1、第三節(jié) 人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué),1.掌握動(dòng)力學(xué)基本概念，如力、應(yīng)力和應(yīng)變、強(qiáng)度和剛度、彈性和塑性、蠕變、應(yīng)力松弛等。掌握梅脫、心臟的功能能力、運(yùn)動(dòng)能力和靶心率的概念。 2.熟悉牛頓的三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律；熟悉人體的功能關(guān)系在制定運(yùn)動(dòng)處方中的重要作用。 3.了解人體簡化后的主要運(yùn)動(dòng)形式，以及動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律。,學(xué)習(xí)目標(biāo),一、動(dòng)力學(xué)相關(guān)概念 1.動(dòng)力學(xué) 是研究人體運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系的學(xué)科。 人體受力可分為動(dòng)力和制動(dòng)力。 如果力的方向與人體運(yùn)動(dòng)（速度）方向相同，就稱此力為人體動(dòng)力，反之則稱為人體制動(dòng)力。,一、動(dòng)力學(xué)相關(guān)概念 2.力 如果把人體看作一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，則人體受力可分為內(nèi)力、外力。二者互相作用產(chǎn)生適應(yīng)、

2、協(xié)調(diào)和平衡。,只有外力才能引起人體的整體運(yùn)動(dòng)。,（1）外力,主要有： 1）人體重力 2）支撐反作用力 3）摩擦力 4）慣性力 5）流體阻力,1）重力 大小與方向： 方向：指向地球心。 g=9.8m/s/s,（1）外力,2）支撐反作用力 當(dāng)人體對支撐點(diǎn)施加作用力時(shí)，支撐點(diǎn)對人體的反作用力叫支撐反作用力。 靜力支撐反作用力：其大小與人體體重相同，方向相反。 動(dòng)力支撐反作用力：大于人體體重。例如加速起蹲。,（1）外力,（1）外力,3）摩擦力 b1.靜摩擦力 b2.滑動(dòng)摩擦力 b3.滾動(dòng)摩擦力,（1）外力,4）慣性力 指變速運(yùn)動(dòng)物體對施力物體的反作用力。 大?。簃a 方向：與加速度方向相反 舉例：推鉛

3、球時(shí)手對鉛球的推力使得鉛球產(chǎn)生了加速度，同時(shí)鉛球?qū)κ值姆醋饔昧κ瞧滟|(zhì)量對加速度的阻力，即慣性力。,（1）外力,5）流體阻力 指人體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所承受的流體阻力。 大?。号c流體密度、運(yùn)動(dòng)速度和人體的正面面積成正比。,（1）外力,6）器械的其他阻力 肢體推動(dòng)運(yùn)動(dòng)器械進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，除要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢體的推力大小相等，方向相反。,意義：,各種外力經(jīng)常被用來作為康復(fù)訓(xùn)練/治療的負(fù)荷，選擇的負(fù)荷要求與肢體運(yùn)動(dòng)的方向和力量相適應(yīng)，這是增強(qiáng)肌力訓(xùn)練的方法學(xué)基礎(chǔ)。,（2）內(nèi)力,定義： 是指人體內(nèi)部各組織器官間相互作用的力。各種內(nèi)力總要相互適應(yīng)，以維持

4、最佳活動(dòng)，同時(shí)也不斷和外力相抗衡以適應(yīng)人體生活的需要。 1）肌拉力 2）各組織器官間的被動(dòng)阻力 3）各內(nèi)臟器官的摩擦力 4）內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力 5）血液淋巴液在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的流體阻力，在分流時(shí)產(chǎn)生的湍流等。,（2）內(nèi)力,1）肌拉力 這種力通過其在骨骼上的附著點(diǎn)，可以維持人體姿勢，引起人體內(nèi)部各部分、各環(huán)節(jié)間的相對運(yùn)動(dòng)。是人體內(nèi)力中最重要的主動(dòng)力。,（2）內(nèi)力,2）各組織器官間的被動(dòng)阻力 當(dāng)一肢體做屈曲或伸展運(yùn)動(dòng)時(shí)，其相反方向的組織受到牽拉，尤其是拮抗肌的張力，此時(shí)必須做相應(yīng)松弛，以保證運(yùn)動(dòng)的完成。,（2）內(nèi)力,3）各內(nèi)臟器官的摩擦力 例如胃腸蠕動(dòng)時(shí)候腸袢間的摩擦力（盡管很?。?，心臟

5、搏動(dòng)時(shí)與肺、縱隔和胸廓間的摩擦力等。4）內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力 如胃腸蠕動(dòng)與腹膜、腸系膜、大血管間的阻力，食管的蠕動(dòng)與縱隔間的阻力等。5）血液淋巴液在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的流體阻力，在分流時(shí)產(chǎn)生的湍流等。,3.力的三要素,大小、方向和作用點(diǎn)。 力是一種矢量，力的相加、相減為矢量的合成和分解，遵循平行四邊形法則。,4）應(yīng)力 指人體結(jié)構(gòu)內(nèi)某一平面對外部負(fù)荷的反應(yīng)，用單位面積上的力表示（N/cm2）。,5）應(yīng)變： 指人體結(jié)構(gòu)內(nèi)某一點(diǎn)受載時(shí)所發(fā)生的變形稱為應(yīng)變。 大?。鹤兓拈L度/原始長度*100%,強(qiáng)度:是人體承受負(fù)荷時(shí)抵抗破壞的能力。用極限應(yīng)力表示。 強(qiáng)度是衡量材料本身承載能力（即抵抗失效能力）的

6、重要指標(biāo)。 剛度:是人體在受載時(shí)抵抗變形的能力。剛度的大小取決于材料的幾何形狀和材料的種類,6）強(qiáng)度和剛度,7）彈性和彈性限度 彈性： 物體受外力后發(fā)生變形，外力（在一定限度內(nèi)）一旦撤去，物體能恢復(fù)原有的體積和形狀的性質(zhì)，叫彈性。 彈性限度：亦稱“彈性極限”。物體受到外力作用，在內(nèi)部所產(chǎn)生的抵抗外力的相互作用力不超過某一極限值時(shí)，若外力作用停止，其形變可全部消失而恢復(fù)原狀，這個(gè)極限值稱為“彈性限度”。 （記錄）（插入資料） 特點(diǎn)：應(yīng)力與應(yīng)變成正比，外力功轉(zhuǎn)變成彈性能。,8）塑性 定義：物體受外力后發(fā)生變形，當(dāng)外力超過彈性限度時(shí)，即使撤去外力，也不能恢復(fù)原狀而保持變形的性質(zhì)，即發(fā)生了永久變形，叫

7、塑性。 塑性材料變形不可恢復(fù)，特點(diǎn)是應(yīng)力與應(yīng)變呈非線性關(guān)系，外力作用下外力功轉(zhuǎn)變成變形能。,9）粘彈性材料 既具有彈性材料的力學(xué)性質(zhì)，又具有粘性材料的力學(xué)性質(zhì)的材料，叫粘彈性材料。 粘彈性是引起能量消耗的重要原因。 人體的骨、軟骨、肌肉、血管壁、皮膚都是粘彈性材料。,10）粘彈性材料的特點(diǎn) 蠕變：若令應(yīng)力保持一定，物體的應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。 a.它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限時(shí)也能出現(xiàn)。 b.應(yīng)力越大，蠕變的總時(shí)間越短；應(yīng)力越小，蠕變的總時(shí)間越長。,2010年，貝克漢姆跟腱斷裂，無緣世界杯，

8、揮淚告別綠茵場,多次應(yīng)力性骨折，告別賽場,10）粘彈性材料的特點(diǎn) 蠕變： 應(yīng)力松弛：當(dāng)物體突然發(fā)生應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變保持一定，則相應(yīng)的應(yīng)力將隨時(shí)間的增加而下降，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。,理解應(yīng)力松弛,將一根彈性繩繃緊，兩端固定 則繩中具有一定的張力，如果這跟繩由于這個(gè)張力 的作用變長了一點(diǎn)點(diǎn)，那么繩就變松弛了，則這個(gè)繩中的張力就減小了，這就是很好理解的應(yīng)力松弛。 物理本質(zhì)是結(jié)構(gòu)在力的作用下發(fā)生塑性變形，這種變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力減小。就叫應(yīng)力松弛。,舉例： 打包帶變松 橡皮筋變松,10）粘彈性材料的特點(diǎn) 蠕變： 應(yīng)力松弛： 滯后：若物體承受周期性的加載和卸載，則加載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線常與卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變

9、曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為滯后。,二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律,牛頓第一定律：物體如果不受到任何力或所受合外力為零，將保持其靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它描述的是平動(dòng)中人體和器械的慣性本質(zhì)。 應(yīng)用：由于保持一定的速度比改變速度省力得多，所以進(jìn)行耐力訓(xùn)練如長途慢跑或快走的時(shí)候，提倡用穩(wěn)定的速度。,動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律：,1. 動(dòng)量與沖量的概念 動(dòng)量（矢量性） ，單位：米.千克/秒（m. kg / s）。 沖量（矢量性） 單位：牛頓.秒（N. s）,動(dòng)量定理,物體在運(yùn)動(dòng)過程中，在某段時(shí)間內(nèi)所受合外力的沖量，等于它在這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量。即：,動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用,1在投擲項(xiàng)目中

10、，為了增加器械的出手速度，即增加器械的出手動(dòng)量，應(yīng)增加在最后用力階段對器械的沖量。這要求： 發(fā)揮最大力量 延長力的作用時(shí)間,動(dòng)量定理在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用,2若要減少對人體的沖力，就得延長力作用的時(shí)間，各種落地緩沖動(dòng)作就是典型的例子。,任何物質(zhì)系統(tǒng)在不受外力作用或所受外力之和為零時(shí)，其總動(dòng)量保持不變。這就是動(dòng)量守恒定律。 在動(dòng)量定理中，當(dāng)Ft=0時(shí)得 mVtmV1=0 即： mVt=mV1,動(dòng)量守恒定律,在人體： 我們認(rèn)為，人體是由多環(huán)節(jié)組成的生物系統(tǒng)，各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)量的矢量和等于人體的總動(dòng)量。當(dāng)人體整體所受外力為零時(shí)，人體內(nèi)力可改變各個(gè)環(huán)節(jié)的相對位置，使環(huán)節(jié)的動(dòng)量發(fā)生相互傳遞，但不能改變?nèi)梭w的總動(dòng)

11、量。,動(dòng)量守恒定律,總動(dòng)量=各肢體環(huán)節(jié)的矢量和,人體肢體鞭打動(dòng)作的環(huán)節(jié)動(dòng)量傳遞（舉例）,M1V1=M2V2 M1 M2 V1 V2,三、人體運(yùn)動(dòng)中的功能關(guān)系,何謂運(yùn)動(dòng)處方？,指根據(jù)個(gè)體的年齡、性別、健康情況、傷病診斷、功能評定結(jié)果、運(yùn)動(dòng)史等，為患者或健身活動(dòng)者，以處方形式制定的，包括活動(dòng)內(nèi)容、運(yùn)動(dòng)量、注意事項(xiàng)等內(nèi)容的訓(xùn)練計(jì)劃，稱為運(yùn)動(dòng)處方。 (即訓(xùn)練計(jì)劃）,運(yùn)動(dòng)處方的要素,運(yùn)動(dòng)處方的要素,運(yùn)動(dòng)處方的要素： 任何一類運(yùn)動(dòng)處方都應(yīng)包括這五項(xiàng)內(nèi)容： 運(yùn)動(dòng)形式； 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度；（最為重要） 運(yùn)動(dòng)頻率； 持續(xù)時(shí)間； 注意事項(xiàng)及微調(diào)整 特別是前四項(xiàng)內(nèi)容，又稱為運(yùn)動(dòng)處方四要素。,如何確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度？,老年人、慢性

12、患者與健康人應(yīng)該區(qū)分對待。,確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的要點(diǎn),決定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的四個(gè)步驟 第一、 預(yù)估最大心率： 最大心率 = 220 - 年齡 第二、 檢測靜息心率： 測量休息時(shí)每分鐘的心率 第三、 決定心率保留值： 心率保留值 = 最大心率 - 靜息心率 第四、 估算訓(xùn)練強(qiáng)度： 為了安全而有效的進(jìn)行心肺耐力訓(xùn)練，可依個(gè)人的最大心率的百分比加以設(shè)定。,例如：上限為85%，目標(biāo)為70%，下限為50%： 訓(xùn)練強(qiáng)度上限(85%) = 心率保留值x 85% + 靜息心率 訓(xùn)練強(qiáng)度目標(biāo)(70%) = 心率保留值 x 70% + 靜息心率 訓(xùn)練強(qiáng)度下限(50%) = 心率保留值 x 50% + 靜息心率,思考：為一個(gè)20

13、歲的青年設(shè)定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度目標(biāo)區(qū)。（假設(shè)其靜息心率為68次/分）,估算最大心率 = 220 - 20 = 200次/分估算心率保留值 = 200 - 68 = 132次/分估算訓(xùn)練強(qiáng)度上限 = (132 x 0.85) + 68 = 180次/分估算訓(xùn)練強(qiáng)度目標(biāo) = (132 x 0.70) + 68 = 160次/分估算訓(xùn)練強(qiáng)度下限 =(132 x0.50) + 68 = 134次/分 心率區(qū)間（134，180）次/分，目標(biāo)：160次/分,確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的要點(diǎn)（老年人，簡易）,庸氏（Jungmann）公式 如年齡50歲以上、有慢性病史的中老年人步行運(yùn)動(dòng)最高心率一般每分鐘應(yīng)不超過（170-年齡）。 舉

14、例： 如某人55歲，步行鍛煉時(shí)每分鐘最高心率應(yīng)不超過（170-55），即115次。,要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)耐量試驗(yàn)（如：使用功率自行車、跑臺(tái)等），對心臟的功能能力（functional capacity, F.C.）進(jìn)行評定以后，再確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)能力（exercise capacity, E.C.）和靶心率（target heart rate, THR）。,確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度（心血管疾病患者）,運(yùn)動(dòng)耐量試驗(yàn)相關(guān)概念：,1.梅脫（MET） 能量代謝當(dāng)量。每公斤體重從事1分鐘活動(dòng)，消耗3.5毫升的氧，其運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為1 MET。用公式表示為： 1 MET =3.5 mlO2/Kgmin 1MET的活動(dòng)強(qiáng)度，相當(dāng)于健康成年人坐位安靜時(shí)的代謝水平。稍高于基礎(chǔ)代謝（3.3mlO2（/Kgmin）。,運(yùn)動(dòng)耐量試驗(yàn)相關(guān)概念：,2.心臟的功能能力（F.C.） 定義：指機(jī)體在盡力活動(dòng)時(shí)所能達(dá)到的最大MET值。即體力活動(dòng)能力。,運(yùn)動(dòng)耐量試驗(yàn)相關(guān)概念：,2.心臟的功能能力（F.C.） 在健康人，F(xiàn).C.相當(dāng)于最大吸氧量相應(yīng)的MET值。 F.C