运动生物力学的概念

运动生物力学的概念：运动生物力学的概念是研究体育运动中人体及器械机械运动规律的科学。动能与势能的正确利用(高水平运动员动作的特征）：1.高水平运动员在完成投掷动作时有效地利用了助跑速度。2.高水平运动员超越器械动作时间短，身体背弓大器械被充分引向身体后方。3.高水平运动员较好的利用了身体的动能及肌肉的弹性势能。人体运动的形式：如果将人体简化为质点，人体运动可分为：直线运动和曲线运动。如果将人体简化为刚体，人体运动可分为：平动，转动和复合运动。2.斜抛物体的运动：1.定义：运动轨迹为抛物线2.斜抛运动的构成：水平方向：匀速直线运动竖直方向：竖直上抛运动牛顿第一定律（惯性定律）：1.定义：任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。2.应用（保持跑速，动作连贯）牛顿第二定律及其应用1.定义F=ma2：几点注意1.a是运动学量F是动力学量，他们都是矢量力是产生运动的原因，并且加速度方向与力的方向一致。2.牛顿第二定律中的物体是被当做质点的3.加速度与力同时出现同时消失，反应的是瞬时关系。应用：加速跑，超重，失重，弯道跑牛顿第三定律及其应用：1.定义Fab=-Fba2.应用：加速跑，起跳，投掷链球动量与冲量1.动量：K=mv2.冲量：I=Ft动量定理在体育中的应用1：落地缓冲动作：要减少对人体的冲力，就得延长力的作用时间。人体平衡的力学条件人体平衡的力学条件是人体所受的合外力为零和合外力矩为零。表达式为：∑F=0，∑M=0如：燕式平衡，单杠支臂悬垂人体重心的概念：1.概念：人体全部环节所重力的合力的作用点，就叫人体重心2.研究人体重心的意义：评定一个体育动作的质量，分析其技术特征和纠正错误动作等。都需要从人体重心的变化规律去分析，无论是动力性的动作还是静力性的姿势，探索其运动规律时，都离不开人体重心。3.特点：人体中心不想物体那样恒定在一个点上，不仅在一段时间内，要受肌肉和脂肪的增长或消退等因素的影响，即使在每一瞬间，也要受呼吸，消化，血液循环等因素的影响，特别是在体育运动中，要受人体姿势变化的制约，随姿势的改变，有时甚至移出体外。例如：体操中的“桥”，背越式跳高的过杆动作等。人体平衡的分类:1:根据支点相对中心位置分类：1：上支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心上方，如：体操中的各类悬垂动作。2：下支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心的下方，下支撑平衡在体育动作中最为常见如：站立，自由体操和平衡木的平衡动作以及田径，武术等。3：混合支撑平衡：是一种多支撑点的平衡状态，这时有的支撑点在人体重心上方，有的支撑点在人体重心下方。如：肋木侧身平衡根据平衡的稳定度分类：稳定平衡，不稳定平衡，随遇平衡，有限度的稳定平衡。1:稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然恢复平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。如果物体偏离平衡位置的结果是物体重心升高，则该平衡是稳定平衡，多数上支撑平衡属于稳定平衡。如：单杠支臂悬垂2：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体不仅不能回到原来的平衡位置，而是更加偏离平衡位置。如果物体偏离平衡位置的结果是物体的重心降低，则该平衡是稳定平衡，多数下支撑平衡属不稳定平衡。如：单臂手倒立3：随遇平衡：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体既回不到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新位置上保持平衡。在体育中很少见。如：连续完成两个前滚翻。4：有限度的稳定平衡：人体在外力作用下，一定限度内偏离平衡位置，当外力撤除时，人体回到平衡状态，但如果偏离平衡位置超过某一限度时，人体失去平衡。如：太极拳中的推手。十：影响平衡稳定的力学因素1：支撑面2：中心高度3：稳定角：重力作用线同重心与支撑面相应边界的连线之间的夹角。稳定角越大，稳定性越好，反之，越差。稳定角为零，人体处于临界状态。如蹲踞式起跑，“预备”中运动员尽可能将重心抬高并前移，以减小前进方向的稳定角，以便快速破坏稳定平衡。4：平衡角5：稳定系数：该系数表明了物体依靠重力抵抗翻到作用的能力。K>1，平衡不破坏K=1，临界状态K<1平衡被破坏人体重量力矩越大，稳定系数越大，破坏平衡所需的外界翻到力矩也越大，即人体平衡的稳定性越好如：摔跤，拳击，柔道项目中按体重分级，原因就在于此。十一：人体平衡的特点：1：人体不能绝对静止，由于呼吸活动和血液循环必然造成人体重心时刻变化。2：人体内力在维持平衡的作用3:人体的补偿动作4：人体具有自我控制，调节和恢复平衡的能力5：心理因素的影响十二：1：人体转动轴就人体转动而言，通常称体外的转动轴为实体轴实体轴：人体绕体外的运动器械转动时，器械就是人体转动的实体轴，例如体操中的单杠等。非实体轴：人体局部肢体或人体转动时所绕的位于人体内部的轴，也就是指人体内的假想的轴十三：动量矩定理的应用：1.人体环节的运动：人体的各种运动状态都以骨杠杆的转动为基础，而骨杠杆的转动状态的变化，则是肌肉拉力矩的作用结果。在体育动作中为增大环节的转动效果，通常可采用如下途径：减小转动惯量：当肌力矩一定时，减小环节或环节系对某轴的转动惯量，可以达到增加大转动角速度或角加速度的目的。故此，在环节绕关节轴的转动时，通常采用参与转动的环节或环节系的质量尽可能靠近转轴的方法，以减小他们对转轴的转动惯量，从而提高转动角速度或角加速度。十四：动量矩守恒定律：根据动量矩定理推论，当刚体所受的合外力矩为零时，其动量矩保持不变，这就是动量矩守恒定律，其数学表达式为：当M=0时Iω=恒矢量十五：阿基米德原理：液体作用在沉没或漂浮物体上的总压力的方向垂直向上，大小等于物体所排开液体的重量，该力又称为浮力，作用线通过压力的几何中心，又称浮心。根据重力G与浮力P的大小，物体在液体中将有三种不同的存在方式：1.重力G大于浮力P，物体将下沉到底，称为沉体2.重力G等于浮力P，物体可以潜没于液体中，称为潜体3.重力G小于浮力P，物体会上浮，直到部分物体露出液体面，使留在液面以下部分物体所排开的液体重量恰好十六：片流和湍流，涡动和涡旋：1.片流（层流）：液体的流动是分层的，层与层之间互不干扰2.湍流（紊流）：液体流动不分层，做混杂紊乱流动3.涡旋：当液体通过非流线型物体时很容易在物体的尾部形成湍流，即尾部的流体在物体前后压强差的作用下产生逆向回流和明显的涡旋十七：马格努斯效应：当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。十八：1.摩擦阻力：由于流体的粘性所引起的阻力称为摩擦阻力。主要取决于运动物体的速度、浸入水面积和表面的粗糙程度等2.形状阻力：由于流动时流束变形以及涡旋的出现等原因。在物体得前方和后方产生压强差所引起的阻力称为压差阻力3.兴波阻力和碎波阻力：当运动员游进时破坏了流体平衡而使流体振荡，使液面产生波浪所消耗的能量造成阻力，称为兴波阻力。当运动速度较快或划臂和打腿的动作会使波浪破碎形成飞沫，造成水花这部分最不能损耗而形成阻力称为破碎阻力十九：骨的强度：1.定义：骨受力时抵抗破坏的能力，用极限应力表示（斜率、面积）2.影响骨的强度的因素：种族、性别、年龄、不同骨及骨的不同部位3.骨的强度大小的排列顺序：剪切<弯曲<拉伸<压缩四十九：跳高：1.影响跳高成绩的因素：跳高成绩的三个分量：H1—腾起瞬间身体重心高度H2—重心腾起高度H3—超越横杆高度总成绩：H=H1+H2-H3 助跑：弧线助跑的优点：延长身体重心在起跳过程中向上加速的垂直用力距离。因此有助于提高身体腾起速度，倒数第三步降低身体重心位置，也可增加重心向上加速的垂直用力距离正确的起跳姿势：起跳时身体并不过早倒向横杆，两臂和摆动腿向正上方摆动，腾起瞬间身体质心在起跳点的正上方，这样的起跳技术较合理，既有充分的起跳力，又有足够过杆的角动量五十：助跑的作用：1.增大投掷时器械的初速度2.提高肌肉的弹性势能3.为人体动量向器械转移创造条件五十一：投掷：1全身各部分动作的配合原理：（1）关节活动顺序性：在投掷时人体各环节按照由下而上的方法及时间顺序进行活动，因此能产生良好的投掷效果（2）人体各环节同时结束用力：在投掷过程中，下肢稳固的支撑才能保证人体对投掷方向产生良好的用力状态，因此正确的投掷技术，在表现出大关节带动小关节活动的同时，还表现出大小关节同时结束用力状态的特点（3）身体重心位移及速度变化的规律：在投掷过程中，身体重心位移不间断的特点，这是人体给投掷物产生良好施力状态的必要条件，在投掷后身体重心速度有明显下降的现象，这是投掷过程中较