拔河受力简析

1、拔河受力简析拔河是人数相等的双方对拉一根粗绳以比较力量的对抗性体育 娱乐活动，现对此用理论力学的知识做简单的分析。1.拔河参赛人员力学结构模型由于人体结构较为复杂，现做简化处理，视参与拔河的人由以下 结构构成：刚体arm （手臂）可绕刚体body （躯干）中的点O做定 轴转动，刚体body可绕固定铰链支座（脚踝）K做定轴转动，而支 座固连在滑块sole （脚板）上，滑块与地面的最大静摩擦系数为（鞋 与地面的摩擦系数），如图1-1所示。1-12.模型受力分析（只考虑该队员处于平衡状态）下面我们对上述模型中的各个结构进行分析：2.1脚板结构（sole）受力分析如图2-1所示按图示坐标系列平衡方程：

2、Z F = 0, F1 - F = 0Z F = 0, F - F 1 P = 02.2 躯干（body）受力分析如图2-2所示（其中C为躯干重心）（a）（b）H2-2按图小坐标系列平衡方程:2f =0,X-F +F =0 xlx2(c)。二0,yF -F -P =0yly2b(d)Sm =0,(K)F I sin0 -F I cos0 - Pl cos0 = 0 xl OKy2 OKb CK(e)2. 3 手臂(arm)受力分析如图2-3所示，其中M是手臂的质心图2-3按图示坐标系列平衡方程：Sf =0, -F +F =0 xx2x3(f)f =0, F -P -F =0Vy2ay3(g)m

3、 = 0, Fr I cos(p - F I sin(p - P / cos(p - 0(A)y2 OAx2 OAa MA(h)3方程的解及分析X =、a I化0AX =b II OK解(a) -(h) 8条方程得出该队员各部位受力:脚板（sole）受压力、摩擦力:人P人Paa+bb1 - cot 0 tan 中tan 0 cot 中一 1人P +人PF = aab bs tan 0 - tan 中脚踝（K点）受力:Fx1Fyi人P +人Paabbtan 0 - tan 中人P人Paa +bb+ P1 - cot 0 tan 中 tan 0 cot 中一 1 b肩部（O点）受力:厂 人P +人

4、P F = a ab b -x 2 tan 0 - tan 中s一一厂人P人PF = aa+bb、y2 1 - cot 0 tan 中 tan 0 cot 中一 1手腕（A点）受力：Fx 3Fy3人P +人Paab btan 0 - tan 中人P人Paa+b b P1 - cot 0 tan 中 tan 0 cot 中一 1 a分析 1:由于中 1 -cot0 tan中0，tan0-tan中0上述各值随甲的增大而增大，随0的增大而减小，即:8F布3F 0此处F,对应上述各解。因此，比赛中，在不受伤的前提下适当地增加甲角是明智的选择， 换言之，手臂应尽量靠近身躯。分析2：下面我们给出定量分析，

5、考虑各部关节所受合力的大小最后 给出较为合适的甲角（以9=1为例）:4脚踝:F = JFj + F，如图 3-1肩部:F = JFj + F，如图 3-2手腕:F = JF; + F，如图 3-3对比赛的贡献力：F = F，如图3-4co s经过粗略估计取各参数为: 人=0.621人=0.717,旦=0.5P = 100N, Pb = 600N，P = 25 N画出各部位受力随甲变化的曲线：肩音B受力0C.20.4曲D.SL.01.2七3)手腕受力图3-3贡献力图3-4从图中看出当中0.4时，F急剧上升，并且脚踝所承受的力是最大。 我们知道，肩部是人体最容易受伤的关节之一，其受力一般不宜超过 700N（140斤）。因此取中=0.3 （约17度）为宜，即手臂与水平呈17 度。此时该队员对比赛贡献的约力为700N。当然，实际操作因人而异，每个人所能承受