走和跑力学解释.doc

走和跑的力学解释
人体不只是生命科学的研究对象,也是物理科学的研究对象。、扩展知识应用范围的需要,也是激发学习兴趣、培养分析和解决实际问题能力的需要。对人的走和跑的解释，就属于这方面的问题。一些人在教学中虽然也涉及这一问题，但做出的解释往往过于笼统、不甚准确。因此，本文对此进行较具体一点的讨论。
1　走和跑的动作
1．1 腿的动作
走或跑时，双腿交替作为支撑腿和移动腿，每条腿在一个周期内要完成抬起、加速、制动、降下、缓冲和蹬地等六个动作，如图１所示。
脚离地为抬起动作的开始，此时腿落后于躯干，腿是由后往上抬起。当腿抬高到与竖直线间的夹角最大时,便开始相对于躯干加速前移,加速动作开始。当腿的质心速度达到最大时,进入制动动作,腿前上摆的速度减慢。当大腿摆到了前上摆的极限位置，就开始降下动作，腿向地面降下，,身体总质心向下的速度分量减小，直至质心停止下降,同时身体总质心向前的速度分量也在减小。支撑腿的膝关节由屈到伸为蹬地动作的开始,，开始了下一轮的抬起动作.
1．2 身体各部分的配合动作
走或跑时,躯干将在前后、上下、左右三个维度配合双腿作出各种动作。在前后方向，躯干不断重复前倾和回复运动,前倾发生于蹬地动作的结束时刻，而回复则发生于两次蹬地动作之间。在竖直方向，整个身体的总质心做周期性地升降,总质心在每一腿蹬地时最低,而在降下前最高。此外,躯干在每一步之末绕支撑腿够关节纵轴旋转，这有助于增大步长.
包括上肢在内的身体各部分的摆动，，增大质心的速度，增大跃地腿的力，延长蹬地作用的时间，并在蹬地的最后瞬间产生附加的速度。
走和跑的区别
走和跑的双腿配合不同,走没有腾空阶段，即在每一步中都有一个双脚支撑阶段──前移脚已经着地，蹬地脚尚未离地。跑则有腾空阶段，每一腿离地时间要比支撑时间长得多,双腿离地即腾空时间可以长于有腿支撑的时间.
2　走和跑的受力情况
2．1 外力
走或跑时,人体受的外力包括空气阻力、作用于身体总质心的重力以及地面作用于支撑脚的力（简称为支撑反力）。支撑反力是地面对人脚的总的作用，。其实,人的走动并不等同于一个物体的平移，人体的总质心还在不断地上下运动，正压力也会起加速作用。因此,静摩擦力并不是全部的起加速作用的外力。全面地说，起加速作用的外力是地面作用于支撑脚的支撑反力。
为研究问题的方便,，其大小总是等于体重，方向总是竖直向上、蹬地反力的大小取决于人以多大的力蹬地,方向则与人蹬地的方向相反。在脚刚落地至蹬地前的缓冲动作中,脚向前下方蹬地,蹬地反力斜向后［图2(a)］,因此支撑反力也斜向后，对人的前进起制动作用，使人体减速。而在蹬地动作中，脚向后下方蹬地,蹬地反力斜向前[图 2(b）」,因此支撑反力也斜向前，对人体起加速作用。
2．２　内力
人体是一个主动的运动系统,肌肉在神经系统指令