運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理與應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理與應(yīng)用第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月何謂運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)?◎運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)(Biomechanics):

是運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinematics)和生物力學(xué)(Kinesiology)整合而成的一門科學(xué)?！蜻\(yùn)動(dòng)生物力學(xué):是描寫、分析與評(píng)估人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，身體之內(nèi)在與外在力量，以及這些力量所造成影響的一門科學(xué)(Hay,1993)第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月

力學(xué)動(dòng)力學(xué)力矩功、能、功率時(shí)間慣性摩擦力運(yùn)動(dòng)學(xué)位移速度加速度牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律平衡牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律碰撞動(dòng)量守恆定律機(jī)械效率動(dòng)量-衝量牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)架構(gòu)圖第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的發(fā)展方向找尋各種運(yùn)動(dòng)的最佳技術(shù):定性分析與定量分析探究肌肉骨骼系統(tǒng)的最佳用力方式

:槓桿原理、力學(xué)特性、協(xié)調(diào)。運(yùn)動(dòng)器材方面的研究

:增進(jìn)成績、預(yù)防傷害(跑鞋.標(biāo)槍)研究方法的發(fā)展

:同步分析、資料修勻的方法生物力學(xué)儀器的發(fā)展

:儀器不斷更新、資料處理時(shí)間縮短第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinematics)◎只描述物體運(yùn)動(dòng)，不考慮引起運(yùn)動(dòng)之原因－「力」之研究?！蜻\(yùn)動(dòng)學(xué)之參數(shù)(Kinematicparameter)時(shí)間(Time)位移(Displacement)速度(Velocity)V=?x/?t加速度(Acceleration)a=?V/?t第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)力學(xué)(Kinetics)討探力與運(yùn)動(dòng)之間關(guān)係的研究牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律F=ma衝量動(dòng)量等式定律F?t=m?V第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡與穩(wěn)定原理

(Principlesofbalanceandstability)重心平衡的種類影響平衡的因素力矩第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月人體重心（一）◎重心(Centerofgravity,COG)身體各部位受到地球引力的作用,把各個(gè)部位的引力加起來，這些引力合力的作用點(diǎn)就是COG?！蛑匦氖苣挲g、性別、身體結(jié)構(gòu)的影響COG是身體最大肌力所在，是產(chǎn)生大力量的原點(diǎn)。人體站立時(shí)重心在第二薦椎前方一吋處。第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月人體重心（二）第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡的種類◎穩(wěn)定平衡無論物體如何移動(dòng)，其重心一定上升，如單槓懸垂.雙槓槓上支撐?！虿环€(wěn)定平衡物體原來姿勢(shì)，不增加位移，位置稍有傾斜，重心會(huì)下降，如起跑姿勢(shì)，手倒立。◎隨遇平衡如物體移動(dòng)，仍為平衡者，物體位置變動(dòng)時(shí)，重心既不升高，也不降低，如不倒翁。第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月影響平衡的因素◎重心在支撐基底面內(nèi)支撐基底:身體和支撐表面之間所圍成的面積。物體重心在基底面內(nèi)，亦即重心線在基底面內(nèi)，此物體就穩(wěn)定平衡，重心線愈靠近基底邊線，愈不穩(wěn)定。◎基底面大小◎重量◎重心高度

:重心愈靠近基底，愈穩(wěn)定?！蜣捫?/p>

:向前迴旋運(yùn)動(dòng)，增加物體穩(wěn)定性。第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月力矩原理之應(yīng)用◎推門:◎擲鐵餅:◎翹翹板:◎單槓大迴環(huán)下降時(shí)，身體充份伸展，使重心遠(yuǎn)離握點(diǎn)，加大力臂上升時(shí)，身體稍微彎曲，使重心接近握點(diǎn)，縮小力臂向下力矩大於向上力矩，故能旋轉(zhuǎn)不停第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動(dòng)(Motion)

◎平移運(yùn)動(dòng)(translatorymotion)當(dāng)外力施加於物體質(zhì)心時(shí)，該物體沿直線移動(dòng)。不管外力作用於物體的何處，該物體僅能做線性運(yùn)動(dòng)。◎轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(rotarymotion)發(fā)生於當(dāng)外力施加於物體偏離重心的位置時(shí)。不管外力作用於物體何處，物體只能做轉(zhuǎn)動(dòng)性移動(dòng)?！蛩俣龋╲elocity）表示單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離。加速度指單位時(shí)間內(nèi)速度的增加量。減速度指單位時(shí)間內(nèi)速度的減少量。第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月

◎動(dòng)量（Momentum）一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的物體之直線動(dòng)量，等於物體質(zhì)量與其速度的乘積。直線動(dòng)量(Ｐ)＝m(質(zhì)量)×V(速度)。

影響直線動(dòng)量的因素包括物體的質(zhì)量與物體的速度

要改變一個(gè)物體的動(dòng)量，就必需給予一個(gè)動(dòng)量，一個(gè)正的(加速)力量可使動(dòng)量增加，一個(gè)負(fù)的(減速)力量會(huì)使物體的動(dòng)量減少，如果淨(jìng)力量為零，則物體的動(dòng)量不會(huì)改變。

第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月◎衝量(Impulse)衝量J=F?t表示作用力(F)持續(xù)作用一段時(shí)間?t的累積效應(yīng)。力量與力量作用時(shí)間的乘積稱為衝量?！蛐n量-動(dòng)量定理F?t=m?V一個(gè)力量的衝量等於其所產(chǎn)生之動(dòng)量變化。在相同動(dòng)量條件下，力量與力量的作用時(shí)間成反比。因此，只要衝量保持不變，可以用時(shí)間來換取力量?！蚺ｎD運(yùn)動(dòng)定律（Newton’sLaws）

第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月牛頓的運(yùn)動(dòng)定律(LawsofMotion)◎慣性定律

(thelawofinertia)說明「動(dòng)者恆動(dòng),靜者恆靜」的物理概念?！蚣铀俣榷?thelawofacceleration)F=ma,作用力為質(zhì)量與加速度的乘積?！蚍醋饔昧Χ?thelawofcounterforce)

當(dāng)甲物以一作用力撞擊乙物時(shí),乙物也會(huì)以相等大小,方向相反之作用力,回作用在甲物上。第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月槓桿(Levers)的運(yùn)作模式◎Lever:是一種「簡單的機(jī)械」，其設(shè)計(jì)是為了提供一個(gè)力量時(shí)，可用來改變力量大小及方向。目的:省力而不利於速度，費(fèi)力而利於速度◎第一型槓桿(Firstclasslever)◎第二型槓桿(Secondclasslever)◎第三型槓桿(Thirdclasslever)第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一型槓桿◎支點(diǎn)可以移動(dòng)位置，以達(dá)不同目的◎機(jī)械效益小，利於速度而不利於力量；反之，利於力量而不利於速度。機(jī)械效益:力臂/阻力臂◎阻力矩=阻力×阻力臂力矩=力×力臂第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二型槓桿◎重點(diǎn)位於支點(diǎn)與力點(diǎn)之間，力臂永遠(yuǎn)大於阻力臂。◎利於力量而不利於速度與運(yùn)動(dòng)範(fàn)圍?！蚪橇?、柔道之大小外刈動(dòng)作、摔動(dòng)作。第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月臀摔的槓桿原理第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三型槓桿◎力點(diǎn)在重點(diǎn)和支點(diǎn)之間，力臂小於阻力臂?！蚶端俣取⑦\(yùn)動(dòng)範(fàn)圍，不利於力量。◎持拍、棒、棍擊球的動(dòng)作；劃船、撐竿動(dòng)作；踢球動(dòng)作。第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月走路的生物力學(xué)（一）◎Stridelength：同一腳兩次接處地面間的距離?！騍tridefrequency：時(shí)間內(nèi)的步數(shù)?！騁aitcycle：步行周期

在單一步行周期內(nèi)，每一腳都會(huì)經(jīng)歷兩階段。

?Stancephase(站立周期)?Singlesupportphase?Doublesupportphase?Swingphase(擺動(dòng)周期)第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月走路的生物力學(xué)（二）◎Stancephase(站立周期)?Heelstrike→Footflat→Midstance→Heeloff→Toeoff◎Swingphase(擺動(dòng)周期)?Initialswing（加速）→Midswing→Terminalswing（減速）

第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月跑步和走路的差異◎跑需要較大的平衡

?無雙支撐期

?飛程期◎跑需要較大的肌力

?肌肉必須快速而有力的收縮◎跑需要較大的動(dòng)作範(fàn)圍（旋轉(zhuǎn)）

?跨步與跑步動(dòng)作幅度大且快◎跑時(shí)軀幹較前傾第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月走路與跑步GRF比較圖第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月游泳的生物力學(xué)◎浮力(Buoyancy)即身體浸入水中時(shí)，使身體飄浮的力量。浮力大小需視骨骼與肌肉佔(zhàn)總重量的比例而定。根據(jù)阿基米德原理(Archimedes’principle)，作用於沈入液體中物體的浮力大小等於其所排出液體等體積的重量。◎推進(jìn)力(Propellingforce)◎阻力(Resistiveforces)皮膚阻力（表面摩擦力）。身體在水面上下移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水波阻力（波浪阻力）。漩渦產(chǎn)生的阻力（亂流阻力）。第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月蛙泳窄蹬腿為何較快？第27頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月有效的人體力學(xué)之基本原則◎物體靠近身體重心◎較寬的支撐基底◎足部的位置隨著運(yùn)動(dòng)方向而調(diào)整◎舉起物體時(shí)應(yīng)避免扭轉(zhuǎn)◎儘可能以推、拉、旋轉(zhuǎn)、滑等方式來代替抬起物體?！蚴褂肞owerposition第29頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月PowerPosition

PowerPosition◎使用“powerposition”的動(dòng)作要點(diǎn)

?膝微彎

?上身前傾

?背打直

?胸和頭保持正直

第30頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月謝謝聆聽