运动康复生物力学 1.运动轨迹曲线 这种曲线是在一个坐标系上，将任何时刻人体运动的位置（也就是代表人 体的点的位置)描记下来，然后连接这些位置点，就得到运动轨迹曲线 2.位移时间曲线 。与：分别表示两个坐标轴，代表位移和时间。一般这种曲线又分为匀速 和变速运动的位移时间曲线两种 3.速度时间曲线 速度时间曲线是以坐标系的x、y轴分别代表速度和时间描出的曲线，它 一般可分匀速、匀变速和变速运动三种。 4.加速度（非匀变速）曲线 用来表示质点速度变化的曲线叫速度时间曲线，即用x、y坐标轴分别表 示时间和加速度的曲线，这种曲线一般是仪器描绘出来的。 5.各类曲线的特点 显然，采用图像的方法描述运动具有直观、形象的优点。不同的曲线具有 不同的特点，这些特点代表一定类型的运动，我们可根据这些特点了解运动的 情况。 例如，匀速运动的位移时间曲线、速度时间曲线都是一条直线，匀变速 运动的速度时间曲线也是一条直线，这是它们的共同特点。面它们的不同之 处，首先是坐标轴代表的生物力学量的不同，其次是直线的空间位置不一样 (有水平与倾斜之分)。非匀变速运动的曲线则呈无规律的曲线。另外，这些 直线的变化有一定的规律可循。例如，倾斜直线的倾斜度（即直线与Y轴的 夹角)，会由于运动的快慢而不同，因此，我们可以粗略判断其运动的快慢变 化情况。 (三)表格法 表格法就是把待求量及已知量用表格列出。这种方法在体育研究中也常采 用。它是用数据说明问题，并且具有准确和保留原始数据的作用。 20
第二章人体运动常用力学参数和原里 例如，在自由落体运动中，以落体起点作为坐标原点建立坐标系，沿垂直 向下为坐标轴O:的正方向，这时物体下落的位置可以用坐标，标记出来。列 表可以记录自由落体的运动情况，对应各个位置。的时刻用：表示，这种表格 叫做位置时刻表，或叫。表。 在人体运动动作研究中，往往将图像法和表格法结合起来使用。 (四】人体模型方法 1.人体的多刚体模型及人体棍图的绘制 经典的牛顿力学研究对象是质点和刚体，面人体是一生物体，且很不规 则，因此沿用经典的力学原理研究人体运动时，必须对人体进行抽象与简化处 理，即建立人体运动的生物力学模型。在运动康复生物力学研究中，常把人体 简化为多刚体（环节）通过较链（关节）联结起来的多体系统，即多刚体模 型。1964年汉纳范(Hanavan)建立了由15个刚体部件组成的人体力学模型 (图2-3)。 多刚体模型的建立，应根据实验研究问题需要及侧重点的不同而定。对于 简化的人体模型，对每一环节，用一直线代表，即绘成人体棍图。驱干是从肩 轴中点到髋轴中点的连线（图2-4）。 头：椭圆球 手：圆球 图2-3汉纳苑多刚体模型 图2-4人体框图 21
运动康复生物力学 2,人体关节中心位置的确定 (①)肩关节中心：将上臂上端（包括肩峰）按轮廓视为一球形几何体，其 球心可近似地定义为肩关节转动中心。 (2)肘关节中心：正面观，肘横纹中点： 侧面观，肱骨下端内、外上髁： 后面观，尺骨鹰嘴隆起高度中心。 (3)腕关节中心：尺骨茎突高度水平线中点或腕横纹中点。 (④)手的中心：伸开时一掌心： 提拳时一举心。 (5)髋关节中心：正面观，腹股沟中点附近 侧面观，大转子顶点。 (6)膝关节中心：正面观，腕骨高度中点： 侧面观，股骨内、外上保。 (7)踝关节中心：正、后面观，腓骨外限隆起至胫骨内髁下缘连线中点： 侧面观，胖骨外限降起或内限下缘处。 (8)第二跖关节：侧面观经常根据屈曲的跖趾关节来定位。 (⑨)头的重心：左、右耳道连线的中点。 在人体运动动作的分析中，可以通过动作图像的测量，确定这些点的位置 参数，建立人体运动棍图，用人体连续运动棍图，就能够直观描述出人体运动 的整个过程。根据位置参数再进一步计算出速度、加速度等其他参数」 五、运动学参数的特性 根据前面的讨论，我们可以总结出运动学量的几个特性 (一)瞬时性 在研究人体和器械运动时，我们常常需要准确地讨论在某一时刻它们的运 动情况，也就是求解时速度问题。采用的方法最关键的是取得最小的时间间隔 (理论上是无限小)，以反映运动的解时特性。这在实我中很必要。因为我们常 说的起跑时、投掷时、起跳时的速度，都包含这种瞬时性质。 岛
第二章人体运动常用力学参数和解理 (二)矢量性 在空间运动的人体和器械，其运动方向很重要，如速度的重要性不仅在于 其大小和瞬时性，要取得好的效果在某种意义上还决定于这个量的方向。例 如，短跑后避阶段登地力的大小和方向将影响向前运动的速度的快慢和方向， 而速度的快慢和方向又将直接影响运动员的成绩。又如器械出手的初速度方向 对授掷远度的作用。前面讲的速度的合成和分解，对此问题已作了讨论。 (三)相对性 在讨论问题时，所涉及到的坐标、位移速度、加速度等，是相对于选定的 坐标而言的，只有确定了坐标系，这些量才有确切的意义。这一性质可概括为 “相对性”。因此，在计算人体和器械运动之前，首先应确定参考系（坐标系）。 (四)独立性 独立性是指物体在空间运动时，在各个方向上独立保持自己运动的性质。 它包含在运动的独立性原理之中。运动的独立性原理是矢量合成和分解的理论 依据，利用它，可使计算更加简便。例如，我们可建立矢量的分量公式，研究 需要了解的分运动情况。 以上四个特性不是孤立的，且往往在同一何题中同时出现。正确理解和掌 握这四个特性，对于正确分析、理解并处理运动学问题是非常重要的。 第二节人体运动的动力学参数和原理 在人体运动的运动学中，我们讨论了如何描述人体或器械在空间和时间上 的运动状态及其变化规律，但这仅是从外部几何性质的现象来描述运动变化的 原因。在人体康复运动过程中，不仅需要掌摆各种动作在时间、空间上所表现 出来的特征，而且更需要了解产生这些差异的内在原因。即研究人体或器械运 动状态变化与引起这些变化的力之间的关系。只有这样，才能有效地确定动作 的技术原理和改善运动技术的效果。这就涉及动力学的实际问题。用动力学的 23
运动康复生物力学 参数、原理、定律分析和解决人体运动中的实际问题，在运动康复生物力学中 占有重要位置。 在分析过程中，仍然把人体简化成质点和刚体，具体分析时要注意其局限 性。 一、人体运动中的力 (一)力的概念 人们对力的认识，首先是从日常生活中的肌肉紧张和疲劳的感觉中形成对 力的初步认识，如举起一个重物，手臂肌肉会感到繁张，坚持久了，会感到疲 劳，就认为手臂在用力。在生活实践中，人们进一步认识到，力不一定要与感 觉联系在一起，不仅人的手可以对物体施力，物体之间也能相互施力。不仅人 的手可以举起重物，拴在树上的绳子同样可以悬吊重物。经过长期的生活实 践，人们认识到力是物体间的相互作用，力的作用离不开物体 力作用在物体上产生一定的效应。用力推静止的小车，可使它运动起来 用不同部位击球可使球改变运动的速度和方向；当用力扣球时，不但使球改变 了运动状态，而且使球的形状也发生了变化。所以，力的作用可使物体产生加 速度和形变，这就是力的作用效应。前者称为外效应，后者称为内效应。影响 力的作用效应的因素有力的大小，方向和作用点，称为力的三要素，只要改变 其中任一要素，都会使力的作用效应发生改变。因此，在分析问题的时候，确 定一个力的效应，必须确定力的三要素。 由于力具有方向性，是矢量，在几何上可将力表示为一段带箭头的线段。 线段的长度表示力的大小，箭头所指的方向表示力的方向，线段的起点代表力 的作用点。力的合成与分解遵守平行四边形法则。 (二)人体运动的内力与外 内力与外力的划分与系统的选释有关。若将整个人体作为一个生物力学系 统，那么人体内部各部分相互作用的力称为人体的内力。人体的内力一般为肌 力、彻带张力、软骨的应力、骨的应力等。其中肌力是人体内力中的主动力 又称可控力。由于内力是系统内各部分之间的作用力，虽可引起系统内部各部 分的相对运动，但不能引起整个系统质心的运动，因此当人体腾空时只受到重