肌肉力学特性.pptx

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1、肌肉力学特性肌肉力学特性肌肉（骨骼肌）是人体运动系统重要的组成部分，是人体运动的动力来源。可以说肌肉在生物力学研究中是最具吸引力、最有挑战性的研究领域。肌肉的力学性质十分复杂，它跟组成肌肉各种成份的力学特性有关。肌肉力学特性对肌肉特性的研究早在一百年前就有。除了从解剖、生理和生化的角度研究肌肉的结构、功能、代谢以及肌肉的神经控制以外，对肌肉生物力学特性的研究越来越得到重视。由于肌肉的力学特性比较复杂，研究方法、实验条件的不同得到的结果也不尽相同，尤其在活体条件下，涉及到影响肌肉特性的研究就更为困难，它在神经冲动、体液循环及疲劳等影响下所具有的变异性较大，因而研究肌肉的生物力

2、学特性是极其复杂的任务复习：肌纤维组成小肌束--大肌束--由大的肌束合并形成整块肌肉。在肌肉和肌束外有结缔组织包绕（肌纤维膜、肌束膜等），肌肉两端还有肌腱附着有骨骼上，肌肉收缩时则产生运动。对肌肉结构与功能的研究大大促进了肌肉生物力学特性的研究。包括肌纤维的组成及其结构，红白肌纤维的比例等都已经证实与相关运动能力有关肌肉的结构肌纤维的显微结构当前普遍接受的肌肉收缩和力产生的机制是微丝滑动理论与横桥理论的结合。一、离体肌肉生物力学特性肌肉结构力学模型由三个部分组成，称为肌肉的三元素模型：1收缩元：它代表肌节中的肌动蛋白微丝和肌球蛋白微丝。兴奋时可产生张力，称主动张力。其张力与

3、它们的横桥数目有关2并联弹性元：代表肌束膜及肌纤维等结缔组织，即包绕肌肉的结缔组织。表现松弛状态下肌肉的力学性质3串联弹性元：代表肌纤维的固有弹性。肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维、横桥、Z盘以及结缔组织的固有弹性。肌肉结构力学模型2肌肉结构力学模型性质1）肌肉张力---长度特性2)肌肉收缩力速度特性肌肉张力---长度特性（1）收缩元张力-长度曲线收缩元的张力随长度而变化，表现最大张力的长度称肌肉静息长度问题：为什么大于或小于静息长度肌肉张力均要小？肌节长度与等长张力关系（Gordon1966）不同项目运动员间肌肉长度特性活体肌肉的不同特性专项动作的肌肉收缩条件根据肌肉结构力学模型

4、，肌肉力的构成是收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC）叠加的结果。肌肉的平衡长度是指肌肉被动张力为零时,肌肉所能达到的最大长度并联弹性元代表结缔组织中的弹性纤维，当受拉时产生弹力，由于肌肉是粘弹性体，被动张力与长度呈非线性的关系。（2）并联弹性元被动张力--长度曲线被动张力:是指肌肉工作时并联弹性成分的张力。stacklength根据肌肉力学模型推断，在体肌活动时，其主动张力与被动张力同时存在，因此在体肌肉张力是主动张力与被动张力之和。称为肌肉的总张力--长度曲线下肢一般是羽状肌如A;上肢肌如缝匠肌B（3）肌肉总张力长度曲线肌肉平衡长度对肌肉总张力影响较

5、大，如果肌肉结构中结缔组织较多，则肌肉拉伸时，并联弹性元的被动张力能较早出现，对肌肉总张力贡献较大肌肉的这种张力关系及最佳的初长度的发现，在体育运动中有重要作用，一般为使肌肉发挥出更大的力量和速度，可通过该肌肉的放松和对抗肌的先主动收缩，使主动肌肉在收缩前适当拉长。另外，由于肌肉肌腱能发挥更大的弹性能，要尽量利用肌肉退让收缩储存的弹性能。跳跃，投掷举例投掷标枪时手的后撤动作（3）体育运动中运用2、肌肉力（F）—速度（V）关系1938年Hill的经典工作奠定了肌肉力学基础，他按照热力学定律建立了反映肌肉收缩力－速度特性的Hill方程：方程中F0为肌肉挛缩时的张力，F为松开肌肉

6、一端后肌肉的张力，V为肌肉缩短速度，a为肌肉张力单位常量，b为肌肉收缩速度单位常量。Hill方程所描述出肌肉的F—V关系与实测结果具有较好的一致性（图3-5）。图3-5挛缩蛙缝匠肌快速释放实测肌肉F-V曲线与Hill方程比较（Hill1938）2、肌肉力（F）—速度（V）关系在一定的范围内，肌肉收缩产生的张力和速度大致呈反比关系；当后负荷增加到某一数值时，张力可达到最大，但收缩速度为零，肌肉只能作等长收缩；当后负荷为零时，张力在理论上为零，肌肉收缩速度达到最大。肌肉收缩的张力-速度关系提示，要获得收缩的较大速度，负荷必须相应减少；要克服较大阻力，即产生较大的张力，收缩速度必

7、须缓慢。向心收缩：肌肉收缩时肌肉缩短离心收缩（退让式收缩）：肌肉张力小于外部助力时的收缩等长收缩：肌肉收缩时长度不变肌张力与肌肉向心收缩速度的关系肌张力与肌肉离心收缩速度的关系实验表明：一般来讲，离心收缩力>等长收缩力>向心收缩力P2011肌张力与肌肉收缩速度的关系肌肉力量增长后的收缩速度变化二、在体肌肉收缩的生物力学1、 肌肉的激活状态在神经脉冲影响下，肌肉的收缩成分出现激活状态。把肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的变化称为肌肉的激活状态。我们把肌肉从肌肉激活到肌肉产生收缩的时间叫肌肉收缩的潜伏期。在体肌肉收缩生物力