运动生物力学_人体平衡知识分享.ppt

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1、人体平衡的生物力学一、基本概念（一）力与力系1．力是物体之间的相互作用。人体运动中的力主要是人体与地面、器械、流体的相互作用。2．力的三要素：大小、方向、作用点。力是矢量。3．力系：是反映作用于物体上的一组力。①汇交力系：作用线的延长线相交于一点的力系。②平行力系：作用线互相平行的力系。③平衡力系：在力系作用下，物体的运动状态不发生改变的力系。（二）约束、约束反力、主动力1、约束是指阻止物体自由移动的限制。这里涉及到自由体和非自由体。在离的作用下可任意方向移动的物体叫自由体，如：腾空运动的运动员。反之叫非自由体。实际中遇到大都是非自由体，物

2、体相互接触或相互联系而使该物体的移动受的限制，则称物体受到约束。2、约束反力是指作用于物体的力，其大小等于物体加在约束上的力方向与之相反。约束反力的方向总是同阻碍物体运动的方向相反。体育运动常见的约束种类①无摩擦的理想约束。②有摩擦的约束。③物体与接触面无直接接触，而是通过中间物体间接形成的约束。主动力是指与约束反力性质相反的力，它使物体运动或有运动的趋势，如物体所受的重力，人或器械对物体所施的推力、拉力等。（三）力的可传性原理力可沿其作用线任意移动，而不改变其对物体的效应。（四）力的平移定理1．力矩、力偶矩①力矩：是量度力对物体作用是产生

3、转动效果的物理量。②力偶：是指一对大小相等、方向相反的平行力。如司机的方向盘，拧开自来水，体操中的腹回环也近似力偶。力偶中的二力之和为零。③力偶矩：使物体发生转动的趋势的力偶产生的力矩。其方向判定方法同力矩。2．力的平移定理力可平行于自身移动到任意一点，但需增加一力偶，其力偶矩等于原力对于新作用点的力矩。举例：跑的受力分析讨论：弹力N促进身体向前旋转；摩擦力与空气阻力使身体向后旋转。增大或减小身体前倾角会有怎样的效果？（五）研究对象的受力分析1．具体步骤为：确定研究对象；画出受力图。2．方法：我们所研究的对象主要为人体，在人体上画出主动力（

4、重力及外加的力）和约束反力（所有外界物体与人体的接触作用。由于约束反力的方向不易判断，通常用约束反力的三个分量来代替，把未知的约束反力分解到直角坐标系中。3．举例：燕式平衡，单杠直臂悬垂，体操中‘旗’动作。二、力的合成与分解(一)合力与分力已知分力求合力叫力的合成，已知合力求分力叫力的分解。(二)力的合成方法1．平行四边形法则：同一点A作用的两个力F1和F2，以其作邻边画平行四边形，则平行四边形的对角线即代表这两个力的合力。2．投影法：矢量在任意轴上的投影等于矢量各分量在同一轴上投影的代数和。（三）力的分解三、力系的简化与平衡将作用于物体上

5、的力系用一个合力，另加相应的力矩来表示，这一过程称为力系的简化。（一）共点力系的简化与平衡（二）共面力系的简化与平衡（三）空间力系的简化与平衡人体整体平衡的生物力学条件和特点一、人体平衡的力学条件人体平衡的力学条件是人体所受的合外力为零和合外力矩为零。表达式为：∑F=0，∑M=0如：燕式平衡，单杠直臂悬垂。二、人体平衡的类型（一）人体重心的概念研究人体重心的意义：评定一个体育动作的质量，分析其技术特征和纠正错误动作等，都需要从人体重心的变化规律去分析，无论是动力性的动作还是静力性的姿势，探索其运动规律时，都离不开人体重心。2．概念：人体全部

6、环节所受重力的合力的作用点，就叫人体重心。3．特点：人体重心不象物体那样恒定在一个点上，不仅在一段时间内，要受肌肉和脂肪的增长或消退等因素的影响，即使在每仪瞬间，也要受呼吸，消化、血液循环等因素的影响，特别是在体育运动中，要受人体姿势变化的制约，随姿势的改变，有时甚至移出体外。例如；体操中的“桥”，背跃式跳高的过杆动作等。（二）人体平衡的分类1．根据支点相对重心位置分类：1）上支撑平衡：当人体处于平衡，且支撑点在人体重心的上方。如，体操中的各类悬垂动作。2）下支撑平衡：当人体处于平衡，且支撑点在人体重心的下方。下支撑平衡在体育动作中最为常见

7、，如站立，自由体操和平衡木的平衡动作以及田径、武术等。3）混合支撑平衡：是一种多支撑点的平衡状态，这时有的支撑点在人体重心上方，有的支撑点在人体重心下方。如肋木侧身平衡。2．根据平衡的稳度分类①稳定平衡②不稳定平衡③随遇平衡④有限度的稳定平衡三、人体平衡的稳定性（一）概念：人体平衡的稳定性是人体处于有限稳定平衡状态时，抵抗各种破坏平衡的作用而保持平衡的能力。（二）影响平衡稳定性的力学因素1．支撑面2．重心高度稳定角：重力作用线同重心与支撑面相应边界的连线之间的夹角。稳定角越大，稳定性越好；稳定角越小，稳定性越差；稳定角为零，人体处于临界状态

8、。如蹲距式起跑‘预备’中运动员尽可能将重心抬高并前移，以减小前进方向的稳定角，以便快速破坏平衡。3．体重该系数表明了物体依靠重力抵抗翻到作用的能力。K＞1，平衡不破坏；K=1，临