1、运动力学基础张黎明张黎明运动生物运动生物力学力学康复治疗康复治疗运动疗法运动疗法运动中的力和力矩运动中的力和力矩57%43%3%2%1%12%5%2%人体各节段重力占体重的百分比人体各节段重力占体重的百分比中国人体惯性参数模型标准n肌拉力 骨骼肌借助肌腱附着于骨，产生对骨的拉力维持人体姿势，引起人体内各部分、各环节的相对运动，是人体内力中最重要的主动力。 肌拉力线肌拉力线 喙肱肌喙肱肌拉力线拉力线位于肩关节冠状轴前方、位于肩关节冠状轴前方、矢状轴内侧，矢状轴内侧，使肩关节内收和屈。使肩关节内收和屈。肱肌肱肌位于肘关节中心位于肘关节中心运动轴的冠状轴前方，运动轴的冠状轴前方，能使肘关节屈。能使肘
2、关节屈。n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。 希尔三元素模型希尔三元素模型:可收缩成分：相当于骨骼肌中肌纤维成分可收缩成分：相当于骨骼肌中肌纤维成分;串联弹性元：主要是位于骨骼肌两端的肌腱；并联弹性串联弹性元：主要是位于骨骼肌两端的肌腱；并联弹性元：包裹在整个骨骼肌表面和肌束、肌纤维表面的结缔组织元：包裹在整个骨骼肌表面和肌束、肌纤维表面的结缔组织。 运动中的力矩运动中的力矩 力矩（力矩（M）是作用于物体或人体的合力（是作用于物体或人体的合力（F）与支）与支点到力作用线距离（点到力作用线距离（d）的乘积，）的乘积， 即即M=F。 分析：手握球做屈肘动作分析
3、：手握球做屈肘动作 产生的力矩产生的力矩 人体运动的动力学人体运动的动力学一、牛顿运动定律一、牛顿运动定律（一）牛顿第一定律（一）牛顿第一定律 任何物体在不受外力作用（或所受合外力为零）时将保持静止或任何物体在不受外力作用（或所受合外力为零）时将保持静止或匀速直线运动状态不变，又称惯性定律。匀速直线运动状态不变，又称惯性定律。（二）牛顿第二定律（二）牛顿第二定律 当物体所受到的合外力不为零时，物体的运动状态会发生改变。当物体所受到的合外力不为零时，物体的运动状态会发生改变。 （三）牛顿第三定律（三）牛顿第三定律 即作用力与反作用力定律即作用力与反作用力定律 。二、牛顿运动定律在人体运动中的应用
4、二、牛顿运动定律在人体运动中的应用（一）运动中合理利用惯性可以省力（一）运动中合理利用惯性可以省力 （二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理（二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理（三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作（三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作 用力用力1.1.主动运动是指肌力达几级，即可有骨骼肌主动收缩完成的主动运动是指肌力达几级，即可有骨骼肌主动收缩完成的运动（运动（ ）A A、1 1级级 B B、2 2级级 C C、3 3级级 D D、4 4级级 E E、5 5级级2.2.单侧上肢单侧上肢( (含手含手) )重力所占人体体重的百分比为（重力
5、所占人体体重的百分比为（ ）A. 7% B. 6% C. 5% D. 3% E.2% A. 7% B. 6% C. 5% D. 3% E.2% 人体运动的静力学人体运动的静力学人体重心与平衡人体重心与人体平衡人体重心与人体平衡 人体重心：整个人体所受重力的合力的作用点人体重心：整个人体所受重力的合力的作用点 位置：身体正中面上第三骶椎上缘数厘米，约在身高的位置：身体正中面上第三骶椎上缘数厘米，约在身高的55%-56%处。处。平衡是物体速度和方向不变的状态。稳定性稳定性稳定性稳定性是指人体和物体抵抗各种干是指人体和物体抵抗各种干扰作用保持平衡的能力。扰作用保持平衡的能力。一是人体静止时抵抗各种干
6、扰的能一是人体静止时抵抗各种干扰的能力，这种能力称为力，这种能力称为静态稳定性。二是指人体重心偏移平衡位置后，二是指人体重心偏移平衡位置后，干扰因素除去时，人体仍能恢复到干扰因素除去时，人体仍能恢复到初始平衡范围，此为人体平衡的初始平衡范围，此为人体平衡的动态稳定性。 人体平衡的条件 基本条件：合外力为基本条件：合外力为0,0,合力矩为合力矩为0.0. 关键因素：关键因素： 支撑支撑面面 稳定稳定角角/ /平衡角平衡角 稳定极限（稳定极限（LOSLOS） 稳定系数稳定系数稳定角：重心稳定角：重心垂直投影线和垂直投影线和重心到支撑面重心到支撑面边缘相点的连边缘相点的连线间的夹角线间的夹角失去平衡
7、：重心垂直投影线是否落在支撑面内失去平衡：重心垂直投影线是否落在支撑面内。比较重心高低和支撑面大小n limit of stability人体在能够保持平衡的范围内倾斜时与垂直线形成的最大角度n 正常人双足自然分开站在平整而坚实的地面上时，LOS前后方向的最大倾斜角为12.5度，左右为16度，围成一个椭圆形n LOS的大小取决于支持面的大小及性质犯罪高手MV中迈克尔杰克逊倾斜45稳定系数：指稳定力矩与倾倒力矩的比值。 稳定系数大于1时，物体能抵抗外来翻倒力矩，平衡不被破坏； 稳定系数小于1时，物体抵抗不住外来的翻倒力矩，平衡将遭到破坏，物体会翻倒。 人体平衡对康复治疗对象的意义 身体姿势的保持
8、身体姿势的保持 预防意外摔伤预防意外摔伤 全身运动功能恢复（如步行）全身运动功能恢复（如步行） 先练坐位平衡（重心低支撑面较大）先练坐位平衡（重心低支撑面较大） 立位平衡立位平衡 双脚分开双脚分开,静态平衡与动态平衡训练静态平衡与动态平衡训练 并足训练（破坏平衡）并足训练（破坏平衡）对患者平衡能力恢复的启示级静态平衡级静态平衡级自然动态平衡级自然动态平衡级他动平衡级他动平衡仰卧位仰卧位前臂支撑下的俯卧位前臂支撑下的俯卧位肘膝跪位肘膝跪位双膝跪位双膝跪位半跪位半跪位坐位坐位站立位站立位骨与关节生物力学骨与关节生物力学长骨的结构长骨的结构28303132骨板：骨胶原纤维平行层状排列，借基质粘骨板：
9、骨胶原纤维平行层状排列，借基质粘合在一起，钙盐密集规则沉积其间，形成的合在一起，钙盐密集规则沉积其间，形成的既韧又硬的板状结构既韧又硬的板状结构33 长骨骨干结构模式图长骨骨干结构模式图3435 长骨骨干结构模式图长骨骨干结构模式图36骨组织内部37能拆就能砌，能破就能立能拆就能砌，能破就能立 骨受载荷形式骨密质所受应力极限比较（单位：骨密质所受应力极限比较（单位：MN/m2MN/m2）骨的应力应变骨的应力应变强度：外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力强度：外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力刚度：弹性区的曲线斜率刚度：弹性区的曲线斜率41能拆就能砌，能破就能立能拆就能砌，能破就能立
10、持续剧烈运动/大强度劳动骨骼肌疲劳动作结构特征改变贮存能量能力下降应力分布改变复合横行骨折高拉力横行裂纹斜行骨折高压缩斜行裂纹骨受载荷异常致密结缔组织致密结缔组织关节关节/滑膜关节滑膜关节50关节的分类关节的分类1.单轴关节(1)屈戍关节(滑车关节) (2)车轴关节2.双轴关节(1)椭圆关节(2)鞍状关节3.多轴关节(1)球窝关节(2)平面关节sh思考：膝关思考：膝关节属于哪个节属于哪个类型类型关节功能的决定因素关节功能的决定因素 关节活动度（关节活动度（ROM） 稳定性（稳定性（stablility） 柔韧性（柔韧性（flexibility）影响关节稳定性的因素 关节面形状 韧带强弱 骨骼肌力量 关节负压关节面关节面弧度之弧度之差差关节囊、韧带因素关节囊、韧带因素关节周肌群关节周肌群本单元重点人体主要承受的内力和外力，重力百分比人体主要承受的内力和外力，重力百分比运动中的力矩计算运动中的力矩计算人体重心和平衡的各概念和康复应用人体重心和平衡的各概念和康复应用骨受载荷的形式骨受载荷的形式应力对骨生长的影响应力对骨生长的影响人体三类杠杆人体三类杠杆影响关节稳定性的因素影响关节稳定性的因素62
