1第一章力學一、靜力學StaticForces1.1EquilibriumandStability1.2EquilibriumoftheHumanBody1.3StabilityoftheHumanBodyundertheActionofanExternalForce1.4Leversinthehumanbody1.5TheElbow1.6TheBack1.7StandingTip-ToeonOneFoot二、摩擦力Friction2.1StandingatanIncline2.2FrictionattheHipJoint三、動力學Dynamics*2會倒嗎？*3一、靜力學StaticForces研究作用在處于平衡和靜止的物體上的力。質點平衡的條件：其受到的各力之和為零剛體平衡的條件：剛體：具有固定形狀及大小的物體。骨頭、壘球合力為零？對任意選定的點計算得到的合力矩為零條件一條件二支點位矢*4r與F所夾的小于π的角矢量叉積r是從支點到F作用點的矢量支點*5*6*71.1EquilibriumandStability當物體稍偏離平衡位置時，力矩使物體回到原平衡位置，則稱為穩定平衡。*81.2EquilibriumoftheHumanBody

重心（c.g.）的位置：身高的56％

*9例1.10，一個直立的體重為60kg的人，當他提著15kg的重物w時，求重心位置需移動的距離。在實際生活中這種移動是怎樣完成的？需要將身體重心向重物對側移動7.5cm實際中是靠彎曲上身并將另一側上肢抬高來維持平衡。*101.3StabilityoftheHumanBodyundertheActionofanExternalForce*11

人體內的很多肌肉和骨系統起著杠桿作用。杠桿分為第一、第二和第三類，在人體內最常見的是第三類杠桿。1.4Leversinthehumanbody*12M>1，稱為省力杠桿；反之，則M<1，為費力杠桿.機械利益*13機械利益M>1，省力杠桿*14機械利益M<1，為費力杠桿.在人體內最常見的是第三類杠桿。*15負載端的位移和速度反比于機械利益*161.5TheElbow二頭肌使前臂曲；三頭肌使前臂伸。

*17例1.11一個人手持一重14kg鉛球，前臂保持水平，臂的尺寸及角度由圖b中給出，試求：二頭肌產生的力和關節處尺骨的受力。

*18選擇支點計算力矩

由力的平衡條件*19背部各塊肌肉產生的力用連接D-C的繩子來等效頭和手臂的重量表示為懸掛于杠桿末端的負載W2

1.6TheBack人的脊柱由24塊椎骨構成，椎骨之間被充滿液體的椎間盤隔開。軀干的重量均勻分布于背部，等效為懸掛在中點的負載W1

作用于第五腰椎的力R*20考慮70kg的人，w1和w2的代表值為320N和160N。Rθ為R與虛線的夾角*211.6TheBackholdsa20kgweight此例說明彎腰時在第五腰椎處產生很大的力，因此，腰背痛常常發生在此處。*221.7StandingTip-ToeonOneFoot單腳踮立時，跟腱的拉力Fm約為2.5W，作用于脛骨的壓力Fr為3.5W。*23骨的構造使它適于承受壓縮力而不是張力或彎曲力。從前面例題我們注意到，在大多數情況下，肌肉提供的力比負荷作用的力大得多，出現這種情況的一個原因是：如要省力就需要很長的力臂，而這對骨骼系統來說是很難辦到的，另一個原因是：短力臂給予的動作要比長力臂的更快。*24二、摩擦力Friction

接觸表面u（摩擦系數）

鋼與鋼0.15橡膠輪胎在干水泥地上1.0橡膠輪胎在濕水泥地上0.7鋼在冰上0.03潤滑的骨關節0.003*252.1StandingatanIncline2.2FrictionattheHipJoint*26三、動力學Dynamics力學中討論運動和力的關系的部分稱為動力學牛頓第二定律：*27例3.1a）一個人以1m/s的速度步行時，頭碰到一根很低的橫梁上，碰撞的持續時間為5ms，如果頭的質量為4kg，求碰撞時頭部所受的力。*28b）如果橫梁上有2cm厚的墊料，使碰撞時間增加到0.04s，問此時頭部所受的力是多少*29

如果一個人從1m高處跳下且著地時腿是伸直的，他將受到很大的沖擊。在人著地的瞬間，其速度是4.5m/s，設地面在5ms內使人體停止，此時所受的力約是其體重(mg)的100倍。如果人落在體操墊上，則其減速時間會長一些，另外，如果他按照人體的正常反應，先將腳尖著地然后屈膝，使減速的時間更長，則可減少著地力。*30

人體在加速和減速力作用下的行為，是和飛機、汽車、太空飛行器有關的人員感興趣的領域。人體經受的加速度的量值，決定于人體的方位和加速度的持續時間。*31*32*33

加速度可能產生若干種效應，例如（1）出現超重或失重；（2）體內靜壓的改變；（3）人體彈性組織的扭變；（4）懸浮在液體中密度不同的各種成份有分離的趨勢。*34如果讓人體振動，就會發生共振現象。我們的每個主要器官都有其固有頻率，這個頻率決定于它的質量和加于它的各種彈力。如果一個器官共振于它的固有頻率時，會出現痛苦和不適感。*35*36馬杜克神像殺人之謎馬杜克神廟遺址大門上的龍“神的眼睛將注視著所有試圖侵入的瀆神者，將死亡與災禍降臨到他們頭上。”

*37小結一、靜力學StaticForces1.1EquilibriumandStability1.2EquilibriumoftheHumanBody1.3StabilityoftheHumanBodyundertheActionofanExternalForce1.4Leversinthehumanbody1.5TheElbow1.6TheBack1.7Stan