运动生物力学(课堂PPT)

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(4)剪切 剪切载荷作用时，载荷施加方向与骨外表平行或垂直，
且在骨内部产生剪切应力和剪应变。骨剪切载荷时其内部 发生角变形。通过对骨进展剪切实验的结果说明，骨密质 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。
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2、物理化学属性的影响
〔1〕骨具有两种最根本的物理属性。 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 无机物那么使骨坚硬而脆，它能提高骨的强度。骨内的
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青年和老年骨的极限强度相似，但老年骨试样仅能耐 受青年骨试样的应变的一半，说明老年骨的延展性低 于青年骨，破坏时能量贮存亦少。因此，人们常说老 年人的骨脆，也即是说老年人的骨骼变形能力差。
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三、骨疲劳 人在不断运动的过程中，骨会反复受力，当这种反复
作用的力超过某一生理限度时会使骨组织受到损伤，这种 循环载荷下造成骨的损伤为疲劳性损伤。所有物质，其载 荷和重复作用的关系都能作成一条疲劳曲线(图2—15)。 有些物质(如某些金属)， 它们的疲劳曲线是渐近的，这 说明如果载荷保持低于某一水平的话，不管重复的次数多 少，此物质将仍保持完好，对于实验中的骨，曲线不是渐 近的，因为骨在经受低载荷重复作用时，可产生疲劳性微 骨折。
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，较 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。

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（四）平衡中的受力分析
解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体， 即确定研究对象；然后考查和分析它的受力情况，这 个过程称为进行受力分析。
1.分离体——把研究对象解除约束，从周围物体中 分离出来，画出简图。
2.受力图——将分离体所受的主动力和约束反力以 力矢表示在分离体上所得到的图形。
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3.刚体——在任何情况下形状和大小始终不变的物 体。
刚体内任意两点的距离始终保持不变。刚体是一个 理想化的力学模型。
4.力系——作用于物体上的若干个力 ❖若两力系对同一物体作用效果相同——等效力系； ❖一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程——力 系的简化。 ❖若一个力系可用一个力等效替换，则该力叫合力；力 系中的各力叫分力。 ❖若作用于物体上的力系使物体保持平衡，则该力系称 为平衡力系。此时力系所满足的条件称平衡条件。
推
作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而
论
不改变该力对刚体的作用。
一
力
的
F
F
B
可
A
A
传
性 原 理
作用于刚体上的力的三要素为：大小、方向、 作用线。
作用于刚体上的力是：滑动矢量。
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公
理
作用于物体某一点的两个力的合力，亦作用于
三 同一点上，其大小和方向可由这两个力为邻边所构
3.受力分析的步骤
确定研究对象，取分离体； 先画主动力，明确研究对象所受周围的约束，进一步 明确约束类型，什么约束画什么约束反力。 必要时需用二力平衡共线、三力平衡汇交等条件确定 某些反力的指向或作用线的方位。
注意：（1）受力图只画研究对象的简图和所受的全部 力；（2）每画一力都要有依据，不多不漏；（3）不要 画错力的方向，反力要和约束性质相符，物体间的相互 约束力要符合作用与反作用公理。

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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。
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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。
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（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。
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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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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／g.cm-2 沿纵轴的最高张力强度／ N.cm-2 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／ N .cm-2 钢 7.8 41571.6 41552 34398 — 骨 1.87～1.97 9114 ～ 11 760 11858 ～ 20 580 11662 4949 花岗石 洋松 2.6 0.63 490 632.1 13 230 4 155.2 1381.8 1 038.8 — —

牛顿第二定律中的物体是被当作质点。在体 育运动中对人体进展研讨时，也不例外，在处置 多环节衔接体的动力学问题时，要用“隔离物体 法〞，也就是把物体分割成多个可视为质点的物 体，以便对每一质点直接运用牛顿第二定律。
牛顿第二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方 向永远与外力的方向一致。
假设物体同时遭到假设干个外力的作用，那么物体的加速度就 由这些外力的合力产生，其方向与合外力的方向一致。
③ 人体运动中所遭到的外力
a. 重力
大小与方向：G mg g=9.8m/s/s
，方向：指向地球心。
重力与分量的关系；分量与质量和区别。
b. 摩擦力 概念，和特性。 b1.静摩擦力和最大静摩擦力
fm mN
b2.滑动摩擦力
fk kN
c. 弹性力 概念：由物体发生形变产生的力。 弹性力的胡克定律： Fe KX
掌握物体受力的分析方法
确定受力分析对象，取出隔离体 确定场力〔重力、电磁场力等〕 确定一切外力：动力，阻力〔摩擦力、
空气阻力等〕，接触力等。 画受力分析图
c b
d a
跑 的 人 体 受 力 分 析
1. 牛顿第三运动定律及其运用 假设物体A对物体B作用一力FAB，那么物体B同时以力
FBA反作用物体A，两力的大小相等，方向相反，并在同不断 线—上。即：
② 冲量〔矢量性〕 单位：牛顿.秒〔N. s〕
I Ft
冲量的几何含义：
S=F*t
F S
t
2. 动量定理
物体在运动过程中，在某段时间内动量的 改动，等于所受所受合外力在这段时间内的冲 量。即：
KI
F tm t v v0
动量定理的矢量性。 例题：P73
3、动量定理在体育运动中的运用