生物力学(Biomechanics)简介

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生物力学蔡

2019/11/30
华中科技大学同济医学院蔡荣泰
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（2）动力学分析（Kinetics）主要是分析各部分在动作时各个力之间、力与加速度、速度之间的关系。
力按作用性质可分为内力与外力，也可分为动力和制动力。内力主要为肌肉收缩产生，外力则有重力、惯性力、摩擦力、支反力、介质阻力等。
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华中科技大学同济医学院蔡荣泰
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生物学分类、生理学分类、力学分类。
生物的所有运动都是由力引起的。环境力：重心力、风力、水力、其他生物力、人造力等。生物体自身的主动力——肌力。
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生物学的基础是三大的定律——能量、质量、动量守恒定律，加上描述物性的本构方程，利用上述基本概念，可用来解释生物活动现象。
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1. 3 生物力学研究内容 2. 按研究对象的力学性质来分类： 1.3. 1 生物运动学
目的是分析动物的运动，研究动物的能量（功和功率）、力和位移、速度、加速度之间的关系。
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1.3.2 生物流体力学研究血液、体液等流体的特性及在生物体体内的运动情况，生物与空气、水之间的相对运动。
为青壮年主要死因，其中大多数又是因颅脑损伤引所致。对颅脑的保护.伤后修复与治疗成为重要研究课题.并发展出颅脑损伤生物力学学科，它是研究损伤机制、伤势判断、发展过程为治疗措施提供科学依据。
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2.3.1颅脑的组成和力学性质头皮（皮层、皮下层、帽状腱膜层、蜂

力学与物理学在计算生物学中的应用

力学与物理学在计算生物学中的应用随着生物学在现代科学中越来越重要，计算生物学也逐渐成为了一个热门的研究领域。

计算生物学目的在于利用计算机处理和分析生物学数据，以理解复杂的生物机制及其关联性。

在计算生物学中，力学和物理学的应用可以帮助人们更好地解释生物系统的运作，从而为该领域带来更深入的理解和前沿的科研成果。

一、生物力学生物力学（biomechanics）是一门基于力学原理的学科。

它利用物理学和数学等工具来分析和理解生物组织和器官的结构和功能。

由于生物体内的许多过程都是由横向和纵向的力量彼此作用的结果，因此生物力学成为生物学、健康科学和工程学领域中一个非常重要的学科。

通过生物力学的研究，人们可以从微观和宏观的角度来解释生物体系的机制。

生物力学技术可用于研究生命科学中的各种问题，例如：1. 人体骨骼系统的生理协调运动（biological coordinated motion of human skeletal system）2. 红细胞（red blood cell）的运动力学3. 细胞运动轨迹（move trajectory）的模拟4. 生物膜中的防护机制（biomembrane protection mechanisms）等。

二、物理学在计算生物学中，物理学经常用于分析深奥和抽象的物理问题，如如何理解生物膜、蛋白质折叠和DNA分子的构造等。

物理学家利用这些研究成果来推动计算生物学的进步。

例如，最近的物理学研究表明，蛋白质折叠过程中形成的种种复杂结构要比我们此前认为的要简单得多。

在过去，许多生物学家认为，蛋白质折叠至关重要，因为它们可以帮助我们理解蛋白质的结构和功能。

但是，这些研究结果表明，蛋白质的结构并非那么复杂。

这表明，重要的是理解蛋白质的机制和动力学。

通过这些物理学研究，我们可以更好地了解分子之间的相互作用如何影响蛋白质的结构和功能。

这些知识对于生物工程和药物开发的进步也是至关重要的。

三、生命科学中的力学与物理学应用计算生物学中力学与物理学的应用，有越来越多的研究证明其对生物学实践的重要性。

生物力学

生物力学生物力学 biomechanics shengwu lixue生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的生物物理学分支。

生物力学的研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。

生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律，并加上描写物性的本构方程。

生物力学重点是研究与生理学、医学有关的力学问题。

生物力学依据研究对象的不同，可细分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。

生物力学的发展简史生物力学一词虽然在20世纪60年代才出现，但它所涉及的一些内容，却是古老的课题。

例如，1582年前后伽利略得出摆长与周期的定量关系，并利用摆来测定人的脉搏率，用与脉搏合拍的摆长来表达脉搏率等。

1616年，英国生理学家哈维根据流体力学中的连续性原理，从理论上论证了血液循环的存在；到1661年，马尔皮基在解剖青蛙时，在蛙肺中看到了微循环的存在，证实了哈维的论断；博雷利在《论动物的运动》一书中讨论了鸟飞、鱼游和心脏以及肠的运动；欧拉在1775年写了一篇关于波在动脉中传播的论文；兰姆在1898年预言动脉中存在高频波，现已得到证实；材料力学中著名的扬氏模量就是英国物理学家托马斯·扬为建立声带发音的弹性力学理论而提出的。

1733年，英国生理学家黑尔斯测量了马的动脉血压，并寻求血压与失血的关系，解释了心脏泵出的间歇流如何转化成血管中的连续流，他在血液流动中引进了外周阻力概念，并正确指出：产生这种阻力的主要部位在细血管处。

其后泊肃叶确立了血液流动过程中压降、流量和阻力的关系；夫兰克解释了心脏的力学问题；斯塔林提出了透过膜的传质定律，并解释了人体中水的平衡问题。

克罗格由于在微循环力学方面的贡献获得1920年诺贝尔奖金。

希尔因肌肉力学的工作获得1922年诺贝尔奖金。

他们的工作为60年代开始的生物力学的系统研究打下基础。

到了20世纪60年代，一批工程科学家同生理学家合作，对生物学、生理学和医学的有关问题，用工程的观点和方法，进行了较为深入的研究，使生物力学逐渐成为了一门独立的学科。

力学生物的英文

力学生物的英文Biomechanics is a fascinating field that combines the principles of physics and engineering with the study of living organisms. It explores the mechanical properties and functions of biological systems, providing insights into how living beings move, interact with their environment, and adapt to various challenges.At its core, biomechanics examines the forces and stresses that act on the body, and how the body responds to these forces. This includes understanding the mechanics of muscle contraction, bone and joint structure, and the dynamics of movement. By applying the laws of mechanics, biomechanists can analyze the efficiency and effectiveness of biological processes, from the microscopic level of cells and tissues to the macroscopic level of entire organisms.One of the primary areas of biomechanics is the study of human movement. Researchers in this field investigate the biomechanics of walking, running, jumping, and other physical activities, with the goal of improving athletic performance, preventing injuries, and enhancing the quality of life for individuals with physical disabilities or impairments. By understanding the biomechanical principles that govern human movement, scientists can develop better trainingmethods, design more effective prosthetic devices, and optimize the design of sports equipment.Beyond human movement, biomechanics also plays a crucial role in understanding the structure and function of other living organisms. For example, biomechanists study the locomotion of animals, such as the swimming of fish or the flight of birds, to gain insights into the evolutionary adaptations that have enabled these creatures to thrive in their respective environments. Similarly, biomechanics is essential for understanding the mechanical properties of plant tissues, which are essential for their growth, survival, and reproduction.In the field of medicine, biomechanics has numerous applications. Orthopedic surgeons use biomechanical principles to design and develop more effective prosthetic limbs, joint replacements, and other medical devices. Biomechanics also contributes to the understanding of injury mechanisms, allowing for the development of better protective equipment and rehabilitation strategies. Additionally, biomechanics plays a role in the design of medical imaging techniques, such as magnetic resonance imaging (MRI) and computed tomography (CT) scans, which provide valuable information about the structure and function of the human body.The applications of biomechanics extend beyond the realm of human health and performance. In the field of engineering, biomechanics isincreasingly being used to inspire the design of innovative technologies. Researchers are studying the remarkable abilities of various organisms, such as the adhesive properties of gecko feet or the efficient flight patterns of birds, to develop biomimetic solutions for a wide range of engineering challenges. These bioinspired designs have the potential to revolutionize fields like robotics, materials science, and energy production.As the field of biomechanics continues to evolve, it is becoming increasingly interdisciplinary, drawing on expertise from fields such as biology, physics, computer science, and mathematics. This collaborative approach allows for the development of more comprehensive and sophisticated models of biological systems, leading to groundbreaking discoveries and advancements in our understanding of the natural world.In conclusion, biomechanics is a dynamic and rapidly advancing field that has far-reaching implications for our understanding of living organisms and our ability to engineer innovative solutions to complex problems. By unraveling the mechanical principles that govern biological systems, biomechanists are paving the way for new breakthroughs in fields as diverse as medicine, sports science, and engineering. As we continue to explore the fascinating world of biomechanics, we can expect to witness even more remarkablediscoveries and applications that will shape the future of our understanding of the natural world.。

运动生物力学基本理论完整

运动生物力学的基本理论概述运动生物力学biomechanics应用力学原理和方法研究生物体的外在机械运动的生物力学分支。

狭义的运动生物力学研究体育运动中人体的运动规律。

按照力学观点,人体或一般生物体的运动是神经系统、肌肉系统和骨骼系统协同工作的结果。

神经系统控制肌肉系统,产生对骨骼系统的作用力以完成各种机械动作。

运动生物力学的任务是研究人体或一般生物体在外界力和内部受控的肌力作用下的机械运动规律,它不讨论神经、肌肉和骨骼系统的内部机制,后者属于神经生理学、软组织力学和骨力学的研究范畴(生物固体力学)。

在运动生物力学中,神经系统的控制和反馈过程以简明的控制规律代替,肌肉活动简化为受控的力矩发生器,作为研究对象的人体模型可忽略肌肉变形对质量分布的影响,简化为由多个刚性环节组成的多刚体系统。

相邻环节之间以关节相连接,在受控的肌力作用下产生围绕关节的相对转动,并影响系统的整体运动。

对于人体运动的研究最早可追溯到15世纪达·芬奇在力学和解剖学基础上对人体运动器官的形态和机能的解释。

18世纪已出现对猫在空中转体现象的实验和理论研究。

运动生物力学作为一门学科是20世纪60年代在体育运动、计算技术和实验技术蓬勃发展的推动下形成的。

70年代中H.哈兹将人体的神经-肌肉-骨骼大系统作为研究对象,利用复杂的数学模型进行数值计算,以解释最基本的实验现象。

T.R.凯恩将描述人体运动的坐标区分为内变量和外变量,前者描述肢体的相对运动,为可控变量;后者描述人体的整体运动,由动力学方程确定。

这种简化的研究方法有可能将力学原理直接用于人体实际运动的仿真和理论分析。

由于生物体存在个体之间的差异性,实验研究在运动生物力学中占有特殊重要地位。

实验运动生物力学利用高速摄影和计算机解析、光电计时器、加速度计、关节角变化、肌电仪和测力台等工具量测人体运动过程中各环节的运动学参数以及外力和内力的变化规律。

在实践中,运动生物力学主要用于确定各专项体育运动的技术原理,作为运动员的技术诊断和改进训练方法的理论依据。

运动生物力学动力学特征

运动生物力学动力学特征运动生物力学（Biomechanics）是研究生物体在运动过程中的力学特征及其影响因素的科学，主要包括动力学和静力学两个方面。

动力学主要关注生物体运动时的力、加速度和力矩等动力学参数的变化规律；静力学主要研究平衡状态下生物体各部分之间的力学关系，如静平衡条件等。

以下将从动力学和静力学两个方面分别介绍运动生物力学的特征。

动力学特征：1. 动作速度：运动生物体在不同的运动中表现出不同的速度特征。

例如，人类在走路时的速度通常比较慢，而在跑步时速度会显著增加。

动作速度不仅与生物体的骨骼结构和肌肉力量有关，还受到运动技能、神经系统和反应速度等因素的影响。

2. 动作节奏：生物体在运动过程中的动作节奏通常是有规律的。

例如，跑步时，人类的两腿会交替运动，形成一定的节奏。

这种动作节奏对于节省能量和提高运动效率非常重要。

3. 动力学参数：生物体在运动中所表现出的力学参数，如力、加速度和力矩等，对于了解运动过程及其影响因素至关重要。

这些参数能够揭示生物体骨骼和肌肉系统的力学特征，研究动力学参数可以帮助人们优化运动技能和提高运动效果。

4. 力的应用方向：生物体在运动过程中，对外界施加的力以及内部骨骼和肌肉对身体的施加的力对于运动的进行起到重要作用。

例如，跳远时，腿部肌肉对身体的推力决定了跳跃的高度和长度。

静力学特征：1. 力的分布：生物体在运动过程中，力的分布对于保持身体平衡起到重要作用。

例如，站立时，双脚承受身体重力的力分布应该尽可能均匀，以保持平衡。

2. 静平衡条件：生物体在静止时，各个部分之间的力矩需要满足静平衡条件，即力矩的合力为零。

静平衡条件对于保持运动的稳定性和身体的平衡至关重要。

3. 杠杆原理：骨骼系统在运动过程中往往起到支撑和杠杆的作用。

例如，腿部骨骼在行走、跑步等运动中起到重要的支撑作用，使得生物体能够以更高的效率进行运动。

综上所述，运动生物力学的特征主要包括动力学和静力学两个方面。

第一章`运动生物力学之简介及发展趋势生物力学(biomechanics)之定义

第一章、運動生物力學之簡介及發展趨勢一、生物力學（biomechanics）之定義廣義：生物力學是將數學及力學原理應用在對生物系統之研究的一門科學。

狹義：生物力學是研究作用於人體（或人所操作之物體）之內力或外力以及由這些力所產生之運動的一門科學。

它是探討人體運動因果關係的一門科學，力量作用之後會使人體產生加速度，而造成人體運動速度的改變。

亦即力量的作用是造成人體運動速度改變的原因，而人體運動速度的改變是力量作用之後所產生的結果。

二、生物力學研究的領域（一）復健（使用攝影機、測力板、Cybex等）（二）步態（走路、跑步，正常、異常，醫生診斷之用）（三）人體和工作環境的關係（搬運重物、工廠操作機器）（四）關節（運動學、動因學）（五）肌肉功能（肌肉收縮、電刺激）（六）骨科（骨骼受力、骨釘、人工關節）（七）切肢和裝入人工肢體（運動學、動因學）（八）脊椎（脊椎負荷變形、椎間受力）（九）組織（肌肉、骨骼、韌帶）（十）肌電圖（十一）電腦模擬和數學模式（十二）運動（一般運動、競技運動）（運動生物力學）三、運動生物力學（sport biomechanics）之定義運動生物力學是將數學及力學原理應用在對運動技術之研究的一門科學。

它是生物力學之中相當重要的一個研究領域。

四、運動生物力學之主要用途：技術指導。

五、運動生物力學對體育教師、教練、選手之重要性：（一）對體育教師而言：因為體育教師的對象都是初學者，若是體育教師不懂運動生物力學而灌輸了錯誤的觀念，這對學生將來影響很大，所以體育教師一定要瞭解運動生物力學的原理。

（二）對教練而言：教練的對象是選手，在技術上皆有所心得，毛病也不少。

故一位好的教練更要對運動生物力學有深一層的研究，並加以融會貫通，才能挑出選手的毛病所在，進一步指導，使選手在技術上有所精進。

（三）對選手而言：一般而言，選手不須懂得那麼多，但若選手能對運動生物力學有所瞭解，不但可提高興趣以改進技術，並可做為將來擔任教練時所用。

运动生物力学

人體重心（二）
平衡的種類
◎穩定平衡無論物體如何移動，其重心一定上升，如單槓懸垂.雙槓槓上支撐。 ◎不穩定平衡物體原來姿勢，不增加位移，位置稍有傾斜，重心會下降，如起跑姿勢，手倒立。 ◎隨遇平衡如物體移動，仍為平衡者，物體位置變動時，重心既不升高，也不降低，如不倒翁。
影響平衡的因素
◎重心在支撐基底面內 • 支撑基底:身體和支撐表面之間所圍成的面積。 • 物體重心在基底面內，亦即重心線在基底面內，此物體就穩定平衡，重心線愈靠近基底邊線，愈不穩定。 ◎基底面大小 ◎重量 ◎重心高度 : 重心愈靠近基底，愈穩定。 ◎迴旋 : 向前迴旋運動，增加物體穩定性。
運動生物力學的原理與應用
美和技術學院
廖逢錦博士
97.05.25
何謂運動生物力學?
◎運動生物力學(Biomechanics): 是運動學(Kinematics)和生物力學 (Kinesiology)整合而成的一門科學。 ◎運動生物力學:是描寫、分析與評估人體運動時，身體之內在與外在力量，以及這些力量所造成影響的一門科學(Hay,1993)
動力學(Kinetics)
•討探力與運動之間關係的研究 •牛頓第二運動定律 F = ma •衝量動量等式定律 F∆ t = m∆ V
平衡與穩定原理 (Principles of balance and stability) • • • • 重心平衡的種類影響平衡的因素力矩
人體重心（一）
◎重心(Center of gravity , COG) •身體各部位受到地球引力的作用,把各個部位的引力加起來，這些引力合力的作用點就是COG。 ◎重心受年齡、性別、身體結構的影響 •COG是身體最大肌力所在，是產生大力量的原點。 •人體站立時重心在第二薦椎前方一吋處。

Biomechanics生物力学

Biomechanics生物力學Biomechanics: Unveiling the Secrets of Biological MotionIntroductionBiomechanics is a multidisciplinary field that combines principles from biology, physics, and engineering to understand how living organisms move and function. It delves into the mechanics of biological systems, analyzing the forces, movements, and structures involved in various organisms' activities – from the tiniest cell to the largest animal. By studying biomechanics, researchers aim to uncover the underlying principles that guide biological motion and apply these findings to fields such as healthcare, sports, and robotics. This article will explore the fascinating world of biomechanics, its applications, and the significance of understanding the mechanics of life.Biomechanics: An OverviewThe basic principles of biomechanics are rooted in Newtonian physics, which involve concepts such as forces, motion, energy, and elasticity. These principles are applied to study and analyze the movement, stability, and efficiency of biological systems. Biomechanists utilize advanced technology, including motion capture systems, force plates, and computational modeling to collect data and measure the many variables involved in studying biological motion.Understanding how living organisms move and function is crucial for various fields. In healthcare, biomechanics plays a vital role in designing prosthetics and orthopedic devices that enhance mobility and maximize functionality for individuals with disabilities. By studying human gait and joint mechanics, researchers can develop better interventions for improving walking patterns and reducing the risk of injury.Sports and BiomechanicsBiomechanics is also integral to enhancing athletic performance. Athletes and coaches rely on biomechanical analysis to identify and correct issues in technique, and to optimize movements for greater efficiency and injury prevention. By using motion capture technology, researchers can analyze an athlete's jump height, running technique, or golf swing to identify areas for improvement.For example, in track and field events like sprinting, detailed biomechanical analysis allows coaches and athletes to fine-tune their running techniques. Through high-speed cameras and force plates, researchers can measure factorssuch as ground reaction forces, joint angles, and stride length. This information helps athletes adjust their running form and optimize their performance.Aquatic BiomechanicsThe study of biomechanics extends to aquatic environments as well. Understanding the mechanics of swimming is essential for maximizing performance and reducing energy expenditure. By studying the fluid dynamics and propulsion mechanisms involved in swimming, researchers can develop more efficient swimming techniques and design streamlined swimwear.For instance, in competitive swimming, biomechanical analysis plays a crucial role in improving stroke efficiency and overall performance. Researchers can measure forces exerted on the body, streamlining techniques, and fluid dynamics to identify areas for improvement. These insights can lead to the development of high-performance swimsuits, enabling swimmers to break records and achieve their full potential.Biomechanics and RoboticsBiological systems serve as an inspiration for designing advanced robots that mimic natural movements. By studying the mechanics of organisms, scientists and engineers can develop robots capable of performing complex tasks with improved efficiency and flexibility.Research in biomechanics contributes to the development of bio-inspired robots. For example, the study of insect locomotion has inspired the creation of small robotic devices capable of traversing difficult terrains or performing search and rescue operations. By applying knowledge from biomechanics, researchers can design robots with articulated limbs that closely replicate the movement and agility of insects.ConclusionBiomechanics is an interdisciplinary field that delves into the mechanics of biological systems, unveiling the secrets of biological motion. By understanding how living organisms move, researchers can improve healthcare interventions, enhance athletic performance, and design advanced robots capable of mimicking natural movements. The study of biomechanics offers endless possibilities for the future, as scientists continue to unravel the complexities of life's mechanics, benefiting humanity in a myriad of ways.。

生物力学

生物力学杂谈专业：工程力学学号：1120110490 姓名：王肇龙由于专业变动，原本打算写一篇有关生物武器的，但考虑到已是“身在曹营”，并且我是爱好和平的，所以决定小谈生物力学以及其通过仿生力学在实际生活中的应用。

生物力学（biomechanics）作为经典力学的一个分支学科，是一门应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的学科，也是生物物理学的一个分支。

应用到生物力学的学科很多，包括材料科学技术、生物材料、组织工程与再生医学材料等。

从生物力学的英文名称中即可看出，它是生物学和力学的有机结合。

纵观科学的发展过程，生物学和力学相互促进，共同发展。

从根据流体力学的连续性原理推断出血液循环的存在，到材料力学中为建立声带发声的弹性力学理论而提出的杨氏模量，二者的研究相辅相成。

历经400多年，到了20世纪60年代，生物力学终于成为一门完整、独立的学科。

我国的生物力学研究，有相当一部分与我国传统医学结合。

因而在骨骼力学、脉搏波、无损检测、推拿、气功、生物软组织等项目的研究中已形成自己的特色。

进行生物力学的研究首先要了解生物材料的几何特点，进而测定组织或材料的力学性质，确定本构方程、导出主要微分方程和积分方程、确定边界条件并求解。

对于上述边界问题的解，需用生理实验去验证。

若有必要，还需另立数学模型求解，以期理论与实验相一致。

其次作为实验对象的生物材料，有在体和离体之分。

在体生物材料一般处于受力状态(如血管、肌肉)，一旦游离出来，则处于自由状态，即非生理状态(如血管、肌肉一旦游离，当即明显收缩变短)。

两种状态材料的实验结果差异较大。

生物力学的研究要同时从力学和组织学、生理学、医学等两大方面进行研究，即将宏观力学性质和微观组织结构联系起来，因而要求多学科的联合研究或研究人员具有多学科的知识。

生物力学的研究范围从生物整体到系统、器官（包括血液、体液、脏器、骨骼等），从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。

生物力学简介

复旦通识教育生物力学与人类健康前言一、Galilei Galileo(1564-1642)伽利略，天文学家和物理学家——自由落体实验、望远镜的发明等等。

他发现单摆定律时，借助脉搏跳动计算单摆时间：每摆动一次，脉搏跳动的次数是一样的。

单摆定律：简单的说，"单摆等时"定律就是单摆振动周期与振幅无关。

二、Willam Harvey(1578-1658)发现人的血液循环。

Stroke Volume = 2 oz.HR = 72/minOutput of Heart per hour = 2x72x60=8640 oz. = 540 lb.三、哈维的实验发现：兔子和蛇的实验：动脉血从心脏里向外流，静脉血管中的血是流向心脏的。

他证明了静脉中的血流方向。

证明人体：与动物的血液循环是一样的。

四、血液循环的“动力泵”——心脏简介：心脏重量 300 g每次搏动输出血量70 cm370年泵血量 1.8 亿升每天做功 100 kJ每年心跳次数 3600 万次70年心跳次数 30 亿次五、生物心脏运动中的大量力学现象：1. 心脏周期性的收缩和舒张运动2. 心脏腔室容积的改变3. 不同部位压力差的变化4. 心脏“开关”(瓣膜)的开放和关闭5. 血液的定向流动6.“开关”闭合的振动产生心音7. 心脏运动中的力-电-化学耦合特性六、暴龙的速度问题暴龙是爬行类中最大、最凶猛的食肉动物。

美国两位生物力学家发现，暴龙脚程其实很慢，时速可能只有18公里到40公里，远不及一些古生物学家原先认为的72公里。

(Hutchinson, J. R. & Garcia, M, 2002.)第一章生物力学简介一、什么是生物力学1. 定义1）力学——研究运动的科学。

2）生物学——研究生命的科学。

3）生物力学(biomechanics)——解释生命及其活动的力学，是力学与医学、生物学等学科相互结合、相互渗透、融合而形成的一门新兴交叉学科。

《生物力学》习题与答案

《生物力学》习题与答案（解答仅供参考）一、名词解释1. 生物力学：生物力学是研究生物体（包括人体）的力学性质、力学结构、力学行为及其与环境相互作用的科学。

2. 动力学分析：动力学分析是生物力学中的一种方法，主要研究生物体在受力作用下的运动状态和变化规律。

3. 应力-应变曲线：应力-应变曲线是描述材料在受力作用下，其内部应力与应变关系的曲线，常用于分析材料的力学性质。

4. 关节力学：关节力学是生物力学的一个分支，主要研究关节的结构、功能、力学特性和运动规律。

5. 生物反馈：生物反馈是一种通过仪器设备将人体生理活动的信息反馈给个体，使其能够学习控制和调整这些活动的技术。

二、填空题1. 生物力学的研究内容主要包括______、______和______三个方面。

（静态力学分析、动态力学分析、生物材料力学）2. 在人体运动中，肌肉的作用是产生______，骨骼的作用是传递和承受______。

（力、载荷）3. 动态平衡是指生物体在______状态下，能保持稳定的一种状态。

（运动）4. 在生物力学中，______是描述物体形状改变的物理量，______是描述物体抵抗形变能力的物理量。

（应变、应力）5. ______是人体运动系统的重要组成部分，其生物力学特性对运动性能和运动伤害有重要影响。

（骨骼肌）三、单项选择题1. 下列哪一项不属于生物力学的研究内容？（D）A. 骨骼肌的力学特性B. 人体运动的生物力学分析C. 生物材料的力学测试D. 基因表达调控答案：D2. 在人体步态分析中，通常将步态周期分为以下几个阶段？（B）A. 两个阶段：站立相和摆动相B. 四个阶段：支撑相、摆动相、迈步相和足跟触地相C. 三个阶段：站立相、迈步相和摆动相D. 六个阶段：初始接触、承重反应、中期站立、摆动前期、摆动中期和摆动后期答案：B3. 下列哪种肌肉收缩形式产生的力量最大？（C）A. 等长收缩B. 等速收缩C. 等张收缩D. 超等长收缩答案：C4. 关于关节的生物力学特性，下列说法错误的是？（A）A. 所有关节的活动范围都是相同的B. 关节的稳定性和灵活性是相互制约的C. 关节软骨可以减少关节面之间的摩擦并吸收冲击力D. 关节囊和韧带对维持关节稳定性起重要作用答案：A5. 下列哪个物理量用于描述物体抵抗剪切变形的能力？（C）A. 弹性模量B. 抗拉强度C. 剪切模量D. 屈服强度答案：C四、多项选择题1. 下列哪些因素会影响骨骼肌的力学性能？（ABCD）A. 肌纤维类型B. 肌肉长度C. 肌肉温度D. 肌肉疲劳状态答案：ABCD2. 下列哪些技术或设备常用于生物力学研究？（ABCD）A. 动力学分析系统B. 三维运动捕捉系统C. 静态和动态测力平台D. 生物材料试验机答案：ABCD3. 关于生物材料的力学性质，下列说法正确的是？（ACD）A. 不同类型的生物材料具有不同的力学性质B. 所有生物材料在受力时都会发生塑性变形C. 生物材料的力学性质与其内部结构密切相关D. 生物材料的力学性质会受到环境因素的影响答案：ACD4. 下列哪些是影响人体运动生物力学的因素？（ABCD）A. 身体尺寸和形状B. 肌肉力量和耐力C. 关节的灵活性和稳定性D. 中枢神经系统的控制策略答案：ABCD5. 下列哪些领域应用了生物力学的知识和方法？（ABCDE）A. 运动科学与体育工程B. 康复医学与物理治疗C. 生物医学工程与医疗器械设计D. 农业工程与动物运动学E. 机械工程与仿生学答案：ABCDE五、判断题1. 生物力学只研究人体的力学性质和行为。

细胞力学生物学(博士生)

生物力学 vs 力学生物学
(Biomechanics) (Mechanobiology)
生物力学是研究生命体运动和变形的学科，通过生物学与力学原理方法的有机结合，认识生命过程的规律，解决生命与健康领域的科学问题。力学生物学是随着生物力学研究深入到细胞分子水平，逐渐形成的一个新兴交叉学科领域，它研究力学环境（刺激）对生物体健康、疾病或损伤的影响，研究生物体力学信号感受和响应机制，阐明机体的力学过程与生物学过程如生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系，从而发展有疗效的或有诊断意义的新技术，促进生物医学基础与临床研究的发展。
细胞力学实验的基本模型与技术
细细胞胞切切应应力力加加载载模模型型细细胞胞张张应应力力((牵牵张张))加加载载模模型型微微管管吸吸吮吮技技MM))
磁扭转细胞测量术(MTC)
磁扭转细胞测量术（Magnetic twisting cytometry，MTC）是利用细胞的胞吞作用或用微注射方法将包被了配体的铁磁性小珠导入细胞内部，与细胞骨架结合，或是配体包被的铁磁珠通过膜特异受体而结合于细胞膜表面。然后，施加可控的外磁场，通过记录磁珠在磁场作用下扭矩和相应的角旋转大小，这两者的关系可以通过一时间参量方程得到，而扭矩场强度则作为主要的初始数据并通过引入不同的参数，可以间接得到细胞力学加载的大小等。该技术主要用于测量配体与受体直接的黏附力，找细胞表面受体与细胞骨架之间的力学关系，测量细胞骨架的机械力性质如硬度、剪切模量和黏度等。
MAT）通过测量负压作用下细胞变形的动力学过程来研究细
胞的力学性质。后来，该技术逐渐被拓展到分子生物力学研
究领域，其工作原理是采用微管吸吮方法搏获分别表征特异
性相互作用分子的细胞或小球，通过压电晶体驱动器操控微

生物力学

等张运动示意图：
8）等长运动：（isometric exercises):肌肉收缩而肌纤维不缩短，即可增加肌肉的张力而不改变肌肉的长度。

等长收缩运动示意图：
9)等速运动：等速运动是只指速度的大小不变但方向可能随时发生变化的运动,如匀速圆周运动，虽然叫“匀速” 但实际上是等速运动，它的速度大小虽然不变，但速度方向却时刻在变化。
17）向心性收缩：肌肉收缩产生力量，如果阻力负荷低于肌肉所产生的肌力，肌肉发生收缩这种状况称之为向心性收缩。

向心性收缩示意图：
18）离心性收缩：若阻力负荷大于肌肉产生的力，肌肉将被拉长，这种状况称之为离心性收缩。
19）肌肉张力：肌肉收缩时在骨杠杆上施加的力称为肌肉张力。在肌肉上承受的外力称为抗力或负荷。
24）剪切力：剪切力是指施加于相邻物体的表面,引起相反方向的进行性平行滑动力量.它作用于皮肤深层, 引起组织相对移位,切断较大区域的血供,因此,剪切力比垂直方向的压力更具危害。
25）塑性变形：（Plastic Deformation），塑性变形的定义是,物质-包括流体及固体在一定的条件下,在外力的作用下产生形变,当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象.
20）应力应变曲线（stress-strain curve ）应力和应变是按下式计算的：应力（工程应力或名义应力）σ=P/A。，应变（工程应变或名义应变）ε=（L-L。） /L。式中，P为载荷；A。为试样的原始截面积；L。为试样的原始标距长度；L 为试样变形后的长度。这种应力-应变曲线通常称为工程应力-应变曲线，它与载荷-变形曲线相似，只是坐标不同。
线载荷图示：
载荷可以从不同的角度进行分类：①根据大小、方向和作用点是否随时间变化可以分为静载荷和动载荷；其中静载荷包括不随时间变化的恒载（如自重）和加载变化缓慢以至可以略去惯性力作用的准静载（如锅炉压力）。

生物医学工程学的基础理论——生物力学

骨的构造骨由骨膜、骨质和骨髓构成，有丰富的血管和神经。活体内的每一块骨都是一个活的器官。
骨膜
骺线
骨膜骨松质骨密质骨髓外板内板
板障
骨的构造
骨质骨膜骨骨髓骨密质骨松质
骺线
红骨髓
黄骨髓内板外板
骨膜
骨松质骨密质骨髓骨膜
血管、淋巴和神经颅骨骨密质
骨松质-板障
板障
航天员失重训练体育训练美军机械狗
big dog
生物热力学
生物体本身就是一个复杂的非平衡的热力学系统，生命维持过程中的物质和能量的运输、交换、补充、消耗都依赖于热力学而存在。
新陈代谢非平衡态开放（能量交换）系统
生物传热：冷冻疗法的热量控制，生物传热控制方程
应用：
生物力学的意义
用力学方法和原理解决生物医学问题
生物力学的研究，加深了对血液流变特性与疾病的关
系，骨力学特性与骨折的愈合关系，血液流动规律与
心血管疾病的关系等的理解。应用生物力学的研究成果，指导人工关节、人工心脏瓣膜等人工器官的设计。
以人工心脏瓣膜这一典型的生物医学工程项目为例：
① 了解心脏瓣膜开启和关闭的机理，弄清人体心脏瓣膜的运动学和力学特性（定量生物力学）； ② 解决人工心脏瓣膜材料问题（相容性、毒性、力学性质和制备工艺等）； ③ 了解人工心脏机械瓣和生物瓣的力学特性和疲劳寿命，以及植入心脏后的长期生物效应等。人工心脏瓣膜的制作和质量控制与监测等还要涉及一系列工程问题，此外还有成本控制问题。
生物力学的研究特点
生物力学研究的对象是生物体。作为实验对象的生物材料，有在体和离体。在体生物材料一般处于受力状态（如血管、肌肉），一旦游离出来则处于自由状态，即非生理状态（如血管、肌肉一旦游离，即明显收缩变短）。在体实验分为麻醉状态和非麻醉状态两种情况。

体育理论课的名词解释英语

体育理论课的名词解释英语体育是人类社会中不可或缺的重要组成部分，它既是一种运动方式，也是一种文化传承。

作为一门学科，体育理论课在学生们的学业中起着重要的作用。

在体育理论课中，有许多专业术语和名词需要我们了解和理解。

本文将解释一些常用的体育理论课名词，以帮助读者更好地理解体育理论知识。

一、Physical Education（体育）Physical Education是指通过体育活动来促进人的健康和身体素质的学科。

它涵盖了很多方面，包括体育活动、健康教育和体育文化等。

在体育理论课中，我们将学习体育的原理、方法和价值观，以及体育运动与健康的关系。

二、Exercise（运动）Exercise指的是通过有计划、有目的地进行身体活动来改善身体素质和健康的行为。

它可以是有氧运动，如跑步和游泳，也可以是无氧运动，如举重和俯卧撑。

通过运动，我们可以提高心肺功能，增强肌肉力量，改善身体协调性和灵活性。

三、Fitness（健康）Fitness是指一个人身体和心理的健康状态。

健康的身体状况包括良好的心血管功能、良好的肌肉力量、灵活性和协调性等。

在体育理论课中，我们将学习通过锻炼来提高健康的方法，包括合理的饮食、适量的运动和良好的生活习惯。

四、Sports and Games（体育运动）Sports and Games是体育的一种形式，它包括各种体育项目和比赛。

运动可以分为团队运动和个人运动两种，比如足球、篮球、网球、田径等。

通过体育运动，我们可以提高体能、培养团队合作精神、增强自信心以及享受运动带来的快乐。

五、Motor Skills（运动技能）Motor Skills指的是一个人完成特定动作或任务的能力。

这些技能包括基本的运动技巧，如跑步、跳跃、投掷等，以及复杂的运动技能，如击剑、滑冰等。

通过体育理论课，我们将学习运动技能的概念和发展，以及提高运动技能的方法。

六、Biomechanics（生物力学）Biomechanics是研究人体运动和力量在生物力学原理和应用方面的学科。