人體平衡生物力學

1、人體平衡生物力學第1頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(二)力的可傳性原理 力可沿其作用線任意移動，而不改變其對物體的效應。這一性質稱為力的可傳性。 如上圖（1），球的重力G作用點在球心O點，地面對球的支撐反作用力N作用點在球與地面的接觸處A點，但N作用線的延長線也通過球心O點。如果在O點加上一對平衡力和，它們對物體沒有什么影響，現(xiàn)使三力大小相等，則N和的大小相等，方向相反且共線，即可作為一對平衡力而取消，則只剩下O點的力和G，這就將A點的力沿其作用線移動到了球心O點，這一性質就稱為力的可傳性。這樣我

2、們可把圖（1）和圖（2）的力都沿其作用線移到球心上。 圖(1)圖(2)第2頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(二)力的可傳性原理 第3頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(三)力矩、力偶和力偶矩 (1) 力矩的概念： 力矩亦稱“轉矩”（力對點之矩）。表示力對物體作用時產生轉動效果的物理量。物體受力繞某點或定軸轉動時，力的轉動效果除了取決于力的大小和方向外，還取決于所繞定點或定軸到力的作用線的距離。 ZZ圖(3)

3、圖(4)第4頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(三)力矩、力偶和力偶矩 (1) 力矩的概念： 如圖（3）所示力F在垂直轉軸OZ平面內，O是平面內的任一點，d是O點至力F作用線的垂直距離（稱為力臂），則F對于O點的力矩是F與d的乘積，以符號M表示。則有MF.d 如圖（4）所示力F不在垂直轉軸OZ平面內，這時可把力F分解為與轉軸平行的力F1，及垂直轉軸平面內的分力F2。F2與轉軸的垂直距離為d，使物體產生轉動的力矩為F2d。實踐證明，只有與軸既不平行，也不相交的力才能使物體轉動，而且起作用僅是該力在垂直轉

4、軸OZ平面內的分力。 根據(jù)力矩的定義可知力矩的大小和方向取決于力的大小和其相對于轉軸的位置。力矩的單位是牛頓米。 第5頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(三)力矩、力偶和力偶矩 (2)力偶和力偶矩的概念 通常我們把兩個大小相等、方向相反、作用線互相平行但不重合的兩個力(F及F)作用在物體上，使物體發(fā)生轉動.，這一對力稱為力偶。它們是反向平行力的一種特殊情況，不能求得它們的合力。力偶作用在剛體上，能改變剛體的轉動狀態(tài)。例如圖4-6，汽車司機用雙手轉動方向盤所施的力就是一個力偶 。 力偶矩：力與力偶臂的乘

5、積稱為力偶矩。力偶的轉動效應決定于力偶矩，力偶中一個力的大小F乘以兩個力作用線之間的垂直距離d，即Fd。使物體產生逆時針方向轉動時力偶矩取正值；反之為負值。通常力偶矩用符號M表示：MFd。 第6頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(四)力的平移定理 在分析運動時，往往需要了解力對整個人體的作用情況，通常把力平移到重心上加以分析。當力的作用線或其延長線通過重心時，根據(jù)力的可傳性可直接移動到重心上，但如果力的作用線或其延長線不通過重心時，要直接把該力平移到重心上，是否會改變力對身體的作用效果呢？現(xiàn)在我們來看

6、下面的問題：如圖（5）和圖（6）所示：如果力F通過剛體中心B點（圖（5），剛體可產生移動，若將F平移到C點（圖（6），則剛體除了產生平動外還要轉動，顯然力F平移后與原來作用不等效，那么如何才能等效呢？第7頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(四)力的平移定理 如圖4-7： 設有力F作用于A點，現(xiàn)任取一點B并在B點加反向的兩個力和，使其大小均等于F，作用線與F平行。由于和是一平衡力系，故F、 的作用與F單獨作用等效。但F與可視為一力偶，因此作用于A點的力F可用作用于B點的力和力偶矩MFd來代替。 第8頁，

7、共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理一、基本概念(五)受力分析 為了清楚地表示研究對象的受力情況，就有必要把所研究的對象從周圍的物體中分離出來。即將研究對象單獨畫出，并表示出周圍物體作用于它的全部外力，這樣的圖稱為受力圖。在畫受力圖時，要注意除重力以外，只考慮與研究對象相接觸的物體對于它的作用力，不要漏畫力，也不能任意添加力。例如：靜止在桌面上的小球只受重力和桌面對它的支撐反作用力的作用第9頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理舉例例：如圖，某人手持鉛球水平平衡，已知鉛球重G，前臂與手共重W，肱二頭肌的肌拉力角為a，還已知如圖所示的d,b,c的距離，求肱二頭肌的肌拉力F和肘關節(jié)處的約束反力Nx和Ny。第10頁，共11頁，2022年，5月20日，9點46分，星期日第四章人體平衡的生物力學分析 第一節(jié) 人體平衡動作的力學原理三、力系