運動生物力學(xué)原理一

1、第四章第四章 運動生物力學(xué)原理運動生物力學(xué)原理第一節(jié)第一節(jié) 擺動動作的生物力學(xué)原理擺動動作的生物力學(xué)原理一、動作形式： 在人體運動中，身體各部分所承擔(dān)的任務(wù)及所起的作用是不同的，即有主有次，有主要部分和配合部分之分。某個動作往往主要是身體的某個部分完成的，但身體的其余部分的協(xié)調(diào)配合作用也是很重要的。這種配合動作我們稱之為肢體的擺動動作。例如：跳遠動作中的，支撐腿外的擺動腿和上肢的擺動。擺動主要針對四肢而言的。擺動的主要目的是：一是增加全身活動協(xié)調(diào)性，保持人體平衡；二是增加動作效果。例如：在走或者跑時，當(dāng)左腿向前邁出時，兩臂不做相應(yīng)的擺動，其結(jié)果不但增加了向前伸出的困難，而且同時使身體縱軸產(chǎn)生旋

2、轉(zhuǎn)，使人體動作失去平衡和協(xié)調(diào)，這對走或者跑是不利的。還如：在跳躍類的動作中，上肢的擺動不但可以保持人體平衡，還可以通過擺動產(chǎn)生的慣性力，增加跳躍腿的起跳力；改變?nèi)梭w重心位置。二、力學(xué)原理：（一）、擺動動作的合理配合原理：即：某個動作的主要部分和配合部分存在合理的配合規(guī)律。例如：跳躍類項目，在緩沖階段，下肢肌群主要做退讓動作，肌肉的退讓動作可以發(fā)揮最大肌力，主要是因為起跳腿承擔(dān)了擺動腿和上肢的加速擺動而引起的額外負荷，從而使起跳力增加。而在起跳蹬伸階段，肌肉做克制動作，相對于緩沖階段，肌力要小，是因為擺動腿加速度降低，減小了起跳腿的額外負荷，所以有利于起跳腿蹬伸動作的完成。1、慣性力： F=-m

3、a慣性力是一種應(yīng)用于非慣性參考系中的虛構(gòu)力。它不符合牛頓第三定律，所以說慣性力是不存在的。慣性力與相互作用力的區(qū)別：（1）、慣性力不是物體間的相互作用，不存在慣性力的反作用力；（2）、相互作用力可以在慣性參考系和非慣性參考系中觀察到，而慣性力只有在非慣性參考系中觀察到。在人體運動中，肢體的擺動獲得的是角加速度，角加速度和線加速度的關(guān)系： a= r2、擺動動作的配合形式：在跑、跳動作中，所謂“蹬擺”脫節(jié)說明沒有很好的利用蹬、擺動作的合理配合原理。在實踐中，初學(xué)者的擺動動作往往落后于蹬地動作，這對蹬地動作是不利的，它會增加踏跳腿的蹬伸負擔(dān)，使蹬伸動作遲緩。還有另外一種情況，所謂“擺動動作超過了蹬伸

4、動作”，即擺動動作過快，超過了蹬地腿負荷能力，導(dǎo)致“蹬不起”，產(chǎn)生臀部“后坐現(xiàn)象”，使蹬伸動作不充分，延長了蹬地時間，這往往是運動員在起跳前過分的注意擺動動作。配合動作的具體分析：以調(diào)高為例，起跳腿著地時刻擺動腿質(zhì)心加速度在負值方向發(fā)展，即做向下加速度擺動；在起跳腿的緩沖階段，擺動加速度由負值向正加速度發(fā)展，并在最大緩沖時加速度值達到最大；在起跳腿的蹬伸階段，加速度值減小并發(fā)展成負加速度。因此，合理的跳高起跳技術(shù)，擺動動作的加速度值的變化與起跳腿的動作階段有一個合理的配合形式。即起跳腿處于緩沖階段進行加速擺動，在蹬伸階段，擺動腿進行制動。這樣的配合形式，使得起跳腿在著地時刻，其慣性力的作用有利

5、于減少人體與地面的沖擊作用；在緩沖階段，有利于增加蹬地力；在蹬伸階段，有利于獲得更好的蹬地速度。（二）、擺動動作的轉(zhuǎn)動力學(xué)：一般而言，上肢的擺動是以肩關(guān)節(jié)為軸轉(zhuǎn)動，下肢的擺動是以髖關(guān)節(jié)為軸轉(zhuǎn)動。所以擺動的本質(zhì)就是轉(zhuǎn)動。1、轉(zhuǎn)動定律： M=J思考：要增加肢體擺動的角加速度，該如何做？、減少轉(zhuǎn)動慣量；、增加肌力矩。前者可以通過肢體的彎曲來改變轉(zhuǎn)動慣量的大小，后者可以通過增大肌肉力量和肌力臂來增加肌力矩。2、動量矩定理（角動量定理）：M=J 進行推導(dǎo)動量矩定理表明：剛體動量矩的增加量等于它所受到的沖量矩。3、動量矩守恒定律：當(dāng)合外力為零時，動量矩不變。應(yīng)用：就是人體在騰空時，可以通過改變姿態(tài)和環(huán)節(jié)的變化，實現(xiàn)人體轉(zhuǎn)動速度和動量矩在軸之間的轉(zhuǎn)移。4、動量矩的轉(zhuǎn)移：動量矩在身體內(nèi)的轉(zhuǎn)移或傳遞主要就是利用某些身體環(huán)節(jié)的突然制動，從而使這些環(huán)節(jié)原已獲得的動量矩向相鄰環(huán)節(jié)傳遞或轉(zhuǎn)移。（三）、實例分析：1、短跑途中跑擺腿動作的力學(xué)分析：加大擺腿的力量和幅度，提高步長；加快擺動的速度，提高步頻：有兩條途徑：增加擺動腿的轉(zhuǎn)動力矩，根據(jù)轉(zhuǎn)動定律，角加速度與轉(zhuǎn)動力矩呈正比，與轉(zhuǎn)動慣性呈反比。轉(zhuǎn)動慣性與轉(zhuǎn)動半徑有關(guān)。2、跳