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体育教育多媒体课件;第五章运动生物力学应用;约束是指对物体运动的限制。如果物体不受约束将可以自由移动，称为自由体，如腾空中的运动员，自由下落的物体等。约束是由于物体与其它物体相接触而是其运动受到限制所致。这种相互接触阻止物体移动，如作单杠悬垂的运动员悬垂于单杠，单杠便成为约束，人体站立地面，地面阻止人体下落，地面成为约束，对于人体上相互连接的各环节，关节、韧带和肌肉都是约束。受到约束的物体称为非自由体。

约束反力是指由于约束而作用于物体的反作用力，其大小等于物体施加在约束上的力，方向与施加的力相反。

主动力指与约束反力作用相反的力。它使物体运动或有运动趋势，如物体受到的重力，人体或器械对物体所施加的推力、拉力等。

;相等方向相反，沿着同一条作用线，也是一组平衡力，可以去掉，而不改变作用效果，如此只剩下作用在B点的F”，其作用与原来的F相同。所以作用在A点与作用在B点对物体的效应相同。;（四）力的平移定理;（图5-1-3）;二、人体平衡的力学条件;如果力系为一维力系，适当选择矩心则力矩为零，平衡时：

ΣFx=0。;三、人体平衡的生物力学分析;（1）上支撑平衡：当人体处于平衡，且支点在人体重心的上方，这种平衡状态称为上支撑平衡。如体操中的各种悬垂动作。（图5-1-6）;（3）混合支撑平衡：是一种多支撑点的平衡状态，这时有的支撑点在人体重心上方，有的支撑点在人体重心的下方。例如，肋木侧身平衡。;（3）有限度的稳定平衡：人体在外力作用下在一定限度内的偏离平衡位置时，当外力撤除是，人体回到-平衡状态，但是当偏离平衡位置超过某一限度时，人体失去平衡，这种平衡叫做有限度的稳定平衡。其特点是在一定限度能的偏离平衡位置时，人体重心升高，产生的重力矩使人体向平衡位置移动，最终恢复平衡，但超出某一定限度的偏离平衡位置时，人体重心降低，产生的重力矩使人体更加偏离平衡位置。;3．体重对平衡稳定性的影响

体重影响着下支撑平衡的稳定性，体重的影响体现在重力矩的作用上，重力矩起着稳定力矩的作用，常用稳度系数表示体重在平衡中的作用：

K（稳度系数）=M稳（稳定力矩）/M翻（翻到力矩）

若K1，平衡稳定；

K=1，处于临界状态；

K1，平衡被破坏。;人体平衡除了受力学因素的影响外，还受生物学因素的影响，主要受以下因素影响：

1．人体不能绝对静止

由于呼吸活动和血液循环改变人体质量的分布而改变了重力的分布，使得人体总重心位置时刻发生变化，肌肉收缩时个肌群肌纤维投入和退出工作的非完全有秩序性，造成人体肌肉张力不能保持恒定。;

3．人体姿势的改变可以调节平衡

人体在有翻倒趋势时往往会改变体姿，各环节会绕相邻关节发生位移。当人体失去平衡时，通过改变体姿，可能恢复平衡。这种维持平衡和恢复平衡的动作，是一系列复杂的反射过程，通常是自动完成的。例如用右臂提起重物时，身体和身体重物的共同重心要右移，此时身体必然会向左倾斜，并将左臂引向一侧，从而使身体和重物的总重心移向左侧，以保持原来的平衡状态。人体的这种运动叫作补偿运动。当身体偏离平衡位置较远时，补偿运动也维持不了平衡，这时还可以通过改变支撑面来重新获得平衡，如落地动作，人体失去平衡前倾时，向前迈出一步，扩大支撑面而获得平衡。人体的这种特殊的恢复平衡的能力，因人而异，取决于人体的身体素质和运动技术水平。调节平衡的能力可以通过训练得以加强。;1．燕式平衡（图5-1-11）

燕式平衡动作常见与体操、冰上运动和武术等项目中，它是以单足支撑，身体处于水平状态的平衡动作，按着力的分布状况属于一维力系。（图）

;受力分析：人体受重力G和地面对人体的作用力N，两个力沿着同一条作用线，此时人体平衡的条件为：

ΣFx=N–G=0，N=G.

坐标系原点选在力的作用线上，力矩为零。

稳定性能：燕式平衡动作为单腿支撑，支撑面小，身体处于不稳定状态。在该动作中，由于头和躯干的水平位，使身体重心由向前移动的趋势，可能使身体重心垂线超出支撑面而失去平衡。