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CSCS笔记2：基础运动生物力学（抗阻训练）

2014-05-02 23:13阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1360250413

所读书籍：《体能训练概论》 章节：第四章抗阻训练的生物力学
参考书籍：《运动解剖学图谱》
该章的知识要点总结： 1.主动肌、拮抗肌、协同肌的基本概念
2.骨杠杆：力臂，力矩，第一类杠杆、第二类杠杆、第三类杠杆，人体骨杠杆多为费力杠杆
（深蹲姿势的动作分析）
3.人体三个解剖平面：矢状面，额状面（冠状面），水平面
4.“肌力”和“爆发力”的解释
5.影响肌力的生物力学因素：神经控制、肌肉横截面积、肌纤维排列（肌肉生理横截面积）、肌肉长度、关节角度、肌肉收缩速度、关节角速度、质力比率（相对力量）
6.抗阻训练中的一些零碎问题：腹内压，呼吸问题，Valsalva呼吸方法，举重腰带的使用问题、护膝问题
7.如何在抗阻训练中减少损伤
8.人体主要肢体动作图


一、主动肌、拮抗肌、协同肌的基本概念
主动肌：直接用于完成某一动作的肌群
拮抗肌：用于拮抗某一动作完成的肌群
协同肌：间接辅助完成某一动作的肌群
例：
在卧推动作中，主动肌为胸大肌，协同肌为三角肌、肱三头肌，背部肌群和肱二头是拮抗肌
在上臂弯举动作中，主动肌为肱
二头肌，拮抗肌为肱三头肌，协同肌为肩带肌群


二、骨杠杆
虽然身体的很多肌肉（如表情肌、舌肌、心肌、括约肌等）并不通过杠杆系统起作用，但是运动训练中大部分骨骼肌都借由杠杆系统发挥作用。
基本的杠杆系统概念
支点：杠杆的轴点
力臂：从支点到力的作用线的垂直距离。力的作用线是一条通过力的作用点，沿着力方向的虚拟线
力矩：力对物体产生绕某支点转动作用的物理量，力矩等于力×力臂
动力：使杠杆转动的力
阻力：阻止杠杆转动的力
机械效率：肌力臂与阻力臂的比值，机械效率＞1为省力杠杆，机械效率＜1为费力杠杆


第一类杠杆：
支点在动力点和阻力点之间，可能省力也可能费力，取决于支点位置
第二类杠杆：
阻力点在支点和动力点之间，动力臂总是＞阻力臂，为省力杠杆，但浪费距离
第三类杠杆：
动力点在支点和阻力点之间，阻力臂总是＞动力臂，为费力杠杆，但节省距离


人体中的第一类骨杠杆举例：
CSCS笔记2：基础运动生物力学（抗阻训练）

人体中的第二类骨杠杆举例：
CSCS笔记2：基础运动生物力学（抗阻训练）

人体中的第三类骨杠杆举例：
CSCS笔记2：基础运动生物力学（抗阻训练）

总结：大部分骨骼肌都以费力杠杆进行运动，因此肌肉肌腱施加的力远大于外界产生的力。


动作分析：在杠铃后蹲练习中加大上身前倾幅度，请分析这一动作变化所带来的力学改变
答：该问题可以把髋关节和膝关节作为两个支点来分析，在后蹲过程中若加大上身前倾幅度，会缩短负重与膝关节之间的距离，减少阻力矩，伸膝肌（股四头肌）上的负荷变轻，但上身前倾会增加髋关节与负重之间的距离，增大阻力矩，导致伸髋肌（臀部、腘绳肌群）上的负荷增加。


三、人体三个解剖学平面：


矢状面：将人体划分为左右两个部分
额状面（也叫冠状面）：将人体划分为前后两个部分
水平面：将人体划分为上下两个部分


四、“肌力”与“爆发力”的解释
关于肌力定义的一些争议：
虽然大家都认为肌力代表运动力量的能力，但在如何测试肌力方面却存在很大分歧。能举起多少重量是最传统的测量肌力的方法。随着技术发展，用等长肌力测试和最近发展的等动肌力测试来测量肌力的方法也被大家认可。所有运动均产生加速度，包括身体的加速及使运动装备（球拍，标准，棒球棍等）产生的加速。加速度与阻力有关，遵循牛顿第二定律：


力=质量×加速度（F=ma）


由于每个人在不同速度下运动力量的能力不同，用等长肌力测试和低速阻力测试测量的肌力不适用于估计高速运动下的肌力。这就是为什么Knuttgen和Kraemer提出了更合理的关于肌力的定义：在特定速度下，肌肉或肌肉群可以产生的最大力量。虽然在肌力测试中，测速需要精密的一起，但是这种方法下测得的肌力比静态测力和用举起的最大重量来表示肌力的方法准确的多。


由于等长肌力测试和低速阻力测试方法的局限性，我们用“爆发力”来表示高速运动时使用力量的能力。在非科学领域，爆发力被不严谨的定义为“肌力，能力和力量”。然而，爆发力在物理学中可以被量化为“单位时间内的做功，也就是功率”。但将肌力与低速运动关联，爆发力与高速运动关联也是不准确的。肌力是任何速度下运用力量的能力，而爆发力是力量与速度的乘积。


功=力×位移（W=fs）
功率=功/时间（P=w/t）


例：一名运动员将100公斤的杠铃举起2米的高度，如此重复10次，40秒完成，该如何量化运动员的爆发力（功率）？
答：爆发力（功率）=（9.8 m/s² × 100 kg × 2 m × 10次）÷ 40 s = 490W
五、影响肌力的生物力学因素
神经控制： 神经控制影响肌肉最大输出力量，从以下三个方面影响
神经募集肌纤维的数量
神经募集肌纤维的体积（大小原则）
神经募集频率


在抗阻训练开始的几周内产生的力量增长主要来自于神经募集能力的提高。


肌肉横截面积：力量和肌肉横截面积呈正相关关系，而不是正比关系


肌纤维排列：主要是羽状角的不同，即“肌肉的生理横截面积”的不同，羽状角越大，产生力量的能力越好，具体可看这篇文章：http://blog.sina.cn/dpool/blog/s/blog_5113c62d0101av5y.html?vt=4


质力比率：可以理解为运动员相对力量的大小
在冲刺跑和跳跃项目中，运动员的肌力和被加速的质量之间的比率非常重要。质力比率直接反映了运动员使身体加速的能力。如果运动员在一段时间的训练后身体质量增加了15%，而肌力只增加了10%，质力比下降，也就意味着运动员是机体加速的能力减弱。短跑运动员和跳跃项目运动员应保持最好的质力比率来获得更好的运动表现。
在实施体重分级的项目中，质力比率显得尤为重要，假如所有运动员拥有一样的身体质量，诺埃尔肌力最大者占有绝对优势。一般来说，体型较大的运动员的质力比率要稍逊于体型较小的运动员，因为体型较大的运动员的肌肉体积（身体质量）的增加速度要大于肌肉横截面积的（肌力）的增加速度。
六、抗阻训练中应该注意的问题
腹内压和流体球：
横膈膜与躯干深层肌肉收缩时，腹部内产生压力，因为腹部主要是由流质构成并包含少量气体，因此不宜挤压，在抗阻训练中腹部组织与流体是由四周肌肉（横膈膜与躯干深层肌肉）张力形成的压力所支撑的，被称为“流体球”，有助于支撑脊柱，此种支撑作用可节省竖脊肌的力量并减少负荷对椎间盘的挤压。


Valsalva现象（瓦尔沙瓦现象）：
有经验的，训练良好的运动员在进行负重结构练习时常常采用Valsalva方法（短时间的憋气），该方法可以维持脊柱的直立。Valsalva方法即呼气时关闭声门，同时腹肌和肋间肌收缩，形成一个“上气、下水”（有如装了液体的皮球）的刚性躯干。它的优点是增加了整个躯干的刚性来支撑脊柱，减少上举时对椎间盘的挤压力，同时有助于达到许多练习中要求的“挺直腰背”的技术要求，但Valsalva呼吸也有缺点，腹内压的上升可能会引起眩晕，无方向感，高血压和眼前发黑等，因而憋气时间不能太长，仅仅1~2秒，即使训练有素的个体也不能延长憋气时间，憋气时血压会达到安静时的3倍。


呼吸问题：
大部分情况下，在抗阻训练的向心收缩阶段（动作发力）要“呼气”，在离心阶段（动作还原）要吸气，有经验或训练有素的运动员在进行结构练习（主要指脊柱承重练习）时，为了保持脊柱正确姿势和支撑作用，可以采用“Valsalva方法”，但要注意安全。


举重腰带的使用问题：
举重腰带可增加腹内压，可有效提升举重的安全性，然而，有研究认为，如果所有的举重运动中都是用举重腰带，那么生成腹内压力的腹部肌群将得不到足够的刺激和发展，习惯使用举重腰带的人，如果在举重时忽然停止使用，那么危险性将增加，因为也许腹部肌群将无法产生足够的腹压而有效节省竖脊肌的力量，然后造成椎间盘受到过分挤压，增加背部的受伤危险性。


对于使用举重腰带有如下基本建议：
1、在没有运动到下背部的训练中不需要佩戴举重腰带。
2、对于直接施加于背部的低负荷运动，应有节制地使用举重腰带，而在最大负荷或次最大负荷运动中应使用举重腰带。
3、如果循循渐进且有计划的发展背部肌群和腹部深层肌群，那么可以选择不佩戴举重腰带，许多世界级举重运动员从来不佩戴举重腰带。
护膝的使用问题：
大概可以分为两类，一类为几乎无支撑作用的护膝，一般为一体式，桶形，薄，另一类为支撑性很大的呼吸，一般为缠绕式，很厚。虽然没有证据能够证明护膝能够保护膝关节，避免受伤，但缠绕式厚重型的护膝能够提高举重的运动表现。


七、如何在抗阻训练中减少损伤
CSCS笔记2：基础运动生物力学（抗阻训练）
八、人体主要躯干动作图
CSCS笔记2：基础运动生物力学（抗阻训练）
CSCS笔记2：基础运动生物力学（抗阻训练）

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