运动中的生物力学分析

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1、运动中的生物力学分析授课时间2007年6月19日9:30－12:00授课地点：南加利福尼亚大学授课专家GuillermoJ.Noffal博士,CSCSGuillermoJ.Noffal博士在进行生物力学分析的演示一、生物力学分析（一）生物力学分析的几个问题1、室内拍摄分析和室外拍摄分析的比较室外：优点是拍摄得到的图象是在自然状况下进行的运动，所以动作分析的结果更为可靠。缺点是必须手工对拍摄数据进行处理，工作量很大。例如网球发球进行拍摄和分析，需要4个摄像机，拍摄频率为250hz，速度为250帧/秒

2、，如果人工点点和处理，数据非常庞大，工作量也非常庞大。室内：优点是可以控制摄像的环境及运动员动作。2、摄像机数量完全取决于运动的本身。动作旋转（内旋、外旋）越多，则需要越多的摄像机。3、摄像速度1取决于所拍摄的动作的速度。动作速度越快，则需要拍摄速度越快的摄像机。例如网球发球速度很快，就需要高速摄像机。4、标记在室内拍摄时，可以采用主动的拍摄标记；而在室外拍摄时，则只能采用被动的拍摄标记。5、技术动作的运动学分析-kinematics技术动作的角度和速度分析。6、技术动作的动力学分析-kineti

3、cs技术动作的力量分析。为什么说动力学重要性呢？一个重要的原因是，如果我们通过动力学分析知道各个关节在运动中的力量大小，我们就可以判断机体是否能够承受这样的力量负荷。还可以了解不同的动作对不同的关节产生的不同影响。（二）室内生物力学分析的研究与应用1、核心力量训练对投球速度的影响实践中理疗师发现许多年轻运动员试图通过发展上肢力量而不是核心力量来提高投球的速度，结果导致肩关节受伤。Guillermo教授研制出一种特殊的装置，能够将肘关节固定住。将运动员肘关节固定住后，进行投球练习。一开始运动员扔出去

4、的球几乎都是垂直掉在地板上，没有速度。经过4-6周的训练，投球速度明显增加。理疗师发现经过训练后，这些伤病运动员能够更好地控制和使用躯干和下肢的力量。所以，核心力量训练可以提高投球的速度。另一项研究中，研究对象为16名大学的棒球运动员，采用8台摄像机进行拍摄和分析。经过4周核心力量训练后，运动员前后投球速度发生显著变化，由76.3英里/小时上升到78.9英里/小时。投球速度增加并非躯干转体速度增加所致，而有可能是下肢力量的使用或者投球点掌握得更好。2、其他一些研究内容包括对一些运动器械有效性的评价

5、和研究，例如利用二维技术和三维技术分析结合肌电分析（EMG）对跑步机跑步性能的分析研究。研究表明第一代的跑步机与行走时各关节点的轨迹有较大的差异。这些研究为改进健身器材的设计提供了依据。2改进前设备改进以后的设备（三）室外生物力学分析的研究与应用如棒球击球角度如何决定球出去角度的研究，投球手投球时肘关节的受力分析，投球手投球出手时手的动作分析，网球发球时肩关节和肘关节的受力分析等等。二、肩关节周运动的研究肌肉在收缩（向心收缩）时会产生力量，在拉伸（离心收缩）时同样会产生力量，而且拉伸（离心收缩）时

6、产生的力量往往大于收缩时产生的力量。但是离心收缩时引起的肌肉酸疼是这种收缩方式最不利的地方。人体在做减速的时候，经常在进行离心收缩，如跑动中脚着地的时候，就是通过腓肠肌离心收缩来减速的。发球、投球、击球都需要肩关节快速内旋内收，肩关节周围许多大肌肉来支持这些动作。投球、击球之后，肩关节许多肌肉需要做离心收缩来降低上肢速度，比如肩袖内两块负责外旋外收肌肉作离心收缩来减速。Sits：肩袖周围相关4块肌肉，it负责内收外旋减速，ss负责内收内旋加速。肩关节运动特征在做击球、投球等练习时，需要了解负责这些

7、动作的肌肉运动的特征。通过生物力学分析，我们可以测量运动中所需的速度。在掌握运动中的速度后，就可以针对速度需求来设计训练计划来帮助运动员进行训练。设计的计划必须与实际动作很接近，并以接近的速度来训练。3常见动作中上肢外旋的角度外旋角度动作50°网球发球(Kibler&Chandler,1994)60°网球发球(Noffaletal.,1995)74°四分卫大力传球(Rash&Shapiro,1995)75°棒球投球(Fleisigetal.,1995)80°棒球投球(Feltner&Dapena,

8、1986)常见动作中上肢内旋的角度范围角度范围动作120°-180°棒球投球(Lee,1995)80°网球发球(Kibler&Chandler,1994)75°网球发球(Noffaletal.,1995)内旋收缩的速度非常快，因此其收缩所用时间也非常快，如投手投球动作内旋收缩只需30毫秒(Dillmanetal.,1993)，网球发球内旋收缩只需51毫秒(Noffaletal.,1995)。虽然网球运动员发球、棒球投手投球、橄榄球四分卫传球和水球运动员罚球时肩关节的外旋位置都相似，