重要作用。
关节是连接两个骨头的区域,它们允许骨头围绕特定轴线移动。
通过调整关节的角度,人体可以通过骨骼杠杆作用产生更大的力量或更大的速度。
骨骼杠杆作用的意义骨骼的杠杆作用对人体具有重要的意义。
首先,骨骼的杠杆作用使人体能够进行各种复杂的运动。
例如,通过肱骨与尺骨的杠杆作用,人体可以进行各种臂部动作,如挥拳、举重等。
这种杠杆作用使得人体可以更高效地进行运动,减少肌肉的耗能。
其次,骨骼的杠杆作用有助于保护关节和其他组织。
通过将外部作用力分散到更大的面积上,骨骼能够减少对关节和韧带的损伤风险。
这是为什么演奏乐器时需要保持正确手部姿势的原因之一。
最后,骨骼的杠杆作用还可以改善人体的平衡。
通过调整骨骼的角度和位置,人体可以更好地保持平衡。
这对于日常生活和各种运动活动都具有重要意义。
关节运动的杠杆原理
关节运动的杠杆原理是指在关节处施加力量,通过杠杆作用来产生和控制运动。
杠杆原理的基本概念是通过在支点上施加力量来实现运动。
关节是人体骨骼系统中连接两个骨头的部分,它充当着杠杆的支点。
身体的肌肉通过牵引或收缩来施加力量,从而在关节处产生运动。
在关节上,骨头被连接和支持着,这种连结通常由肌肉、韧带和其他软组织完成。
略微改变这些结构的角度,就可以改变施加在关节上的力。
当施加力量时,肌肉缩短并扩展,形成力臂和运动力。
这种力量的应用会导致在关节上旋转和移动骨头,从而让身体完成各种动作。
在关节运动中,杠杆原理的作用可以解释为力量和力臂的乘积等于负载和负载臂的乘积。
负载是指施加在关节上的外部力,负载臂是从关节中心到外部力的距离。
力量是施加在关节的肌肉收缩所产生的力,力臂是从关节中心到施加力的肌肉起点的距离。
通过改变力量臂、负载臂和力量的大小和方向,可以实现不同类型的运动。
例如,当力量臂较长且大于负载臂时,施加的力量可以产生较大的旋转力,从而使关节快速移动。
相反,当负载臂较长且大于力量臂时,施加的力量需要更大才能移动关节。
总的来说,关节运动的杠杆原理是通过调整力臂、负载臂和力
量的大小和方向,来控制身体在关节处的运动。
这种原理在人体运动中起着至关重要的作用,使我们能够完成各种动作,如走路、跑步、举重等。
关节中的杠杆原理杠杆原理是物理力学中的基本原理之一,它描述了在杠杆系统中力的平衡和作用的关系。
关节是人体骨骼系统中连接两个或多个骨头的部分,通过关节的作用可以实现人体的运动。
在关节中应用杠杆原理,可以解释关节力的平衡和身体平衡的原理。
首先,我们来探讨关节中的力的平衡问题。
在一个关节中,骨头和肌肉通过肌腱来连接。
当肌肉收缩时,通过肌腱的拉力作用于骨头上。
根据杠杆原理,力的平衡可以通过力矩的平衡来实现。
力矩是用来描述力在杠杆上的作用效果的物理量,它等于力的大小乘以力臂的长度。
力臂是指力作用点到杠杆的轴线的距离。
在关节中,肌腱的拉力作用于骨头上的力可以分解成两个分力,一个垂直于骨头的力,称为正压力,一个与骨头平行的力,称为剪切力。
当正压力和剪切力的力矩平衡时,关节中的力就达到平衡状态。
在关节中,一般会存在两个骨头,分别被肌肉通过肌腱连接。
这时,肌腱的拉力就可以看作是作用于杠杆的力,骨头则是杠杆的杆。
通过调整肌腱拉力的大小和方向,可以使得关节中的力达到平衡状态。
例如,当我们举起物体时,肌肉的收缩产生力,通过肌腱作用于关节的骨头上,使得关节能够承受物体的重力。
此外,关节中的肌腱还可以改变力的方向。
根据杠杆原理,力的方向可以通过改变力臂的方向来实现。
在关节中,肌肉收缩产生的力作用于肌腱,然后通过肌腱传递给骨头。
通过改变肌腱的拉力方向,可以改变关节中力的方向。
例如,在我们举重时,肌肉的收缩力向上作用于肌腱,然后通过肌腱传递给骨头,从而使得骨头向上运动。
除了关节中的肌腱,关节中的其他组织也可以发挥杠杆作用。
例如,关节中的韧带可以连接两个骨头,并通过杠杆作用来保护关节。
当关节受到外力冲击时,韧带会发挥杠杆作用,减轻关节的负担,从而避免或减少关节损伤。
综上所述,杠杆原理在关节中起到了重要作用。
通过调整肌腱的拉力大小和方向,关节中的力可以达到平衡状态,并实现人体的运动。
此外,关节中的其他组织如韧带也可以发挥杠杆作用,保护关节免受损伤。
第5章人体生物力学与施力特征5.1 人体运动与骨杠杆5.1.1 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。
有以下三部分组成:◆骨—运动的杠杆◆关节—运动的枢纽◆肌肉—运动的动力5.1.2 骨的功能和骨杠杆1.骨的功能2.骨杠杆,见图5-1根据支点,力点(动力点)、重点(阻力点)三者不同的位置分布,分为:◆平衡杠杆,见图5-1(a)◆省力杠杆,见图5-1(b)◆速度杠杆:用力大,但运动速度快,,见图5-1(c)由等功原理,得之于力则失之于速度,反之亦然。
因此,最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的。
5.2 人体生物力学模型5.2.1 人体生物力学建模原理生物力学模型的基本原理建立在牛顿的三大定律基础上:◆物体在无外力作用下会保持匀速直线运动或静止状态;◆物体的加速度跟所受到的合外力的大小成正比;◆两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,5.2.2 前臂和手的生物力学模型分析身体的各个部位能得出相关关节和肌肉的受力情况,如一个人前臂平举、双手拿起20Kg的物体,此状态的受力情况如图5-2所示:5.2.3 举物时腰部生物力学模型在举起重物工作中,脊柱的作用力大小受很多因素的影响,主要考虑影响最显著的两个因素——货物的重力和货物的位置到脊柱重心的距离。
如图5-3所示:5.3 人体的施力特征5.3.1 主要关节的活动范围关节的活动范围有一定的限度,人体处于舒适时,关节必然处在一定的舒适调节范围内。
见图5-4,其数值范围见表5-1.5.3.2 肢体的出力范围肌体所能发挥的力量大小取决于:◆人体肌肉的生理特征◆施力的姿势、部位、方式和方向,分别见图5-5、5-6、5-7。
5.3.3 人体不同姿势的施力人体所处的姿势是影响施力的重要因素,在不同姿势下的施力状态如图5-8所示。
5.4 合理施力的设计思路5.4.1 避免静态肌肉施力设计要点如下:1.避免弯腰及其它不自然的姿势,见图5-9(a)2.避免长时间抬手作业,见图5-9(b)3.坐姿工作比立姿工作省力4.双手作业时,手的运动方向相反或不对称5.作业位置与视距的关系,见图5-106.常用工具、零件、材料与操作者的位置关系7.手在较高位置作业时,应增设支承物8.利用重力作用,见图5-115.4.2 避免弯腰提起重物用不同的方法来提起重物,对腰部负重的影响不同,如图5-12。
中山人体骨杠杆分类模型中山人体骨杠杆分类模型是由张明禄教授团队于1993年提出,根据针对人体支撑力系统运动状态的不同,将人体支撑力系统分成五类杠杆群,即躯体细胞类、肌腱类、生物构造类、机械类和细胞膜类。
躯体细胞类是人体支撑力系统中最小的组成单元,只有一个微小的细胞膜和一些细胞器,具有坚固及常见的机械结构。
它们主要参与运动的细微调节,能够对运动速度和运动时间等参数进行微调。
肌腱类是由细胞外基质、细胞膜以及许多的细胞组成的,他们的主要作用是根据肌肉的活动机制,在人体支撑系统中,充当一个可以把力量由一个部位转移到另一个部位的动力载体。
其力量高度可调,速度也很快,能够快速反应人体支撑力系统的变化。
生物构造类是人体支撑力系统中的大型结构,如脊椎、骨骼、关节面、腱鞘等,这些大型结构给人体提供了内在的支撑架结构,也是连接肌肉及其他组织的重要部件。
其优点在于,它们能够把大型力量传递到人体支撑力系统的远端,而不受运动范围的限制。
机械类是由一系列机械元件组合而成的,这些机械元件经过优化设计,使得人体支撑力系统更加坚固耐用,更加精细灵活,从而能够获得更高效的运动能力。
最后是细胞膜类,它是一种特殊的结构,由一层细胞膜构成,有效地隔离细胞质和胞外环境,使细胞内外的物质得以有效地传递,有效地把支撑力从一个部位到另一个部位,保证了人体支撑力系统的有效运动。
总的来说,中山人体骨杠杆分类模型是基于非常精细的分析,在人体支撑力系统中将不同支撑力系统分类学科,从而更好地认识人体支撑力系统,更好地开发和应用杠杆系统,在人类运动中发挥其作用,有助于人们更加健康,更加安全地完成生活及工作。
人体中的杠杆DIV.MyFav_1321580086044 P.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN:justify}DIV.MyFav_1321580086044LI.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1321580086044DIV.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1321580086044P.MsoHeader{BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-RIGHT: 0cm; BORDER-TOP: medium none; PADDING-LEFT: 0cm; FONT-SIZE: 9pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: medium none; LAYOUT-GRID-MODE: char; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: medium none; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: center}DIV.MyFav_1321580086044 LI.MsoHeader{BORDER-RIGHT: medium none; PADDING-RIGHT: 0cm; BORDER-TOP: medium none; PADDING-LEFT: 0cm; FONT-SIZE: 9pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT:medium none; LAYOUT-GRID-MODE: char; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: medium none; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: center}DIV.MyFav_1321580086044 DIV.MsoHeader{BORDER-RIGHT: medium none;PADDING-RIGHT: 0cm; BORDER-TOP: medium none; PADDING-LEFT: 0cm; FONT-SIZE: 9pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: medium none; LAYOUT-GRID-MODE: char; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: medium none;FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN:center}DIV.MyFav_1321580086044 P.MsoFooter{FONT-SIZE: 9pt; LAYOUT-GRID-MODE: char; FONT-FAMILY: "Times New Roman"}DIV.MyFav_1321580086044LI.MsoFooter{FONT-SIZE: 9pt; LAYOUT-GRID-MODE: char; FONT-FAMILY: "Times NewRoman"}DIV.MyFav_1321580086044DIV.MsoFooter{FONT-SIZE: 9pt; LAYOUT-GRID-MODE: char; FONT-FAMILY: "Times NewRoman"}DIV.MyFav_1321580086044 P{FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-LEFT: 0cm; MARGIN-RIGHT: 0cm; FONT-FAMILY: 宋体}DIV.MyFav_1321580086044 DIV.Section1{page:Section1}骨骼肌肉和关节构成了人体的运动系统,尽管人体的运动相当复杂,但最基本的运动都是有骨骼绕关节转动产生的,其模型就是杠杆。
人体中的杠杆
一个成年人,他的骨骼一共有206块,占他本人体重的20%。
再具体地说,按部位可分为躯干骨51块,颅骨29块(包括听小骨6块,就是耳朵里面的小骨头),上肢骨64块,下肢骨62块。
每一块骨都是一个器官,由骨细胞、胶原纤维和骨基质构成,外被以骨膜和软骨,里面有骨髓。
骨骼的功能非常多,骨骼骨折以后可以修复愈合,有造血和储备钙与磷的作用。
除了支持人体直立行走外,还能起到保护内脏组织和杠杆的作用。
当然这些起杠杆作用的骨不可能自动地绕支点转动,必须受到动力的作用,这种动力来自附着在它上面的肌肉。
人前臂的动作最容易看清是个杠杆了,它的支点在肘关节。
当肱二头肌收缩、肱三头肌松弛时,前臂向上转,引起曲肘动作;而当肱三头肌收缩、肱二头肌松弛时,前臂向下转,引起伸肘动作。
前臂是个费力杠杆,但是肽二头肌只要缩短一点就可以使手移动相当大的距离。
可见,费了力,但省了距离。
如图:
在人体中,骨在肌拉力作用下围绕关节轴转动,它的作用和杠杆相同,称为骨杠杆。
人体的骨杠杆运动有三种形式:
1.平衡杠杆:支点在力的作用点和重力作用点之间。
如颅进行的仰头和俯首运动。
2.省力杠杆:重力作用点在支点和力的作用点之间。
如行走时提起足跟的动作,这种杠杆可以克服较大的体重。
3.速度杠杆:力的作用点在重力作用点和支点之间。
如肘关节的活动,这种活动必须以较大的力才能克服较小的重力,但运动速度和范围很大。