第四章 人体运动的静力学9

1、 第四章第四章 人体平衡的生物力学人体平衡的生物力学 人体静力学是研究人体在外力作用下处于平衡状态下的性质和行为的力学分支。 它是主要讨论人体在完成静力性动作，即处于相对静止的姿势（或称平衡状态）时的受力情况，以及获得和维持平衡的力学条件。一一. 力的概念力的概念 1力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力的三要素力的三要素：大小、方向、作用点。力是矢量。 二二 力的相互作用形式力的相互作用形式弹性力举例弹力弹力支持力支持力重力重力弹力弹力重力重力向心力图示 做圆周运动做圆周运动 人体受到人体受到的向心力的向心力l 流体作用力流体作用力体育运动中

2、常见外力图示 重力重力滑动摩擦力滑动摩擦力空气阻力空气阻力 蹬地反力蹬地反力支持力支持力重力重力空气阻力空气阻力3 二力平衡原理二力平衡原理二力平衡二力平衡4、力的可传递性原理力的可传递性原理 作用在刚体上的力可以沿作用线在刚作用在刚体上的力可以沿作用线在刚体内任意一点移动，而不改变对刚体体内任意一点移动，而不改变对刚体的作用效果。的作用效果。四、人体平衡四、人体平衡（一）相关概念 1.力矩是力对物体转动作用的量度，是力和力臂的乘积。力使物体绕点或定轴转动，其效果除了取决于力的大小和方向以外，还取决于所围绕的定点或者定轴与作用线的距离。只有与轴既不平行，也不相交的力才能使物体转动，且起作用的仅

3、仅是该力在垂直转轴平面内的分力。 通常规定从轴的正面看去，力使物体按逆时针方向转动时，力矩为正，力使物体按顺时针方向转动时，力矩为负。力矩的单位用牛顿米来表示。 人体的各种运动多是肌的拉力矩作用于相应环节，使之围绕关节轴转动而实现的。所以，肌力的测定和训练一般是就肌力矩而言。 恢复力矩是使物体恢复到原来平衡位置的力矩，它等于重力乘以重力对倾倒支点的力臂。倾倒力矩为倾倒力乘以对倾倒支点力臂的乘积。恢复力矩和倾倒力矩2.力偶：通常把两个大小相等、方向相反、作用线互相平行、但不在同一条直线上的一对力称为力偶。它作用在刚体上，能改变刚体的转动状态。力与力偶臂的乘积称为力偶矩。使物体产生逆时针方向转动的

4、力偶矩，取正值，反之取负值。3.力的平移定理刚体上的力可以平行于自身移动到任一点，但需要添加一力偶，其力偶矩等于原力对于新作用点的力矩。这样，就可以把力平移到重心上去分析，并且不需要改变对人体的作用效果；但是，必须附加上一个力偶，此力偶等于原力对重心之距。这种方法可以简化受力图，对运动的受力分析有重要意义。设有力F作用于A点，如何使力平移后与原来的力等效呢？力的平移力的平移现在任选O点并在这一点加反向的两个力F和F”，使其大小均等于F，作用线与F平行。由于F和F”为一平衡力系，故F、F、F”的作用与F单独的作用等效。但F和F”可视为一力偶，因此作用于A点的力F可用作用于O点的F和力偶矩M=Fd

5、来代替。 2 力的矢量合成性力的矢量合成性 1)矢量的平行四边形法则（三角性法则）矢量的平行四边形法则（三角性法则）2)矢量的平行四边形法则的表述矢量的平行四边形法则的表述 作用在物体上同一点上互成角度的两个力，作用在物体上同一点上互成角度的两个力，它们的的合力是以这两个力为临边所画的它们的的合力是以这两个力为临边所画的平行四边形的对角线，对角线通过两个分平行四边形的对角线，对角线通过两个分力的交点，对角线的长度就是合力的大小，力的交点，对角线的长度就是合力的大小，对角线的方向就是合力的方向对角线的方向就是合力的方向。 V2=V11+V22+V1V2COS三三、力在直角坐标系中的、力在直角坐标系中的合成与分解合成与分解（二）人体平衡的条件 人体平衡的力学条件是合外力为0，合外力矩为0。两个基本点条件同时满足，人体才能平衡。 平衡稳定性反映了物体维持原有平衡状态和抵抗倾倒的能力，对于康复治疗对象来讲很重要。与平衡有关的因素: 支撑面； 重心； 人体的重心垂直投影线越远离支撑面的边缘，则稳定性越大。稳定角是重心垂直投影线和重心至支撑面边缘相应点的连线间的夹角。稳定角是影响人体平衡稳定性的力学因素。某方向上的稳定角越大，人体在该方向上的稳定程度越大，即在某在某方位上方位上平衡稳定性的储备能力越大。它综合反映支撑面积大小