18.肌肉的生物力学模型

运动生物力学试题题库-B

运动生物力学题库授课教师：孟林盛本题库共包含7种题型，其中判断题90道；选择题59道；填空题50道；名词解释77道；简答题30道；论述题22道；计算题35道。

一、判断题1、运动生物力学研究的核心是技术动作（）2、运动生物力学的研究对象是生物体（）3、运动生物力学研究的核心是人体内部结构。

（）4、一般δ>5%称为塑性材料，δ<5%称为脆性材料。

（）5、物固体材料如骨、软骨、肌肉、血管壁、皮肤等都具有粘弹性。

（）6、应力的大小与至骨干中性轴的距离成反比，距中性轴越远，应力越小。

（）7、剪应力的量值与其距中性轴的距离成正比，距中轴越远，剪应力越大。

（）8、压缩负荷能够刺激新生骨的生长，促进骨折的愈合。

（）9、骨在压力情况下易损坏，在张力情况下不易损坏。

（）10、关节的作用一是保证人体的的运动，二是起到支点的作用。

（）11、两关节面弧度差越大，关节的运动幅度就越大。

（）12、从希尔方程可知骨骼肌收缩时，负荷P增加，速度V减小；反之，P减小，V增加。

（）13、肘关节有3个自由度。

（）14、（自由刚体有6个自由度。

（）15、动作结构是借以区别不同动作，是正确动作的依据。

（）16、人体质心和重心一般被认为是共点。

（）17、物体质量越小，保持原有运动状态的能力也越小。

（）18、物体转动惯量越大，保持原有运动状态的能力也越大。

（）19、质量他是度量转动物体惯性大小的物理量。

（）20、转动惯量他是度量转动物体惯性大小的物理量。

（）21、自由体是可任意方向移动的物体。

（）22、力偶是一对大小相等方向相反的力。

（）23、某运动员站立在操场上不动，有人说他是绝对地静止。

（）24、直线运动又称线运动，是指人体或器械始终在一条直线上运动，即近地点运动轨迹是一条直线。

（）25、人体运动一秒后的速度是8米/秒，则此人在第一秒同实际通过的路程(位移)是8米。

（）26、人体做单杠大回环时，假如把人体看作是刚体的匀速圆周运动，则此人的切向加速度为0，法向加速度不为0。

肌肉结构的力学模型

肌肉结构的力学模型
肌肉结构的力学模型可以用来描述肌肉的力学特性和运动过程。

1.肌肉组织结构：肌肉由许多肌纤维组成，每个肌纤维都是由许多肌原纤维组成的。

肌原纤维是肌肉的基本结构单元，它们通过肌腱连接到骨骼上。

2.肌肉收缩机制：肌肉的收缩是由神经系统控制的，神经冲动会刺激肌肉中的肌原纤维收缩。

在肌肉收缩过程中，肌原纤维会缩短，并拉动肌腱，使骨骼运动。

3.肌肉力量和功率：肌肉的力量和功率可以用来描述肌肉的运动能力。

力量是指肌肉产生的力的大小，而功率则是指肌肉产生力的速度和持续时间。

4.肌肉疲劳：长时间的运动会导致肌肉疲劳，这是由于肌肉中乳酸积累过多导致的。

肌肉疲劳会影响肌肉的力量和功率。

5.肌肉伸展和放松：肌肉的伸展和放松是肌肉生理学中的重要概念。

当肌肉处于伸展状态时，它的长度增加，力量和功率减小；当肌肉处于放松状态时，它的长度减少，力量和功率增加。

综合以上几个部分，可以建立一个比较完整的肌肉结构的力学模型，用来分析和预测肌肉的运动特性、疲劳程度以及训练效果等问题。

生物力学试题及答案

⽣物⼒学试题及答案运动⽣物⼒学题库及答案本题库共包含7种题型，其中判断题90道；选择题59道；填空题50道；名词解释77道；简答题30道；论述题22道；计算题35道。

⼀、判断题1、运动⽣物⼒学研究的核⼼是技术动作（×运动⽣物⼒学研究的核⼼是体育动作)2、运动⽣物⼒学的研究对象是⽣物体（×运动⽣物⼒学的研究对象是体育动作。

）3、运动⽣物⼒学研究的核⼼是⼈体内部结构。

（×；运动⽣物⼒学研究的核⼼是⼈体运动动作）4、⼀般δ>5%称为塑性材料，δ<5%称为脆性材料。

（√）5、物固体材料如⾻、软⾻、肌⾁、⾎管壁、⽪肤等都具有粘弹性。

（√）6、应⼒的⼤⼩与⾄⾻⼲中性轴的距离成反⽐，距中性轴越远，应⼒越⼩。

（×；应⼒的⼤⼩与⾄⾻⼲中性轴的距离成正⽐，距中性轴越远，应⼒越⼤）7、剪应⼒的量值与其距中性轴的距离成正⽐，距中轴越远，剪应⼒越⼤。

（√）8、压缩负荷能够刺激新⽣⾻的⽣长，促进⾻折的愈合。

（√）9、⾻在压⼒情况下易损坏，在张⼒情况下不易损坏。

（×；⾻在压⼒、张⼒过⼤情况下都易损坏）10、关节的作⽤⼀是保证⼈体的的运动，⼆是起到⽀点的作⽤。

（×，关节的作⽤⼀是保证⼈体的的运动，⼆是传递⼒）11、两关节⾯弧度差越⼤，关节的运动幅度就越⼤。

（√）12、从希尔⽅程可知⾻骼肌收缩时，负荷P增加，速度V减⼩；反之，P减⼩，V增加。

（√）13、肘关节有3个⾃由度。

（×；肘关节有2个⾃由度）14、（⾃由刚体有6个⾃由度。

（√）15、动作结构是借以区别不同动作，是正确动作的依据。

（×；动作结构是借以区别不同动作，包括正确动作和错误动作的依据）16、⼈体质⼼和重⼼⼀般被认为是共点。

（√）17、物体质量越⼩，保持原有运动状态的能⼒也越⼩。

（√）18、物体转动惯量越⼤，保持原有运动状态的能⼒也越⼤。

（√）19、质量他是度量转动物体惯性⼤⼩的物理量。

运动生物力学试题题库(试题)

运动生物力学试题题库（试题）一、选择题（共25题）1、人体骨骼能承受的力比其在日常生活中所受到的力大倍。

a.10倍b.12倍c.6倍d.20倍2、成年人体骨组织中大约是水份。

a.25%~30%b.15%~20%c.20%~25%d.30%~25%3、成年人体骨组织中大约有是无机物和有机物。

a.80%~85%b.75%~80%c.65%~70%d.70%~75%4、胶原纤维在拉伸过程中，破坏变形的范围在之间。

a.6%~8%b.10%~12%c.4%~6%d.12%~15%5、骨承受冲击能力的大小与骨的结构有密切关系，头颅骨耐冲击比长骨大约左右。

a.60%b.40%c.30%d.70%6、人体股骨所能承受的最大压缩强度比拉伸强度大约左右。

a.36%b.50%c.120%d.80%7、当外力的作用时间是左右时，关节液是同时具有流动性和弹性的“粘弹液”，是柔软的弹性体，起着橡皮垫的作用，能够缓冲骨与骨之间的碰撞。

a.1/500sb.1/100sc.1/200sd.1/500s8、当外力的时间达到左右时，关节液不在表现为“液体”，而表现为更坚硬的“固体”了，对于冲撞的冲力不能起缓冲作用。

a.1/500sb.1/100sc.1/1000sd.1/200s9、以中立位为足与小腿呈90º角，则踝关节背屈和蹠屈的活动度是。

a.25º,35ºb.35º,45ºc.20º,30ºd.30º,40º10、中立位为膝关节伸直，膝关节可屈曲和过伸的活动度为。

a.165º,15ºb.155º,10ºc.145º,15ºd.145º,10º11、中立位为髋关节伸直，膑骨向上，膝关节伸直，髋关节屈和伸的活动度为。

a.165º,55ºb.145º,50ºc.145º,40ºd.150º,40º12、挺身站立中立位时，躯干背伸和侧屈的活动度分别为。

肌肉力学特性

肌节长度与等长张力关系（Gordon 1966）
不同项目运动员间肌肉长度特性

活体肌肉的不同特性

专项动作的肌肉收
缩条件
（2）并联弹性元被动张力--长度曲线
根据肌肉结构力学模型，肌肉力的构成是收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC）叠加的结果。
肌肉的平衡长度是指肌肉被动张力为零时,肌肉所能达到的最大长度并联弹性元代表结缔组织中的弹性纤维，当受拉时产生弹力，由于肌肉是粘弹性体，被动张力与长度呈非线性的关系。被动张力: 是指肌肉工作时并联弹性成分的张力。
stack length
（3）肌肉总张力长度曲线
根据肌肉力学模型推断，在体肌活动时，其主动张力与被动张力同时存在，因此在体肌肉张力是主动张力与被动张力之和。称为肌肉的总张力--长度曲线
肌肉平衡长度对肌肉总张力影响较大，如果肌肉结构中结缔组织较多，则肌肉拉伸时，并联弹性元的被动张力能较早出现，对肌肉总张力贡献较大下肢一般是羽状肌如A; 上肢肌如缝匠肌B
功率最大p194，
问题：力量训练爆发力时选取重量的依据，目的是什么? 体育运动训练中“爆发力”的概念指的就是肌肉功率肌肉功率存在着性别差异和专项差异
肌肉功率与专项运动素质练习
专项素质训练的原则从生物力学观点来看，专项练习必须遵从动态适应性原则（据维尔霍山斯基），即在以下五个方面都与比赛相适应动态适应性原则： 1）动作的幅度与方向 2）运动的有效幅度与重点区 3）作用力的大小 4）最大作用力的发挥速率 5）肌肉工作形式如膝关节进行从70°伸展到180°的力量训练，结果显示所有训练角度下力量均获得有效的增长；从130°伸展到180°的力量练习，力量仅在相邻的角度获得增长（Zatsiorsky，1995）

肌肉生物力学

Hill三元素肌肉模型（ Hill, 1950）
骨骼肌的结构模型
肌动蛋白（细）收缩成分肌球蛋白（粗）
骨骼肌的结构模型
并联弹性成分弹性成分串联弹性成分
2、肌肉结构力学模型性质
1. 肌肉力（F）— 长度（L）关系
根据肌肉结构力学模型，肌肉力的构成是收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC）叠加的结果。
图3-5 挛缩蛙缝匠肌快速释放实测肌肉F-V 曲线与 Hill方程比较（Hill 1938）

该曲线说明：在一定的范围内，肌肉收缩产生的张力和速度大致呈反比关系；当后负荷增加
到某一数值时，张力可达到最大，但收缩速度
为零，肌肉只能作等长收缩；当后负荷为零时，
张力在理论上为零，肌肉收缩速度达到最大。
概念:
肌肉平衡长度（自由长度）：肌肉无被动张力时的最大长度。肌肉的净息长度：收缩元（CC）表现出最大张力时的肌肉长度。约为平衡长度1.25倍。被动张力: 是指肌肉工作时并联弹性成分的张力。肌肉净收缩力: 指收约缩成分收缩时产生的张力。总张力: 被动张力与净收缩力之和。
收缩元（CC）力——长度曲线
肌肉收缩的张力-速度关少；要克服较大阻力，即产生较大的张力，收缩速度必须缓慢。
6.2在体肌肉收缩的生物力学
1、肌肉的激活状态

在神经脉冲影响下，肌肉的收缩成分出现激活状态。把肌肉兴奋时其收缩成分力学状态的变化称为肌肉的激活状态。
我们把肌肉从肌肉激活到肌肉产生收缩的时间叫肌肉收缩的潜伏期。
肌纤维的显微结构
1、肌肉结构力学模型
Hill （ 1950 ）提出一个由三个元素组成的肌肉结构力学模型（图 3-2 ），即收缩元（ CC ）、串联弹性元（ SEC ）和并联弹性元（PEC），用此反映肌肉的功能。

生物力学课程——肌肉力学.

第二节 Hill方程
与心肌、平滑肌相比，对骨骼肌的研究较为深入，因为有： 1. Hill方程—可描述骨骼肌的力学性质。 2. Hill模型—可描述骨骼肌的功能状态。
Hill方程是肌肉力学中最有名的方程，是骨骼肌力学的基础。来源：青蛙的缝匠肌实验描述：骨骼肌在强直状态下快速释放时
张力T和缩短速率V之间的关系。
如果肌肉被拉长超过了静息长度，张力也逐渐下降。因为此时肌节被拉长，肌丝间的接触少张力会降低。肌节的长度约为 3.6μm 时，肌丝间几乎没有重叠，所以不能产生主动张力。
如果肌纤维的长度过短，张力开始慢慢下降然后迅速降低。因为肌丝过度重叠干扰了横桥的形成。肌节的长度小于1.65μm时，粗肌丝滑到了Z线，这时张力大幅度降低。
骨骼肌：
心肌：
• 骨骼肌纤维里线粒体和毛细血管较少。因为
• 心肌细胞含有大量的线粒体，毛细血管也较多，大约每一心肌纤维都有一毛细血管供给氧气和
骨骼肌可以缺氧。
营养。心肌不可须臾不足。
• 心肌纤维呈螺旋排列。 • 骨骼肌肌纤维平行排列。
心肌与骨骼肌的不同之处（二）
骨骼肌： • 骨骼肌收缩可不必同步。
当负荷与肌肉产生的最大张力相等时，肌肉
缩短的速度为零，肌肉做等长收缩；
如果负荷继续增加，肌肉做离心收缩，负荷
越大肌肉伸长越快。
三. 张力与时间的关系
肌肉产生的张力与收缩的之间成正比。收缩的时间越长产生的张力越大，直到达最大张力。
四. 骨骼肌结构的影响
肌肉由收缩成分即肌节组成，肌节能产生主动张力，收缩成分的排列方式显著影响了肌肉的收缩功能。
骨骼肌组成动物躯体的主要部分，也是动物运动的发动机，其运动受自主神经控制。在显微镜下，可看到骨骼肌明暗相间的条纹，故又称横纹肌。

人体肌肉生物力学仿真研究

人体肌肉生物力学仿真研究第一章引言人体运动是指人体肌肉和骨骼系统的协同运动，是人类日常生活和运动竞技活动中的重要组成部分。

随着计算机技术、仿真技术和运动分析技术的发展，人体肌肉生物力学仿真研究已成为一种重要的研究手段。

本文将从人体肌肉生物力学仿真的概念、方法、应用及未来发展等方面进行综述。

第二章人体肌肉生物力学仿真概念人体肌肉生物力学仿真是一种基于计算机虚拟现实技术的仿真研究方法，用于模拟人体肌肉骨骼系统在不同运动状态下的力学特性和生物力学反应。

人体肌肉生物力学仿真建立在人体解剖学、生物力学和计算机科学的基础上，结合了力学仿真、结构动力学、生物力学、运动分析等学科，利用计算机技术模拟出人体肌肉骨骼系统在不同运动状态下的力学性质和运动方式，并对其进行分析和优化。

第三章人体肌肉生物力学仿真方法人体肌肉生物力学仿真的方法包括肌肉建模、动力学分析、仿真运动学分析等。

1. 肌肉建模人体肌肉是将运动信号转化为力的主要器官，肌肉建模是人体肌肉生物力学仿真的基础，其目的是以力学模型的形式表达人体肌肉的生物力学特性。

肌肉力学模型可分为线性模型、非线性模型和多段模型。

线性模型主要包括肌肉-骨骼动力学模型和Hill型肌肉模型。

非线性模型主要包括Hill类型元件模型、随机弹性元素模型、斜筋二带模型等。

多段肌肉模型则结合了不同类型的肌肉模型的优点，提高了模型的精度和可靠性。

2. 动力学分析动力学分析是对人体肌肉骨骼系统力学特性的分析和测定。

其基本原理是利用动力学定理和运动学原理，根据所给的运动方式和肌肉力学模型，推导出人体肌肉骨骼系统的运动学参数、动态参数和力学参数等。

动力学分析主要包括动力学模型的建立、运动学参数的测定、动力学参数的计算、肌肉力学特性的仿真分析等。

3. 仿真运动学分析运动学分析是研究人体运动状态的变化规律和运动先后关系的学科。

仿真运动学分析是在计算机虚拟场景中对运动状态进行模拟和分析的过程。

仿真运动学分析主要包括模型建立与优化、动态仿真、运动分析与评价等。

肌肉的运动机制和力学模型

肌肉的运动机制和力学模型身体的肌肉是我们完成活动的主要组成部分，肌肉收缩能够使骨骼运动，使人体能够快速反应、迅速移动。

然而，肌肉的运动机制和力学模型却是在近几十年中才开始逐渐被人们所了解。

在本文中，我们将介绍肌肉运动的力学模型和运动机制，以帮助更好地理解人体运动和健康肌肉的力学模型肌肉是根据生理学角度进行分类的，肌肉是动作创造力的产生者，也是能量消耗的产生者。

肌肉的力学模型源于肌肉的微观结构。

肌肉由一系列细胞、肌纤维和肌纤维束组成，再加上肌肉的血供和神经控制。

从肌肉的组成结构上来看，肌纤维是肌肉结构的基本单位，它是由许多排列在一起的肌纤维束组成的。

在肌纤维内，有许多叫做肌纤络膜的薄膜。

这些膜覆盖着肌纤维内的许多小小结构，从而形成了肌肉的微观结构。

能够让肌肉收缩的是肌肉内的微观结构中的肌肉交叉桥。

交叉桥是肌肉中的两种蛋白质——肌动蛋白和肌球蛋白——相互结合所形成的，当两个蛋白质结合时，就像铁轨上的列车一样，就能够在肌肉中移动。

当交叉桥在肌纤维内移动时，肌肉就开始收缩。

肌肉的运动机制人们对肌肉运动机制的理解是不断在深化的。

肌肉的收缩并不是一个简单的过程，很多的细节发生在肌肉收缩的时间内，并且这些细节不断的变化。

肌肉运动是一个复杂的力學系統，涉及到多种不同的参数和因素。

从肌肉收缩的角度来看，肌肉运动是由神经传递的电信号所控制的。

神经系统给予肌肉一个指令使它收缩，这个指令称为“神经冲动”。

神经冲动沿着神经细胞传递到肌纤维束中的神经肌接头。

当神经冲动到达神经肌接头时，会刺激神经肌接头中的神经传递物质，从而使交叉桥在肌肉纤维中移动，导致肌肉的收缩。

肌肉运动的另一个重要因素是肌肉长度和速度。

肌肉长度和运动是密切相关的，伸展的肌肉要比收缩的肌肉能够产生更大的力量。

当肌肉在快速移动的过程中，肌肉纤维会受到许多不同的力的作用，这些力会影响到肌肉的速度和稳定性。

因此，了解肌肉在不同长度和速度条件下的运动机制，对于肌肉运动的研究和训练都有着重要的作用。

肌肉的生物力学

肌肉的生物力学肌肉的类型•平滑肌•心肌•骨骼肌肌肉组织的性能收缩性可扩张性弹性肌肉组织的功能•运动•保持姿势•稳定关节•其它功能—产热—保护作用—物质进出的屏障希尔方程•肌肉的力学特性➢肌肉的基本机能：将化学能转化为机械功或力。

➢肌肉活动的基本生物力学指标肌张力肌肉长度变化的速度➢肌肉收缩时肌肉性质的变化肌肉张力肌肉长度弹性热力学第一定律：•E=A+S+W•E: 肌纤维单位时间内释放的能量•A：单位时间内保持的热量•S：收缩热•W：功率=TV长度不变时：E=A长度改变时：S+W=b（T0-T）假设S=aV：b（T0-T）=aV+TV(a+T)(v+b)=b(T0 +a)希尔方程缩短速率V(cm\s)载荷T(g)挛缩状态的蛙缝匠肌快速释放实验中T、V数据与希尔方程相比较许多肌节许多肌原纤维串联肌原纤维并联长度、速度成倍增加力的大小与单个肌节相同肌肉的长度与速度成正比增强力不改变收缩速度肌肉的截面积与收缩力成正比肌节肌节串联肌节肌节并联运动对肌肉力学性能的影响•运动对肌肉结构力学的影响1．力量训练人体内的肌肉是均衡配布的。

力量训练可由增大主动肌力和减小对抗肌力两种途径进行。

训练方式主要为抗阻力练习。

训练的结果是肌肉体积的明显增大。

一般认为，肌肉体积增大是肌纤维增粗的结果。

2．肌肉功率的项目差异不同距离赛跑运动员的测试材料说明，短跑选手的伸膝功率最优。

若以短跑选手的最大功率为100 ，则中距离选手为80 ，而长距离选手为70 。

变化梯度：1.力的时间梯度：达到二分之一最大力所需的时间，称为力的时间梯度。

2.力的速度梯度：力的最大值与所需时间所得的商正常达到最大力值300-400ms短跑蹬地少于100ms，跳高250ms肌肉刺激的功效肌肉活动信号测量：表面肌电测试谢谢欣赏。

《简明运动生物力学》课件2-1肌肉

人体材料力学基础•【学习目标】•1．理解肌肉的基本结构和功能；知道骨骼肌的三元素模型。

•2．掌握肌肉张力与长度、速度、功率、持续时间之间的关系。

•3．理解骨骼的受力形式，并能熟练地应用于实践。

•4．掌握骨疲劳的力学性能。

•5．了解关节软骨的力学性能；关节静力学、动力学分析方法。

第一节肌肉的生物力学基础•肌肉是运动系统的动力部分，肌肉在神经系统的支配下收缩或伸长，牵引骨骼产生运动，功能是将化学能转化为机械能。

一、肌肉的基本结构和功能肌纤维肌肉的微观结构二、骨骼肌的力学模型•目前人体普遍接受的是1950年Hill（希尔）提出的肌肉三元素模型。

•收缩元：代表肌小节中可以相对滑动的肌球蛋白和肌动蛋白微丝。

兴奋时可产生主动张力，其张力大小与它们之间的横桥数目有关，松驰状态下张力为零，但长度可自由伸缩。

•并联弹性元：由肌束膜、肌纤维膜等结缔组织组成。

表示的是静息状态下的肌肉力学性质，当被牵拉时产生的弹力，为非线性粘弹性体，被牵拉时产生弹力，称为被动张力。

•串联弹性元：代表肌球蛋白和肌动蛋白微丝、横桥、Z线及结缔组织的固有弹性，设它为完全弹性体。

肌肉的三元素模型骨骼肌模型的混合三、骨骼肌的力学基础•（一）肌肉作用的一些基本术语•1．向心作用（concentric action）•2．等长作用（isometric action）•3．离心作用（eccentric action）• 1.肌肉张力--长度• 2.肌肉张力--速度• 3.肌肉功率（爆发力）--速度• 4.持续时间-应力• 5.肌力速度变化梯度（二）肌肉张力--长度的关系•1．肌纤维的力--长度关系肌肉收缩力的大小主要取决于参与收缩的横桥数目，而收缩成分长度的变化影响着收缩时起作用的横桥数目。

最大张力时的长度为肌肉的适宜初长度，约为肌肉平衡长度（肌肉零负荷时的长度）的125%，此时粗丝和细丝处于最理想的重叠状态，起作用的横桥收缩数目达到最大，些时肌肉收缩能产生最大的张力。

19预备姿势肌肉的生物力学特性(1)

V b TO T
T a
力
最大拉长速度
收缩速度
最大缩进速度
缩短（向心运动）的速度升高，肌肉力量的潜力迅速下降，然而伸长（离心运动）的速度升高，肌肉内部的力量也随之升高。离心收缩所产生的升高的力要远远高于图示中说明的那样。
3.肌肉收缩功率
希尔方程： T——张力; V——速度
肌肉的生物力学特性表现为：肌肉的收缩力、收缩速度肌肉收缩的功率，即肌肉的爆发力：
短跑为什么采用“蹲踞式”起跑？
1 短跑运动员采用蹲踞式起跑，选择为两腿能快速有效地蹬伸创造条件的预备姿势。在起跑器上起跑，可使运动员获得牢固的支撑，使踝关节处于适宜的发力角度，改善两腿用力条件。 2在预备时，运动员运用提高肌肉“预张力” 的方法，可使肌肉提前进入“工作状态”，增大蹬离起跑器的速度和力量。
肌肉的基本功能是将化学能转变为机械能。肌肉的生物力学特性表现为：肌肉的收缩力、收缩速度。
1.肌肉结构力学模型
肌肉的力学模型
弹性成分收缩成分
串联弹性成分并联弹性成分
肌节结构
并联
收缩成分
弹
性
成
分
串联弹性
成分
肌节力学模型
肌节力学模型
收缩成分：由肌动蛋白微丝与肌球蛋白微丝组成，兴奋时可产生张力，称主动张力。
串联弹性成分：由肌腱、肌节间Z盘及肌微丝的结缔组织组成，当收缩成分兴奋后，使肌肉具有弹性，产生被动张力。
并联弹性成分：由肌内膜、肌束膜和肌纤维膜组成当被牵拉时产生弹力，称被动张力。
肌肉力学模型
并联弹性成分
串联弹性成分
2.肌肉收缩力——速度特性
希尔方程：T——张力; V——速度

人体肌肉生物力学模型的建立及其应用研究

人体肌肉生物力学模型的建立及其应用研究人体肌肉生物力学模型是一种描述肌肉结构和生理特性的方法，它能够描述肌肉受力及其对整个身体的运动和稳定性的影响。

在医学、运动医学、体育等领域，人体肌肉生物力学模型被广泛应用。

本文旨在介绍人体肌肉生物力学模型的建立方法和应用研究现状。

一、人体肌肉生物力学模型的建立方法人体肌肉生物力学模型的建立涉及多个方面的知识，包括解剖学、生理学、传感器技术、运动学、动力学、数学建模等。

人体肌肉生物力学模型的建立一般包括以下几个步骤：1. 选择肌肉选择需要研究的肌肉，一般需要考虑受力最大、受力最频繁、对某项运动影响最大等因素。

2. 测量肌肉步态、力量和肌肉活力在生理测量实验装置中，运用支持肌肉的传感器、电极、加速度计等技术手段，实现膝关节、颈部、腰部和手等关节及肌群的运动和功能测量。

3. 采集数据并进行分析采集测量到的数据，包括质量、力矩、速度、角位移等，进行数据处理和分析。

统计学方法和动力学方法是应用广泛的数据分析方法。

4. 建立数学模型根据统计学数据和动力学方程式对肌肉进行建模，将肌肉的生理特性（力-长度、力-速度、力-时间关系等）描述成数学形式。

目前，刚性体分析、柔性/多体动力学分析、有限元分析等方法都被应用于人体肌肉生物力学模型的建立。

5. 评估模型准确性将建立的模型与实际测量数据进行对比，评估模型的准确性，包括判断肌肉属性、肌肉合作、肌骨协同运动以及肌肉疲劳等方面。

二、人体肌肉生物力学模型的应用研究人体肌肉生物力学模型应用于医学、运动科学和工业设计等领域，被广泛应用于研究运动和劳动的创伤机制，分析姿势、平衡和动作的姿态调节和调整。

以下是人体肌肉生物力学模型的应用研究案例。

1. 运动医学运动过程中的肌肉活动是肌肉消耗的主要源泉，了解肌肉生物力学模型对运动员运动训练和调度等方面有重要的意义。

将人体肌肉生物力学模型应用于运动医学，可以分析肌肉的负荷、疲劳和肌肉损伤机制，为运动医学提供更全面的理论基础。

肌肉收缩与松弛的生物力学机理

肌肉收缩与松弛的生物力学机理一、肌肉收缩与松弛的基本原理肌肉是人体运动系统的重要组成部分，其收缩与松弛是实现人体运动的基础。

肌肉的收缩与松弛涉及到复杂的生物力学过程，这些过程不仅决定了肌肉的功能，还影响着人体的运动表现和健康。

了解肌肉收缩与松弛的生物力学机理，对于运动训练、康复治疗以及相关疾病的预防和治疗都具有重要意义。

1.1 肌肉的基本结构肌肉主要由肌纤维组成，肌纤维内含有大量的肌原纤维。

肌原纤维由肌球蛋白和肌动蛋白等蛋白质组成，这些蛋白质通过特定的排列和相互作用，形成了肌肉收缩的基本单元。

肌球蛋白和肌动蛋白的相互作用是肌肉收缩的直接原因。

1.2 肌肉收缩的生物力学机制肌肉收缩的过程可以通过肌球蛋白的滑动理论来解释。

在这个过程中，肌球蛋白的头部与肌动蛋白的细丝结合，通过ATP水解提供能量，使肌球蛋白头部发生形变，从而拉动肌动蛋白细丝，导致肌原纤维缩短，最终引发肌肉收缩。

这一过程是肌肉收缩的生物力学基础。

1.3 肌肉松弛的生物力学机制肌肉松弛则是肌肉收缩的逆过程。

在肌肉松弛时，肌球蛋白头部与肌动蛋白细丝的结合被解除，肌原纤维随之恢复到原始长度。

肌肉松弛的生物力学机制涉及到钙离子的调控。

钙离子通过与肌钙蛋白的结合，调节肌球蛋白与肌动蛋白的相互作用，从而控制肌肉的收缩与松弛。

二、肌肉收缩与松弛的调控机制肌肉的收缩与松弛不仅依赖于肌原纤维的生物力学特性，还受到神经和体液的调控。

了解这些调控机制，有助于深入理解肌肉功能的实现和调节。

2.1 神经调控机制肌肉的收缩与松弛受到神经系统的调控。

神经信号通过神经肌肉接头传递到肌肉细胞，引发肌肉的收缩或松弛。

神经信号的传递依赖于神经递质的释放和接收，这些递质包括乙酰胆碱等。

乙酰胆碱通过与肌肉细胞膜上的乙酰胆碱受体结合，触发肌肉细胞内的信号传导过程，最终导致肌肉的收缩或松弛。

2.2 体液调控机制除了神经调控，肌肉的收缩与松弛还受到体液因素的影响。

体液中的激素、离子等物质可以通过影响肌肉细胞内的信号传导途径，调节肌肉的收缩与松弛。

生理学中的肌肉力学模型

生理学中的肌肉力学模型肌肉力学模型是生理学中的重要研究领域，它主要是探究肌肉的力学性质以及机制。

在过去的几十年里，肌肉力学模型得到了不断的发展和完善。

本文将介绍一些常见的肌肉力学模型及其应用。

1.生物学模型生物学模型是一种常见的肌肉力学模型。

该模型是基于肌肉纤维的收缩机制来考虑肌肉的力学特性的。

其工作原理是，肌肉纤维在神经刺激下会收缩，进而引起肌肉整体的收缩。

因此，生物学模型通常考虑肌肉纤维内部的力学性质，如肌肉纤维长度、肌肉纤维数量、肌肉纤维的弹性等。

2.有限元模型有限元模型是一种数学模型，其主要是使用数学方程式来描述肌肉力学特性。

它利用肌肉的形状、大小和内部力学性质等信息对肌肉进行建模。

有限元模型通常用于分析肌肉的应力分布、挠曲变形等力学特性。

该模型可分为二维和三维模型，分别用于分析二维和三维肌肉。

尽管该模型需要高强度的计算机资源和大量的数据，但其结果仍然具有很高的准确性。

3.活动力学模型活动力学模型是一种常见的肌肉力学模型，其主要是考虑人体运动物体之间的相互作用。

该模型主要考虑人体运动时肌肉发出的力，以及该力如何影响身体的运动状态。

活动力学模型经常用于研究肌肉在人体运动过程中发挥的作用。

4.神经肌肉模型神经肌肉模型是一种肌肉力学模型，其基于人体内神经和肌肉之间的相互作用来构建。

该模型将人体肌肉视为机器，其受到人体神经系统的控制，以完成各种动作和活动。

因此，神经肌肉模型主要关注肌肉和神经之间的相互作用及其对人体运动的影响。

总之，肌肉力学模型在生理学中有着广泛的应用。

无论是研究肌肉的运动机制，还是分析肌肉的应力分布和变形等力学特性，都需要借助肌肉力学模型。

未来，肌肉力学模型的各个领域将继续发展和完善，为人类的健康和运动提供更加全面和深入的研究。