人體基本運(yùn)動的生物力學(xué)分析

前言

　　你有沒有問過自己：為什么短跑運(yùn)動員不能永遠(yuǎn)地加速為什么你能無損傷地從比你能跳上去的高得多的高度上落地為什么跑是一種比走的每單位距離能量代價大得多的活動為什么撐桿跳運(yùn)動員不能通過無限增加竿的長度來持續(xù)提高高度為什么自行車有一個齒輪的范圍為什么沒有兩臂擺動的走路是笨拙的走路一次舉起一個大的載荷與一次舉起總載荷的1／10但是舉10次相比，兩者各需要的能量和安全性是什么答案在根據(jù)我們的重力場中的力學(xué)定律所做出的力學(xué)性質(zhì)中。人體運(yùn)動在我們能夠討論它之前很久就存在了，不管語言的發(fā)展，在人類歷史中只是在最近才認(rèn)識到了物體、人體和其他事物的運(yùn)動規(guī)律的?，F(xiàn)在我們是處于能夠用科學(xué)的方法來理解人體運(yùn)動的位置上，這個研究領(lǐng)域是生物力學(xué)——一個表示應(yīng)用科學(xué)原則和定律來理解生物學(xué)系統(tǒng)的名字，特別是我們正在處理的人體運(yùn)動的生物力學(xué)，人體運(yùn)動本身則是整個人體生物力學(xué)領(lǐng)域中的一個小部分。本書附加了固體力學(xué)和生物學(xué)的定義及概念，例如，力被認(rèn)為是對一個質(zhì)量的加速度的影響。假如沒有加速度，那么，力一定等于O，或者一定存在一個大小相等方向相反的力（牛頓第三定律）。一個力的作用使一個投擲物體的速度增加，這是真的，但是，這種說法在概念上還有欠缺之處。為了計算速度，我們需要更多的知識，事實(shí)上，它需要或者是力乘以時間（沖量）或者是力乘以力作用的位移（功）。在描述人體運(yùn)動時同樣要用正確的術(shù)語。術(shù)語“髖關(guān)節(jié)屈”有專門的含義，它是指一個關(guān)節(jié)的運(yùn)動，短語“屈一個關(guān)節(jié)的肌肉”在生物力學(xué)中沒有意義。確定影響運(yùn)動的某些作用的能力或計算一個動作速率的能力需要所謂的數(shù)學(xué)的科學(xué)語言。沒有數(shù)學(xué)就不能精確地定量描述運(yùn)動，也不能把生物力學(xué)概念聯(lián)系起來。數(shù)學(xué)計算作為描述人體運(yùn)動的一種工具是特別重要的，例如力產(chǎn)生加速度，只有當(dāng)掌握了微分和積分運(yùn)算以后才能理解加速度、速度和位移之間的相互關(guān)系。

內(nèi)容概要

　　《人體基本運(yùn)動的生物力學(xué)分析》包括了第1章 身體的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)、第2章 基礎(chǔ)力學(xué)和數(shù)學(xué)、第3章 運(yùn)動的基礎(chǔ)、第4章 平衡、第5章 滑動、落下和落地、第6章 走和跑等。

書籍目錄

第一部分 緒論第1章 身體的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)1.1 骨骼1.2 關(guān)節(jié)1.3 韌帶1.4 關(guān)節(jié)潤滑1.5 肌肉和肌腱1.6 總結(jié)第2章 基礎(chǔ)力學(xué)和數(shù)學(xué)2.1 運(yùn)動學(xué)2.2 動力學(xué)2.3 總結(jié)第3章 運(yùn)動的基礎(chǔ)3.1 重力3.2 摩擦力3.3 肌肉作用的一個簡化代表3.4 肌肉的生物力學(xué)性質(zhì)3.5 肌肉力的應(yīng)用3.6 肌肉功3.7 力的轉(zhuǎn)動作用3.8 外部作用力3.9 作用在一個身體環(huán)節(jié)上的力3.10 雙關(guān)節(jié)肌的作用3.11 總結(jié)第二部分 基本的人體運(yùn)動第4章 平衡4.1 站立的目的4.2 站立的力學(xué)4.3 站立的生物力學(xué)4.4 站立的變化性4.5 站立的提高4.6 站立的安全性4.6 避免倒下的目的4.7 倒下的力學(xué)4.8 倒下的生物力學(xué)4.9 倒下的變化性4.10 增強(qiáng)避免倒下4.11 倒下的安全性4.12 實(shí)踐例子4.34.13 總結(jié)第5章 滑動、落下和落地5.1 避免滑動的目的5.2 滑動的力學(xué)5.3 滑動的生物力學(xué)5.4 滑動的變化性5.5 提高防滑5.6 滑動的安全性5.7 實(shí)踐例子5.15.8 下落和著地的目的5.9 下落和著地的力學(xué)5.10 下落和著地的生物力學(xué)5.11 下落和著地的變化性5.12 下落和落地的提高和安全性5.13 實(shí)踐例子5.25.14 總結(jié)第6章走和跑6.1 走的目的6.2 走的力學(xué)6.3 走的生物力學(xué)6.4 走的變化性6.5 走的提高和安全性6.7 實(shí)踐例子6.16.8 實(shí)踐例子6.26.9 跑的目的6.10 跑的力學(xué)6.11 跑的生物力學(xué)6.12 跑的變化性6.13 提高跑的成績6.14 跑的安全性6.15 實(shí)踐例子6.36.16 實(shí)踐例子6.46.17 總結(jié)第7章 跳7.1 跳的目的7.2 跳的力學(xué)7.3 跳的生物力學(xué)7.4 跳的變化性7.5 跳的提高7.6 跳的安全性7.7 實(shí)踐例子7.17.8 實(shí)踐的例子7.27.9 總結(jié)第8章操縱物體8.1 握的目的8.2 握的力學(xué)8.3 握的生物力學(xué)8.4 握的變化性8.5 握的提高和安全性8.6 實(shí)踐例子8.18.7 拉和推的目的8.8 拉和推的力學(xué)8.9 拉和推的生物力學(xué)8.11 和推的變化性8.12 拉與推的提高和安全性8.13 實(shí)踐例子8.28.14 實(shí)踐例子8.38.15 上舉和放下的目的8.16 上舉和放下的力學(xué)8.17 上舉和放下的生物力學(xué)8.18 上舉和放下的變化性8.19 上舉和放下的提高和安全性8.20 實(shí)踐例子8.48.21 搬運(yùn)的目的8.22 搬運(yùn)的力學(xué)8.22 搬運(yùn)的生物力學(xué)8.23 搬運(yùn)的變化性8.24 搬運(yùn)的提高和安全性8.25 實(shí)踐例子8.58.26 總結(jié)第9章 投擲、擊打和接9.1 投擲和擊打的目的9.2 投擲和擊打的力學(xué)9.3 投擲和擊打的生物力學(xué)9.4 投擲和擊打的變化性9.5 投擲和擊打的提高9.6 投擲和擊打的安全性9.7 實(shí)踐例子9.19.8 接的目的

章節(jié)摘錄

　  骨骼在身體中是最硬的支撐結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)都是懸掛在這個骨骼上面的。長骨讓我們能達(dá)到一個目的物并是一個杠桿，這樣我們能使自己移動和操作一個離開我們質(zhì)心有一定距離的物體。這種目的是由長骨達(dá)到的。長骨組成上、下肢，長骨的二端變大，與其他骨形成關(guān)節(jié)，在長骨的其他地方上有肌腱附著，二端這種變大的目的是為了后來與處理它們的力學(xué)有顯著的關(guān)系。像髂骨和肩胛骨這樣的扁骨有大的表面供肌肉附著。雖然這些肌肉的杠桿作用是小的，但是，它們的大小是它們產(chǎn)生生物力學(xué)的能量機(jī)制的一個重要部分，這避免了要求我們在外周攜帶大肌肉，因?yàn)檫@樣一種安排會大大地增加身體的慣性，并導(dǎo)致在運(yùn)動過程中伴隨著增加整個系統(tǒng)的能量代價。頭蓋骨是扁平骨，保護(hù)大腦。它們同樣起著為某些肌肉（包括吃食的）提供大的附著面積的作用，說也奇怪，許多其他骨的形狀（像腕部的腕骨以及踝部的跗骨）在它們與外界之間的力學(xué)相互作用中具有重要的作用?！? 骨骼中的骨與軟組織相比是剛硬的，在現(xiàn)實(shí)中，骨具有彈性以及其他的性質(zhì)，這些性質(zhì)在涉及高碰撞力的運(yùn)動中有密切關(guān)系。它們允許骨有彎曲而不是破裂，并且就其性質(zhì)來講，在骨受到載荷（如落地）時它對耗散能量有作用。不幸地，當(dāng)受到的力太大或需要吸收的能量太多時，骨還是可以斷裂的。骨的更深的性質(zhì)是它作為一種活組織，它的細(xì)胞是在不斷地破壞和生長，這種性質(zhì)就是所謂的骨改造，在骨改造中，營養(yǎng)和作用力二者都起重要的作用。沒有這種性質(zhì)，任何一塊骨都可能用壞或失去它的特殊形狀（見currey，1984）?！? ……

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