运动学基础第二章-运动学基础

运动学基础1第二章运动力学基础一、运动中的力与力矩二、人体运动的动力学三、人体运动的静力学四、人体运动的转动力学五、骨与关节生物力学2第一节运动中的力与力矩一、运动中的力力：一个物体对另一个物体的作用，是使物体产生形变或线运动状态改变的原因，包括外力和内力。内力：人体内部各个部分互相作用的力（肌力、韧带张力、软骨应力、骨应力）外力：外来的作用力。重力、摩擦力、支撑反作用力，流体作用力，器械的阻力等。二、运动中的力矩力矩：力和力臂的乘积，是使物体转动状态改变的原因。3（一）、外力1、重力：G=mg（重力=质量×重力加速度）

重力与运动康复之间的联系：中风后功能位的保持42.摩擦力（静摩擦力、滚动摩擦力与滑动摩擦力）f=FN*μFN：正压力（不一定等于施力物体的重力）μ：动摩擦因数摩擦力与康复：应用于康复器械中，如拐杖前的橡皮垫、矫形器纹路，其他相关训练53.支撑反作用力在静止状态下地面或器械通过支撑点作用于人体对重力的反作用力4.流体作用力人体在流体中运动时所承受的流体阻力，能抵消大部分的重力65.器械的其他阻力7虎克定律：固体材料受力之后，材料中的应力与应变（单位变形量）之间成线性关系。F=k·x或△F=k·Δx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛/米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。6.弹性力8（二）内力定义：是指人体内部各组织器官间相互作用的力。各种内力总要相互适应，以维持最佳活动，同时也不断和外力相抗衡以适应人体生活的需要。1）肌拉力2）组织弹力3）其他内力：各内脏器官的摩擦力、内脏器官和固定装置间的阻力、血液淋巴液在管道内流动时产生的流体阻力，在分流时产生的湍流等。9（二）内力1、肌拉力这种力通过其在骨骼上的附着点，可以维持人体姿势，引起人体内部各部分、各环节间的相对运动。是人体内力中最重要的主动力。肌拉力线：肌肉起点、止点中心的连线。若是超关节，则以动点中心到拐弯中心的连线。

10（二）内力2、组织弹力：当机体拉伸、压缩、扭转时会发生形变，弹力是机体形变做功的能力。希尔三元素：a，可收缩成分：骨骼肌纤维b，串联弹性元：肌腱c，并联弹性元：结缔组织11（二）内力3、其他：各内脏器官的摩擦力、内脏器官和固定装置间的阻力、血液淋巴液在管道内流动时产生的流体阻力，在分流时产生的湍流等。12（三）力的合成与分解1、合力与分力2、力的合成3、力的分解力的平行四边形法则13力的平行四边形法则αRФ1Ф214(四)力的时间与空间累积效应1、力的时间累积效应:在力学上，将作用于物体的合外力与其作用时间的乘积称为冲量。2、力的空间累积效应：力与力作用方向上移动距离的乘积(F.S)，是力的空间累积效应，在力学上称力对物体做了功。151）、动量定理

物体在运动过程中，在某段时间内动量的改变，等于所受合外力在这段时间内的冲量。即：

16动量定理和动量守恒定律：1.

动量与冲量的概念

①

动量（矢量性）

，单位：米.千克/秒（m.kg/s）。②

冲量（矢量性）单位：牛顿.秒（N.s）

17动量定理在体育运动中的应用

1．在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。这要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。

18动量定理在体育运动中的应用

2．若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的时间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。

19动量定理在体育运动中的应用

3.为了给物体或人体强大的冲击力，要求物体与人体接触的时间要短。20任何物质系统在不受外力作用或所受外力之和为零时，其总动量保持不变。这就是动量守恒定律。

在动量定理中，当Ft=0时得

mVt—mV1=0即：

mVt=mV1动量守恒定律21在人体：我们认为，人体是由多环节组成的生物系统，各个环节的动量的矢量和等于人体的总动量。当人体整体所受外力为零时，人体内力可改变各个环节的相对位置，使环节的动量发生相互传递，但不能改变人体的总动量。

动量守恒定律总动量=各肢体环节的矢量和22二、运动中的力矩力矩：作用于物体或人体的合力与支点到力作用线距离的乘积（M=F*d）阻力矩：与力矩作用方向相反。如握球屈曲肘关节。力偶矩：大小相等，方向相反，作用线相互平行，如拧螺丝偏心矩：物体无支撑情况下，力线不通过重心，引起物体转动，也就是偏心力的力矩。如乒乓球中旋转球。23杠杆的原理

（1）第1类杠杆平衡（2）第2类杠杆省力杠杆

（3）第3类杠杆速度杠杆24（1）第1类杠杆平衡

25AxisForceResistExample:Neckextension26（2）第2类杠杆省力杠杆

Force27ForceResist.Axis28通过籽骨、肌在骨上附着点的隆起等来延长力臂。29303132Force（3）第3类杠杆速度杠杆33343.杠杆的原理在康复医学中的应用

（1）省力要用较小的力去克服较大阻力，就要使力臂增长或缩短阻力臂。

353.杠杆的原理在康复医学中的应用（2）获得速度为使阻力点移动的幅度和速度增大，就要增加阻力臂和缩短力臂。36（3）防止损伤从杠杆原理可知速度杠杆一般不能省力，而人体骨骼与肌组成的杠杆大多属于速度杠杆，所以阻力过大的时候，容易引起运动杠杆各环节，特别是其力点和支点，即肌腱、肌止点以及关节的损伤。注意：除通过训练增强肌力以外，还应适当控制阻力及阻力矩，以保护肌杠杆。

37第二节人体运动的动力学一、牛顿运动定律二、牛顿运动定律在人体运动中的应用38一、牛顿运动定律（一）牛顿第一定律（惯性定律）及其应用定义：只有在收到外力作用，并且外力作用的合力不为零时，物体重心的运动状态才会改变。应用：合理利用惯性，提高运动效率以适宜的均匀速度长跑动作连贯不停顿完成举重动作匀速运动可以节省能量自行车车辆克服重物惯性要遵循骨骼肌活动顺序原理推铅球要从下至上发力举重物要下蹲39牛顿第二定律及其应用牛顿第二定律：当物体收到的合外力不为零时，物体的运动状态会发生改变。（加速度定律）计算F=ma这点也就是前面所言的冲量的内容40牛顿第三定律及其应用牛顿第三定律：作用力与反作用力牛顿第三定律的应用：增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作用力（起跑）41第三节人体运动静力学人体的平衡是指物体速度和方向不变的状态。分为动态平衡和静态平衡，稳定是物体保持平衡的能力，两者都是运动的重要基础。一、力系平衡条件与人体平衡类型二、稳定性及其影响因素三、人体平衡与稳定特点42（一）人体平衡

人体保持某一姿态的稳定性或动态中的控制能力。静止状态匀速运动状态二、人体或人体局部受力分析43力系平衡的条件和类型（一）、平衡条件--合力为零，合力矩为零1、共点，共线力系：拔河2、平面交汇力系3、平面平行力系4、空间一般力系AF2F1F4F3FR平面汇交力系F1F2F3F4F5A平面平行力系空间一般力系44力系平衡的类型（二）、平衡类型上支撑点平衡重点与支撑点的关系下支撑点平衡混合支撑平衡平衡稳定平衡平衡稳定程度有限稳定平衡不稳定平衡随遇平衡45人体平衡的分类上支撑平衡（悬垂平衡）下支撑平衡（倒立平衡）混合支撑平衡（肋木侧平衡）1、根据人体重心与支撑点的位置关系2、根据平衡的稳定性（稳度）----保持平衡的能力稳定平衡（吊袋、悬垂）有限度的稳定平衡（人下支撑平衡）不稳定平衡（单臂倒立）随遇平衡（球的平衡）46（1）上支撑平衡：当人体处于平衡，且支点在人体重心的上方，这种平衡状态称为上支撑平衡。如体操中的各种悬垂动作。人体平衡的分类（2）下支撑平衡：当人体处于平衡，且支点在人体重心的下方，这种平衡状态称为下支撑平衡。例如，站立、平衡木上的平衡动作。（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的下方。例如，肋木侧身平衡。47人体平衡的分类（1）稳定平衡：去除破坏平衡力的作用后可恢复平衡。其特点是当偏离平衡位置时，重心升高，产生的重力矩使物体向平衡位置运动。（2）不稳定平衡：去除破坏平衡力的作用后不可恢复平衡。其特点是偏离平衡位置时，重心降低，产生的重力矩使物体继续倾倒。仅在下支撑平衡动作出现。

根据平衡的稳定程度把人体平衡分为4种：48人体平衡的分类（3）有限度的稳定平衡：去除破坏平衡力的作用后仅能在有限的范围内恢复平衡。其特点是在一定限度内的偏离平衡位置时，人体重心升高，产生的重力矩使人体向平衡位置移动，最终恢复平衡。（4）随遇平衡：不管什么位置下都能平衡。其特点是偏离原来位置时，重心高度不变，不产生使物体位置移动的重力矩。49二、人体平衡的条件（稳定性及其影响因素）与平衡有关的因素:①支撑面；②重心；③稳定角；④平衡角；⑤稳定系数；50(1)支撑面由支撑点和他们所围成的面积。

支撑面越大，稳定性越大。51（2）重心：重心越低，则稳定性越大。52人体重心位置正常站立姿势下人体重心位置。53人体重心的变化人体重心位置，人体重心位置随人体姿势变化而改变。54人体重心的变化

55人体重心可移动出身体之外。56为了训练平衡功能差的患者的平衡能力，开始训练时，可以先练习坐位（重心低支撑面较大）平衡，完成后练习立位平衡时，可先分开双腿以加大支撑面使重心比较低，练习静态和动态平衡，达到一定效果后，再逐渐过渡到并足训练。应用57（3）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。某方向上的稳定角越大，人体在该方向上的稳定程度越大。58（4）平衡角等于某方位平面上稳定角的总和。它可以说明物体在某方位上总的稳定程度，通常称为稳度，即物体失去平衡的难易程度。

59一个物体是否失去平衡，取决于该物体重心垂直投影线是否落在支撑面内。60（5）稳定系数：稳定力矩与倾倒力矩的比值分别讨论：K>1，K<1的情况61FhGr稳定系数的计算62结论：K>1，K<1当K>1时，物体本身重力产生的恢复力矩足以对抗倾倒，当K<1时，物体恢复力矩对抗不了倾倒力矩，物体倾倒，平衡破坏。所以，物体越重，其稳定力矩越大，抗倾倒的能力越强。63三、人体平衡与稳定特点1、人体不能处于绝对静止的状态由于人体的呼吸和循环的存在，肌张力也不恒定，重心在一定范围内波动，因此人体平衡是相对的静态平衡。642、人体形状可变人体在完成或维持静力姿势的过程中，当人体重心发生偏移有失去平衡的倾向时，人体能借助于补偿动作在一定范围内“中和”或“抵消”重心的不适宜移动。65人体的补偿作用达瓦孜663、人体内力在维持平衡中起重要作用在某些静力性姿势中，维持平衡的不仅仅是重力和支撑反作用力。而是由重力矩与肌肉和韧带的拉力矩共同维持的，如体操的平衡动作。674、人体平衡受心理因素影响5、感觉系统在保持人体平衡的作用。68第四节、人体运动的转动力学转动运动学转动动力学转动定律的应用69一、转动运动学

人体各个环节的运动都是围绕关节轴的转动,走、跑、跳等动作是通过关节的转动来实现的。所以，转动是人体运动的基础。70（一）人体转动的转动轴转动轴：刚体转动时，各点都做圆周运动形成大小不等的同心圆，各圆中心部位都位于同一条直线上，称为转动轴。实体轴：实体器械提供的轴，如体操单杠。非实体轴：人体自身特定的直线，XYZ三轴（前面说过的）71

（二）、角运动学1.角速度人体/肢体在单位时间内转过的角度叫角速度。它是矢量，其方向与角位移方向相同。2.线速度是质点围绕一点转动或者人体围绕某个轴转动时，质点或者人体上各点的瞬时速度。它具体描述转动的人体或器械上各个点转动的快慢。3.角加速度指单位时间内角速度的变化量。它也是矢量。4.角位移人体整体或环节围绕某个轴转动时转过的角度叫角位移。72

二、转动动力学

1.形成人体转动的力学条件--外力矩不为零人体转动，一种是人体局部肢体在肌肉力的作用下，牵引骨骼绕关节轴的转动，一种是人体整体绕人体基本运动轴的转动。73绕关节轴的转动人体整体绕人体基本运动轴的转动74

二、转动动力学

人体转动的力学条件是作用在人体上的外力对某一转轴的力矩的矢量和不为零。

肢体绕关节轴转动的条件是阻力矩（包括重力矩）与肌力矩之和不为零。75

（一）转动定律

由于人体的质量分布不均匀，通常采用人体力学模型，将人体简化成15个刚体，通过铰链联结形成刚体系统，然后分别计算各个刚体的转动惯量。76

（一）转动定律

转动定律：

刚体绕固定轴转动时，转动惯量与角加速度的积等于作用在刚体上的合外力矩。77人体转动惯量转动惯量的概念：描述物体转动时保持原来转动状态能力的物理量。I为转动惯量，m每个质点的质量，r为转动半径，单位：Kg·m2对一个物体来讲：注意：转动惯量大小必须指明是对哪个轴的。78（二）动量矩

转动惯量与转动的角速度的乘积，叫动量矩。反映了刚体的转动状态。冲量矩是力矩和时间的乘积，表示外力矩对转动物体作用于时间上的累积效用。79结论

不同时刻刚体动量矩的变化是外力引起冲量矩的作用结果。外力矩越大，作用时间越长，刚体转动状态的变化也越大。80（1）增大肌力矩：81（2）减小转动惯量Ir82跑步动作中大小腿的折叠83例如；短跑运动员在摆腿时，通常需折叠大，小腿，以减小下肢对髋轴的转动惯量，从而快速前摆。而上肢也是在肩关节内摆动，采用屈前臂，以减小上肢对肩关节的转动惯量而快速摆动。84第五节骨与关节生物力学骨的概述骨的生物力学特征关节生物力学85一、骨的概述（一）、骨的组成和分类1、人体骨骼206块，分颅骨（29）、躯干骨（51）、四肢骨（126）。2、骨分类：长骨、短骨、扁骨、不规则骨。（二）、骨的结构1、骨的器官水平结构：骨质、骨膜、骨髓2、骨的细微结构：哈弗系统，血管互通，提供血供。3、骨的血管、淋巴管和神经。骨血管丰富关节软骨无营养血管，营养来自血管和关节和滑液渗透，要靠挤压。神经分布多，传入纤维多在骨膜，所以痛。86骨的概述4、骨组织：细胞：骨细胞，成骨细胞、破骨细胞。细胞间质：又称骨基质，分为无机和有机；

无机：盐，65-70%，硬度。有机：骨胶原纤维，弹性。872024/11/588骨密质的力学性质与年龄、性别的关系骨密质的年龄与性剐特征在骨的生理学、病理学及临床研究中具有重要的意义。虽然骨平均密度男性与女性没有显著性差异(表2—2)，但在骨的生长过程中，骨密质的密度随年龄而变化。特别是女性，在24～85岁范围内密度降低约8％。一般说，男子骨密质的抗压缩强度在26岁左右时最低，到31岁左右最大，然后随年龄的增加而逐渐下降。

男

女

平均值／g.cm-21.791.80

标准差0.0600.066P0.631表2-2男女长骨骨干平均密度的比较882024/11/589骨松质的力学性质

人体椎骨、肋骨头和颅颅骨上的骨松质，发现骨松质的密度与结构有密切关系。当骨松质的相对密度(骨松质的密度ρ与骨小梁的密度ρS比为相对密度)较低，小于0．13g／cm3时，骨松质的结构是针状的网格。当相对密度增加，大于0．2g／cm3时，较多的材料聚集在网格壁上，结构转变为片状的较致密的网格。中等相对密度的骨松质结构是针状和片状网格混合而成。892024/11/590在压缩情况下，骨松质的应力一应变曲线(图2一13)与典型的蜂窝状固体的应力—应变曲线相似。曲线可分为3个部分，初始的线部分，中部的较平稳阶段和最后的突增阶段。据报道．骨松质的抗压缩强度与其密度的平方成正比。当相对密度增加时，骨松质的杨氏模量和抗压强度增加。

902024/11/591青年和老年骨的极限强度相似，但老年骨试样仅能耐受青年骨试样的应变的一半，说明老年骨的延展性低于青年骨，破坏时能量贮存亦少。因此，人们常说老年人的骨脆，也即是说老年人的骨骼变形能力差。91骨组织的基本生物力学特性

1.各向异性骨的结构为中间多孔介质的各向异性体，其不同方向的力学性质不同，即各向异性。

2.弹性和坚固性骨的有机成分组成网状结构，使骨具有弹性，并具有抗张能力。骨的无机物填充在有机物的网状结构中，使骨具有坚固性，具有抗压能力。

92

3.抗压力强、抗张力差骨对纵向压缩的抵抗最强，即在压力情况下不易损坏，在张力情况下易损坏。

4.耐冲击力和持续力差骨对冲击力的抵抗比较小。同其他材料相比，其持续性能、耐疲劳性能较差。

5.应力强度的方向性皮质骨与松质骨的结构不同，承受的力量及两者的刚度也不同。皮质骨的刚度比松质骨大，变形程度则较之要小。两者的各向异性对应力的反应在不同方向各不相同。

93二、骨的生物力学特征（一）骨受载荷形式（二）骨的应力与应变（三）机械应力对骨生长的影响（四）骨疲劳（五）影响骨力学性能的其他因素（六）骨的杠杆作用94（一）骨受载荷形式一、骨的承载能力衡量骨承载能力的三要素：第一，要求骨有足够的强度。即指骨在承载负荷的情况下抵抗破坏的能力。第二，要求骨有足够的刚度。即指骨在外力作用下抵抗变形的能力。第三，要求骨有足够的稳定性。即指骨保持原有平衡形态的能力。95（一）骨的载荷

载荷即为外力，是一物体对另一物体的作用。人体在运动或劳动时，骨要承受不同方式的载荷。当力和力矩以不同方式施加于骨时，骨将受到拉伸a、压缩b、弯曲c、剪切d、扭转e和复合f等载荷。96

1.拉伸载荷(图a)

在骨的两端受到一对大小相等、方向相反沿轴线的力的作用。骨受力后，能够导致骨骼内部产生拉应力和应变，使骨伸长并同时变细。例如在进行吊环运动时上肢骨被拉伸。

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2.压缩载荷(图b)

是施加于骨组织表面的两个沿轴线的大小相等、方向相对的载荷。该载荷在骨组织内部产生压应力和应变。

如举重运动员举起杠铃后上肢和下肢骨被压缩。98

3.弯曲载荷(图c)

是使骨沿其轴线发生弯曲形变的载荷。例如当脊柱前屈或后伸时脊柱的弯曲则为弯曲载荷。特点：骨骼在弯曲载荷时，其中性轴两旁一侧产生拉应力和拉应变，另一侧则产生压应力和压应变，在中性轴上则没有应力和应变。应力的大小与至骨骼中性轴距离成正比，即距中性轴越远，其应力就越大。99

4.剪切载荷(图d)

在骨的表面受到一对大小相等、方向相反且相距很近的力的作用。在骨内部也会产生剪切应力和应变。

例如车床剪切断肢体时即为剪切载荷。

100

5.扭转载荷(图e)

加在骨上并使其沿轴线发生扭转的载荷即为扭转载荷。如作转身动作时，下肢骨受到的扭转作用。在生理状态下，扭转载荷常见于前臂、脊柱的旋转与骨关节的旋转活动中。当骨受到扭转时，所产生的剪切应力便分布在整个骨骼结构中。101

6.复合载荷(图f)

人体在运动时，由于骨的几何结构不规则，同时又受到多种不定的载荷，往往使骨处于两种或多种载荷的状态，即为复合载荷。如人体在受伤骨折时，往往是几种作用力的复合。像跌倒后发生的桡骨远端骨折，便是既有剪切力又有压缩力等多种力综合作用的结果。

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持续载荷对骨也会产生一定的影响。

即骨受到持续低载荷作用一段时间后，其组织会产生缓慢变形或蠕变。在加载后的最初数小时（6～8小时），其蠕变现象最显著，随后蠕变的速率则会降低。一般而言，骨承受压力负荷的能力最大，其次是拉力、剪切力和扭转力。

骨所受的正常生理负荷是这些力的综合。103骨的基本变形

骨骼在承受各种不同载荷时会发生不同程度的变形，如腰脊柱前凸即是受力变形。根据骨骼受载形式及受载后的变形形式，一般可将其变形分为拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等五种基本变形。

104（二）、骨的应力与应变

骨力学包含二个最基本的元素，即应力和应变。（一）骨的应力概念：当外力作用于骨时，骨以形变产生内部的阻抗以抗衡外力，即是骨产生的应力。特点：应力的大小等于作用于骨截面上的外力与骨横断面面积之比，单位为Pascal(Pa=N/m2)，即牛顿/平方米。计算公式：105

种类：根据作用于骨的力不同，其内部分别会产生相应的应力，如压应力、拉压力等。

作用：应力对骨的改变、生长和吸收起着调节作用，应力不足会使骨萎缩，应力过大也会使骨萎缩。因此，对于骨来说，存在一个最佳的应力范围。106（二）应变

概念：骨的应变是指骨在外力作用下的局部变形。其大小等于骨受力后长度的变化量与原长度之比，即形变量与原尺度之比。一般以百分比来表示(下图)。

由压力、形变和样本的大小计算出应力和应变的大小

当骨承受了很重的力并超出其耐受应力与应变的极限时，便可造成骨骼损伤甚至发生骨折。107

（三）应力-应变曲线表示应力和应变之间的关系。应力-应变曲线分成两个区：弹性变形区和塑性变形区。在弹性变形区内的载荷不会造成永久性形变（如骨折）。弹性区末端点或塑性区初始点称屈服点。该点对应的应力是产生骨最大应力的弹性形变，亦称为弹性极限。塑性区：屈服点以后的区。此时已出现结构的损坏和永久变形。当载荷超过弹性极限后，骨发生断裂即骨折。108

★导致骨折所需的应力叫骨的最大应力或极限强度。★在应力-应变曲线弹性区的斜率叫弹性模量或杨氏模量(Young‘sModules)，表示材料抗形变的能力。一般而言，弹性模量是一个常数。弹性模量越大，产生一定应变所需的应力越大。109（四）骨疲劳人在不断运动的过程中，骨会反复受力，当这种反复作用的力超过某一生理限度时会使骨组织受到损伤，这种循环载荷下造成骨的损伤为疲劳性损伤。所有物质，其载荷和重复作用的关系都能作成一条疲劳曲线。有些物质(如某些金属)，它们的疲劳曲线是渐近的，这说明如果载荷保持低于某一水平的话，不管重复的次数多少，此物质将仍保持完好，对于实验中的骨，曲线不是渐近的，因为骨在经受低载荷重复作用时，可产生疲劳性微骨折。

1102024/11/5111骨疲劳的特征有第一，疲劳性骨折或永久性弯曲(塑性形变)；第二，周期性载荷引起的骨折，开始于应力集中点，形成蚌壳式裂纹；第三，疲劳过程如图2—16；第四，重复载荷的

第五，骨的疲劳极限可以通过疲劳试验加以测定，约为3.45kN／cm2。

第六，疲劳寿命随载荷增加而减小，随温度升高亦减小，而随密度的增加而增加。111

（五）、影响骨力学性能的其他因素

1、骨强度是指骨在承受载荷时所具有的足够的抵抗破坏的能力，以致不发生破坏。在压缩载荷的试验中，载荷－变形曲线能反映结构强度的三个参数是：①结构在破坏前所能承受的载荷;②结构在破坏前所能承受的变形;③结构在破坏前所能贮存的能量。

2、骨的刚度是指骨具有足够的抵抗变形的能力。在某种载荷作用下，骨虽不发生断裂，但如果变形过大，往往会影响骨结构与功能。骨结构的刚度由弹性范围内的曲线斜率表示。112影响因素1、骨的大小和和形状：横截面积越大，强度刚度越大2、骨折愈合：骨痂增加横截面3、手术因素：手术损伤横截面，造成强度刚度下降4、衰老与骨质疏松：造成强度刚度下降113（六）骨的杠杆作用运动系统的各种机械运动均是在神经系统的支配下，通过骨骼肌的收缩、牵拉骨围绕关节活动而产生的。其功能与杠杆原理相同。（见前文）114三、关节生物力学（一）骨连结：直接连结和间接连结（二）关节生物力学关节稳定性关节的力和力矩关节软骨生物力学特性115骨连结直接连结：骨与骨借致密结缔组织、软骨和骨直接相连，其间没有腔隙，不活动或者活动度很小，包括纤维（韧带）连结，软骨连结和骨性结合。间接连结：又称关节。骨与骨之间借膜性结缔组织囊相连，在相对骨面之间具有腔隙，有较大的活动性。包括关节面，关节囊，关节腔。116骨连结关节类型球窝关节：肩关节或髋关节椭圆关节或髁状关节：桡骨与腕骨之间关节鞍状关节：拇指与掌骨之间的关节滑车关节：肘关节、指骨间关节117（二）关节生物力学关节的灵活性和稳固性灵活性和稳固性是关节功能同时存在的两个方面。关节具有灵活性以便于人体适应于各种灵活运动；关节的稳固性以保证人体在运动中维持动态平衡，使关节在复杂多变的运动过程中处于合理的工作状态，免受损伤。

(1)影响关节灵活性的因素：从关节结构力学特性分析，关节面软骨、关节腔、关节腔内的滑液、滑膜皱襞、粘液囊等因素都有利于关节的灵活性。(2)维持关节稳固性的因素：维持关节稳固性的因素有骨骼、肌肉、韧带、关节囊、关节软骨和关节腔内的负压等。其中骨骼、韧带和肌肉在维持关节稳固性方面作用更为突出。

118关节软骨生物力学特性

关节是人体中重要的骨与骨可动连接，是活动杠杆的支点