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1.
短跑运动控制的生物力学分析 总被引：1，自引：0，他引：1
目的:通过建立短跑最高速阶段下肢的生物力学模型,探讨短跑运动下肢肌肉在多关节运动中协调、控制功能的生物力学机制,为短跑技术分析、技术最佳化提供依据.方法:使用三维红外高速摄像系统(300 Hz)、三维测力台(1 200 Hz)采集8名高水平短跑运动员在塑胶跑道上全力跑动时的数据.使用环节互动动力学分析短跑最高速时一个步态周期的运动学、动力学数据.研究结果: 1)触地初期,地面反作用力通过膝关节和髋关节前方,在膝、髋关节处产生伸膝、屈髋力矩的外力矩(EXF),此时肌肉力矩(MUS)的主要作用是对抗地面反作用力产生的外力矩(EXF).此时,膝、髋关节处最大MUS分别为203.40±93.60 Nm和455.24±198.72 Nm;蹬伸末期,在髋关节处出现较大的由大腿加速度和髋线加速度产生的惯性力矩(INT),在离地后小腿后摆运动中起到积极作用;2)摆动初期,小腿的后摆主要是惯性力矩引起的;摆动末期肌肉力矩(MUS)与惯性力据(INT)出现最大值,膝关节处为249.32±38.81 Nm、194.01±30.90 Nm,髋关节处为650.81±101.06 Nm、410.80±78.67 Nm.结论:支撑期,肌肉力矩(MUS)和地面反作用力产生的外力矩(EXF)是主要控制下肢运动的主要力矩.支撑末期,大腿加速度及髋线加速度在髋关节处产生较大的惯性力矩(INT),为离地后小腿的积极后摆提供帮助;腾空期,摆动腿的运动主要受肌肉力矩(MUS)和惯性力矩(INT)控制,其中,惯性力矩(INT)主要由小腿的角加速度产生的,两力矩相互作用,以控制与完成下肢的目标动作. 相似文献
2.
通过对立定跳远与纵跳的动力学比较分析,探讨采用纵跳或立定跳远来评价下肢爆发力的准确性与有效性。方法:运用三维测力台对10位普通大学男生进行立定跳远和纵跳的测试。每个受试者按要求进行三次立定跳远和三次纵跳,对于每一个受试者,取其最好的测试成绩进行比较分析。结果表明:纵跳中的地面反作用力比立定跳远的地面反作用力要大12.90%,最大功率更是相差49.30%。纵跳中最大功率与纵跳成绩相关系数高达0.83,而立定跳远中最大功率与立定跳远成绩相关系数仅0.29。结论:纵跳比立定跳远能更准确有效地评价普通学生的下肢爆发力。 相似文献
3.
采用运动生物力学方法考察了跑与纵跳的关节功率及其与人体疲劳的关系。跑的数据是借鉴国外一些研究的资料；纵跳，分别在功率自行车上蹬踏30s之前和之后进行，动作用摄像机摄录下来，并在运动解析仪上加以分析。纵跳中的地面反作用力用三维测力台测量。利用上述系统的数据计算了关节功率。通过比较两组数据计算了各关节功率的变化，从而得到了对人体疲劳的一种定量描述。从而得知：在跑中当脚着地后，首先是髋关节处于屈的状态，其关节功率达到最大值；其次是踝关节屈的关节功率变化较大；最后是膝关节功率达到最大值。其中踝关节变化最大。在腾空状态中，髋关节与膝关节的关节功率处于较大值，并且变化较大。纵跳过程中，疲劳主要表现为膝关节功率的下降。 相似文献
4.
纵跳中关节功率及其与人体疲劳的关系 总被引：9，自引：0，他引：9
考察了纵跳中关节功率及其与人体疲劳的关系。 2次纵跳分别在功率自行车上蹬踏 30 s之前和之后进行。纵跳动作用摄像机摄录下来 ,并在运动解析仪上加以分析。纵跳中的地面反力用测力台测量。根据采集的数据计算了关节功率。通过比较 2组数据计算了各关节处关节功率的变化 ,从而得到了对人体疲劳的一种定量描述 相似文献
5.
目的:探索在连续纵跳下落阶段优势侧和非优势侧踝关节的运动学、地面反作用力差异.方法:采用13名健康男性作为受试者,每名受试者进行连续纵跳5次,以起跳时的重心高度作为标准,选取5次中最好成绩动作的下落阶段进行分析.运动过程中采集两侧下肢的地面反作用力以及两侧踝关节的运动学数据,利用配对t检验对所采集的两侧数据进行分析.结果:在连续纵跳的下落阶段,优势侧踝关节的背屈方向和外旋方向上的角速度、垂直方向上的地面反作用力均大于非优势侧(P＜0.05),但踝关节的其他运动学、动力学指标均没有显著性差异.结论:在连续纵跳的下落阶段,与优势侧相比,非优势侧可能在屈伸与外旋方向有较大的运动限制,而与非优势侧相比,优势侧在下落着地过程中出现运动损伤的可能性较大. 相似文献
6.
《体育与科学》2019,(6):101-110
目的:检查落地高度对高水平短跑运动员跳深动作下肢生物力学和反应性力量的影响并进一步确定下肢生物力学指标与反应性力量指标之间的关联性以及跳深动作的最佳负荷高度。方法:14名男子高水平短跑运动员参与四种落地高度下(0.15m、0.30m、0.45m和0.60m)的跳深动作测试。6台红外高速摄像机和2块三维测力台同步采集跳深动作的运动学和地面反作用力信号。结果:落地高度显著影响跳深动作的碰撞力和蹬伸阶段的垂直地面反作用力峰值(p=0.000和0.039),髋关节伸力矩(p=0.038)、踝关节跖屈力矩(p=0.030)和下肢支撑力矩(p=0.010),髋、膝和踝关节离心功率(p均为0.000),平均功率输出(p=0.009),反应力量指数(p=0.006)和反应力量比(p=0.029);落地高度与平均功率输出显著相关,最佳负荷高度为0.465m(R~2=0.117,p=0.037);蹬伸阶段的垂直地面反作用力峰值(r=0.816,p=0.000;r=0.927,p=0.000)和平均功率输出(r=0.961,p=0.000;r=0.770,p=0.000)与反应力量指数和反应力量比均显著相关。结论:落地高度显著影响跳深动作的下肢生物力学和反应性力量指标,蹬伸阶段垂直地面反作用力和平均功率输出与反应性力量指标均存在非常显著的相关性,在0.15m～0.60m的落地高度范围内存在实现跳深动作最大平均力学功率输出的最佳负荷高度。建议针对高水平短跑运动员跳深训练时应该根据个体运动员的最大平均功率输出、反应力量指数和反应力量比等指标确定最佳负荷高度,以实现最佳训练效果并预防运动损伤。 相似文献
7.
不同负重超等长练习下肢各关节作用分析 总被引：2，自引：0，他引：2
目的:研究不同负重超等长练习髋、膝、踝关节平均净关节力矩,比较下肢各关节的贡献度,探讨不同负重超等长练习对下肢各关节肌肉力量和爆发力的影响;方法:对16名篮球运动员进行不同负重的下肢超等长练习,采用VICON和三维测力台采集不同负重超等长练习动作的运动学和动力学数据,并经标准逆向动力学计算下肢净关节力矩;结果:无负重超等长练习膝关节贡献度最大,加裁不同负重后的超等长练习髋关节贡献度明显增加.关节贡献度的升高与负重的增加并无线性关系;结论:无负重超等长练习优先发展膝关节肌快速力量;低负重超等长练习主要发展髋关节肌肉绝对力量和爆发力;较大负重超等长练习主要发展髋关节肌肉绝对力量. 相似文献
8.
以苏州市区333名在校普通中、小学生为研究对象,使用JVC9800高速摄像机以100fps的速度及德国SIMI-motion录像解析系统对研究对象纵跳技能运动学参数的年龄特征进行研究.结果显示:1)男生纵跳高度呈现逐渐增大的年龄特征,增长的较快时期在13～14岁、17～18岁年龄段;女生在11～12岁年龄段纵跳高度增长最快,13岁以后逐渐下降.2)儿童少年足长与纵跳高度呈低度相关,而足高、跟腱长、小腿长、下肢长等指标与纵跳高度相关不密切.3)纵跳各阶段所用时间(腾空时间除外)的长短与纵跳高度相关不密切.4)儿童少年纵跳时下肢关节角呈现逐渐增大的年龄特征;儿童少年纵跳时适当深蹲起跳效果较好. 相似文献
9.
目的:利用系统辨识与优化解算跳深动作颤摆质量模型中力学元件的参数,并结合计算机仿真探讨模型在冲击性动作动力学仿真中的有效性和实用性.方法:将人体简化为1自由度的颤摆质量模型,导出相应的状态方程,将实验所得人体多刚体模型质心于垂直方向上的运动学数据作为输入量,地面垂直反作用力作为比较量,采用n4sid子空间系统辨识方法并结合约束优化方法求解出模型力学元件参数估值,回代模型仿真计算输出跳深动作过程中的垂直地面反作用力.结果:辨识与各种初始条件下仿真所得到的地面力值与实测地面力值的拟合度均可达到80%左右;随跳深高度的增加,模型中力学元件的刚度k与阻尼c的值也呈增大趋势;运动学解析数据的精度对拟合度有较大的影响.结论:基于系统辨识的颤摆质量模型可有效反映人体在受到冲击时整体粘弹性的响应表现,而通过个体实验确定模型内参数的方法,也使得模型在应用时更具针对性和灵活性. 相似文献
10.
目的:量化快速跑过程中下肢各关节力矩和各单块肌肉(群)肌应力的变化规律及其对快速跑动作所起的作用.方法:同步采集8名优秀短跑运动员途中跑时完整步态下肢运动学数据(300 Hz)、地面反作用力(1 200 Hz)数据和肌电图(120 Hz)信号,建立下肢肌肉-骨骼系统模型,应用中尺度序列二次规划拟牛顿线性搜索算法将快速跑时关节肌力矩优化并求解单块肌肉应力.结果:最优化算法所估算的快速跑时下肢冗余肌力变化与快速跑时肌电全波整流图存在一定程度上的相似.支撑期,臀大肌、腘绳肌、比目鱼肌和腓肠肌应力水平较高.摆动前期,髂肌、股四头肌群(股直肌)、股二头肌短头和腓肠肌为主要做功肌肉.摆动后期,只有臀大肌和腘绳肌活动积极.双关节肌腘绳肌、股直肌和腓肠肌在各时期的应力值均高于其他做功肌肉,且在整个步态中的应力峰值也显著高于其他肌肉.结论:下肢双关节肌腘绳肌、股直肌和腓肠肌受两个关节复杂的交互作用导致应力值偏高,在快速跑时被拉伤风险较大.此优化算法为了解快速跑时下肢单块肌肉力量变化提供了更为精确的方法,进而为分析快速跑肌肉功能和为专项力量训练的科学化及防止肌肉拉伤提供了生物力学依据. 相似文献