運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是研究體育運(yùn)動(dòng)中人體及器械的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。主要是研究體育運(yùn)動(dòng)中各種力學(xué)現(xiàn)象。

-----------------------力學(xué)基礎(chǔ)

【靜力學(xué)】①人體運(yùn)動(dòng)的靜力學(xué)主要研究人體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于平衡狀態(tài)（動(dòng)態(tài)平衡和靜態(tài)平衡）的受力情況；②平衡的力學(xué)條件：作用于物體上的一切外力相互平衡，也就是物體所受的合外力為零，同時(shí)所受的合外力矩為零。③穩(wěn)定性：是指人體在抵抗各種干擾作用保持平衡的能力；根據(jù)重心位置和支撐點(diǎn)分為上支撐平衡（支撐點(diǎn)在重心之上，單杠懸垂），下支撐平衡（支撐點(diǎn)在重心之下，站立，手倒立），混合支撐平衡（重心位于上下支撐點(diǎn)之間，上拉下推）

影響平衡因素：①支撐面積（支撐面積越大，物體平衡穩(wěn)定性就越大，如單腳和雙腳，并腿和分腿）②重心（重心越低，穩(wěn)定性越好）；以上兩點(diǎn)只能一般說(shuō)明物體穩(wěn)定性的大小，而不能反映不同方向上穩(wěn)定性的差異（馬步動(dòng)作，面積大，重心低但這個(gè)動(dòng)作前后方向的穩(wěn)定性比左右方向的穩(wěn)定性差）③穩(wěn)定角（人體重心作用線(xiàn)和相應(yīng)支撐邊緣點(diǎn)的連線(xiàn)之間的夾角，穩(wěn)定角愈大，物體的穩(wěn)定程度越大 ④穩(wěn)定系數(shù)：一個(gè)物體是否失去平衡，取決于改物體重心垂直投影線(xiàn)是否落在支撐面內(nèi)，如落在支撐面內(nèi)，就保持平衡，落在支撐面外，就失去平衡。

人體平衡特點(diǎn)：1、人體不能處于絕對(duì)靜止的狀態(tài) 2、人體補(bǔ)償動(dòng)作 3、自我控制，調(diào)節(jié)，和恢復(fù)平衡的能力（當(dāng)人體失去平衡的時(shí)候，能夠通過(guò)視覺(jué)和本體感覺(jué)，在大腦皮質(zhì)的控制下，通過(guò)肌肉收縮重新造成平衡的力學(xué)條件，這種平衡能力，可以通過(guò)訓(xùn)練不斷加強(qiáng)。難度動(dòng)作，吊環(huán)前水平，高臺(tái)停車(chē)。

【動(dòng)力學(xué)】人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)。①牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律（慣性定律）：一切物體在不受外力情況下，總保持著勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。在體育運(yùn)動(dòng)中，合理利用慣性定律可以提高人體的運(yùn)動(dòng)效率，減少體能消耗，提高運(yùn)動(dòng)能力（注意動(dòng)作的連貫性，盡可能頻繁的改變運(yùn)動(dòng)速度）。②牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，力與加速度的關(guān)系。③牛頓第三定律，作用力與反作用力（走跑跳，就是蹬地過(guò)程中地面給人體的反作用力）。

【轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)】①轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（描述物體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中慣性的大小），I=mr2，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用來(lái)描述物體保持原有轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的能力，因此轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的物體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)較難被改變，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)則相對(duì)較易改變。（團(tuán)身和伸展，跳水）②轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度成反比（跳水，跑步曲肘擺臂、折疊小腿減小肢體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高擺動(dòng)角速度）。

【流體力學(xué)】伯努利定律，流速與壓強(qiáng)的關(guān)系。（流體和氣體）

------------------------人體運(yùn)動(dòng)器官的生物力學(xué)

【骨】①骨的特點(diǎn)，支撐、保護(hù)；除了牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)骨是人體內(nèi)最硬的結(jié)構(gòu)；最有動(dòng)力終身保持代謝活力的組織之一；擁有高度豐富的血管組織，有極好的再生修復(fù)能力；在費(fèi)用和強(qiáng)力使用過(guò)程中，常可見(jiàn)骨密度的改變。②強(qiáng)度是指材料抵抗破壞的能力和剛度是材料抵抗變形的能力。③影響骨力學(xué)性質(zhì)的因素。性別和年齡（股骨平均拉伸強(qiáng)度極限隨著年齡增加而顯著減少，性別上骨的抗拉和抗壓強(qiáng)度不存在顯著差異）；骨各項(xiàng)異性，縱向和橫向結(jié)構(gòu)不同表現(xiàn)出來(lái)不同的力學(xué)性能；加載應(yīng)變速率（單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)變）的影響（應(yīng)變速率越大，骨的強(qiáng)度極限越大，速率在大于0.1后，極限應(yīng)變呈遞減趨勢(shì)；應(yīng)力集中（材料上有圓孔、溝槽、切口、細(xì)紋時(shí)，會(huì)使得應(yīng)力不再均勻分布，應(yīng)力集中將大大降低骨的強(qiáng)度）

骨生物力學(xué)行為：①拉力負(fù)載（臨床上因拉伸負(fù)載引起的骨折往往是發(fā)生于富有松質(zhì)骨的部位），壓縮負(fù)荷（關(guān)節(jié)周?chē)∪猱惓?qiáng)力收縮造成關(guān)節(jié)壓縮性骨折），剪切負(fù)荷（多見(jiàn)于松質(zhì)骨），彎曲負(fù)荷，扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，復(fù)合負(fù)荷。 ? ? ②肌肉的壓縮所產(chǎn)生的的壓應(yīng)力，幫助骨骼本身產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而降低和消除加于骨骼上的拉應(yīng)力。 ? ③骨功能適應(yīng)性：體力活動(dòng)對(duì)骨骼施加了負(fù)載，使得成骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，促進(jìn)了骨的生成。靜止不運(yùn)動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致骨密度、剛度和機(jī)械強(qiáng)度發(fā)生大幅度的降低。

【關(guān)節(jié)軟骨】動(dòng)關(guān)節(jié)末端覆蓋一層1-6mm、致密且透明的白色結(jié)締組織，稱(chēng)為透明關(guān)節(jié)軟骨。關(guān)節(jié)軟骨是獨(dú)立的組織，無(wú)血管、淋巴管、也沒(méi)有神經(jīng)支配。兩個(gè)主要功能：減少接觸關(guān)節(jié)面壓力；兩關(guān)節(jié)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)減少摩擦力，降低損耗。水分占關(guān)節(jié)軟骨總重量的60%-80%?？梢员徽J(rèn)為是充滿(mǎn)液體的有多孔可滲透的介質(zhì)。

關(guān)節(jié)軟骨特性：①滲透性②粘彈性③潤(rùn)滑性，界面和壓滲。 ? ?磨損：分界面磨損和因承載面變形引起的疲勞性磨損。當(dāng)磨損出現(xiàn)軟骨面超微結(jié)構(gòu)損害或質(zhì)量消耗，軟骨表面會(huì)變軟，滲透性增加。這種情況下，液體流動(dòng)的阻力減少，使液膜中的液體通過(guò)軟骨而泄露。從而進(jìn)一步加劇磨損。

關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)透明軟骨面之間時(shí)而相互壓縮時(shí)而放松。壓縮時(shí)，基質(zhì)內(nèi)液體溢出，放松時(shí)，液體進(jìn)入基質(zhì)內(nèi)。過(guò)度負(fù)重是關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生退變及加速退變進(jìn)程的主要因素。關(guān)節(jié)軟骨磨損后逐漸變薄，出現(xiàn)水平裂隙，以至表面軟骨成為小碎塊，脫落于關(guān)節(jié)腔內(nèi)。軟骨被破壞后，軟骨鈣化層甚至骨質(zhì)裸露。

【肌腱和韌帶】肌腱將肌肉的收縮力傳至關(guān)節(jié)和帶動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，屬于柔軟的組織，可以繞著骨骼的外緣改變肌肉拉力方向。韌帶，容許骨與骨之間的活動(dòng)，可承受很大的張力及對(duì)抗外力過(guò)度伸展。

力學(xué)特性：①拉力，當(dāng)拉伸負(fù)載剛施加于肌腱或韌帶上時(shí)，較小的拉伸力就可使組織產(chǎn)生較大的延伸（松弛狀態(tài)下呈波浪形態(tài)的膠原纖維拉直）；當(dāng)負(fù)載持續(xù)增加，肌腱和韌帶組織剛度也會(huì)增加，因此需要更大的拉力產(chǎn)生相應(yīng)的延伸量；當(dāng)力增加到一定程度時(shí)，肌腱和韌帶內(nèi)部的纖維束開(kāi)始出現(xiàn)不可逆的損傷；外界拉力持續(xù)增加，肌腱或韌帶內(nèi)部大量纖維束不規(guī)律斷裂，直至完全斷裂。②粘彈性，應(yīng)力松弛和蠕變是測(cè)試肌腱和韌帶粘彈性的重要指標(biāo)。應(yīng)力松弛是指材料內(nèi)部的應(yīng)力會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，蠕變是指材料的形變隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。

影響肌腱、韌帶生物力學(xué)性能因素：①成長(zhǎng)及老化，成長(zhǎng)期（至20歲），組成肌腱與韌帶的膠原纖維直徑增加；成人中（20-60）肌腱和韌帶的生物力學(xué)性能會(huì)有一段時(shí)間保持不變，之后膠原纖維的直徑隨著年齡增長(zhǎng)而減少。②運(yùn)動(dòng)與制動(dòng)，同骨一樣，韌帶和肌腱會(huì)適應(yīng)受到外界負(fù)載需要而進(jìn)行再造。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以增加肌腱和韌帶與骨連接點(diǎn)的拉伸強(qiáng)度。制動(dòng)關(guān)節(jié)會(huì)減弱韌帶的強(qiáng)度。

【人體骨骼肌的生物力學(xué)】肌肉基本功能是講化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。肌肉生物力學(xué)指標(biāo)：肌肉收縮力、肌肉收縮速度。

---------------------人體基本運(yùn)動(dòng)原理

【人體基本運(yùn)動(dòng)形式】上肢：①推（上肢由屈曲狀態(tài)變?yōu)樯煺範(fàn)顟B(tài)的動(dòng)作稱(chēng)為上肢推，如舉重推起、鉛球）②拉（上肢由伸展動(dòng)作變?yōu)榍鸂顟B(tài)的動(dòng)作稱(chēng)為上肢的拉，如劃船、游泳的劃臂動(dòng)作）③鞭打（由近端環(huán)節(jié)到遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)依次加速和制動(dòng)）。下肢：①緩沖②蹬伸③鞭打

【人體基本運(yùn)動(dòng)原理】

1、杠桿原理：人體運(yùn)動(dòng)以骨為杠桿，關(guān)節(jié)為支點(diǎn)，肌肉收縮為動(dòng)力完成的。類(lèi)型：平衡杠桿（支點(diǎn)位于力點(diǎn)和阻力點(diǎn)之間）；省力杠桿（阻力點(diǎn)位于支點(diǎn)和力點(diǎn)之間）；費(fèi)力杠桿（動(dòng)力點(diǎn)位于支點(diǎn)和阻力點(diǎn)之間）

2、復(fù)杠桿原理：膝關(guān)節(jié)接近伸直時(shí)，用很小的力（伸直）就可以產(chǎn)生很大的舉力。

3、關(guān)節(jié)活動(dòng)順序性原理：大關(guān)節(jié)首先產(chǎn)生活動(dòng)，充分發(fā)揮大關(guān)節(jié)的大肌肉生理橫截面積。