人体运动的生物力学分析ppt课件.ppt

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1、第三章人体运动的生物力学分析(1)1（一）平衡中的基本力学概念1.平衡——物体的运动状态不变。它包括静止和匀速直线运动。包括静态平衡和动态平衡。2.力作用的效果:运动状态发生变化或形状发生改变。力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应或运动效应；力使物体形状发生改变的效应称为力的内效应或变形效应。一、运动中的平衡与姿势控制23.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

2、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。3平衡的力学条件：对刚体上任意一点4—————————————————公理一二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。此公理提供了一种最简单的平衡力系。对于刚体此条件是充要条件，但对变形体只是必要条件而不是充分条件。AB（二）平衡中的力学公理5———————————————————公理二加减平衡力系公理在作

3、用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。该公理是力系简化的理论依据。AB6———————————————————推论一力的可传性原理作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的作用。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。AAB7———————————————————公理三力的平行四边形法则作用于物体某一点的两个力的合力，亦作用于同一点上，其大小和方向可由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来确定。即：A它是力系简化的基础。8—————————————

4、——————推论二三力平衡汇交定理当刚体受三个力作用而平衡时，若其中任何两力的作用线相交于一点，则其余一力的作用线亦必交于同一点，且三力的作用线在同一平面内。说明不平行三力平衡的必要条件。即：三力平衡必汇交。三力汇交不一定平衡。9———————————————————公理四作用与反作用公理两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。它是受力分析必需遵循的原则。10———————————————————公理五刚化原理当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把该物体变成刚体，则平衡状态保持不

5、变。它建立了刚体力学与变形体力学的联系。11力可平行于自身移动到任意一点，但需增加一个力偶，其力偶矩等于原力对新作用点的力矩。如所示。物体在点A受一个力F，若在任一点B加上一对平衡力和，并使3个力的大小相等，作用线互相平行，则和正好构成一对力偶，它对物体只起转动作用。因此，作用于点A的力可用作用于点B的力和力偶矩M来代替。推论三力的平移定理———————————————————121.自由体——可以在空间作任意运动的物体。2.非自由体——由于受到周围物体的限制（或阻碍）而不能作任意运动的物体。3.约束——事先对物体的运动所加的限制条件。4.约束反

6、力——约束作用于非自由体的力。（简称：约束力或反力）除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力，称为主动力。约束力是由主动力引起的，故它是一种被动力。（三）平衡中的约束与约束反力13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。（四）平衡中的受力分析143.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

7、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。15重力弹力摩擦力阻力弹力重力阻力摩擦力跑的受力分析1617（五）人体平衡中重心的概念人体重心是人体各环节受重力的集中点（COG）。而人体质心则是质量的中心（COM）。人体重心变化的主要因素是身体姿势的改变。18原理：力矩合成原理公式中：X

8、,Y分别为总重心的横、纵坐标Pi为环节相对重量xi,yi为环节质心的横、纵坐标在相片上测量人体重心的原理和方法19环节相对重量和半径系数