角动因学.doc

第 六 章、 角 動 因 學 一、定 義 1. 運動學 (kinematics) : 研究人體或物體在空間運動之位移、速度及加速度的 一門學問。它只研究「運動的現象」， 而不涉及「力」的問題。它可分為線運動學和角 運動學。 2. 動因學 (kinetics): 它是力學的一個分支， 討論一個物體在特定力量作用之 下所產生的運動。它說明改變運動速度的原因。它可分為線動因學和角動因學。 3. 角動因學 (angular kinetics): 探討一個物體在特定力量作用之下所產生的 角運動(旋轉)。它說明改變角運動速度的原因。 4. 偏心力 (eccentric force): 不通過物體重心之力。當作用力不通過物體重心 時， 物體會產生線位移和角位移(旋轉)。如下圖所示: 5. 力偶 (force couple): 一對大小相等、 方向相反的平行力。力偶會使物體產生旋轉。如 下圖: 推鞍馬 二、力矩 ( moment of force): 它是一種旋轉的效果。它是作用於一物體之力， 與此力至該物體重心 (或旋轉軸) 之垂直距離(力臂)的乘積。力矩會使物體產生旋轉的效果。 力矩 = 力 x 力臂 = F x d 力矩的單位: 牛頓-米 (N-m)　或 磅-呎 (lb-ft) 茲以柔道為例， 說明力矩原理在柔道中的應用。 在柔道中的大多數動作均可用力矩的觀念加以解釋。力矩是與作用力的大小及力 臂的長短成正比。作用力愈大，力臂愈長則旋轉的效果愈大， 愈容易將對手摔倒，亦 可使對手身體旋轉的角加速度加大而快速落至地面。故在柔道中， 若能採取增長作用 力臂的方式進攻， 則可收省力的效果。 力矩是向量， 有大小和方向。力矩的方向可分順時鐘和逆時鐘， 當力矩方向相 同時則可相加而得到一個合力矩， 若方向相反則相減而互相抵消。 在柔道中， 進攻者經常應用手的力量使對手上體往前往下傾倒， 並加上腳或腰 往相對的方向 (即往後往上) 作用力， 使兩力沿著通過對手重心的旋轉軸產生方向相 同的力矩， 兩力矩相加則可使對手身體因旋轉失去平衡而倒地。例如出腳掃、送足拂 法、肩車等皆以此方式實施。 三、槓桿原理 (principles of lever) 在柔道技術中，以槓桿原理的應用最多。若能對此原理有所認識，除了可瞭解動 作的本質外，更可做為改進技術的評斷依據。 在力學中， 槓桿的定義是環繞一個固定點 A (旋轉軸) 旋轉的堅硬長棒， 並有 移動長棒的作用力 F， 以及一個由作用力所克服的抗力 R。槓桿的旋轉軸稱為支點， 力作用之點稱為施力點， 抗力 (或重量) 作用之點稱為抗力點。施力點和支點間的距 離稱為施力臂，抗力點和支點間的距離稱為抗力臂。槓桿可分三種，均以力矩原理為 基礎，各具不同的功能，因此可依不同的目的而加以運用。 在人體內，肌肉骨骼系統也因從事不同的動作而組成了不同種類的槓桿系統。其 中，肌肉作用的點是施力點，關節是支點，而重量作用的點是抗力點。如為了使槓桿 系統達於平衡狀態，施力和抗力 (或重量) 必須產生大小相等、方向相反 (即逆時鐘 和順時鐘) 而互相抵消的力矩。但在柔道的進攻中，其目的是要使對手身體旋轉落地 ，除了加大施力、加長施力臂外，若能使施力所產生的力矩和對手的抗力 (或重量) 所產生的力矩具有相同的方向，便能大為增加引起對手身體旋轉的力矩，產生較大的 角加速度和較快的角速度，輕易的使對手快速旋轉落地。 1. 第一槓桿原理: 此種槓桿是支點位在施力點和抗力點之間。若施力臂等於抗力臂， 則施力必須等 於抗力，不省力也不費力； 若施力臂大於抗力臂，則是省力費時； 若施力臂小於抗 力臂，則是費力省時。如下圖所示， 若達平衡狀態， 則 施力 * 施力臂 = 抗力 * 抗力臂 若 施力臂 抗力臂 則 省力費時 (抗力點移動速度較慢) 若 施力臂 抗力臂 則 費力省時 (抗力點移動速度較快) 若 施力臂 = 抗力臂 則 不省力不費時 (抗力點、施力點移動速度相同) 例如， 全身活動: 蹺蹺板，開罐頭(壓) 施力臂 抗力臂 肌肉關節: 走路、全足掌支撐、頭部支撐