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运动生物力学 ppt课件

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《简明运动生物力学》课件3-2人体运动的惯性参数

《简明运动生物力学》课件3-2人体运动的惯性参数

➢ 转动惯量只决定于物体的质量、质量分 布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动
状态（如角速度的大小）无关。
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人体转动惯量的特点：可变性
二、人体质心（重心）和环节质心（重心）
n
r R I
mi
2m
i
2
i 1
R
I m
影响转动惯量大小的因素
➢ 质量
I
n
i 1
mi
r
2 i
m
R2
➢ 当转轴不发生改变时，并且物体 的质心距转动轴的距离不发生改
变时，物体的质量与转动惯量成
正比，即物体质量越大，其转动
惯量越大；反之，物体质量越小， 其转动惯量越小。
影响转动惯量大小的因素
I
n
mi
• （一）人体环节的划分 • 两种： • 一种是以人体的结构功能为依据，分割环
节的切面通过关节转动中心，并以关节中 心间的连线作为环节的长度。 • 一种是以人体体表骨性标志点作为划分环 节的参考标志，并以此确定环节长度。
• （二）环节质心（重心） • （三）人体质心（重心）
人体总质心位置
保持基本立姿的人体，其质心位置大约位于第二骶椎所在的水平面上。
第二节 人体运动的惯性参数
• 人体惯性参数是指人体整体及环节质量、 质心位置、转动惯量以及转动半径。
• 一、质量与转动惯量
• 1．质量：指物体含有物质的多少，它是量 度平动物体惯性大小的物理量。
• 2．重量：重量即重力的大小，物体由于地 球的吸引而受到的力叫重力。G=mg

生物力学原理PPT课件

生物力学原理PPT课件

Cartesian coordinate system
Utilizes coordinates for locating a point on a plane by identifying the distance of the point from each of two intersecting lines or ，in space，by the distance from each of three planes or， in space， by the distance from each of three planes intersecting at a point。 2D system，3Dsystem
几个基本概念
机体重量（Body weight） 地面反作用力（Ground reaction force） 空气阻力（Air resistance） 肌力（Muscle force ） 关节反作用力（Joint reaction force ）
关节反作用力 （Joint reaction force，JRF ）
Relative reference frame describes the position of one limb segment with respect to an adjacent segment。A measurement is made by comparing motion between an anatomic landmark or coordinates of one segment with an anatomic landmark or coordinates of a second segment 。
生物力学原理
为什么要学习生物力学分析

《运动生物力学概论》课件

《运动生物力学概论》课件
球类运动中的传球、射门、控球等技术需要 运用运动生物力学原理，以提高球的准确性 和力量。
详细描述
在足球、篮球、网球等球类运动中，传球、 射门、控球等技术的准确性和力量对比赛结 果有着重要影响。通过运用运动生物力学原 理，运动员可以优化技术动作，提高球的准 确性和力量，从而提升比赛表现。
04
运动生物力学的研究方 法与技术
运动生物力学的未来发展方向
高精度测量技术的发展
随着科技的发展，未来将有更精确的测量设备和方法，以更深入地 探索运动中的生物力学机制。
多学科交叉融合
运动生物力学将与生理学、心理学、材料科学等多学科进一步交叉 融合，为运动训练和损伤预防提供更全面的理论支持。
个性化训练的重视
随着对个体差异认识的加深，运动生物力学将在个性化训练方案制 定中发挥更大的作用，提高训练效果和预防运动损伤。
人体运动的动力学与静力学
01
人体运动的动力学与静力学是 运动生物力学的重要组成部分 ，它们涉及到人体运动的力学 特性和机制。
02
动力学研究人体运动中的力、 力矩和加速度等物理量之间的 关系，以及这些关系对人体运 动的影响。
03
静力学研究人体在静止状态下 的受力情况和平衡状态，以及 这些状态对人体姿势和稳定性 的影响。
02
运动生物力学的核心概 念
运动生物力学的基本原理
运动生物力学是一门研究生物体运动规律和运 动机制的科学，它涉及到生物学、物理学、化 学等多个学科领域。
运动生物力学的基本原理包括牛顿第三定律、 动量守恒定律、能量守恒定律等物理学原理， 以及骨骼、肌肉、关节等生物学原理。
这些原理在运动生物力学中发挥着重要的作用 ，为研究人体运动提供了理论基础。
详细描述

运动生物力学(第三版)精品PPT课件

运动生物力学(第三版)精品PPT课件
波法
第三节 动力学(kinetics)参数
一、动力学参数 （一）力 * 力的三要素：大小、方向、作用点
α
1. 人体内力与外力 内力：人体内部各部分相互作用的力 例如：肌肉力，关节约束反作用力 外力：来自外界作用于人体的力
内力和外力是相对的（可以相互转化） 2. 人体受力特点
集中力（集中在一点上） 正心力（穿过质心） 分布力（分布在一个面上） 偏心力(离质心有一段距离)
1396408574086186762xhshanjnyahoocomcnxhshansdnueducn绪论一运动生物力学概念运动广义自然界各种物质存在的形式固有属性狭义物质的机械运动运动生物力学中的运动运动动作或体育动作第一章第一节生物学研究物体生命现象规律的科学1生物体形态结构功能及其统一2生物体内部之间的相互作用局部和整体的统一3生物体与外界环境之间的相互作用本课程中的生物一般指活的人体也有动物第一章第一节力学物体机械运动规律的科学时空生物力学力学与生物学交叉渗透融合而形成的一门边缘学科运动生物力学研究人体运动力学规律的科学它是体育科学的重要组成部分第一章第一节特点1应用性力学原理应用于生物体2交叉性人体解剖生理学等交叉3新兴性历史短但快速发展分类1人类工程学人枪
1）惯性参照系：相对于地球静止或匀速直线运 动
2）非惯性参照系：相对于地球做变速运动
2 坐标系：设置在参照系上的数轴
1）一维——百米；50米游泳
2）二维——跳远
0
3）三维——跳高；铁饼等
y
P(x,y)
z
P(x) x
P(x,y,z)
0
0
x
y
x
(三）运动学参数的瞬时性特征
1. 瞬时速度与平均速度 （1） 平均速度 V=s/ t，例如100米跑12秒 （2）瞬时速度 V=lim (s/ t)

《简明运动生物力学》课件5-5人体运动的流体力学分析

《简明运动生物力学》课件5-5人体运动的流体力学分析
• 其他称呼：神奇泳衣、SPEEDO泳衣，LZRRacer泳衣、快皮
• 泳者在水中遇到的阻力，与水的密度、泳者的正面面积、摩擦 系数及泳者速度的平方成正比，因此减少正面面积和摩擦系数 是设计低阻力泳的关键。
• 鲨鱼皮泳衣它的核心技术在于模 仿鲨鱼的皮肤，鲨鱼皮肤表面粗 糙的V形皱褶可以大大减少水流 的摩擦力，使身体周围的水流更 高效地流过，鲨鱼得以快速游动 。该泳衣的超伸展纤维表面便是 完全仿造鲨鱼皮肤表面制成的。 此外，这款泳衣还充分融合了仿 生学原理：在接缝处模仿人类的 肌腱，为运动员向后划水时提供 动力；在布料上模仿人类的皮肤 ，富有弹性。
• 根据总阻力计算公式可得出
• 风洞试验中，运动员在飞行中所受到的空气阻力（如表）
空中 姿势
a
b
c
d
e
f
c´ d´ e´ f´
空气 阻力
11.8
11.9
12.1
15.1
19.5
19.9
17.3
19.1
23.5
26.2
•
注：被测试者为男性，身高1.70米，体重70千克，阻力单位为牛顿。
•结论：滑雪杖置于胸前且躯干紧贴大腿阻力最小。
• （一）流线形和水感
• 1、流线形：保持流线形的身体 姿势是减小游泳阻力的重要途径 之一。保持流线形，就是保证流 线能够平稳地流过身体而不发生 紊乱，防止紊流（湍流）出现。
• 2、水感：水感是一种重要的能 力。较好的水感就是熟悉水的流 动。有水感的选手会知道如何用 手掌抓水、推水，并让身体以最 小的阻力，像鱼一样地在水中向 前游进。
第四节 人体运动的流体力学分析
人体运动的流体力学分析
一、人体在流体中运动的阻力
• （一）流动阻力的性质

《简明运动生物力学》课件3-3运动学参数

《简明运动生物力学》课件3-3运动学参数
• 通常用的直角坐标系，分为一维坐标系、 二维坐标系和三维坐标系。
二、人体运动的运动学参数
人体运动的运动学是对人体运动的定量 描述，研究人体在空间的几何位置随 时间而变化的规律性。 空间和时间是运动着的人体存在的 根本条件。 包括：时间参数、空间参数、时空 参数
1、时间参数
1.时刻
时刻是人体或器械空间位置的时间量度，是时间上 的一个点，它用于运动的开始、结束和运动过程中许 多重要位相的瞬时。
3.角速度：指人体在单位时间内转过的角度。 4.加速度：指单位时间内人体运动速度的变化量，是
描述人体运动速度变化快慢的物理量。
5.角加速度：表示人体转动时角速度变化的快慢。
β=（ω2-ω1）/（ t2-t1 ）
5．绝对速度、相对速度和牵连速度
• 把研究对象相对于惯性参考
系的速度称为绝对速度；
• 把研究对象相对于非惯性参
例如，100m从起点跑到终点，其位移大小与路程大小 是相等的。
• 2．曲线运动的路程和位移
在曲线运动中，位移数值的大小并不等于 路程数值的大小，一般小于路程。
例如：从起点绕400m田径场内跑一圈，经过的路程 为400m，而位移则等于零。跑200m内道时，路程为 200m，位移则为112.13m。位移是矢量，按三角形法则 或平行四边形法则合成
考系的速度称为相对速度；
• 把非惯性参考系相对于惯性
参考系的速度称为牵连速 度。
• 三者的关系为：绝对速度＝相对 速度＋牵连速度。
篮球行进间三步上篮
2.时间
时间是运动结束时刻与开始时刻之差值，运动持续
时间是运动始末两个时刻之间的时间间隔。
3.频率
是动作重复性的度量，频率就是单位时间内重复进 行的动作次数。频率跟动作持续时间成反比。

最新7、第四章 运动生物力学原理鞭打动作幻灯片课件

最新7、第四章 运动生物力学原理鞭打动作幻灯片课件
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规则学习的方式
(一) 规则的发现学习方式(例-规教学法)
实验
A组
B组
1=1⒉
1+3=2 ⒉
1+3=2 ⒉
1+3+5=3 ⒉
1+3+5=4 ⒉
1+3+5+7+9=5 ⒉
1+3+5+7+9=5 ⒉ 1+3+5+7+9+11=6 ⒉
要求发现1+3+7+……..+99的和,A组学生多数 能发现,B组无人能发现.
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2.下位学习：
又称类属学习，是指将概括程度或 包含程度较低的新概念或命题归属到 认知结构中已有的、概括程度或包含 程度更高的适当概念或命题之下的学 习，从而获得新概念或新命题的意义。 如：
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◆ 已知“平行四边形”这一概念，那么 就可以通过“菱形是四条边相等的平 行四边形”，这一命题来界说菱形。 在这种情况下，通过对“平行四边形” 的限定，产生了“菱形”这一概念。 这就是说通过学习和掌握新概念，让 学生将其归属到更高一级的概念或命 题之下，即下位学习。
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（二）规则的接受学习方式 （规-例教学法）
1.比如初中平面几何中，当学生掌握圆周角概念、 圆周角定律和弦切角概念以后，学生可以通过从 规则到例子的学习，迅速习得弦切角定理。
2.随着学生年龄的增长和年级的升高，”规—例法 “的教学应用的范围越来越广。
3.比较适合高级规则的学习
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规则学习的习得与运用
（1）给予丰富例证 （2）展示正反例证 （3）联系已学过知识 （4）让学生运用规则
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பைடு நூலகம்
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康复治疗学精品课程系列之
运动生物力学 Sport Biomechanics
Dept of Rehab Therapeutics of Nanjing Medical University
基本概念
• 力（force）：是一种作用，它能改变受力 物体的静止或运动状态。
• 力学（Mechanics）：对力进行广泛综合研 究的学科。
表示；结构的刚度用弹性区的曲
线斜率来表示。
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应力应变曲线
• 在标准情况下进行 试验，可以确定单 位面积所加载荷大 小和以原长来表示 的变形量，从而可 以绘出一条曲线， 称为应力应变曲线。
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• 把一个骨组织的标 准试样装在试验卡 具上，加载直至断 裂，可以获得骨的 应力和应变值，应 力应变曲线可说明 变形结果。应力应 变曲线的分区与载 荷变形曲线相似。
23
应力应变
• 应变有两种类型： • 线应变，它是长度的改变，是与以结构原
长相除后的变形量（伸长或缩短），以百 分比表示，如cm/cm。
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24
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• 剪应变是某一结构在承受载荷下所发生的 角 改 变 ， 以 弧 度 (rad) 表 示 （ 1 弧 度 约 等 于 57.3°）。
• 生物力学（Biomechanics）：当力作用于 人体和其他生物体上并加以研究的学科。
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2
作用于人体的力
• 外力 主要有： – 重力（gravitational force）
• 是地球对其附近物体吸引的力，是人体保 持直立姿势及活动时必须克服的负荷。
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3
3%
• 作用于人 体运动器 官各节段 重力占体 重的百分 比为
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应力应变
• 应力是结构内某一平面上响应外部施加的 载荷而产生的单位面积的负荷（即力在截 面上各点的分布情况和密集程度），以单 位面积所受的力来表示。表示骨试样应力 测量的最常用单位是每平方米牛顿。
• 应变是结构在载荷下某一点上发生的变形。
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2020/7/13
10
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作用于人体的力
• 内力 主要有：
– 肌肉收缩时产生的力 • 这种力通过骨的附 着点，根据力偶 （force couple）、 力矩（forgue）、 分力、合力等力学 规律和杠杆原理产 生相应的运动和/ 或维持人体姿势。
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内力
– 各组织器官间的被动阻力 – 各内脏器官间的摩擦力 – 内脏器官和固定装置间的阻力
3% 1%
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5%
43% 2%
12% 2%
4
外力
• 支撑反作用力
– 静力支撑反作用 力 ：在静止状态
下，地面或器械
通过支撑点作用 于人体的对重力
G
的反作用力，其
N
大小与重力相同， 方向相反 。
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5
外力
– 动力支撑反作用力 ：人体做加速度运动时 所受的支撑反作用力，除上述力外还要加上 与加速度运动力大小和方向相反的反作用 力。
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外力
• 器械的其他阻力
– 肢体推动运动器械进 行锻炼时，除要克服 器械重力外，还需要 克服器械的惯性力、 摩擦力或弹力所产生 的阻力，其大小与肢 体推力相等，方向相 反。
9
外力
• 各种外力经常被用来作为运动训练的负荷， 这种负荷要求肢体运动的方向和力量与之 相适应，从而选择投入工作的肌群及其收 缩强度，这是肌力训练的方法学基础。
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骨组织的生物力学
• 骨骼系统的作用是保
护内脏器官并为肌肉
提供坚强的动力联系
和附着点，以利于肌
肉收缩和身体运动。
骨具有实现该目的所
需的力学性能。除此
之外，骨具有自我修
复的能力，并能根据
力学的需要改变其性
能和外形 。2020/7/1314骨对其承受的力具有适应能力
• 持久运动后，承 受最大应力的骨 骼可产生相应的 改变——骨皮质 增厚，骨密度增 加，骨粗隆增大 等
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6
外力
• 摩擦力
– 是指人体或肢体在 地面或器械上滑动 时所受到的摩擦阻 力。其大小因人体 或肢体重量及地面 或器械表面质地而 异，其方向与运动 方向相反。
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7
外力
• 流体作用力
– 人体在流体中运动时所承受的流体阻力， 称流体作用力。其大小与运动速度、流 体密度成正比，故在水中运动所受到的 阻力较空气中大。但因流体的浮力抵消 了大部分重力，故人体在水中运动比较 省力。
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• 而肢体在废用后 则可发现——骨 皮质变薄、骨密
度减少，骨粗隆 减小。
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骨的力学性能
• 强度和刚度是骨的重要的力学性能，在做载荷 试验时能够很好的了解这些性能。
• 强度：是一个生物材料（如骨骼）抵抗破坏的 能力。
• 刚度：是一个生物材料（如骨骼）抵抗变形的 能力。
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弹性模量
• 材料的刚度以弹性区内的曲线斜率来表示， 刚度值可以由弹性区内任何一点的应力除 以此点的应变取得，亦即载荷变形曲线上 弹性范围内任意一点的应力对应变的比值， 此值称为弹性模量(modulus of elasticity) （也称杨氏模量，Young's modulus）。能 量储存显示的强度用整个曲线下面积表示。
形；若继续加载，材料的最外层
纤维就开始在某些点“屈服”。
若继续加载，超过此屈服点(yield
point) ， 则 进 入 该 曲 线 的 非 弹 性
区，将出现永久变形。若在非弹
性区再继续加载，则可以达到结
构的极限断裂点。在曲线上，由
载荷和变形显示的强度，用极限
断裂点表示；由能量储存显示的
强度，用整个曲线下面积大小来
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决定结构强度的三个参数
• ① 结构断裂前所能承受的载荷； • ② 断裂前所能承受的变形； • ③ 断裂前所储存的能量。
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骨的力学性能
• 图示出某一塑性材料假定的加载
荷的变形曲线。当在材料的弹性
区内加载，并随之卸负时，结构
恢复原来形状，即不产生永久变
• 如胃肠蠕动与腹膜、肠系膜、大血管间的阻 力，食管蠕动与纵膈间的阻力等。
– 血液淋巴液在管道内流动时产生的流体阻力， 在分流时产生的湍流等。
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内力
• 各种内力总是相互适应，以维持最佳活动， 同时也不断和外力相抗衡以适应人体生活 的需要。例如为克服重力对血液流动的影 响，有时需要肌肉收缩来帮助血流循环。