运动生物力学教学.ppt

運動生物力學的原理與應用 美和技術學院 廖逢錦 博士 97.05.25 何謂運動生物力學? ◎運動生物力學(Biomechanics): 是運動學(Kinematics)和生物力學(Kinesiology)整合而成的一門科學。 ◎運動生物力學:是描寫、分析與評估人體運動時，身體之內在與外在力量，以及這些力量所造成影響的一門科學(Hay,1993) 運動生物力學的發展方向 找尋各種運動的最佳技術:定性分析與定量分析 探究肌肉骨骼系統的最佳用力方式 : 槓桿原理、力學特性、 協調。 運動器材方面的研究 : 增進成績、預防傷害(跑鞋.標槍) 研究方法的發展 : 同步分析、資料修勻的方法 生物力學儀器的發展 : 儀器不斷更新、資料處理時間縮短 運動學(Kinematics) ◎只描述物體運動，不考慮引起運動之原因－「力」之研究。 ◎運動學之參數( Kinematic parameter) 時間(Time) 位移(Displacement) 速度(Velocity) V=?x /?t 加速度(Acceleration) a=?V /?t 動力學(Kinetics) 討探力與運動之間關係的研究 牛頓第二運動定律 F = ma 衝量動量等式定律 F? t = m? V 平衡與穩定原理(Principles of balance and stability) 重心 平衡的種類 影響平衡的因素 力矩 人體重心（一） ◎重心(Center of gravity , COG) 身體各部位受到地球引力的作用,把各個部位的引力加起來，這些引力合力的作用點就是COG。 ◎重心受年齡、性別、身體結構的影響 COG是身體最大肌力所在，是產生大力量的原點。 人體站立時重心在第二薦椎前方一吋處。 人體重心（二） 平衡的種類 ◎穩定平衡 無論物體如何移動，其重心一定上升，如單槓懸垂.雙槓槓上支撐。 ◎不穩定平衡 物體原來姿勢，不增加位移，位置稍有傾斜，重心會下降，如起跑姿勢，手倒立。 ◎隨遇平衡 如物體移動，仍為平衡者，物體位置變動時，重心既不升高，也不降低，如不倒翁。 影響平衡的因素 ◎重心在支撐基底面內 支撑基底:身體和支撐表面之間所圍成的面積。 物體重心在基底面內，亦即重心線在基底面內，此物體就穩定平衡，重心線愈靠近基底邊線，愈不穩定。 ◎基底面大小 ◎重量 ◎重心高度 : 重心愈靠近基底，愈穩定。 ◎迴旋 : 向前迴旋運動，增加物體穩定性。 力矩原理之應用 ◎推門: ◎擲鐵餅: ◎翹翹板: ◎單槓大迴環 下降時，身體充份伸展，使重心遠離握點，加大力臂 上升時，身體稍微彎曲，使重心接近握點，縮小力臂 向下力矩大於向上力矩，故能旋轉不停 運動 (Motion) ◎平移運動(translatory motion) 當外力施加於物體質心時，該物體沿直線移動。 不管外力作用於物體的何處，該物體僅能做線性運動。 ◎轉動運動 (rotary motion) 發生於當外力施加於物體偏離重心的位置時。 不管外力作用於物體何處，物體只能做轉動性移動。 ◎速度 （velocity） 表示單位時間內移動的距離。 加速度指單位時間內速度的增加量。 減速度指單位時間內速度的減少量。 ◎動量 （Momentum） 一個運動中的物體之直線動量，等於物體質量與其速度的乘積。 直線動量(Ｐ)＝m(質量)×V(速度)。 影響直線動量的因素包括物體的質量與物體的速度 要改變一個物體的動量，就必需給予一個動量，一個正的(加速)力量可使動量增加，一個負的(減速)力量會使物體的動量減少，如果淨力量為零，則物體的動量不會改變。 ◎衝量(Impulse) 衝量 J= F ?t 表示作用力 (F) 持續作用一段時間?t的累積效應。 力量與力量作用時間的乘積稱為衝量。 ◎衝量-動量定理 F? t = m? V 一個力量的衝量等於其所產生之動量變化。在相同動量條件下，力量與力量的作用時間成反比。 因此，只要衝量保持不變，可以用時間來換取力量。 ◎牛頓運動定律（Newton’s Laws）  牛頓的運動定律 (Laws of Motion) ◎慣性定律 (the law of inertia) 說明「動者恆動,靜者恆靜」的物理概念。 ◎加速度定律(the law of acceleration) F=ma,作用力為質量與加速度的乘積。 ◎反作用力定律(the law of counterforce) 當甲物以一作用力撞擊乙物時,乙物也會以相等大小,方向相反之作用力,回作用在甲物上。 槓桿(Levers)的運作模式 ◎ Lever:是一種「簡單的機械」，其設計是為了提供一個力量時，可用來改變力量大小及方向。 目的:省力而不利於速度，